46，北京市房山区2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷

这是一份46，北京市房山区2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷，共22页。

第Ⅰ部分（选择题共42分）
一、单项选择题（本部分共14小题，在每小题列出的四个选项中只有一个是符合题意的。每小题3分，共42分。
1. 下列物理量中，属于矢量的是（ ）
A. 电势差B. 磁感应强度C. 磁通量D. 电动势
【答案】B
【解析】
【详解】既有大小又有方向，相加是遵循平行四边形定则的物理量是矢量，只有大小，没有方向的物理量是标量。电势差、磁通量、电动势都是标量，磁感应强度是矢量。
故选B。
2. 如图所示为某电场等势面的分布情况，下列说法正确的是（ ）
A. A点的电势比B点的电势高
B. 电子在A点受到的静电力小于在B点受到的静电力
C. 把电子从A点移动至B点静电力做的功与路径有关
D. 电子在c等势面上比在d等势面上电势能大
【答案】D
【解析】
【详解】A．A点和B点在同一个等势面上，A点的电势和B点的电势一样高，故A错误；
B．A点的等势面比B点的等势面密集，所以A点的电场强度大于B点，设电子电荷量大小为，由
电子在A点受到的静电力大于在B点受到的静电力。故B错误；
C．A点和B点在同一个等势面上，把电子从A点移动至B点静电力做的功等于零，与路径无关。故C错误；
D．c等势面电势为，d等势面上电势为，故
电子带负电在电势低的地方电势能大，电子在c等势面上比在d等势面上的电势能大。故D正确。
故选D。
3. 锂离子电池主要依靠锂离子（）在正极和负极之间移动来工作，下图为锂电池放电时的内部结构。该过程中从负极通过隔膜返回正极。已知该锂电池的电动势为，则（ ）
A. 非静电力做的功越多，电动势越大
B. 移动一个锂离子，需要消耗电能
C. “毫安·时”（）是电池储存能量的单位
D. 锂离子电池放电时，电池内部静电力做负功，化学能转化为电能
【答案】D
【解析】
【详解】A．只有非静电力做功与所移动的电荷量的比值比较大时，电动势才比较大，只是做功多，不能说明电动势大，故A错误；
B．根据电场力做功的公式得，把一个锂离子从负极移动到正极需要消耗的电能应该是，故B错误；
C．根据电流定义式可知，“毫安·时”（）是电荷量的单位，故C错误；
D．锂离子电池放电时，从负极通过隔膜返回正极，电池内部静电力做负功，化学能转化为电能，故D正确。
故选D。
4. 如图甲、乙所示，用伏安法测电阻时，用两种方法把电压表和电流表连入电路。则下列说法中正确的是（ ）
A. 采用甲图时，电阻的测量值大于真实值
B. 采用乙图时，电阻的测量值小于真实值
C. 采用甲图时，误差来源于电压表的分流效果
D. 为了减小实验误差，测量小电阻时宜选用乙图
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．甲图是电流表外接，电压表所测的电压是准确的，由于电压表的分流作用，使得电流表测量值偏大，由
所以计算的电阻值偏小，即采用甲图时，电阻的测量值小于真实值；乙图是电流表内接，电流表所测量的是准确的，由于电压表分压，电压表测量值偏大，由
可知计算的电阻值偏大，即采用乙图时，电阻的测量值大于真实值，故AB错误，C正确；
D．为了减小误差，测量小电阻时，用甲图时电压表分得的电流可以忽略不计，即为了减小实验误差，测量小电阻时宜选用甲图，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，两个带等量负电的点电荷位于M、N两点上，E、F是连线中垂线上的两点。为、的交点，。一带正电的点电荷在E点由静止释放后（ ）
A. 做匀加速直线运动
B. 在O点所受静电力最大
C. 由E到F的过程中电势能先增大后减小
D. 由E到O的时间等于由O到F的时间
【答案】D
【解析】
【详解】AD．根据等量同种负点电荷中垂线电场分布特点可知，中垂线上电场方向分别由无穷远处指向O点，且O点的场强为0；一带正电的点电荷在E点由静止释放，可知正点电荷由E点到O点做加速运动，由O点到F点做减速运动，由对称性可知由E到O的时间等于由O到F的时间，故A错误，D正确；
B．由于O点的场强为0，则正点电荷在O点所受静电力为零，故B错误；
C．由E到F的过程中，电场力先做正功后做负功，则正点电荷的电势能先减小后增大，故C错误。
故选D。
6. 已知光敏电阻在没有光照射时电阻很大，光照越强其阻值越小。利用光敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路，电源电动势E、内阻r及电阻R的阻值均不变。当光照强度增强时，则（ ）
