福建省三明市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（Word版附解析）

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（考试时长：90分钟，满分：100分）
注意事项：
1.答卷前，考生务必在试题卷、答题卡规定的地方填写自己的准考证、姓名。考生要认真核对答题卡上粘贴的条形码的“准考证、姓名”与考生本人准考证、姓名是否一致。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4 分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 某理想变压器原、副线圈的匝数之比为，当输入电压增加10V时，则输出电压（ ）
A. 增加2VB. 增加10VC. 增加50VD. 增加500V
2. 如图，C是带电量为Q的物体，将带电量为q的小球通过丝线挂在P处，稳定后丝线偏离竖直方向的角度为，小球与物体的间距为d、库仑力为F。若（ ）
A. 保持Q、q不变，减小d，变大，则F与d有关
B. 保持Q、q不变，增大d，变小，则F与d成反比
C. 保持Q、d不变，减小q，变小，则F与q成正比
D. 保持q、d不变，增大Q，变大，则F与Q成正比
3. 如图所示，光滑绝缘竖直杆位于等量异种点电荷连线的中垂线上。一穿在杆上的带正电小球，沿下滑，则杆对带电小球作用力分析正确的是（ ）
A. 先变小后变大，方向水平向左B. 先变小后变大，方向水平向右
C. 先变大后变小，方向水平向左D. 先变大后变小，方向水平向右
4. 研究小组用手机磁传感器测量三明市区的地磁场。将手机置于水平桌面，建立如图甲所示的三维直角坐标系，某次测量中，x、y、z三个方向上的磁感应强度数值如图乙所示，B表示此处的磁感应强度，表示穿过手机正面的磁通量，则（ ）
A. ；绕x轴旋转会发生变化B. ；绕x轴旋转不变
C. ；绕z轴旋转会发生变化D. ；绕z轴旋转不变
5. 如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内。则（ ）
A. b点的磁感应强度为零
B. a点的磁场方向垂直纸面向里
C. cd导线受到的安培力方向向右
D. 同时改变导线的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变
6. 如图所示，三个完全相同的小灯泡并联，电源内阻不可忽略。闭合开关，灯泡发光；陆续闭合、，其他灯泡也相继发光。关于灯泡的亮度变化分析，下列说法正确的是（ ）
A. 电源电动势不变，两端电压不变，亮度不变
B. 电路总电阻变小，两端电压变小，亮度变暗
C. 电路总电阻变大，两端电压变大，亮度变亮
D. 干路电流不变，其他灯分流导致流过电流变小，亮度变暗
7. 某电场的等势线如图所示，a、b、c、d、e为电场中的5个点，下列分析正确的是（ ）
A. 电场的方向由b指向e
B. d点的电场强度大小最大
C. 正电荷在a的电势能大于e点的电势能
D. 电子从a点运动到d点，电场力做功
8. 如图，光滑绝缘的水平面上存在一电场，其某条电场线与x轴重合，x轴上各点的电势与坐标x的关系如图中曲线所示。曲线上A点（0.15，3）的切线与x轴的交点为（0.3，0）。将一电荷量为的滑块P（可视为点电荷），从处由静止释放，则滑块（ ）
A. 将沿x轴负方向运动
B. 运动的加速度一直增大
C. 在处的电势能为
D. 在处的电场强度大小为
二、双项选择选题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题只有两项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 一正余弦交流电的电动势e随时间t变化的规律如图所示，则该交变电流的（ ）
A. 频率是
B. 电动势有效值为
C. 一个周期内电流方向变化2次
D. 电动势瞬时值表达式是
10. 如图甲所示，用充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示，在某段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I恒定不变，手机电池的内阻为r，设手机电池获得的电能除发热外全部转化为化学能，则（ ）
A. 充电宝输出的电功率为
B. 手机电池的热功率为
C. 手机电池产生的焦耳热为
D. 手机电池增加的化学能为
11. 如图（a），U型导线框与螺线管相连，螺线管内的磁场平行于轴线，其磁感应强度B随时间t变化如图（b）所示，设图中箭头所示方向为B的正方向，则（ ）
A. 内，感应电流方向为
B. 内，d点电势高于a点电势
C. 内，感应电流大小逐渐增大
D. 内，感应电流的大小逐渐减小
