北京市通州区2024-2025学年高二（上）期末物理试卷

这是一份北京市通州区2024-2025学年高二（上）期末物理试卷，共13页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列说法正确的是( )
A. 磁感应强度描述空间某点磁场的强弱和方向
B. 磁通量是矢量，方向与磁感应强度的方向有关
C. 磁感应强度的单位是特斯拉，1T=1N·A/m
D. 磁通量描述穿过单位面积磁感线条数的多少
2.下图所示带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向正确的是( )
A. B.
C. D.
3.下列情境中导体内电流方向如图所示，则描述正确的是( )
A. ①中给悬挂在蹄形磁体两极间的直导线通电，直导线向磁体外运动
B. ②中两条通电直导线相互吸引
C. ③中导线环中通过电流时俯视观察到小磁针从图示位置顺时针转动
D. ④中可自由转动的小磁针在通电直导线附近静止
4.用如图所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素。把条形磁体的N极或S插入，拔出螺线管，观察实验现象。下列说法正确的是( )
A. 实验过中需要记录电流表读数
B. 线圈中感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极无关
C. 图甲和图乙表明当磁体插入线圈的过程中仅从磁体磁场的方向即可判断线圈中感应电流的方向
D. 图甲和图丁表明仅从磁体运动方向即可判断线圈中感应电流的方向
5.宇宙中到处存在的中性氢可以产生波长为21cm的谱线，这一谱线书写了宇宙的故事。我国于2016年在贵州落成启用的世界最大的500m口径球面射电望远镜(简称FAST)其中一个重要的任务就是在茫茫宇宙中探索中性氢的踪迹。下列数据与中性氢谐线的频率最接近的是( )
A. 106HzB. 107HzC. 108HzD. 109Hz
6.如图所示，电源内阻为r，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，R0>r。闭合电路使灯泡L发光后，若将滑动片向右滑动，下列说法正确的是( )
A. 灯泡L变亮，R0两端电压变大B. 灯泡L变暗，路端电压变大
C. 电源的输出功率变大D. 电源的输出功率先变大后变小
7.如图所示，水平桌面上放置一闭合铝环，铝环正上方有一条形磁体由静止开始下落。下列说法正确的是( )
A. 磁体做匀加速直线运动
B. 感应电流在铝环轴线上产生的磁场方向向下
C. 线圈对桌面的压力增大
D. 下落过程中条形磁体机械能增加
8.如图所示，A和B是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大，电阻几乎为0的线圈。忽略电源内阻，下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S，灯泡A先变亮再逐渐变暗B. 闭合开关S，灯泡B先变亮再逐渐熄灭
C. 断开开关S，灯泡A逐渐熄灭D. 断开开关S，灯泡B逐渐变暗直至熄灭
9.用电流表和电压表测量电阻的电路如图所示，其中Rx为待测电阻，阻值约为5Ω。电表内阻影响不可忽略，下列说法中正确的是( )
A. 电流表的示数小于通过Rx的电流
B. 电压表的示数大于Rx两端的电压
C. 更换成内阻更小的电流表，Rx的测量值将更接近其真实值
D. 更换成内阻更大的电压表，Rx的测量值将更接近其真实值
10.如图所示为某电场等势面的分布情况。一个电子只在静电力作用下由A点运动到B点，下列说法正确的是( )
A. A点的电场强度方向沿该点等势面的切线方向
B. 电子在A点的加速度比B点大
C. 静电力对电子做功10eV
D. 电子在A点的动能比B点小
11.如图所示，电流表A的量程为0.6A，内阻r=5Ω。电阻R1=5Ω，R2=20Ω。用该电流表改装成电压表和量程更大的电流表，将接线柱a、b接入电路，下列说法正确的是( )
A. 若开关S闭合，可测量的最大电流为3A
B. 若开关S断开，可测量的最大电压为12V
C. 若开关S闭合且增大R1阻值，可测量的最大电流将增大
D. 若开关S断开且增大R2阻值，可测量的最大电流不变
12.a、b两个闭合线圈用同样的导线制成且匝数相同，半径之比为2:1。所在区域内有匀强磁场，磁感应强度随时间均匀增大，如图所示。不考虑两线圈间的相互影响，下刻说法正确的是( )
A. 线圈a、b中感应电流沿顺时针方向B. 线圈a、b的感应电动势之比为2:1
C. 线圈a、b的感应电流之比为4:1D. 线圈a、b的热功率之比为8:1
13.一带正电的粒子在电场中由静止释放，仅在静电力作用下沿直线由A点运动到B点，如图甲所示。这个过程中粒子的电势能Ep与位移x的关系如图乙所示。用φ表示A、B间各点的电势，a表示粒子的加速度大小，v表示粒子的速度大小，Ek表示粒子的动能。下列图像中合理的是( )
A. B.
C. D.
14.空间中存在磁感应强度为B的匀强磁场(未画出)，两相同极板A与B竖直放置在磁场中，极板间的电压为U，间距为d，其中极板A带正电。一带电微粒由A板附近的M点沿直线运动到B板附近的N点，如图所示。下列说法正确的是( )
