安徽省合肥市第八中学2023-2024学年高二上学期期末物理试卷（Word版附解析）

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1. 静止电荷会在其周围产生静电场，为了形象地描述电场，法拉第采用了画电场线的方法。如图是某一电场的电场线分布图，下列关于电场和电场线的说法正确的是（ ）
A. 由于电场是看不见、摸不着的，所以电场实际并不存在
B. 电场线可以形象地描述电场，电场线是实际存在的
C. 同一幅电场线分布图中，电场线密集的地方电场强度较大
D. 电场线分布图中没画电场线的地方（如B点），电场强度为零
2. 1831年，法拉第首次发现了电磁感应现象，他使用的实验装置如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，M线圈接电源，N线圈接电流表。关于此实验，下列说法正确的是（ ）
A. 保持开关闭合，闭合开关的瞬间，电流计指针有偏转
B. 保持开关闭合，闭合开关稳定后，电流计指针有偏转
C. 保持开关闭合，断开开关的瞬间，电流计指针不偏转
D. 保持开关闭合，闭合开关的瞬间，电流计指针有偏转
3. 如图，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l，纸面内的a点与两导线距离均为l。已知导线P通电流I、导线Q不通电流时a点的磁感应强度大小为B。现在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I，则下列关于a点处磁感应强度的说法正确的是（ ）
A. a点的磁感应强度为0B. a点的磁感应强度的大小为B
C. a点的磁感应强度垂直PQ的连线向上D. a点的磁感应强度平行PQ的连线向右
4. 学习了电容器的相关知识后，某同学设计了一款监测水位的电容式传感器，电路如图所示。保持电容器与电源连接，极板P固定，极板Q通过一绝缘轻杆与漂浮在水面上的浮子a连接。水位变化时，浮子a上下移动带动Q上下移动，电流表中有电流通过。若发现电流向右通过电流表，则下列分析正确的是（ ）
A. 平行板电容器电压减小
B. 平行板电容器的电容在减小
C. 水位在上升
D. 平行板电容器极板间的场强不变
5. 在光滑绝缘水平面存在着一个静电场，其中一条电场线沿x轴方向且各点电势随x坐标变化规律如图所示。一带电小球从O点由静止释放，仅在电场力作用下沿x轴正向做直线运动过程中，以下说法中正确的是（ ）
A. 该小球带正电
B. 该小球在处的加速度大于在处的加速度
C. 该小球在处的速度大于在处的速度
D. 小球在处速度是在处速度的一半
6. 光敏电阻是利用半导体制成的一种阻值随入射光强弱而改变的电阻器（阻值随光照强度的增大而减小），一般用于光的测量、光的控制和光电转换。如图所示的电路中，电源的电动势为E、内阻为r，和（）为定值电阻，为光敏电阻，A1、A2为理想电流表，V为理想电压表，当开关S闭合后逐渐减小对的光照强度，电流表A1示数变化量的绝对值为，电流表A2示数变化量的绝对值为，电压表示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表A2示数减小B. 增大
C. 电源的输出功率减小D.
7. 如图所示，CD和EF是两根相同的金属棒，质量均为m，长度均为L，用两根等长的柔软导线、（重力不计）将它们连接，形成闭合回路CDFE。用两根绝缘细线、将整个回路悬于天花板上，使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，重力加速度为g。在回路中通以如图所示方向的电流I，则稳定后（ ）
A. 软导线、对金属棒EF的拉力大小均为
B. 绝缘细线和对金属棒CD的拉力大小均为mg
C. 软导线和向纸面外偏转，软导线与竖直方向夹角的正弦值为
D. 绝缘细线和向纸面内偏转，细线与竖直方向夹的正切值为
8. 回旋加速器是一种用来加速带电粒子的装置，其工作原理如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场与半径为R的D形盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，两盒接在电压为U、周期为T的交流电源上。质子（质量为m、电荷量为）从A处进入加速器中被多次加速后从粒子出口处射出。现只改变交流电的周期，让α粒子（质量为4m、电荷量为）从A处进入加速器中被多次加速后从粒子出口处射出，下列说法中错误的是（ ）
A. 质子离开加速器时的动能为
B. 质子在磁场中运动时间为
C. 加速α粒子时交流电的周期为2T
D. α粒子在磁场中加速次数与质子的加速次数相同
9. 如图所示，光滑水平地面上有一凹槽，凹槽内放置一小物块。小物块与左右两边槽壁的距离均为，凹槽与小物块的质量均为，两者之间的动摩擦因数为。开始时凹槽与小物块均静止，某时刻凹槽以的初速度开始向右运动，小物块与凹槽壁间的碰撞均为弹性碰撞（碰撞时间极短）。已知小物块可视为质点，重力加速度g取。从开始运动到小物块相对凹槽静止的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 小物块与凹槽因摩擦产生的热量为18JB. 最终小物块相对凹槽静止于凹槽左端
C. 小物块相对凹槽运动的时间为2sD. 凹槽相对地面的位移为9m
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
