广东省广州市9区2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷

广州市2023-2024学年度高二上9区物理期末考试卷
满分：100分 考试时间：75分钟
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．北宋《武经总要》记载，让铁鱼的头尾指向南北，先把铁鱼烧红，再将铁鱼放入水中冷却，依靠地磁场获得磁性，后让其在水中漂浮，制成指南鱼（鱼头指南），如图是指南鱼静止时的指向。下列判断正确的是（　　）
A．指南鱼的鱼头应标注“S”
B．指南鱼周围存在磁感线
C．指南鱼不能吸引小铁针
D．指南鱼的鱼头磁性最弱
2．图甲为手机无线充电，其充电原理如图乙。充电底座接交流电源，对充电底座供电。若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度大小逐渐增大。下列说法正确的是（　　）
A．受电线圈的工作原理是“电流的磁效应”
B．送电线圈内的电流大小在逐渐减小
C．受电线圈中感应电流方向由c→d
D．受电线圈有扩张趋势
3．2018年珠海航展，我国首台量子雷达亮相（如图），量子雷达发射经典态的电磁波，可以捕捉到普通雷达无法探测到的目标。下列说法正确的是（　　）
A．量子就是电子
B．频率越高的电磁波能量越小
C．电磁波在真空中的传播速度与其频率有关
D．空间某处电场或磁场发生正弦规律变化就会在其周围产生电磁波
4．在科技馆的静电体验区，当人进入一个金属笼后，用特斯拉线圈产生200多万伏的高压，与金属笼之间发生火花放电，但人在金属笼内是非常安全的。在火花放电过程中（　　）
A．笼体不带电荷
B．金属笼内部场强为零
C．人与金属笼内壁接触会发生触电
D．人和笼体带同种电荷
5．如图所示，用两根丝线挂着两个质量相同的小球M、N，此时上下丝线的受力分别为TM和TN，如果使M球带正电，N球带负电，上下线受到的力分别为、，则（　　）
A．TM＜ B．TN= C．TM= D．TN＜
6．图甲是我国电磁炮照片，图乙是其原理图。该电磁炮的轨道长，宽。若发射质量为的炮弹，从轨道左端做初速度为零的匀加速直线运动，当回路中的电流恒为时，最大速度可达，假设轨道间磁场为匀强磁场，不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是（　　）
A．轨道间磁场方向竖直向下 B．轨道间磁场方向为水平向右
C．电磁炮的加速度大小为 D．磁感应强度的大小为
7．图甲为充电宝给一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（　　）
A．充电宝输出的电功率为 B．充电宝产生的热功率为
C．手机电池产生的焦耳热为 D．手机电池储存的化学能为
二、多项选题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
8．图甲是雷击广州塔图片，由于广州塔有避雷针而安然无恙。图乙为避雷针周围的等势面分布情况，电场中有M、N、P三点，则下列说法正确的是（ ）
A．P、M两点电势差UPM = -2kV
B．P点的场强小于M点的场强
C．电子从M运动到N，电场力不做功
D．电子在P点的电势能小于其在N点的电势能
9．如图所示，培训人员使用AED自动除颤机进行治疗心脏骤停示范。若AED自动除颤机内有一电容为的电容器，某次使用过程中，该电容器在内充电至电压，之后在时间内完成放电，则（　　）
A．电容器充电后所带的电荷量为
B．电容器充电过程中电容一直增大
C．电容器放电过程中放电电流一直减小
D．电容器放电过程中平均电流为
10．如图所示，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R，电压表为理想电压表，S为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，忽略灯泡电阻的变化。下列说法中正确的是（ ）

A．外电路总电阻变小 B．L1亮度不变
C． L2变暗 D．电压表读数将变大
三、非选择题（本题共5小题，共54分，考生根据要求作答）
11．（6分）如图所示，是研究电磁感应现象的实验中所用的实验仪器。