A. 电灯L变亮B. 电流表读数减小
C. 电阻R的功率增大D. 电路的路端电压增大
【答案】C
【解析】
【详解】B．当光照强度增强时，光敏电阻阻值减小，电路总阻值减小，由闭合电路欧姆定律，干路电流
增大，电流表读数增大，故B错误；
AD．路端电压
减小，电灯L功率
减小，电灯L变暗，故AD错误；
C．流经电灯L的电流
减小。流经电阻R的电流
变大。电阻R的功率
变大，故C正确。
故选C
7. 两条平行的通电直导线AB、CD通过磁场发生相互作用，电流方向如图所示。下列说法正确的是（ ）

A. 两根导线之间将相互排斥
B. AB受到的力是由的磁场施加的
C. 若，则AB受到的力大于CD受到的力
D. 产生的磁场在CD所在位置方向垂直纸面向里
【答案】B
【解析】
【详解】AB．电流产生的磁场对另一电流有磁场力的作用，根据安培定则及左手定则可得，同向电流相互吸引，A错误，B正确；
C．由于力的作用是相互的，故AB受到的力等于CD受到的力，故C错误；
D．根据安培定则，产生的磁场在所在位置方向垂直纸面向外，D错误。
故选B。
8. 如图所示，甲、乙、丙、丁都涉及磁现象、下列描述正确的是（ ）
A. 甲为探究影响通电导线受力因素的实验图，此实验应用了控制变量法
B. 乙中穿过线圈a的磁通量小于穿过线圈b的磁通量
C. 丙中线圈a通入电流变大的直流电，线圈b所接电流表不会有示数
D. 丁中小磁针水平放置，小磁针上方放置一通电直导线，电流方向自右至左，小磁针的N极向纸面内偏转
【答案】A
【解析】
【详解】A．图甲为探究影响通电导线受力因素的实验图，此实验应用了控制变量法，故A 正确；
B．图乙中套在磁铁中央的线圈面积越小，抵消的磁感线条数越少，磁通量越大，故B错误；
C．图丙线圈a 通入电流变大的直流电，穿过线圈b的磁通量在增大，线圈b中会产生感应电流，电流表会有示数，故C错误；
D．图丁中，有自右向左的电流，由安培定则可知，N极向纸面外偏转，故D错误。
故选A。
9. 如图所示，两个较大的平行金属板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，质量为m的带电油滴恰好静止在两极板之间，选地面为零电势参考面。其他条件不变的情况下，则下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S，两极板距离不变，减小正对面积，电流计中电流从b流向a
B. 闭合开关S，将A板上移，油滴将向上加速运动
C. 断开开关S，A板不动，B板下移，油滴静止不动
D. 断开开关S，两极板间接静电计，A板上移，静电计指针张角减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．闭合开关S，两极板距离不变，减小正对面积，根据可知，电容减小；由可知，电容器放电，A极板上的正电荷减少，则电流计中电流从a流向b，故A错误；
B．闭合开关S，将A板上移，根据可知，电场强度减小，则向上的电场力减小，重力与电场力的合力向下，油滴将向下加速运动，故B错误；
C．断开开关S，A板不动，B板下移，根据、、可得
可知电场强度不变，则油滴静止不动，故C正确；
D．断开开关S，A板上移，由
可知电场强度不变，B板接地，根据可知，两极板间的电势差变大，则静电计指针张角变大，故D错误。
故选C。
10. 质量为m的跳伞运动员做低空跳伞表演，他离开悬停的飞机，下落一段时间后，打开降落伞直至落地前，其运动过程可以大致用如图所示的图像描述，已知，则可以推测出（ ）

A. 内运动员的机械能先增大后减小
B. 内运动员受到的空气阻力大于
C. 打开降落伞后运动员的加速度小于g
D. 打开降落伞时运动员距地面的高度为
【答案】B
【解析】
【详解】C．根据v-t图像的斜率表示加速度可得打开降落伞后运动员的加速度大小为
C错误；
B．设5～9s内运动员受到的空气阻力大小为f，根据牛顿第二定律可得
又由
可得
B正确；
A．0～5s内运动员只受重力，机械能守恒；5s～9s内运动员受到的空气阻力对运动员做负功，根据功能关系可知运动员的机械能减小，A错误；
D．由v-t图像可知，运动员在5s时打开降落伞，在9s时达到地面，打开降落伞时运动员距地面的高度就等于5～9s时间内运动员运动的位移。根据v-t图像与坐标轴围成的面积表示位移可得打开降落伞时运动员距地面的高度为
D错误。
故选B。
11. 在如图所示的电路中，小量程电流表G的内阻Rg=100Ω，满偏电流Ig=1mA，R1=900Ω，R2=Ω。下列说法正确的是（ ）
A. 当S1和S2均断开时，改装成的表是电流表
