上海市松江二中2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题-A4

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1.试卷满分 100分，考试时间60分钟。
2、本考试分设试卷和答题纸。试卷包括五部分，每一部分可含有客观题与主观题。
3、答题前，务必在答题纸上填写考号、姓名、班级。
4.作答必须涂或写在答题纸上.计算题需给出必要的图示、文字说明、公式演算等。
5、本卷客观题分为单项选择题和双项选择题。
材料一.静电场
我们经常听到电场、磁场等有关“场”的概念。但你有没有想过,“场”看不见摸不着，它到底是什么?它是一种物质吗?现代科学认为,场是比基本粒子更基本的物质存在状态,场可以分为基态和激发态，而粒子实际上就是场的激发态。通俗来讲，场就像一片平静的此时的大海就处于激发态，而水花就相当于基本粒子。
1.关于“场”，下列说法不正确的是（ ）
A.场是看不见摸不着的物质，但我们可以用“场线”来形象化地描述它
B.静止的电荷周围的电场称为静电场
C.麦克斯韦发表了电磁场理论，认为一切电场都能产生磁场
D.现代科学认为，基本粒子和场之间关系密切，有场才有基本粒子
2.某带电粒子在电场中运动，涉及到的物理量静电力，电场强度 ，电势，电势能中，描述电场本身的物理量有 ，请用国际单位制基本单位表示电势的单位1V=1
3.右图中用 4V的电压为2μF的平行板电容器充电,开关S闭合后，由于两板间距远小于板的大小，两板之间的电场可以看成是 电场。放电后，换用一个3V的直流电源为该电容器充电，平行板上板带电量为_______C
4.小明根据“磁体对周围小磁针有力的作用，且不需要接触，这说明磁体周围存在磁场”类比得出：地球周围存在引力场。用假想的线描述引力场，如图甲、乙、丙所示，其中最合理的是 图。
二.电池的研究与使用
电池是我们日常生活中常用的电源，对于它的研究，可以使我们更多地了解电池的特性。
5.干电池可以作为电源，维持电路中稳定的电流。关于某一根金属导线中的电流，下列说法正确的是（ ）
A.电流是矢量，其方向与电子定向移动的方向相反
B.电流越大，表示单位时间通过该导体横截面的电荷量越多
C.电流与通过导体横截面的电荷量成正比
D.电流与电子运动的平均速率成正比
6.电池的容量是衡量电池性能的重要指标之一，即电池充满电后全部放电的电荷量。某种可充电电池的部分参数如图，由此可以估算这种电池的容量约为 mAh；一节电池以1.5V的电压正常工作，能以最大放电电流连续工作 分钟。
7.若用充电器给1节电池充电,若等效电路如图所示。在充电开始后的一段时间t内，充电器的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，锂电池的内阻为r，则时间t内，锂电池存储的化学能为 ，充电器给锂电池充电的效率为________
用于电池作为电源,完成“观察电容器的充、放电现象”实验,实验原理图如右图所示.若通过图中的电流传感器电流方向向右，电容器处于 (1)(选填“充电”或“放电”)状态，电压传感器示数 (2)(选填“增大”、“不变”或“减小”)，电流传感器示数(3)_____(选填“增大”“不变”或“减小”)
9.(双项选择题)将可充电电池作为电源连入如图所示电路中，定值电阻R大于电源内阻r。当滑动变阻器滑动端向右滑动后，理想电流表的示数变化量的绝对值分别为，理想电压表示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（ ）
A.电压表V的示数增大 B.电流表A2的示数变小
C.一定大于 D.与比值一定小于电源内阻r
10.某同学用图(a)装置测量电池的电动势和内阻，电池组由两节相同的锂电池串联,定值电阻。
(1) 图(a)中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片置于一端，还需要在电路中用导线将电流表的负接线柱c和 相连，开关上的e和 相连(均填涂下列选项)。在完成上述导线连接后可以直接闭合开关开始测量，并记录实验数据。
(2)根据该同学拟合的直线，可以求得一节锂电池的电动势E= V,内阻r= Ω
三.电磁感应 电磁波