（1）根据实验需要补充完整电路。
（2）连接好实验电路后，闭合开关的瞬间，发现电流计指针向左偏转。当电流计指针回到原位置后，将滑动变阻器的滑动触头快速向左滑动，则会观察到电流计指针向 偏转。
（3）把线圈从某一固定位置插到线圈中另一固定位置处，第1次快插，第2次慢插，在这两情况下，A线圈中产生的感应电动势的大小分别为和，流过线圈某个横截面的电荷量分别为和，则有 ， （填>，=，或<）
12．（10分）利用二氧化锡半导体型酒精传感器组装一个酒精测试仪，已知该传感器电阻随酒精浓度变化规律如图甲所示。国际公认酒驾标准为“”，醉驾标准为“”。现有器材：
A．二氧化锡半导体型传感器
B．直流电源（电动势为，内阻不计）
C．电压表V（量程为，内阻非常大，作为浓度表使用）
D．电阻箱R（最大阻值为）
E．定值电阻（阻值为）
F．定值电阻（阻值为）
G．单刀双掷开关一个，导线若干
（1）图乙是酒精测试仪电路图，电路中应选用定值电阻 （选填或）；
（2）按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为，然后开关向 （选填“c”或“d”）端闭合，将电压表此时指针对应的电压刻度标记为 ；
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大，按照甲图数据将电压表上电压刻度线都标记为对应的“酒精浓度”；
③将开关向另一端闭合，酒精测试仪即可正常使用。
（3）将可正常使用的酒精测试仪靠近酒精瓶口，电压表如图丙，则定值电阻两端电压 = V，此时流过传感器的电流 A（结果保留3位有效数字）。
13．（10分）如图甲所示，一个电阻r =2Ω、边长L=0.1m、匝数为100匝的正方形线圈，与阻值R=8Ω的电阻连接成闭合回路。正方形线圈内存在垂直于线圈平面向外的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，其余电阻不计。求t=0至t=0.1s时间内：
（1）电阻R上的电流方向；
（2）电阻R两端的电压大小。
14．如图所示，在xOy坐标系的第一、四象限内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小不同的匀强磁场（未画出）。一质量为m、电荷量大小为q的带电粒子，从y轴上的A点沿平行于x轴的方向射入第一象限，经C点与x轴成30°角进入第四象限。已知第一象限内匀强磁场的磁感应强度大小为B， C点到O点的距离为，不计粒子的重力。
（1）判断带电粒子电性；
（2）求粒子从A点射出时的速度大小；
（3）若粒子刚好不能进入第三象限，求粒子在第四象限内运动的时间。
15．（14分）如图甲所示，α粒子射线管由平行于x轴的平行金属板A、B组成，A、B板长度和板间距均为，A、B板中间有平行于x轴的绝缘细管C，开口在y轴上。粒子源P放置在A极板左下端，可以沿特定方向发射α粒子。当A、B板加上某一电压时，α粒子刚好能以速度水平进入细管C，保持速度不变，再进入静电分析器中做匀速圆周运动，已知静电分析器中电场线的方向均沿半径方向指向圆心O，α粒子在静电分析器中运动的轨迹半径为。之后α粒子垂直x轴进入第四象限（此时对应图乙时刻），施加如图乙所示沿x轴方向的交变电场。规定沿x轴正方向为电场正方向。已知α粒子电荷量大小为，质量为m，重力不计。求：
（1）静电分析器中的场强大小；
（2）α粒子从粒子源P发射时的初速度大小；
（3）当t=T时，α粒子的坐标。
试卷第2页，共6页
试卷第1页，共6页
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参考答案：
1．A
【详解】
A．故指南鱼的鱼头指向南极，鱼头的磁极应标注“S”，故选项A正确；
B．磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，不是客观存在，故选项B错误；
C．鱼形铁已经被磁化，是个磁体，磁体与磁体可以相互吸引，故选项C错误；
D．指南鱼是个磁体，类似条形磁铁，两极位置磁性最强，中间最弱，故选项D错误。
故选A。
2．C
【详解】A．无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是电磁感应，故A错误；
B．由磁感应强度大小逐渐增大可知，送电线圈内的电流大小在逐渐增大；
C．由楞次定律可知，受电线圈的磁场增强，则受电线圈中感应电流的磁场与原磁场方向相反，即受电线圈中感应电流的磁场方向向下，再根据安培定则可知，受电线圈中感应电流方向由c→d，故C正确；
D．根据楞次定律的第二种表述“增缩减扩”可知，受电线圈有收缩趋势，故D错误。
故选C。
3．D
4．B
【详解】A．金属笼处于静电平衡，笼体表面有感应电荷，故A错误；
B．金属笼内部场强为零，故B正确。
C．体验者与笼体是等势体，体验者与金属笼内壁接触不会形成电流，不会发生触电，故C错误；
D．笼体内部没有电场，因此体验者不带电，故D错误；
故选B。
5．C
【详解】无论小球M、N带电与否，上面的丝线的拉力都始终等于小球M、N的重力之和，则有TM=。在两小球没有带电时，下面的丝线的拉力等于小球N的重力，当M球带正电，N球带负电后，小球N会受到小球M的一个吸引力，使得小球N对下面的丝线的拉力小于小球N的重力，则有TN＞。
故选C。
6．D
【详解】AB. 回路中电流方向如题图所示，则根据安培定则可知，磁场方向应竖直向上，AB错误；
CD. 由题意可知，最大速度，加速距离，由速度和位移关系可知
解得
由牛顿第二定律可得
解得，C错误，D正确；
故选D。
7．D
【详解】A．充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为UI，故A错误；
B．由于充电宝的内阻未知，则充电宝产生的热功率不可知，故B错误；
C．根据焦耳定律可得手机电池产生的焦耳热应为
手机电池内阻
而，则可得
故C错误；
D．充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为
故D正确；
故选D。
8．ABC
【详解】A．由图可知，P、M两点电势差
UPM = φP－φM = －2kV
故A正确；
B．因M点比P点等势面密集，可知电场线密集，则P点的场强大小比M点的小，故B正确；
C．M、N两点在同一条等势线上，故电子从M到N，电场力不做功，故C正确；
D．因P点的电势比M点的低，可知电子在P点的电势能大于其在M点的电势能，故D错误。
故选ABC。
9．CD
【详解】A．电容器充电后所带的电荷量为
故A错误；
B．电容器的电容由电容器本身的性质决定，与电容器是否带电无关，故电容器充电过程中电容保持不变，故B错误；
C．电容器放电过程中，放电电流逐渐减小，故C正确；
D．电容器放电过程中的平均电流为
故D正确。
故选CD。
10．AB
【详解】开关在位置1时，外电路总电阻
电压表示数
每个灯泡两端的电压
开关在位置2时，外电路总电阻
电压表示数
灯泡L1的电压
L2的电压
综上所述，电压表读数变小，L1亮度不变，L2将变亮。
故选AB。
11． 左 ＞ ＝
【详解】（1）[1]电路如图所示。

