2024-2025学年广东省广州市省实中学、广雅中学、执信中学、二中、六中五校联考高二（上）期末物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年广东省广州市省实中学、广雅中学、执信中学、二中、六中五校联考高二（上）期末物理试卷（含答案），共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列有关静电现象的说法错误的是( )
A. 如甲图所示，在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，是为了导走人身上的静电
B. 乙图为野外高压输电线，为了防止受到雷击，应该给它安上避雷针
C. 丙图为静电除尘器的原理图，大量带负电的粉尘被吸附到正极A上，是利用了静电吸附
D. 如丁图所示，在燃气灶中，安装的电子点火器，是利用了尖端放电的原理
2.关于磁现象，下列说法正确的是( )
A. 磁感线是客观存在的，从磁铁北极指向南极
B. 磁铁与电流之间的相互作用是通过磁场发生的
C. 通导线所受安培力为零，说明导线所在空间不存在磁场
D. 在磁场中，闭合线圈的匝数越多，通过线圈的磁通量就越大
3.美国物理学家密立根利用如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，板间油滴P由于带负电悬浮在两板间保持静止。已知当地的重力加速度为g，若要测出该油滴的电荷量，不需要测出的物理量有( )
A. 油滴质量mB. 两板间的电压UC. 两板间的距离dD. 两板的长度L
4.中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子仅在电场力作用下运动，轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，则下列说法正确的是( )
A. a点的电势低于b点的电势
B. a点的电场强度大于c点的电场强度
C. 电子从a点运动到b点电势能增加
D. 电子从a点运动到b点速度减小
5.如图所示。一套太阳能路灯配备1个太阳能电池组件、1块免维护电池、2只LED灯。太阳能路灯技术参数如下：太阳能电池组件(太阳能单晶硅光电转换效率为24%，得到的电池平均功率为120W)；免维护电池(100Aℎ,15V，充电效率为75%，输出效率为80%)；每只LED灯(12V,2A)。照明时间4〜12ℎ可根据需要任意调节，结合以上数据可知( )
A. 利用太阳能电池组件给免维护电池充电，充满所需最长时间为12.5ℎ
B. 太阳光照射2ℎ，太阳能电池组件吸收的太阳能约为8.64×105J
C. 利用免维护电池给2只LED灯供电，最长供电时间为25ℎ
D. 充满电的免维护电池具有的电能为1500J
6.库伦定律是电学中被发现的第一个定量规律，它的发现受到万有引力定律的启发．实际问题中有时需要同时考虑万有引力和库仑力．现有一质量分布均匀的星球带有大量负电荷且电荷也均匀分布．将一个带电微粒在离该星球表面一定高度处无初速释放，发现微粒恰好能静止．若给微粒一个如图所示的初速度，不计阻力作用，则下列说法正确的是( )
A. 微粒将做圆周运动B. 微粒将做平抛运动
C. 微粒将做匀速直线运动D. 微粒将做匀变速直线运动
7.如图，真空中的正三棱柱ABC−A′B′C′，在A点固定一个电荷量为+Q的点电荷，C点固定一个电荷量为−Q的点电荷，已知AC=AA′=L，静电力常量为k，选取无穷远处电势为0。则正确的是( )
A. 将一负试探电荷从A′点移到C′点，其电势能先增加后减小
B. A′、B′两点的电势差大于B′、C′两点的电势差
C. 将一正试探电荷沿直线从B点移到B′点，电场力不做功
D. B′点的电场强度大小为 2kQ2L2
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的运动来产生微波。在速调管内建立x轴，管内静电场的方向与x轴平行，x轴上各点的电势φ随x的分布情况如图所示。现将一质量为m、电荷量为e的电子从x=−1cm处由静止开始，仅在电场力作用下在x轴上往返运动。下列说法正确的是( )