电磁感应现象的发现在科学上和技术上都具有划时代的意义，由此人们发明了发电机、
变压器等。而电磁波的利用，更是使人们进入了信息化时代。
11.如图1为法拉第发现电磁感应现象的实验示意图。当电键闭合瞬间，通过灵敏电流计的电流方向为__(填“D到C”或“C到D”)。
12.如图2所示，匝数n=100，边长L=0.1m的正方形线框置于匀强磁场中，从图示位置开始计时，让线框绕垂直磁场方向的轴匀速转动，通过线框的磁通量随时间变化的图像如图3 所示。在和时，线框中感应电流的方向 (填“相同”或“相反”);线框中感应电动势的瞬时值表达式为________V
LC电路在电容器充电过程中，电容器的电容_____,线圈中的磁场能 (选填“不变”、“增加”或“减小”)。
四.磁偏转的应用
磁偏转广泛应用于粒子物理研究和粒子加速器中。在粒子物理研究中,磁偏转常用于实验室中测量粒子的电荷量、质量、自旋等性质。在粒子加速器中,磁偏转则是常见的加速和聚焦方法。通过施加磁场,可以将粒子束偏转到我们所需的轨道上。同时,通过调整磁场的强度和分布,可以实现对粒子束的聚焦和分离。
14.(双项选择题)由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪的原理如图所示，其主要使命是探索宇宙中的反物质，所谓反物质，即质量与正粒子相同，带电量与正粒子相等但符号相反。假如使一束质子(氢原子核)、反质子、粒子(氦原子核He)、反粒子组成的射线，以相同速度大小通过进入匀强磁场中形成四条径迹，则（ ）
A.1和2是反粒子径迹 B.3和4是反粒子径迹
C.2为反质子径迹 D.4为粒子径迹
15.洛伦兹力演示仪的实物图和原理图分别如下图(a)、图(b)所示。电子束从电子枪向右水平射出，使玻璃泡中的稀薄气体发光，从而显示电子的运动轨迹。调节加速极电压可改变电子速度大小，调节励磁线圈电流可改变磁感应强度，某次实验，观察到电子束打在图(b) 中的P点，则两个励磁线圈中的电流均为____方向，若要看到完整的圆周运动，则可以 (选填“增大”或“减小”)加速极电压。
16.如图所示，真空区域有宽度为L，磁感应强度为B的矩形匀强磁场，方向垂直于纸面向里，MN、PQ是磁场的边界，质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)沿着与MN夹角为θ=30°的方向垂直射入磁场中，刚好垂直于 PQ边界射出，并沿半径方向垂直进入圆形磁场,磁场半径为L,方向垂直纸面向外,离开圆形磁场时速度方向与水平方向夹角为60°。
求:(1)粒子射入磁场的速度大小;
(2)粒子在矩形磁场中运动的时间;
(3) 圆形磁场的磁感应强度
五.磁力缓降的奥秘
2017年6月20日，高475米的武汉绿地中心高楼旁的公寓楼外墙上，试验人员利用依附于建筑外墙的逃生轨道，从高处以较慢的速度下降，并安全抵达地面，标志着中建三局工程技术研究院历时两年研发的磁力缓降高楼安全逃生装置试验成功。
我们可以将下降过程进行如下建模:一根足够长的空心铜管竖直放置，使一枚直径略小于铜管内径，质量为M的圆柱形强磁铁从管内某处由静止开始下落，如图2所示。已知重力加速度g，强磁铁在管内运动时，不与内壁摩擦，不计空气阻力。
(1) 结合楞次定律进行分析，并说明强磁铁开始下落一小段距离的加速度a方向:________;以及a和g的大小关系a___g；
(2)实验中已经测得强磁铁在铜管中下落的最大速度为；设强磁铁从静止开始下落时t=0，其下落过程中，速度大小v随时间 t变化的关系图线是如图（ ）
18.该装置原理可等效为:间距L=0.5m的两根竖直导轨上部连通，人和磁铁固定在一起沿导轨共同下滑，磁铁产生磁感应强度B=0.2T的匀强磁场。人和磁铁所经位置处，可等效为有一固定导体棒cd与导轨相连，整个装置总电阻始终为R，如图3所示。
(1)在某次逃生试验中，质量的测试者利用该装置以的速度匀速下降，已知与人一起下滑部分装置的质量m=20kg，本次试验过程中忽略摩擦。判断导体棒 cd 中电流的方向；总电阻R多大
(2)如要使一个质量的测试者利用该装置以的速度匀速下滑，其摩擦力f多大?
(3)保持第(2)问中的摩擦力不变，让质量测试者从静止开始下滑，测试者的加速度将会如何变化？当其速度为时，加速度a多大？要想在随后一小段时间内保持加速度不变，则必需调控摩擦力，请写出摩擦力大小