2023-2024学年广东省惠州市高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年广东省惠州市高二（上）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共34分。
1.如图所示，罗浮山飞云顶沿线安装了许多太阳能路灯，太阳能电池板为夜间照明提供能量。下列说法正确的是( )
A. 太阳能属于清洁能源
B. 太阳能电池板可以将太阳能转化为电能
C. 罗浮山飞云顶只有太阳能可以转化为电能
D. 能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，故节约能源没有必要
2.对图中、、、四个实验装置的实验现象的描述中正确是( )
A. 图放在小磁针正上方直导线通图示电流时，极将垂直纸面向外转动
B. 图闭合开关后金属棒会在导轨上运动，说明了回路产生了感应电流
C. 图闭合开关后线框会转动，说明了回路产生了感应电流
D. 图线圈远离通电直导线向右移动时，线圈中有感应电流
3.电容式话筒是利用电容大小的变化，将声音信号转化为电信号，如图所示为电容式话筒的简化示意图。在声压作用下，振动电极上的薄膜向左运动时( )
A. 电容器的电容减小 B. 电容器的电荷量减小
C. 有从左到右的电流通过电阻 D. 电容器中的电场强度减小
4.一带负电的粒子仅在电场力的作用下，以一定的初速度从点沿电场线运动到点，其图像如图所示。则此电场的电场线分布可能是( )
A. B.
C. D.
5.图为一种玩具汽车的简化电路图，某同学先闭合开关，灯泡能正常发光；再闭合开关后，电动机开始转动，灯泡变暗。在闭合开关前后，以下说法正确的是( )
A. 电源的路端电压变大 B. 通过电源的电流变大
C. 电源内阻上消耗的功率变小 D. 电源总功率变小
6.如图所示，球体的直径、、两两垂直，点为球体球心，两个带等量正电的点电荷分别位于和点。则下列说法中正确的是( )
A. 点的电场强度和点的相同
B. 点的电势比点的高
C. 一正点电荷从点沿靠近的过程中，电势能一直增大
D. 一负点电荷沿半圆弧移动过程中，电势能先减小后增大
7.如图所示是一个测量磁感应强度大小的实验装置简图。整个装置悬挂在弹簧测力计下，单匝线圈的下边处于一个待测匀强磁场中，边长，磁场方向与线圈平面垂直。当线圈接通直流电时，此时弹簧测力计的示数为。保持电流大小不变，改变电流方向，弹簧测力计的示数为，则( )
A. 不通电时，弹簧测力计的示数为 B. 改变电流方向后，线圈受到的安培力向上
C. 线圈受到的安培力大小为 D. 待测磁场的磁感应强度为
8.某教室墙上有一朝南的钢窗，如图所示，当把钢窗左侧向外推开时，下列说法正确的是( )
A. 穿过窗框的地磁场的磁通量变大
B. 穿过窗框的地磁场的磁通量不变
C. 从推窗人的角度看，窗框中的感应电流方向是逆时针
D. 从推窗人的角度看，窗框中的感应电流方向是顺时针
二、多选题：本大题共2小题，共12分。
9.如图所示，螺线管匝数，横截面积，电阻，外接一个阻值的电阻。一方向平行于螺线管轴线向左的磁场穿过螺线管，磁感应强度随时间变化的规律如图所示，则( )
A. 在时间内，中有电流从流向
B. 时穿过螺线管的磁通量为
C. 在时间内，通过的电流大小为
D. 在时间内，两端电压
10.如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为、电荷量大小为的带电粒子从圆周上的点沿直径方向射入磁场。若该粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，用时为；若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，用时为。不考虑重力。下列说法正确的是( )
A. 该粒子带正电荷
B. 由题目所给的信息可以求该匀强磁场的磁感应强度
C.
D.
三、实验题：本大题共1小题，共10分。
11.某同学测量一段两端切割平整的铅笔芯的电阻率，需测量铅笔芯的尺寸和电阻。
分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量铅笔芯的长度和直径，测量的示数如图和图所示，长度_______，直径_______。
该同学按图连接电路，若电压表读数为，电流表读数为，定值电阻已知，将电流表和电压表看作理想电表，则铅笔芯的电阻率_______用、、、、表示。
实际上，该实验中的电流表和电压表不是理想电表，且内阻未知，则用上述方法测得的_______选填“大于”、“等于”或“小于”其真实值。
若电流表内阻为已知，定值电阻已知，为更准确地测量铅笔芯电阻，请将图中的部分电路图补充完整，并标上仪器的符号_______。
四、计算题：本大题共4小题，共44分。
12.小明同学将铜片和锌片相隔插入一个苹果中，制成了一个水果电池，如图所示。他利用如下器材测量水果电池的电动势和内阻，实验器材如下：
A.利用铜片、锌片与苹果制成的一个水果电池
B.电流表，内阻
C.电压表，内阻约
D.滑动变阻器最大阻值
E.开关一个，导线若干
据资料，这种水果电池的电动势不到，内阻约一千欧左右，若用图所示多用电表对其内阻进行估测，以下操作正确的是( )
A.选择开关置于处 选择开关置于处
C.选择开关置于处 选择开关置于处
利用电流表和电压表等提供的器材更准确地测量“苹果电池”的电动势和内阻，应该选择的实验电路是图中的_______选填“”或“”。
选择正确的电路后由实验数据作出的图像如图所示，由图像可求得电源电动势为_______，内电阻为_______结果均保留三位有效数字。
他用该水果电池给一个规格为“，”的小灯泡供电，发现虽然逐渐增加水果电池串联的数量，但小灯泡依旧几乎不发光，原因是_______。
13.如图所示，同学们经常用到饭卡、水卡进行扣款消费。饭卡、水卡内部结构如图所示，由线圈和电路组成。当卡片靠近感应区域时，会在线圈中产生感应电流来驱动芯片运作，从而实现扣款功能。测得卡片内部线圈为长、宽的长方形，共匝，回路总电阻为。若某次感应时卡面与感应区平面平行，在的感应时间内，感应区内垂直于感应区平面的磁感应强度由均匀增大到。求：
内线圈的平均感应电动势；
内通过线圈内导线某截面的电荷量；