A. 坐标原点左侧和右侧的电场强度大小之比为2：1
B. 电子的电势能最大为eφ0
C. 电子最远能够运动到原点右侧0.5cm处
D. 电子运动过程中的最大速度为 eφ0m
9.如图所示，为两个小灯泡L1、L2的伏安特性曲线，将这两个小灯泡并联后，接在电动势为3V，内阻3Ω的电源上，则( )
A. L1中的电流约为0.3A
B. 电源的效率约为50%
C. L2的电功率约为0.2W
D. 电源输出功率约为0.75W
10.如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80 V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电．放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电．这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光．该电路( )
A. 充电时，通过R的电流不变
B. 若R增大，则充电时间变长
C. 若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大
D. 若E减小为85 V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学为了测定一个圆柱体工件材料的电阻率，采用了如下方法：
(1)利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量圆柱体工件的高度和直径，测量结果如图1甲、乙所示，该工件高度H为______cm，直径D为______mm。

(2)用多用电表测得该工件的电阻Rx大约为50Ω，该同学又用伏安法测定该工件的阻值，除被测电阻外，还有如下实验仪器：
A.直流电源(电动势E=12V，内阻不计)
B.电压表V1(量程0～3V，内阻约为3kΩ)
C.电压表V2(量程0～15V，内阻约为25kΩ)
D.电流表A1(量程0～25mA，内阻约为5Ω)
E.电流表A2(量程0～250mA，内阻约为0.5Ω)
F.滑动变阻器R，阻值0～20Ω
G.开关S，导线若干
实验要求电压表的示数从零开始变化。请选取合适的器材帮该同学设计电路图，并在图2虚线框内画出你所设计的电路图(请用V1或V2，A1或A2标识出所选取的电表)。
12.某同学根据闭合电路欧姆定律测量电源的电动势和内阻。
(1)测量电源电动势E和内阻r的实验方案为：设计如图1所示的电路，调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式______，利用测量数据作出U−I图像，得出E和r。
(2)现有图2所示的实验器材和若干导线。图中已将实验器材进行了部分连接，还应当用一根导线将电压表接线柱ℎ与______接线柱连接，再用另一根导线将电压表接线柱g与______接线柱连接。(填写接线柱对应的字母)

(3)电路接线完毕，在保证电路安全的情况下闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表读数一直接近3V而电流表读数始终为零。已知导线与接线柱均无故障，且故障只有一处。现只改变电压表接线，再闭合开关、调节变阻器。下列推断正确的是______。
A.电压表接在a、f之间，电压表、电流表读数总为零，表明滑动变阻器短路
B.电压表接在a、b之间，电压表读数总接近3V、电流表读数总为零，表明电流表断路
C.电压表接在c、d之间，电压表、电流表读数总为零，表明开关是完好的
(4)从输出特性来看，电源通常有恒压源和恒流源两种模型。如图3(a)所示，将电源看作输出电压恒为US的理想电源(无内阻)与电阻RS串联，若该电源输出的电压几乎不随负载RL阻值的变化而变化，则被称为恒压源(即图中虚线框部分)；如图3(b)所示，将电源看作输出电流恒为IS的理想电源(内阻无限大)与电阻RS并联，电源向外电路输出的电流几乎不随负载RL阻值的变化而变化，则被称为恒流源(即图中虚线框部分)。

某种太阳能电池在特定光照条件下，随着负载RL阻值的变化，其输出电压U与输出电流I的变化规律如图4所示。请描述该电池的输出特性，并结合恒压源和恒流源的特点解释其原因。
