2023北京师大二附中高二（上）期末物理（选考）（教师版）

这是一份2023北京师大二附中高二（上）期末物理（选考）（教师版），共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2023北京师大二附中高二（上）期末物理（选考）本卷为100分，考试时间为90分钟。第I卷（选择题，共48分）一、单选题：本题共12小题，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题选对得3分，选错或不选得0分。1. 将一条导线沿南北方向平行地放在小磁针的正上方，当导线中通有如图所示电流时。小磁针会发生转动。它的N极将(　　)A. 向上运动 B. 垂直纸面向里运动C. 向下运动 D. 垂直纸面向外运动2. 在如图所示的四幅图中，正确标明了通电导线所受安培力F方向的是（　　）A.  B.  C.  D. 3. 如图，A、B为一对等量同种电荷连线上的两点（其中B为中点），C为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为q的正点电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C，则该电荷的电势能的变化情况是（　　）A. 先增大后减小 B. 一直增大 C. 先减小后增大 D. 一直减小4. 某种静电矿料分选器原理如图所示，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧（不计阻力与矿粉间的相互作用）。下列关于矿粉分离的过程表述正确的是(　　)A. 矿粉做匀变速运动 B. 带正电的矿粉落在收集板右侧C. 静电力对矿粉做负功 D. 带负电的矿粉的动能可能减小5. 在一段导体两端加上电压，已知在10s内通过此导体横截面的电荷量是4C，则通过这段导体的电流是 （   ）A. 40A B. 2.5A C. 0.4A D. 14A6. 有一正点电荷只受电场力作用，从静电场中的a点由静止释放。在它沿直线运动到b点的过程中，动能Ek随位移s变化的关系图像如图所示。该电场的电场线分布应是（　　）A.  B.  C.  D. 7. 如图所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置，接通电路后发现，接电源现两根导线均发生形变，当通过导线M和N的电流均为向上的时，导线N受到的磁场力为F1；当电流均为向上的时，导线N受到的磁场力为F2。已知，则下列说法中正确的是(　　)A. ，两根导线相互排斥 B. ，两根导线相互吸引C. ，两根导线相互排斥 D. ，两根导线相互吸引8. 如图所示，为洛伦兹力演示仪的结构示意图。由电子枪产生电子束，玻璃泡内充有稀薄气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。当通有恒定电流时前后两个励磁线圈之间产生匀强磁场，磁场方向与两个线圈中心的连线平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压U和励磁线圈的电流I来调节。适当调节U和I，玻璃泡中就会出现电子束的圆形径迹。通过下列调节，一定能让圆形径迹半径减小的是（ ）A. 减小U，增大I B. 增大U，减小IC. 同时减小U和I D. 同时增大U和I9. 某同学把电流表、干电池和一个定值电阻串联后，两端连接两支测量表笔，做成了一个测量电阻的装置，如图所示．两支表笔直接接触时，电流表的读数为；两支表笔与的电阻相连时，电流表的读数为．由此可知，这个测量电阻装置的内阻是（    ）A.  B.  C.  D. 10. 在如图所示的U-I图像中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻元件的电压与电流的关系。现用该电源直接与元件连接成闭合电路。则此时（　　）A. 电源将其它能转化为电能功率为18WB. 该元件的电阻为2ΩC. 该元件发热功率为6WD. 电源外电路与内电路消耗功率之比为2∶311. 如图电路中，当合上开关S后，两个标有“3V、1W”的灯泡均不发光，用电压表测得Uac=Ubd=6V，如果各段导线及接线处均无问题，这说明（　　）A. 开关S未接通 B. 灯泡L1的灯丝断了C. 灯泡L2的灯丝断了 D. 