（2）[2]闭合开关的瞬间，发现电流计指针向左偏转，可知线圈内磁通量增加时电流计指针向左偏转；将滑动变阻器触头快速向左滑动，线圈B电流增大，线圈内磁通量增加，灵敏电流计指针将向左偏转。
（3）[3]把线圈从同样高度插到线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，第一次磁通量变化快，第二次磁通量变化慢，根据法拉第电磁感应定律
可知两情况下线圈中产生的感应电动势的大小为
[4]流过线圈的电荷量为
把线圈从同样高度插到线圈中同样的位置处，磁通量变化量相同，故
12．（1） （2） c 、 （3）1.20 ；0.120
【详解】（1）
对乙图根据闭合电路欧姆定律可得电压表读数为
电压表量程为，有
根据甲图可知
代入数值解得
所以选择。
（3）本实验中利用变阻箱阻值和传感器电阻值进行等效替换，所以将电阻箱调为后，需将电阻箱接入电路，即开关向c端闭合；根据甲图可知当时对应的酒精浓度为。
13．（1）电流由M向N通过R；（2）1.6V
【详解】（1）由楞次定律知该电流由M向N通过R
（2）由法拉第电磁感应定律得感应电动势为
ΔΦ=ΔB·L2
从图象可知
由串联分压规律可得：
联立以上几式解得：U=
14．（1）带正电；（2）；（3）
【详解】（1）由左手定则可知，带电粒子带正电；
（2）运动轨迹如图
设在一象限内圆周运动的半径为R1，由几何关系得
解得
又因为
代入数据解得
（3）刚好不进入第三象限，轨迹如图
根据几何关系
又因为
根据几何关系可知粒子在磁场中转过轨迹弧长为
所以粒子运动时间为
联立求解得
15．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）在静电分析器中，由牛顿第二定律有
可得
（2）由题意可知，α粒子的运动可以认为反方向的类平抛运动，设运动时间为t，则有
水平方向有
竖直方向有

则初速度大小
解得

（3）α粒子进入第四象限做类平抛运动。一个周期内，α粒子在x轴方向上，第一个内做匀加速直线运动，第二个内做匀减速直线运动，第三个内反向匀加速，第四个内再匀减速。由运动的对称性可知α粒子在x轴上一个周期内的位移为0
在-y方向上α粒子做匀速直线运动，故时，α粒子的纵坐标为
在时，α粒子的坐标为
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