四、简答题：本大题共1小题，共12分。
13.为了确保载人飞船返回舱安全着陆，设计师在返回舱的底部安装了4台完全相同的电磁缓冲装置，如图(a)所示，图(b)为其中一台电磁缓冲装置的结构简图。舱体沿竖直方向固定着两光滑绝缘导轨MN、PQ，导轨内侧安装电磁铁(图中未画出)，能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K内部用绝缘材料填充，外侧绕有n匝闭合矩形线圈abcd，其总电阻为R，ab边长为L。着陆时电磁缓冲装置以速度v0与地面碰撞后，滑块K立即停下，此后在线圈与轨道的磁场作用下使舱体减速，从而实现缓冲。导轨MN、PQ及线圈的ad和bc边足够长，返回舱质量为m(缓冲滑块K质量忽略不计)，取重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。求：
(1)缓冲滑块K刚停止运动时，舱体的加速度大小；
(2)舱体着陆时(即导轨MN、PQ刚触地前瞬时)的速度v的大小；
(3)若舱体的速度大小从v0减到v的过程中，舱体下落的高度为ℎ，则该过程中每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。
五、计算题：本大题共4小题，共46分。
14.一个重力不计、比荷为k的带电粒子，以某一速度从坐标(0,a)的P点，平行于x轴射入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的半径为R的圆形匀强磁场区域，并从x轴上Q点射出磁场，出射速度方向与x轴正方向夹角为60°，如图所示。求：
(1)带电粒子在磁场中运动的轨迹半径r；
(2)带电粒子进入磁场时的速度v；
(3)粒子从P运动到Q点的时间t。
15.一列简谐横波沿x轴负方向传播的，t=0时刻的波形图如图所示，此时坐标为(1,0)的质点刚好开始振动，P质点的坐标为(3,0)，Q点的坐标是(−3,0)。t1=0.6s时，P质点首次位于波峰位置。求：
(1)这列波的传播速度；
(2)若经t2时间Q质点第一次到达波谷，求t2；
(3)0～1.6s内，质点P的路程。
16.神舟十三号载人飞船的返回舱距地面10km时开始启动降落伞装置，速度减至10m/s，并以这个速度开始在大气中降落。在距地面1m时，返回舱的四台缓冲发动机开始竖直向下喷气，舱体再次减速。每次喷气时间极短，返回舱的质量和降落伞提供的阻力可以认为不变。
(1)设最后减速过程中返回舱做匀减速直线运动，并且到达地面时恰好速度为0，求：
a.最后减速阶段的加速度大小；
b.返回舱的总质量大约3吨，根据资料，返回舱发动机对地喷气速度约为3km/s，试估算每秒每个喷嘴喷出的气体质量。
(2)若返回舱总质量为M，当其以速度v0匀速下落过程中，开动喷气发动机开始竖直向下喷气，每次喷出气体的质量为m，如果喷出气体相对地面的速度大小为v，喷气两次后返回舱的速度v1是多大？
(3)据国家航天局消息，8月太阳探测试验卫星“羲和号”发现，在地球表面附近观测到的单位体积内太阳风粒子的数目为n，每个太阳风粒子的质量为m0，假设地球周边所观测的太阳风的平均速率为v，且运动过程损失忽略不计，已知太阳到地球的距离为r，请由此推算太阳在单位时间因为太阳风而损失的质量。
17.如图所示，空心圆柱体的半径为2R、长为4R，内表面涂有荧光粉，中间为某电学器件。该电学器件由阴极和阳极构成，中间阴极是一根长为4R的细长直导体，阳极是环绕阴极且半径为R的金属网罩。从阴极均匀发射的电子(初速度不计)，经加速后从阳极小孔水平射出，撞到内壁被吸收，可使内壁发光。已知阴、阳两极之间所加电压恒为U，电子质量为m、电荷量为e，电子重力、电子间相互作用力以及其他阻力均不计。
(1)求电子从阳极射出时的速度大小；
(2)若在阳极与圆柱体内壁之间加沿轴线方向的匀强电场，恰好能够使上表面处于阳极与圆柱体内壁之间的荧光粉发光，求所加电场的电场强度的大小和方向；
(3)若在阳极与圆柱体内壁之间加沿轴线方向的匀强电场，求撞到上表面的电子数与总电子数之比η与电场强度大小E的函数关系。
参考答案
1.B
2.B
3.D
4.A
5.C
6.C
7.C
8.CD