10. 如图所示，在平行于纸面的匀强电场中，一质量为m、带电量为的粒子仅在电场力作用下先后以同样大小的速度v经过同一条直线上的a，b两点，在a点的速度方向与直线的夹角，a，b两点间的距离为L。下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度垂直a，b所在的直线向左B. 在b点的速度方向与直线的夹角
C. 从a到b运动的过程的中最小速度为D. 电场强度的大小为
11. 如图所示，竖直平面内半径为R、圆心为O的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的收集板。三角形MON为边长为2R的等边三角形，从圆形磁场最高点P沿PO方向向圆形区域内射入大量速率不同的同种粒子，粒子所带电荷量为，质量为m。不计粒子之间的相互作用力及粒子重力，关于打在MN区域的粒子，下列说法正确的是（ ）
A. 在磁场中运动时间最长的粒子速率为
B. 速率最大的粒子的速率
C. 整个过程中位移最小的粒子速率
D. 速率最大的粒子在整个过程中的运动时间
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
12. 某同学设计用如图所示的装置来验证动量守恒定律。打点计时器打点频率为50Hz。
操作步骤如下：
步骤一：用垫块垫起长木板的右端，使之具有一定的倾角，调节倾角，使得轻推一下小车A（前端粘有橡皮泥，后端连接纸带）或者小车B之后它们均能在长木板上做匀速直线运动。
步骤二：把B放在长木板合适的位置，A靠近打点计时器，接通打点计时器的电源，轻推一下A，A向下运动与B发生碰撞并粘在一起。
步骤三：一段时间后关闭打点计时器的电源，取下纸带。更换纸带后重复第二步操作。
步骤四：选取点迹清晰的纸带，标出若干计数点O、A、B…I，测量各计数点到O点的距离。其中一条纸带的数据如图所示。
（1）下列说法正确的是（ ）
A. 长木板右端垫上垫块是为了补偿阻力，保证小车碰撞前后做匀速直线运动
B. 上述纸带的右端与小车相连
C. 根据纸带判断两个小车可能是打下D点时相碰的
D. 小车A在与B碰撞前机械能是守恒的
（2）相邻计数点之间还有四个点迹没有画出来，碰撞前小车A的速度大小是______m/s。（结果保留两位小数）
（3）测得滑块甲、乙的质量均为，碰撞前小车A的动量是______。碰撞后滑块甲、乙的总动量是______。（结果均保留三位小数）
（4）通过计算可以得出结论______。
13. 如图所示，图1为某多用电表中欧姆表内部电路图。图1中电源的电动势为，内阻为，灵敏电流计的内阻为，满偏电流为。图2为该多用电表的表盘，欧姆表刻度盘的中值刻度为“15”。不计导线的电阻，请回答下列问题：
（1）在正确操作的情况下，图1中b表笔应为________表笔（填“红”或“黑”）。
（2）图1中经表笔短接进行欧姆调零。调零完毕时，滑动变阻器接入电路的电阻值为________，之后进行测量电阻，发现指针位于20与30正中间，则测量值________（填“大于”“等于”或“小于”）。
（3）某同学欲将图1的灵敏电流计并联一个电阻将欧姆表改装为“”档，应该为灵敏电流计并联的电阻________。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
14. 篮球运动深受同学们的喜爱，某同学将质量为的篮球从距水平地板1.25m的高度（从球的底部量起）静止释放，篮球与水平地板碰后反弹的高度为0.8m，篮球与水平地板的碰撞时间为0.3s。不计空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）碰撞过程中篮球动量的变化量；
（2）碰撞过程中篮球对地面的平均冲力的大小。
15. 如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在第二、三、四象限内存在平行于y轴向上的匀强电场，在第三、四象限内存在磁应强度为B、方向垂直xOy平面向外的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带正电小球，从y轴上的A点水平向右抛出，记为小球第一次通过y轴，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，已知，磁感应强度，不计空气阻力，重力加速度为g。求：
（1）电场强度E的大小和粒子经过M点的速度大小；
（2）粒子第三次经过y轴时的纵坐标。
16. 两根完全相同、电阻不计且相距的“”形光滑足够长导轨如图固定，其中ABNM导轨构成的平面与水平面成，BCPN导轨置于水平面内。导轨CP端连接定值电阻，导轨AM端串联一个开关K和微型电动机，电动机的额定电压为，额定功率为，直流电阻。在导轨所在斜面的矩形区域DBNQ内分布有垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小，磁场上边界为DQ。保持开关K闭合，时刻在导轨斜面上与DQ距离处，有一根长度为L、阻值的金属棒ab垂直于导轨由静止释放，导体棒进入磁场后立即做匀速直线运动，此过程中电动机恰好以额定功率运行，重力加速度。求：
（1）金属棒ab在磁场中运动的速度大小v；
（2）金属体棒的质量m和定值电阻的阻值；
（3）在时断开开关K，同时在矩形区域BCPN中加一竖直向下的磁场，磁感应强度随时间变化的关系满足（单位：T），已知矩形区域BCPN的面积为。求从时刻到时的整个过程中电路产生的总焦耳热。