滑动变阻器R电阻丝断了12. 下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计自身机械损耗，若该车在额定状态下以最大速度行驶，则下列选项正确的是（　　）自重40 kg额定电压48 V载重75 kg额定电流12 A最大行驶速度20 km/h额定输出功率400 W A. 电动机的输入功率为576WB. 电动机的线圈电阻为4ΩC. 该车获得的牵引力为104ND. 该车受到的阻力为20N二、多选题：本题共3小题，共12分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题意的。每小题全选对得4分，选对但不全得2分，有选错或不选得0分13. 如图，取一对不带电的，有绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触。把带正电荷的物体C移近导体A，会发现两端的金属箔均张开。然后先手持绝缘柱把导体A和B分开，再移开C。移开C之后，下列说法正确的是（　　）A A带正电，B带负电B. A带负电，B带正电C. A、B上的金属箔片完全闭合D. A、B上的金属箔片仍张开一定角度14. 如图所示，有一圆形匀强磁场区域，O为圆心，磁场方向垂直于纸面向里。一个正电子和一个负电子（正、负电子的质量相等，电量大小也相等，但是电性相反）以不同的速率沿着PO方向垂直磁场方向射入，其运动轨迹如图所示，a、b两点分别表示两种电子离开磁场区域时的位置。下列判断中正确的是（　　）A. 经过a点的为正电子，经过b点的为负电子B. 经过b点的电子在磁场中的运动时间较长C. 经过b点的电子在磁场中的运动速率较小D. 经过a点的电子在磁场中受到的洛伦兹力较小15. 为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示．M 为 烟雾传感器，其阻值 RM 随着烟雾浓度的改变而变化，电阻 R 为可变电阻．车厢内有人抽烟 时，烟雾浓度增大，导致 S 两端的电压增大，装置发出警报．下列说法正确的是(      )A. RM  随烟雾浓度的增大而增大 B. RM  随烟雾浓度的增大而减小C. 若要提高报警灵敏度可减小 R D. 若要提高报警灵敏度可增大 R第II卷（非选择题，共52分）三、实验题：本题共2小题，共16分16. 电流传感器可以像电流表一样测量电流。它与计算机相连，能显示出电流随时间变化的I－t图像。某同学利用图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。（1）先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。充满电的电容器上极板A带______电荷；（2）然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。①传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I－t图像，如图2所示。根据图像估算电容器放电过程释放的电荷量为______C；（结果保留两位有效数字）②根据I－t图像，在图3中定性画出此过程电容器所带电荷量随时间变化的q－t图像___，并说明依据___。17. 电阻率是反映材料导电性能物理量，某同学通过实验测量金属丝的电阻率。（1）他先使用多用电表欧姆挡粗测金属丝电阻，将选择开关先调到欧姆挡“×1”挡将红、黑表笔短接，调节图1中的_______旋钮（选填“A”“B”或“C”）使表针指到表盘右端零刻度处，将红、黑表笔接在金属丝两端，多用电表指针位置如图2所示，则金属丝电阻值约为_______Ω。（2）然后他采用伏安法测量金属丝电阻，已选用的器材有：电源E（电动势约为3V）；电流表A（量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω）；电压表V（量程为0~3V，内阻约为3kΩ）；开关一个，导线若干。①为操作方便，滑动变阻器应选择下面两种中的___________（填“R1”或“R2”）。滑动变阻器R1（最大阻值为20Ω，额定电流1A）滑动变阻器R2（最大阻值为1750Ω，额定电流0.3A）②在图3中他已经连接了一部分电路，请你用笔画线代替导线将电路补充完整_______。