B. 当S1和S2均断开时，改装成的是量程为10V的电压表
C. 当S1和S2均闭合时，改装成的表是电压表
D. 当S1和S2均闭合时，改装成的是量程为1A的电流表
【答案】D
【解析】
【详解】A．当S1和S2均断开时，电流表G与R1串联，改装成的表是电压表,A错误；
B．当S1和S2均断开时，电流表G与R1串联，改装成的表是电压表,其量程为
B错误；
C．当S1和S2均闭合时，电流表G与R2并联，改装成的是电流表，C错误；
D．当S1和S2均闭合时，电流表G与R2并联，改装成的是电流表，其量程为
Ｄ正确
故选D。
12. 让一价氢离子的两种同位素（和）的混合物由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，最后都从偏转电场右侧离开，图中画出了其中一种粒子的运动轨迹。关于两粒子混合物，下列说法正确的是（ ）
A. 在加速电场中的加速度相等
B. 离开加速电场时的动能相等
C. 在偏转电场中的运动时间相等
D. 离开偏转电场时分成两股粒子束
【答案】B
【解析】
【详解】设加速电场电压为，电场强度为。偏转电场极板长度为，两极板间距离为，偏转电压为。一价氢离子的两种同位素和电荷量为，质量分别为和。
A．在加速电场中，和的加速度大小为和，由牛顿第二定律得
得
两离子在加速电场中的加速度不相等；故A错误；
B．和离开加速电场时的动能分别为和，由动能定理得
得
离开加速电场时的动能相等，故B正确；
C．和离开加速电场时的速度大小分别为和，由动能定理得
得
，
和在偏转电场中的运动时间分别为、，离子在偏转电场水平方向做匀速直线运动，则
得
在两离子偏转电场中的运动时间不相等，故C错误；
D．设任一正电荷的电量为，质量为，由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，最后都从偏转电场右侧离开。在加速电场中，根据动能定理得
在偏转电场中，离子做类平抛运动，运动时间
偏转距离
联立以上各式得
设偏转角度为，则
，
由上可知与带电粒子的质量、电荷量无关。一价氢离子的两种同位素（和）的混合物在偏转电场轨迹重合，所以它们不会分成两股，而是会聚为一束射出。故D错误。
故选B。
13. 某同学根据查阅到的某种热敏电阻的特性曲线（如图1），设计了图2所示的恒温箱温度控制电路。图2中，为热敏电阻，为可变电阻，控制系统可视作的电阻，电源的电动势，内阻不计。当通过控制系统的电流小于时，加热系统将开启，为恒温箱加热；当通过控制系统的电流等于时，加热系统将关闭。下列说法正确的是（ ）
A. 若要使恒温箱内温度保持20℃，应将调为
B. 若要使恒温箱内温度升高，应将增大
C. 若恒温箱内温度降低，通过控制系统的电流将增大
D. 保持不变，通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度均匀变化
【答案】B
【解析】
【详解】A．制系统的电流等于时，电路中的总电阻
20℃热敏电阻的阻值为
若要使恒温箱内温度保持20℃，应将调为
A错误；
B．由于加热系统关闭的电流临界值2mA一定，即加热系统关闭的电路中临界的总电阻始终4500Ω。可知若要使恒温箱内保持的温度值升高，即热敏电阻的阻值减小，则必须使增大，B正确；
C．若恒温箱内温度降低，热敏电阻阻值增大，通过控制系统的电流减小，C错误；
D．根据图1可知，恒温箱内的温度与热敏电阻的阻值成线性关系，通过控制系统的电流
可知，通过控制系统的电流大小与热敏电阻的阻值不是线性关系，即保持不变，通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度不是均匀变化，D错误。
故选B。
14. 利用图像研究物理问题是物理学中重要的研究方法。如图所示，若令x轴和y轴分别表示某个物理量，则图像可以反所映某种情况下物理量之间的关系，在有些情况中，图线上任一点的切线斜率、图线与x轴围成的面积也有相应的物理含义。下列说法不正确的是（ ）

A. 对于做直线运动的物体，若y轴表示物体的加速度，x轴表示时间，则图线与x轴所用的面积表示这段时间内物体速度的变化量
B. 对于做直线运动的物体、若y轴表示合力对物体所做的功，x轴表示时间，则图象切线的斜率表示相应时刻合力对物体做功的瞬时功率
C. 对y轴表示通过小灯泡的电流，x轴表示小灯泡两端的电压，则图线与x轴所围的面积表示小灯泡的电功率
D. 若y轴表示通过电器元件的电流，x轴表示时间，则图线与x轴所围的面积表示这段时间内通过该电器元件的电荷量
【答案】C
【解析】
【详解】A．如果y轴表示加速度，由可知
则图线与x轴所围的面积等于质点在相应时间内的速度变化，A正确；