内线圈的发热量。计算结果均保留位有效数字
14.在电场中有着类似于重力场中秋千往返运动的现象，图是其模型简图，是半径为的四分之一光滑绝缘圆弧轨道，轨道竖直放置，为圆心，、、分别位于轨道内最高点、中点和最低点。轨道所在空间中有水平向右的匀强电场。一质量为、带电量为的小球小球直径远小于从处由静止释放，恰好能够沿着圆弧轨道在间做往返运动，已知重力加速度为。求：
匀强电场的电场强度大小；
之间的电势差；
小球沿着圆弧轨道运动到点时，受到轨道的支持力大小。
15.现代科技中常利用电场和磁场来控制带电粒子的运动，某控制装置如图所示，相距为的两块平行金属板、正对着放置，以为圆心、半径为的圆形区域内存在磁感应强度为、方向垂直纸面向外的匀强磁场，圆弧形收集板上各点到点的距离以及板两端点的距离均为。、分别为、板上的小孔，、、三点连线垂直板、，且。当板、间的电压恒为时，一束质量为、带电量为的粒子，经进入、间的电场后，通过进入磁场，最后打在收集板上。粒子在处的速度和粒子所受的重力均不计，取，求：
粒子在圆形磁场中运动的轨道半径；
粒子从出发到打在收集板上经历的时间；
若、间的电压可调节，为确保粒子都能打在收集板上，、间电压的范围。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【详解】太阳能属于清洁能源，故A正确；
B.太阳能电池板不可以将太阳能转化为电能，故B错误；
C.罗浮山飞云顶除了太阳能可以转化为电能，还可以利用风能转化成电能，故C错误；
D.能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，但是会有部分能量不能被回收利用，故节约能源还是必要，故D错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】
【详解】图水平放置的导线通电后，根据安培定则可知，其在小磁针处产生的磁场垂直纸面向里，小磁针极将垂直纸面向里转动，故A错误；
B.图闭合电键后金属棒会在导轨上运动，说明通电导体在磁中受到磁场力的作用，故B错误；
C.图闭合开关后线框会转动，说明了通电线框在磁中受到磁场力的作用，故C错误；
D.图线圈远离通电直导线向右移动时，说明线圈受到了磁场力，要受到磁场力，必须有电流通过，所以说明线圈在向右运动过程中，产生了感应电流，故D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【详解】当振动膜片向左运动时，电容器的极板间距变小，根据
可知减小电容变大，故A错误；
B.由于电容器两端电压等于电源电压不变，根据
可知当电容变大时，所带电荷量增加，故B错误；
C.根据前面分析电容器所带电荷量增加，电容器充电，电容器左边极板带正电，故可知此时充电电流通过电阻时方向自左向右，故C正确；
D.当极板间距变小时，由
可知电容器两极板间的场强增大，故D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】
【详解】从题图中可以直接看出，粒子的速度随时间的增大逐渐减小，图线的斜率逐渐增大，说明粒子的加速度逐渐增大，电场强度逐渐变大，从到电场线逐渐变密，综合分析可知，微粒是顺着电场线运动的，由电场线疏处到达密处。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【详解】在闭合开关后，总电阻变小，总电流变大，内电阻变大，路端电压变小，故A错误，B正确；
电源总功率
变大。电源内阻上消耗的功率
变大。故CD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】
【详解】根据等量同种电荷的电场分布，点与点的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；
B.根据等量同种电荷的电场分布，可判断出、、、这四点处于同一等势面内，故电势相等，故B错误；
C.根据等量同种电荷的电场分布可知，点到点电势不断增大，由电势能公式
可知一正点电荷从点沿靠近的过程中，电势能一直增大。故C正确；
D.半圆弧为一等势线，所以一带负电荷的试探电荷沿半圆弧移动过程中，电势能不变，故D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】
【详解】由题意，改变电流方向后，弹簧测力计的示数增大，说明线圈所受安培力方向变为竖直向下。设不通电时，弹簧测力计的示数为，通电后线圈所受安培力的大小为，则有
解得
故AC错误；
B.改变电流方向后，弹簧测力计的示数变大，即安培力向下，故B错误；
D.弹簧测力计的示数
故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了磁通量的定义和感应电流方向的判断，是具体生活与物理知识结合的一道好题。
磁通量是指磁感应强度与垂直磁场方向的平面的面积的乘积，根据磁通量的定义分析其变化；由楞次定律分析感应电流的方向。
【解答】
地磁场由南向北，当朝南的钢窗向外推开时，钢窗平面与磁场平行时，没有磁感线穿过钢窗平面，穿过钢窗平面的磁通量为根据楞次定律，穿过窗框平面的磁通量减小，从推窗人的角度看，窗框中产生的感应电流的方向为逆时针．故C正确．
9.【答案】
【解析】
【详解】在内，原磁场增大，则磁通量增大，根据楞次定律可知，感应磁场方向向右，再由安培定则可知中的电流方向从流向，故A正确；
B.由图乙可知，时磁感应强度分别为，则此时的磁通量为
故B错误；
在内，感应电动势大小为
则中电流大小为
所以两端电压
故C正确，D错误。
故选AC。
10.【答案】
【解析】
【详解】由左手定则知，粒子带正电，故A正确；
做出粒子的运动轨迹，设磁场半径为，
可知
又因为洛伦兹力提供向心力，有
得
所以
又有
所以
所以
由上面式子有
故BC正确，D错误。
故选ABC。
11.【答案】 小于 见解析
【详解】由图所示游标卡尺可知，游标卡尺是分度的，游标卡尺的精度是，则该导体的长度为
由图所示螺旋测微器可知，圆柱体的直径
根据电阻定律
得
由欧姆定律有
联立解得
由于电压表的分流作用，使得电流偏大，所以上述方法测得的 小于真实值。
若电流表内阻为已知，定值电阻已知，为更准确地测量铅笔芯电阻，应采用电流表内接法，所以电路图如下