9.BD
10.BCD
5.900
12.U=E−Ir c f BC
13.解：(1)缓冲滑块K刚停止运动时，单个闭合矩形线圈产生的感应电动势为：E=nBLv0
回路电流为：I=ER
返回舱所受单个闭合矩形线圈的安培力为：F安=nBIL
根据牛顿第二定律得：4F安−mg=ma
联立以上各式解得：a=4n2B2L2v0mR−g
(2)返回舱向下做减速运动，受到向上的安培力和向下的重力，随着速度的减小，安培力减小，直到安培力减小到与重力大小相等时，速度最小，此后匀速运动，直至舱体着陆时速度大小为v，
此时感应电动势：E′=nBLv
感应电流：I′=E′R
安培力：F′安=nBI′L
由平衡条件可知：4F′安=mg
联立以上解得：v=mgR4n2B2L2
(3)由能量守恒
mgℎ+12mv02=12mv2+4Q
解得
Q=18m(v02−m2g2R216n4B4L4)+mgℎ4
答：(1)缓冲滑块K刚停止运动时，舱体的加速度大小为4n2B2L2v0mR−g；
(2)舱体着陆时(即导轨MN、PQ刚触地前瞬时)的速度v的大小为mgR4n2B2L2；
(3)此过程中每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q为18m(v02−m2g2R216n4B4L4)+mgℎ4。
14.解：(1)粒子运动的轨迹如图，

由几何知识得
rcs60°+a=r
所以
r=2a
(2)由洛伦兹力提供向心力，得
qvB=mv2r
整理得
v=2kBa
(3)粒子做圆周运动的周期
T=2πmqB,解得T=2πkB
粒子运动的时间
t=60°360∘T,解得t=π3kB
答：(1)带电粒子在磁场中运动的轨迹半径r等于2a；
(2)带电粒子进入磁场时的速度v等于2kBa；
(3)粒子从P运动到Q点的时间t等于π3kB。
15.解：(1)由波形图可知，波长为：λ=4cm=0.04m
由于波沿x轴负方向传播，根据波形平移法知t=0时刻P点向下振动，经过34个周期首次到达波峰位置，由此可知：34T=0.6s
解得周期：T=0.8s
故波速为：v=λT=；
(2)根据平移法可得：t2=Δxv=4×10−2−(−3×10−2)0.05s=1.4s；
(3)根据波形图，振幅A=4cm=0.04m
1.6s=2T，每个周期内P点路程为4A，故质点P的路程为：
s=2×4A=8A=8×0.04m=0.32m。
答：(1)这列波的传播速度为0.05m/s；
(2)若经t2时间Q质点第一次到达波谷，则t2为1.4s；
(3)0～1.6s内，质点P的路程为0.32m。
16.解：(1)a.由匀变速运动关系式，可知v02=2aℎ，解得：a=50m/s2；
b.以向下为正方向，由动量守恒可知：Mv0=M(v0−aΔt)+4mv2，解得：m=12.5kg；
(2)以向下为正方向，由动量守恒可知：Mv0=2mv+Mv1，解得：v1=Mv0−2mvM；
(3)由太阳风的平均速率，可计算从太阳到地球的时间为t=rv；
由球体的体积，结合太阳风粒子的数目情况，可知从太阳出发到地球的时间内，太阳损失的总质量为m3=n×43πr3×m0；
由损失的总质量和时间，可计算单位时间内损失的质量m3t=4nπm0r23v。
答：(1)a.加速度大小为50m/s2；
b.每秒每个喷嘴喷出的气体质量为12.5kg；
(2)返回舱的速度大小为Mv0−2mvM；
(3)单位时间内损失的质量为4nπm0r23v。
17.解：(1)电子在阴极与阳极间加速，对电子，由动能定理得：eU=12mv2−0
解得：v= 2eUm
(2)要使电子向上运动，电子得受到向上的电场力，匀强电场的电场强度方向应沿轴线向下
为了恰好能够使上表面处于阳极与圆柱体内壁之间的荧光粉发光，设电场强度大小为E0，
此时从阳极下表面飞出的电子做类平抛运动，恰好落到圆柱体内壁与上表面的交界处，
水平方向：R=vt
竖直方向：4R=12a0t2 由牛顿第二定律得：eE0=ma0
解得：E0=16UR
(3)①当电场强度方向沿轴线向上时，没有电子撞到上表面，此时η=0
②当电场强度方向沿轴线向下时，
i、当E≥E0=16UR时，所有电子将撞到上表面，此时η=1
ii、当E=0时，没有电子撞到上表面，此时η=0
iii、当0