B．对于做直线运动的物体，若y轴表示物体所受的合力，x轴表示时间，由I=Ft可知，图线与x轴所围的面积表示这段时间内物体动量的变化量，B正确；
C．若y轴表示通过小灯泡的电流，x轴表示小灯泡两端的电压，根据P=UI可知，图象上的点向横、纵坐标做垂线得出的矩形面积表示小灯率的电功率，C错误；
D．如果y轴表示流过用电器的电流，由q=It知，图线与x轴所围的面积等于在相应时间内流过该用电器的电量，D正确。
本题选错误的，故选C。
第二部分（非选择题共58分）
15. （1）在做测定金属电阻率的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径，示数如图1所示，则金属丝直径的测量值______。
（2）实验室用多用电表测电阻，调零后，将选择开关置于欧姆“”挡位置，电表指针偏转如图2所示，该被测电阻阻值为______。
【答案】 ①. #### ②.
【解析】
【详解】（1）[1] 金属丝直径的测量值
（2）[2] 被测电阻阻值为
16. （1）如图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V，S为单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为电容器。
当开关S接______时（选填“1”或“2”），对电容器充电。电容器放电，流经G表的电流方向与充电时______（选填“相同”或“相反”）。
（2）将G表换成电流传感器，使电容器充电直至充电电流逐渐减小到零，然后再放电，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，请计算0~0.4s内电容器放电的电荷量______C。
（3）在电容器放电实验中，接不同的电阻放电，图丙中放电电流的图像的a、b两条曲线中，对应电阻较大的一条是______（选填“a”或“b”）。
【答案】 ①. 1 ②. 相反 ③. ④. b
【解析】
【详解】（1）[1]当开关S接1时，平行板电容器与电源相连，平行板电容器充电。
[2]电容器放电，流经G表的电流方向与充电时相反。
（2）[3]根据
可知图像与横轴围成的面积表示电容器所带电荷量，则0~0.4s内电容器放电的电荷量为
（3）[4]当电阻越大，则电容器开始时的最大放电电流越小，放电用的时间越长，则电阻最大的对应于图像b。
17. 用电流表和电压表测电源电动势和内阻，实验电路如图1所示。实验器材如下：待测干电池一节，直流电流表（量程），直流电压表（量程），滑动变阻器（阻值范围为），滑动变阻器（阻值范围为），开关，导线若干。
（1）为提高实验的精确程度，滑动变阻器应选择______（选填“”或“”）。
（2）某同学根据测出的数据作出图像如图2所示，则由图像可得电动势______（保留3位有效数字），内电阻______（保留2位有效数字）。
（3）某同学在实验中，闭合开关，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。如图3所示，为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置、发现试触b、c时，电压表有示数；试触d时，电压表没有示数。若电流表是正常的，电路中仅有一处故障，请你写出发生该故障的原因______。
【答案】 ①. ②. 1.48 ③. 0.84 ④. cd之间发生了断路
【解析】
【详解】（1）[1]为了获得较为准确的数据，电压表、电流表的读数应该不小于其满偏值的。干电池电动势约为1.5V，电流表量程，考虑电流表的读数不小于满偏电流的，则电路的总电阻最大值、最小值分别为
，
故应选择的滑动变阻器，调节方便，能测得较多可利用的电流数据；再分析电压表的读数情况，电源内阻约，则滑动变阻器与电流表的总电阻约时，电压表的读数约为
电压表量程为，可知继续增大滑动变阻器的电阻时，电压表读数会继续增大，可以测得较多可利用的电压数据。综上可知，滑动变阻器应选择。
（2）[2][3]由可知，U-I图像与纵轴交点为电源电动势，斜率绝对值大小为电源内阻，由图2可知
E=1.48V
（3）[4]闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变化，即路端电压不变，电流表示数始终为零，则可判断出电流表所在支路出现断路；电压表连接a位置的导线端分别试触b、c时，电压表有示数，说明ab、bc段没有断路，试触d时，电压表没有示数，说明在cd之间发生了断路。