【解析】略
12.【答案】 水果电池的电动势小，内阻比灯泡电阻大很多，尽管多个水果电池串联，输出的电压也远小于灯泡额定电压，回路中的电流远小于额定电流
【详解】水果电池的电动势不到，内阻约一千欧左右，若用图所示多用电表对其内阻进行估测，即选择开关置于处应用欧姆挡测量水果电池的内阻。
故选C。
电流表的阻值已知，故采用实验电路更准确地测量“苹果电池”的电动势和内阻；
根据闭合电路的欧姆定律有
整理得
可得电源电动势为
图象的斜率为
可得内电阻为

小灯泡几乎不发光的原因：水果电池的电动势小，内阻比灯泡电阻大很多，尽管多个水果电池串联，输出的电压也远小于灯泡额定电压，回路中的电流远小于额定电流。

【解析】略
13.【答案】 ； ；
【详解】内线圈的平均感应电动势为

代入数据解得

内通过线圈的电流大小为
代入数据解得

内通过线圈内导线某截面的电荷量为：

代入数据解得

内线圈的发热量为

代入数据解得

【解析】略
14.【答案】 ； ；
【详解】依题意得小球到达点的速度为，从点到点，由动能定理得
解得

从点到点，可得

解得

从点到点，由动能定理得

得
由重力与电场力的合力为

在处可得

联立可得，小球运动到点时受到轨道的支持力大小为


【解析】略
15.【答案】 ； ；
【详解】粒子从 到达 的过程中，由动能定理得

在磁场中，根据牛顿第二定律得

联立得
由可知粒子在磁场中的偏转角度为 ，故粒子磁场中运动的时间为

在电场中运动时间为

离开磁场到的运动时间为

总运动时间

联立得代入数据解得

要确保粒子都能打在收集板上，则粒子在磁场中的偏转角在之间，轨迹如图所示。
由几何关系得，粒子在磁场中的运动半径



联立得：
当时，
当时，
综上、间电压的范围

【解析】略
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