12. 如图甲，一光滑金属导轨固定于水平面内，Oa与Ob夹角为，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场。一长直导体棒在外力作用下垂直于Oa向左运动，在从PQ运动到MN的过程中，其速度的倒数与棒距PQ距离x的关系如图乙所示。已知导体棒质量为m，磁感应强度为B，，，除电阻R外其余电阻不计，导体棒与导轨接触良好，，。则（ ）
A. 流过导体棒的电流恒为B. 导体棒运动的时间为
C. 通过回路的电荷量为D. 外力做功为
三、非选择题：共52分，其中 13、14、15题为填空题，16、17题为实验题，18-20题为计算题。考生根据要求作答。
13. 如图所示，P、Q为两平行金属板，两板间距离，电势差为，板间电场为匀强电场，其中Q板接地。则场强大小为________，P板的电势为________V；A点距P板3cm，A点的电势为________V。
14. 如图所示为某一电源的图像，由图可知电源电动势为________V；电源内阻为________Ω；电源短路时电流为________A。
15. 质谱仪是一种分离和检测同位素的仪器。如图，氕、氘、氚离子经加速进入速度选择器，沿直线运动的离子穿过狭缝P进入垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场，打在底片D上形成a、b、c三条痕迹。速度选择器内的匀强电场和匀强磁场分别为和，不计离子重力与离子间的相互作用，则的方向为垂直纸面向________（选填“里”“外”）；离子通过速度选择器的速度________；c处痕迹对应________离子。
16. 某同学通过测量金属丝的电阻率来确定其材质，具体操作如下：
（1）用多用电表测金属丝电阻，示数如图甲所示，则_______。
（2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则_______。
（3）已知该金属丝的总长度l为，则材质是__________。
A.银（） B.铝镍铁合金（）
17. 在科学探究电容器的实验中：
（1）电容器上标有“，”，下列说法正确的是_______。
A.电容器电压为5V时，电容是
B.电容器电压为5V时，电容是
（2）利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。其中E为电池、R为电阻箱、C为电容器、G为电流计、S为单刀双掷开关。
①将开关S接1，观察到电流计指针偏转情况为_________；
A.逐渐偏转到某一刻度后保持不变
B.逐渐偏转到某一刻度后迅速回到零
C.迅速偏转到某一刻度后保持不变
D.迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到零
②将开关S接2，观察到电流计指针偏转情况与接1的区别是________；
③将G表换成电流传感器，充电过程完毕后再放电，其放电电流随时间变化图像如图所示，已知电池的电动势为8V，则这一过程中电容器释放的电荷量约为_______C（结果保留两位有效数字）
18. 如图所示，宽为的区域中存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度。一带电粒子以速度v从A点垂直于磁场边界进入匀强磁场，已知粒子的质量，电荷量，，粒子重力忽略不计。
（1）求带电粒子在磁场中运动的半径r；
（2）画出带电粒子的运动轨迹并标出圆心角；
（3）求带电粒子在磁场中运动的时间（结果保留2位有效数字）。
19. 如图，两条相距为的光滑平行金属导轨固定于绝缘水平面，左端ab接阻值为R的电阻。MN、PQ间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。一根质量为m、电阻为R的金属杆，在水平向右的恒定拉力F作用下以速度进入磁场向右运动，离开磁场前运动已达到稳定状态。已知，MN与PQ间距离为，金属杆与导轨始终保持垂直且接触良好，导轨电阻忽略不计。
（1）通过电阻R的感应电流方向；
（2）求金属杆稳定状态时的速度；
（3）求穿过磁场区域过程中，金属杆产生的焦耳热。
20. 如图甲所示，某示波器简化装置由加速板PQ、水平偏转板AB及圆弧荧光屏MN组成。连续“飘入”质量为m、电荷量为q、初速为零的粒子，经加速电压加速后，沿偏转电场的中央轴线射入偏转电场，最后打在荧光屏上。已知圆弧的半径为，其圆心O与中央轴线在水平偏转板区域内的中点恰好重合，A、B两板间距和板长均为l，板间电势差随时间t的变化规律如图乙所示，粒子通过A、B两板间的时间远小于T，不计粒子间的相互作用及粒子的重力。
（1）求粒子进入偏转电场时的速度大小；
（2）所有粒子均能穿过偏转电场打在荧光屏，求U的最大值；
（3）若U取（2）中最大值，求粒子：
（i）从进入偏转电场到打在屏上的最短时间；
（ii）打在荧光屏MN上的弧长。