A. 微粒带负电
B. 磁场方向垂直于纸面向里
C. 微粒运动的速度大小v=UBd
D. 同时减小微粒的速度大小和极板间的距离，其他条件不变，微粒仍有可能在A、B板间沿直线运动
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.某学生小组把直流电源、电阻箱、电容器、电流传感器﹑数字电压表以及单刀双掷开关组装成图所示实验电路来观察电容器的充、放电现象。
(1)关于电容器的充放电，下列说法中正确的是_________。
A.电容器充电过程中，外电路有恒定电流
B.电容器放电过程中，其两端电压保持不变
C.电容器充电过程中，电源提供的电能全部转化为内能
D.电容器放电过程中，电容器中储存的能量逐渐减小
(2)电容器充电完成后，把开关S接2，电容器对电阻R放电，则通过R的电流方向由________指向________(选填“a”或“b”)。
(3)将开关S接1，电流传感器输出的i−t图像如图所示。现将R换成阻值更大的电阻，重新给电容器充电，则i−t图像与t轴围成的面积将________(选填“减小”“不变”或“增大”)；充电时间t将______(选填“变短”“不变”或“变长”)。
16.某学生小组设计实验测量1节干电池的电动势和内阻。用到的实验仪器有电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线等。
(1)为了更准确地测出干电池的电动势和内阻，实验电路应该选择图中的_____(选填“甲”或“乙”)。
(2)开始实验之前，滑动变阻器的滑片应置于_____端(选填“左”或“右”)。
(3)该学生小组按(1)中所选电路多次测量并记录对应的电流表示数Ⅰ和电压表示数U，下图中实线所示为利用这些数据画出的U−I图线，虚线表示路端电压与通过电源的电流之间的关系图像，下图中关系正确的是______。
A. B．
C. D．
(4)该学生小组尝试只用电流表和电阻箱测量水果电池的电动势和内阻，设计如图所示电路。调节电阻箱的阻值，记录多组电流Ⅰ和电阻R读数，以1I为纵坐标，R为横坐标画出的1I−R图像加图所示，则由源电动热E=_____V，内阻r=_____kΩ。(结果均保留2位有效数字)
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
17.在匀强磁场中，一根长l=0.5m的通电导线中的电流为Ⅰ=10A，这条导线与磁场方向垂直时，受的磁场力为F=5×10−3N。
(1)求磁感应强度B的大小；
(2)把导线中的电流增大到I1=20A，求此时磁场力的大小F1。
18.某一具有速度选择器的质谱仪的部分结构如图所示，速度选择器A的磁感应强度大小为B1，方向垂直于纸面向里。两板间电压为U，距离为d。带正电的粒子以某一速度恰好能通过速度选择器，之后进入偏转分离器B。偏转分离器磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B2。粒子质量为m、电荷量为e，不计粒子重力。
(1)分析说明速度选择器中电场的方向；
(2)求粒子进入速度选择器时的速度大小v；
(3)求粒子在偏转分离器中运动的时间t。
19.如图所示，质量为m、电荷量为q的正粒子从加速电场MN左侧极板静止释放，加速后沿中线进入偏转电场PQ，恰从极板Q边缘射出。已知极板PQ间电压为U，距离为d，板长为l。加速电场和偏转电场均可看作匀强电场，不计带电粒子的重力。求：
(1)粒子进入偏转电场时的速度大小v；
(2)加速电场MN两极板间的电压U0；
(3)粒子从进入偏转电场到射出极板Q的边缘过程中电势能的变化量ΔEp。
20.法拉第电磁感应定律告诉我们，磁通量的变化会使闭合回路中产生感应电动势。磁通量的变化可以通过改变磁感应强度以及闭合回路在磁场中的投影面积来实现。
(1)用某种金属材料制成一个半径为r的圆环，圆环电阻为R。竖直向下的磁场穿过水平放置的圆环。已知磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示。求：
a.圆环产生的感应电动势E；
b.t0时间内圆环上产生的热量Q。
(2)如图丙所示为发电机的简化图。磁感应强度为B的匀强磁场竖直向下，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻率为ρ且粗细均匀的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，导体棒中单位体积内的自由电子数为n。用字母v0表示导体棒向右做匀速运动的速度大小(v0平行于轨道MN)，用字母v表示自由电子沿导体棒长度方向定向移动的平均速率，已知电子电荷量为e，计算得出vv0的比值。
1.【答案】A
2.【答案】B
3.【答案】C
4.【答案】C
5.【答案】D
6.【答案】C
7.【答案】C
8.【答案】D
9.【答案】D
10.【答案】B
11.【答案】D
12.【答案】D
13.【答案】D
14.【答案】B
15.【答案】(1)D
(2) a b
(3) 不变 变长

