广东省广州市越秀区2023-2024学年高二上学期期末统考物理试题（含答案）

广州市越秀区2023-2024学年高二上学期期末统考
物理试卷
本试卷共8页，15小题，满分100分，考试用时75分钟．
注意事项：
1．答卷前，考生必须用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的学校、班级、姓名、座位号和考生号填写在答题卡相应的位置上．用2B铅笔将考生号、座位号填涂在答题卡相应位置上．
2．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案；不能答在试卷上．
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内的相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔或涂改液.不按以上要求作答的答案无效．
4．考生必须保持答题卡的整洁，考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回．
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．如图所示，一块蹄形磁铁放在水平台秤上，水平放置的纯铜棒AB用绝缘细线悬挂在两个正对的磁极之间．当闭合开关，下列说法正确的是（　　）
A．可以观察到台秤示数变小 B．闭合电键瞬间AB向上跳起
C．金属棒AB受到水平向左的安培力 D．蹄形磁铁与台秤间一定产生摩擦力
2．特高压直流输电是国家重点能源工程．如图所示是两根等高、相互平行的水平长直输电导线，分别通有大小相等、方向相同的电流I1和I2，a、b、c三点连线与两根导线垂直并共面，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点等距，d点位于b点正上方．不考虑地磁场的影响，则（　　）
A．d点处的磁感应强度方向竖直向上
B．a点处的磁感应强度方向竖直向下
C．a、c两点处的磁感应强度方向相同
D．b处磁感应强度小于d处磁感应强度
3．如图所示是某电容式话筒的原理示意图，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属板．从左向右对着振动片P说话，P振动而Q不动．在P、Q间距增大的过程中（　　）
A．电容器的电容增大 B．P上电量保持不变
C．P、Q间的场强增大 D．点M的电势比点N的高
4．如图所示，P、Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大、电阻比小灯泡略小的线圈，下列说法中正确的是（　　）
A．闭合开关，Q立即发光，P慢慢变亮
B．闭合开关，P、Q两灯均是缓慢变亮
C．电路稳定后，断开开关，P中电流方向和断开前相反
D．电路稳定后，断开开关，P、Q两灯都是先亮一下再逐渐熄灭
5．如图所示，和是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计．是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆．现将开关闭合，让杆由静止开始下落，金属杆自由下落过程中的速度、电流、所受安培力和加速度随时间变化的图像正确的是（　　）
A． B． C． D．
6．如图所示为处在边长为L的等边三角形顶点的两个正点电荷与一个负点电荷形成的电场的等势面，相邻等势面之间的电势差相等．已知两个正点电荷的电荷量为，负点电荷的电荷量为，O点为两个正点电荷连线的中点，AOB连线水平，且A、B两点关于O点对称，OC连线竖直，以无穷远处为零势能面，A、B、C分别在对应的等势面上，电势已在图中标注．下列说法正确的是（　　）
A．O点的电场强度为零
B．A、C之间的电势差为10V
C．A、B两点的电场强度大小相等、方向相反
D．一质子仅受电场力作用由B点移动到C点，电势能减小
7．下图为磁流体发电机示意图．平行金属板a、b之间存在匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量等量正、负离子）垂直于磁场的方向喷入磁场，a、b两板间便产生电压．如果把a、b板与用电器R相连接，a、b板就是等效直流电源的两个电极．若磁场的磁感应强度为B，离子入射速度为v，a、b两板间距为d，两板间正对面积为S，两板间等离子体的等效电阻为r．稳定时，下列判断正确的是（ ）