18. 2022年北京冬奥会上，一名滑雪运动员在倾角为30°的山坡滑道上进行训练，运动员及装备的总质量为。滑道与水平地面平滑连接，如图所示。他从滑道上由静止开始匀加速下滑，经过到达坡底，滑下的距离为。运动员视为质点，重力加速度。求：
（1）滑雪运动员沿山坡下滑时的加速度大小a；
（2）滑雪运动员沿山坡下滑过程中受到的阻力大小f；
（3）滑雪运动员到达斜面底端的动能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）滑雪运动员沿山坡下滑时由运动学公式得，加速度大小为
（2）滑雪运动员沿山坡下滑过程中由牛顿第二定律
解得受到的阻力大小为
（3）由动能定理
解得滑雪运动员到达斜面底端的动能为
19. 长为L轻质绝缘细线一端悬于点，另一端系一质量为m、电荷量为的小球（可视为质点），如图所示，在空间施加沿水平方向的匀强电场（图中未画出），小球静止在A点，此时细线与竖直方向夹角，已知，，电场的范围足够大，重力加速度为g。
（1）求匀强电场的电场强度大小E和方向；
（2）保持细线始终张紧，将小球从A点拉起至与O点处于同一水平高度的B点，求此过程中静电力做的功W；
（3）将小球由B点静止释放，求小球通过最低点C时，细线对小球的拉力大小F。
【答案】（1），方向水平向左；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球静止在A点时受力平衡，受力如图所示
根据平衡条件
又
解得
小球带正电，电场强度的方向与小球所受电场力的方向相同，所以电场强度的方向水平向左。
（2）匀强电场方向水平向左，A、B两点沿电场线方向距离为
从A点拉起至B点，静电力做的功
（3）由B点到C点，由动能定理得
解得
由牛顿第二定律得
得
20. 如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。
（1）以路端电压为纵坐标，电流I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中图像的示意图，并说明图像与两坐标轴交点的物理意义；
（2）随着变阻器阻值R的变化，电路中的电流I也发生变化，请写出电源输出功率随电流I的表达式，并在图3中画出图像；
（3）通过电源电动势定义式，结合能量守恒定律证明：电源电动势数值上等于内、外电路电势降落之和。
【答案】见详解
【解析】
【详解】（1）由闭合电路欧姆定律可知
所以图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流，如图所示
（2）电源输出的电功率为
图像如图
（3）电源电动势的定义为对电源来说，因为非静电力做功将其他形式的能转化为电能，转化的数值与非静电力做的功W相等。时间t内电源输出的电能为
电流在外电路中通过用电器，电流做功，电能转化为其他形式能，在时间t内，外电路转化的能量为
同理，电流通过内电路，电流做功，电能转化为热能，在时间t内，内电路转化能量为
根据能量守恒定律，非静电力做功应该等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和，即
将上述表达式带入有
整理有
21. 真空中一对半径均为R1的圆形金属板P、Q圆心正对平行放置，两板距离为d，Q板中心镀有一层半径为（）的圆形锌金属薄膜。Q板受到紫外线持续照射后，只有锌薄膜中的电子可吸收光的能量而逸出。现将两金属板P、Q与两端电压UPQ可调的电源、灵敏电流计G连接成如图所示的电路。
已知元电荷电量为e，电子质量为m。单位时间内从锌薄膜中逸出的电子数为n、逸出时的最大动能为Ekm，n、Ekm只由光照和锌膜材料决定。且电子逸出的方向各不相同。忽略电子的重力以及电子之间的相互作用，不考虑平行板的边缘效应，光照条件保持不变。
（1）当电压为U0时，求电子逸出后加速度大小a；
（2）调整电源两端电压，使灵敏电流计示数恰好为零，求此时电压；
（3）实验发现，当UPQ大于或等于某一电压值，时灵敏电流计示数始终为最大值求和。
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】
【详解】（1）当电压为U0时，金属板P、Q间的电场强度为
根据牛顿第二定律有
可得，电子逸出后加速度大小为
（2）调整电源两端电压，使灵敏电流计示数恰好为零，则根据动能定理有
可得，求此时电压为
（3）当从锌薄膜边缘平行Q板逸出的动能最大的电子做类平抛运动刚好能到达P板边缘时，则所有电子均能达到P板，此时的电流和电压最大，电流的最大值为
根据牛顿第二定律可得，此时逸出的电子做类平抛运动的加速度大小为
设逸出电子的初速度为v，运动时间为t，则平行金属板方向有
垂直于金属板方向有
又
联立可得，此时的最大电压为