16.【答案】(1)甲
(2)左
(3)D
(4) 6.7 1.3

17.【答案】(1)根据安培力公式
F=BIl
可得
B=FIl=5×10−3N10A×0.5m=1×10−3T
(2)根据安培力公式
F1=BI1l
代入数据得
F1=BI1L=1×10−3T×20A×0.5m=1×10−2N

18.【答案】(1)带正电的粒子在A中做匀速直线运动，洛伦兹力与电场力平衡，根据左手定则可知，洛伦兹力方向向右，则电场力方向向左，粒子带正电，则电场方向垂直于速度选择器极板向左。
(2)结合上述，根据平衡条件有
evB1=eUd
解得
v=UdB1
(3)粒子在B中做匀速圆周运动，轨迹为半个圆，由洛伦兹力提供向心力，则有
evB2=mv2R ， T=2πRv
粒子在偏转分离器中运动的时间
t=12T
结合上述解得
t=πmeB2

19.【答案】1)粒子在偏转电场中做类平抛运动，则有
l=vt ， 12d=12qUmdt2
解得
v=ld qUm
(2)在加速电场中，根据动能定理有
qU0=12mv2
解得
U0=Ul22d2
(3)根据功能关系有
W电=−ΔEp
在粒子从进入偏转电场到射出极板Q的边缘过程中，电场力做功为
W电=12qU
解得
ΔEp=−12qU

20.【答案】(1)a.由法拉第电磁感应定律
E=nΔΦΔt=nΔB⋅SΔt
由乙图可知
ΔBΔt=B0t0
线圈面积为
S=πr2
联立可得
E=B0πr2t0
b.由闭合回路欧姆定律
I=ER
由焦耳定律
Q=I2Rt0
联立上式可得
Q=B 02π2r4Rt0
(2)设金属导体棒的横截面积为 S ，由电流微观表达式
I=neSv
导体棒平动切割磁感线的感应电动势
E=BLv0
由闭合回路欧姆定律
I=ER
由电阻定律
R=ρLS
联立上式可得
vv0=Bneρ