A．用电器中电流为
B．a、b板间的电势差为Bdv
C．图中板是电源的正极，板是电源的负极
D．只增大a、b板的正对面积S，会使电源的电动势变大
二、多项选择题：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．如图所示为某款无人机铭牌上标注的各项参数，则下列说法正确的是（　　）
工作额定电压 20V 工作额定电流 1A
电池容量 2250mA·h锂电池 电池能量 45Wh
整机质量 250g 主摄像素数 4800万
A．该无人机的额定功率为20W
B．该无人机内部电路的总电阻为
C．电池充满电后储存的总电荷量为2.250C
D．无人机电池充满电后可持续飞行约为2.25小时
9．用电阻率为，横截面积为S的硬质细导线做成半径为r的圆环，其内接正方形区域内充满垂直于圆环面的磁场，t=0时磁场方向如图（甲）所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（乙）所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向，则在t=0到的时间内（　　）
A．圆环中感应电流大小为 B．圆环中感应电流方向沿顺时针方向
C．圆环中感应电流大小先变小后变大 D．圆环内时刻的磁通量大小为
10．某一质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，电场强度为E；C为偏转分离器，磁感应强度为B2．今有一质量为m、电荷量为e的带电粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动．下列说法正确的是（ ）
A．粒子进入速度选择器的速度
B．只有带正电的粒子才能沿直线通过速度选择器
C．速度选择器中电场强度E的大小等于
D．粒子在偏转分离器中做匀速圆周运动的半径
三、非选择题：共54分，考生根据要求作答
11．（7分）物理实验小组研究电容器的充放电现象．
（1）通过查阅资料了解到，电容器串联大电阻，可以延长充电过程．小组成员想到用多用电表挑选合适的电阻进行实验．在测量其中一个电阻的阻值时，先把选择开关旋到“×100”挡，发现多用电表的指针偏转如图a所示，应该将选择开关旋到 （选填“ × 10”挡或“ × 1k”挡）并重新进行欧姆调零再进行测量．
（2）调整挡位后重新测量电阻的阻值，指针位于如图b所示位置，被测电阻的测量值为 Ω．
（3）如图c所示，小组成员用多用电表的欧姆挡给电容器充电，则与红表笔连接的电容器极板带 电．
图c 图d
（4）为了进一步观察电容器充、放电过程，小组成员在选择合适的电阻后，用一节干电池按如图d所示连接电路，将开关先与“1”端闭合，电容器进行 “充电”，稍后再将开关与“2”端闭合，电容器进行 “放电”．在下列图像中，表示通过传感器的电流随时间变化的图像为 ，电容器的带电量随时间变化的图像为 ．
A． B． C． D．
12．（10分）实验室中某课外活动小组想较准确测量一电源的电动势和内阻：
（1）某同学先用多用电表的直流电压“2.5V”挡进行粗略测量，结果指针偏转如图所示，则该电池的电动势约为 V．
（2）现有以下器材：
待测电源E；
电流表A（量程为0~0.6A，内阻不计）；
电阻箱R（最大阻值99.9Ω）；
开关S；
导线若干．
请你根据所给实验器材，画出实验原理图．
（3）根据实验原理，进行如下操作：调节电阻箱R的阻值，记录多组电流表的读数I和电阻箱的对应读数R，以为纵坐标，R为横坐标，根据测量数据作出的-R图像如图所示，则电源电动势E= V，内阻r= (结果均保留3位有效数字)．
（4）若考虑到实际电流表有内阻，关于该实验中电动势的测量，下列说法正确的是 ．
A．电源电动势的测量值准确
B．电源电动势的测量值比真实值小
C．电源电动势的测量值比真实值大
13．（9分）如图所示，喷墨打印机中的墨滴在进入偏转电场之前会被带上一定量的电荷，在电场的作用下使电荷发生偏转到达纸上．已知两偏转极板长度L1，极板右侧到纸张距离为L2，两极板间电场强度为E，质为m、电荷量为q的墨滴在进入电场前的速度为v0，方向与两极板平行，O点为纸张与电场中线交点，不计空气阻力和墨滴重力，假设偏转电场只局限在平行极板内部，忽略边缘电场的影响，重力加速度为g．求