③实验测出金属丝的直径为d，金属丝的电阻为R，以及金属丝的长度l，则本次实验得到金属丝电阻率=___________。（用d、l、R表示）④本实验在测量电阻时，由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差，将电压表或电流表的内阻计算在内，可以清除由测量仪表内阻所引起的系统误差。在未消除该系统误差时电阻丝的测量阻值为R，若已知电压表的内阻为Rv，电流表的内阻为RA，那么消除该系统误差后，电阻丝的阻值Rx应该为_______。四、解答题：本题包括4小题，共36分，解答时，在等题纸上应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。18. 如图所示，在匀强电场中，沿着电场线的方向有相距为20cm的A、B两点。有一个电荷量q=1.0×10-9C的点电荷由静止状态开始从A点运动到B点，静电力做功为4.0×10-7J。（1）求A、B之间的电势差UAB以及该电场的电场强度大小E；（2）若点电荷在运动过程中只受静电力作用，求其到达B点时的动能Ek。19. 磁流体发电是一项新兴技术，如图所示是它的示意图，相距为d的两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场，一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，P、Q板上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。若P、Q两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理，磁感应强度为B，不计重力。（1）求该发电机的电动势E；（2）请你提出一种可以提高该发电机电动势的方法；（3）若发电机的内电阻为r，在它的输出端a，b间接有阻值为R的电阻，在图示磁极配置的情况下，判断通过电阻R的电流方向和电流大小I。20. 回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领城得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展，回旋加速器的结构如图，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒。D形盒内的匀强磁场磁感应强度为B，粒子在盒间加速时的电压为U，质量为m、电荷量为q的粒子从间隙中心附近M极的某点以近似为零的初速度在加速器中被加速，求：（1）D形盒间交变电压的周期T；（2）粒子在D形盒内获得的最大动能Ekmax；（3）粒子离开回旋加速器时被收集，已知在时间t内收集到粒子质量为M，求这段时间内粒子束离开回旋加速器时的等效电流I。21. 利用电场和磁场控制电子的运动，在现代科学实验和设备中有广泛应用。已知电子质量为m、电荷量为e，由静止经电压为U的加速电场加速后射出，（1）示波器中的示波管是利用电场来控制电子的运动。若电子从加速电场射出后沿平行极板的方向射入偏转电场，如图甲所示，偏转电场可看作匀强电场，板间电压为，极板长度为L，板间距为d，求电子射出偏转电场时速度偏转角的正切值；（2）电视机显像管是利用磁场来控制电子的运动，若电子从加速电场射出后沿直径方向进入半径为r的圆形磁场区域，该磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，如图乙所示，设电子射出磁场时的速度方向与射入时相比偏转了角，请推导的表达式。（3）磁场与电场有许多相似之处。电场强度的定义式，请你由此类比，从运动电荷所受的洛仑兹力出发，写出磁感应强度B的定义式；并从宏观与微观统一的思想出发构建合适的模型，论证该定义式与这一定义式的一致性。
参考答案第I卷（选择题，共48分）一、单选题：本题共12小题，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题选对得3分，选错或不选得0分。1. 【答案】B【解析】【详解】根据题意，由右手螺旋定则可知，导线下方的磁场为垂直纸面向里，则小磁针的N极垂直纸面向里运动。故选B。2. 【答案】A【解析】【详解】A．磁场垂直纸面向里，电流向右，所以安培力向上，A正确；B．磁场垂直纸面向外，电流向右，所以安培力向下，B错误；C．磁场向右，电流垂直纸面向外，所以安培力向下，C错误；D．磁场向上，电流向右，所以安培力垂直纸面向外，D错误；故选A。3. 【答案】D【解析】【详解】根据库仑定律可知正点电荷自A沿直线移到B过程中，左边电荷对正点电荷的电场力大，合力方向向右，到达B点时合力为零，所以此过程中电场一直做正功，电势能减小；从B再沿直线移到C时对正点电荷进行受力分析可知，此时两等量同种电荷对正点电荷的库仑力的合力与运动方向一致，得此时电场力仍然做正功，电势能减小。所以整个过程中电势能一直减小。故选D。4. 【答案】A【解析】【详解】A．对矿粉受力分析，矿粉受到重力和水平方向的静电力，由于重力和静电力大小不变，根据矢量运算法则，可得合力固定不变，根据牛顿第二定律可知，加速度固定不变，故矿粉做匀变速运动，故A正确；B．由图可知，水平匀强电场方向向左，所以带正电的矿粉受到向左的电场力落在左侧，带负电的矿粉受到向右的电场力落在右侧，故B错误；CD．带正电的矿粉受到向左的电场力向左偏，电场力做正功；带负电的矿粉受到向右的电场力向右偏，电场力做正功，电势能减小，动能增加，故CD错误。故选A。5. 【答案】C【解析】【详解】在10s内通过此导体横截面的电荷量是4C，则通过这段导体的电流为：A．40A，与结论不相符，选项A错误；B．2.5A，与结论不相符，选项B错误；C．0.4A，与结论相符，选项C正确；D．14A，与结论不相符，选项D错误；6. 【答案】A【解析】【详解】根据动能定理，并由图像可知，点电荷所受电场力为，为常量。所以该电场为匀强电场，又由于从a到b点点电荷的动能增大，所以电场强度方向沿a→b，综上所述，A项正确。故选A。7. 【答案】D【解析】【详解】根据右手定则判断通电直导线周围产生磁场，再根据左手定则判断安培力的方向，可知两根导线相互吸引，通电直导线周围存在的磁场B的大小，和该直导线中通过的电流大小成正比，即则有由于故故选D。8. 【答案】A【解析】【分析】【详解】根据电子所受洛伦兹力的方向结合安培定则判断出励磁线圈中电流方向是顺时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理有eU = mv02电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有eBv0 = m解得r = 减小电子枪的加速电压U，增大励磁线圈中的电流I从而导致电流产生的磁场B增大，都可以使电子束的轨道半径变小。故选A。9. 【答案】A【解析】【详解】设测量电阻的该装置的内阻为，根据闭合电路欧姆定律可得：，则，可求得内阻，故A项正确．故选A．10. 【答案】D【解析】【详解】由图可知元件两端电压为U=3.2V，电路中电流I=2.4A，电源电动势为E=8V，电源内阻为A．电源将其它能转化为电能的功率即电源的总功率，为故A错误；B．该元件的电阻为故B错误；C．该元件发热功率为故C错误；D．电源内电压为根据P=UI可得11. 【答案】C【解析】【详解】用电压表测得Uac=Ubd=6V，根据电压表有读数说明与电压表串联的电路是没有故障的，所以故障是灯泡L2的灯丝断了，则C正确；ABD错误；故选C。12. 【答案】A【解析】【详解】A．电动机的输入功率故A正确；B．电动机正常工作时是非纯电阻电路，不能用欧姆定律求内阻，故B错误；CD．电动车速度最大时，牵引力等于阻力，由可得故CD错误故选A。二、多选题：本题共3小题，共12分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题意的。每小题全选对得4分，选对但不全得2分，有选错或不选得0分13. 【答案】BD【解析】【详解】把带正电荷的物体C移近导体A，会发现两端的金属箔均张开，此时，A带负电，B带正电，然后先手持绝缘柱把导体A和B分开，A仍然带负电，B仍然带正电，然后移走C，A、B上的电荷不会中和，所以A、B上的金属箔片仍张开一定角度。故选BD。14. 【答案】D【解析】【详解】A．根据左手定则可判断经过b点的为正电子，经过a点的为负电子，选项A错误；C．根据洛伦兹力提供向心力有解得作出粒子的轨迹半径如图：由图可知经过b点的电子半径较大。由于正、负电子的质量相等，电量大小也相等，可知经过b点的电子在磁场中的运动速率较大，选项C错误；D．洛伦兹力经过a点的电子在磁场中的运动速率较小，则经过a点的电子在磁场中受到的洛伦兹力较小，选项D正确；B．带电粒子在磁场中运动的周期粒子质量相等，电量大小也相等，所以周期相同。而粒子在磁场中的运动时间由图可知经过b点的电子圆心角较小，在磁场中的运动时间较短，选项B错误。故选D。15. 【答案】BD【解析】【详解】AB： 烟雾浓度增大，S两端的电压增大，电路中电流增大，故电路的总电阻减小；RM随烟雾浓度的增大而减小．故A错误、B正确．CD：R越大，传感器RM与它并联后的电阻越接近RM，当烟雾浓度增大，RM减小，电路总电阻减小明显，电路中电流增大明显，导致S两端的电压增大明显，提高了灵敏度；R越小，传感器RM与它并联后的电阻越接近R，当烟雾浓度增大，RM减小，电路总电阻减小不明显，电路中电流增大不明显，导致S两端的电压增大不明显，降低了灵敏度．故C错误、D正确．点睛：两只电阻并联时，总电阻比其中较小的电阻还小，总电阻接近其中较小电阻的阻值．第II卷（非选择题，共52分）三、实验题：本题共2小题，共16分16. 【答案】    ①. 正    ②.     ③.     ④. 放电时电容器带电量减少，电流也减小【解析】【详解】（1）[1]电容器A板与电源正极连接，充满电的电容器上极板A带正电荷；（2）①[2]根据可知，I－t图像中图线与坐标轴所围面积即为放电过程释放的电荷量，图像中一个小格的面积为图线所围面积约为40个格，则放电过程释放的电荷量约为②[3][4]放电过程中，电容器带电量减少，由I－t图像可知电流也减小，所以q－t图像的斜率减小，则q－t为17. 【答案】    ①. C    ②. 4.9##5.0##5.1    ③. R1    ④.     ⑤.     ⑥. 【解析】【详解】（1）[1]图中A为机械调零螺母；B为多用电表的选择开关；C为欧姆调零旋钮。根据题意，红、黑表笔短接后需进行欧姆调零，故选填C。[2]金属丝电阻读数为（2）[3]由欧姆定律可得电路中最大电流约为从额定电流上考虑，以及由于R2的最大阻值远大于金属丝电阻，这样不方便调节电路，故而滑动变阻器选择R1。[4]由于滑动变阻器R1的最大阻值大于金属丝电阻，故此次实验电路采用滑动变阻器限流式接法；又因为由可知电流表分压对实验结果影响比较大，故而此次实验电路应采用电流表外接法，则实物连线如图[5]由电阻定律，将代入，可解得[6]本实验电路采用电流表外接法，所以测量所得的R实际为Rx和RV的并联电阻，即解得四、解答题：本题包括4小题，共36分，解答时，在等题纸上应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。18. 【答案】（1）400V；2000V/m；（2）4.0×10-7J【解析】【详解】（1）根据电势差的定义得：已知d=0.2m，所以匀强电场的电场强度E==2000V/m（2）根据动能定理有WAB=Ek－0所以，电荷到达B时的动能Ek=4.0×10-7J19. 【答案】（1）；（2）见解析；（3）电流方向由a指向b，【解析】【详解】（1）稳定时，洛伦兹力与电场力平衡，则有解得（2）根据上述可知，提高该发电机电动势的方法可以增大磁感应强度、增大极板之间的间距或增大等离子体的入射速度。（3）根据左手定则可知，正离子向上偏转，负离子向下偏转，极板P为发电机的正极，则通过电阻R的电流方向由a指向b，根据欧姆定律有解得20. 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子磁场中做匀速圆周运动，则有，为了达到同步加速，D形盒间交变电压的周期解得（2）粒子射出D形盒时半径达到最大值R，则有，解得（3）通过截面的电荷量粒子束离开回旋加速器时的等效电流解得21. 【答案】（1）；（2）；（3），见解析【解析】【详解】（1）在加速电场中有解得在偏转电场中，设飞行时间为t，加速度为a，竖直分速度为vy，则水平方向有竖直方向有联立可得（2）电子在偏转磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力；如图所示设轨迹圆的半径为R，则有由几何关系得联立可得（3）由洛伦兹力公式得可知根据题意构建模型如下：如图所示，在一匀强磁场中有一段固定的长为L的直导线，已知导线横截面积为S，单位体积内自由电荷数为n，导线内自由电荷定向运动速率为v，磁场的磁感应强度为B则导线内自由电荷数安培力与洛伦兹力的关系为导线内电流的微观表达式联立上面三个式子可得即定义式与这一定义式是一致的。