（1）墨滴射出偏转板时在竖直方向上的位移y；
（2）墨滴射出偏转板时的动能；
（3）墨滴打到纸上的点距O点的距离．
14．（13分）粗细均匀导线制成的单匝正方形闭合线框，边长，总质量，总电阻R=0.01Ω．将其置于磁感应强度的水平匀强磁场上方处，磁场区域的上下水平边界之间的高度，如图所示；线框由静止自由下落，线框平面保持与磁场方向垂直，且cd边始终与磁场边界平行，取重力加速度，求：
（1）当线框刚进入磁场时dc两点电势差Udc；
（2）cd边通过磁场区域过程中通过其横截面的电荷量q；
（3）线框通过磁场区域过程中cd边中产生的焦耳热Q．
15．（15分）有一游戏机，通过弹性装置可以控制小球出射速度，小球投进篮筐得分，其内部原理如图所示，水平地面上方有一底部带有小孔的绝缘弹性竖直挡板ab，板高h=3m，与板等高处有一筐扣水平放置的篮筐，筐口的中心离挡板s=1m，板的左侧以及板上端与筐口的连线上方存在匀强磁场和匀强电场（未画出），磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=1T；质量m=1×10－3kg、电量q=3×10－3C、直径略小于小孔的带负电小球（视为质点），以某一速度水平射入场中做匀速圆周运动，若与挡板相碰即以原速率弹回，碰撞时间不计，碰撞时电量不变，g=10m/s2，sim37°=0.6，cos37°=0.8，若小球最后都能从筐口的中心处落入筐中，求（结果可保留分数）：
（1）电场强度的大小与方向；
（2）小球运动的最短时间；
（3）小球出射的最小速度．
参考答案：
1．A
【解析】闭合开关，电流从铜棒的B端流向A端，根据左手定则可判断得知，AB受到的安培力竖直向下，磁铁受到的磁场力向上，台秤示数即台秤受到的压力变小，磁铁受到的磁场力竖直向上，根据平衡条件可知，磁铁与台秤间一定不存在摩擦力，A正确，BCD错误．
故选A．
2．D
【解析】A．在d点的磁感应强度方向斜向下，在d点的磁感应强度方向斜向上，侧视图如下
可知d点处的磁感应强度方向与两根导线所在平面平行，大小不为零；
在b点的磁感应强度方向竖直向下，在点的磁感应强度方向竖直向上，且因为，所以b点的合磁场的磁感应强度为零，故A错误，D正确；
BC．由安培定则可知和在点产生的磁感应强度方向相同，都是竖直向上，在点产生的磁感应强度方向都是竖直向下，如下图
由对称性可知，和在两点产生的磁感强度之和大小相等，方向相反，故BC错误；
故选D．
3．D
【解析】A．根据
可知两极板间距离增大，电容减小，A错误；
B．由于电容器与电源连接，电源电压保持不变，两极板间电压U不变，根据
可知电容器的带电量减小，B错误；
C．P、Q间的电场可视为匀强电场，则有
U = Ed
在P、Q间距d增大的过程中，两极板间电压U不变，则P、Q间电场的场强E减小，C错误；
D．Q极板的正电荷将通过电阻R和电源流向负极板，因此M点的电势高于N点的电势， D正确．
故选D．
4．C
【解析】AB．闭合开关，电流可以迅速通过灯泡Q和灯泡P，故灯泡Q、P均立即变亮，之后随着线圈自感电动势阻碍作用的减弱，其电流逐渐增大，稳定时相当于导线，把灯泡P短路，故灯泡P点亮后逐渐熄灭，故AB错误；
CD．电路稳定后断开开关，线圈的自感电动势相当于电源，通过灯泡P形成回路，故灯泡P会闪亮一下再逐渐熄灭，而灯泡Q直接熄灭，灯泡P中的电流方向与开始时相反，故C正确，D错误．
故选C．
5．B
【解析】AD．根据题意可知，闭合开关，让杆由静止开始自由下落，安培力小于重力，则金属杆的合力向下，加速度向下，由牛顿第二定律有
可知，加速度随速度的增大而减小，金属杆做加速度逐渐减小的加速运动，当重力与安培力相等时，加速度等于零，导体棒做匀速直线运动，故AD错误；
BC．根据题意可知，感应电流为
安培力为
由AB分析可知，导体棒的速度先增大后不变，则感应电流先增大后不变，安培力也是先增大后不变，故C错误，B正确．
故选B．
6．D
【解析】A．由点电荷电场的叠加原理可知，三点电荷在O点合场强不为零，A错误；
B．A、C之间的电势差
故B错误；
C．电场线垂直于等势面，根据对称性可知，A、B两点的电场强度大小相等，由于负点电荷的存在，A点叠加后的场强方向斜向左上方，B点叠加后的场强方向斜向右上方，方向不同，也不相反，故C错误；
D．质子在B点的电势能为
质子在C点的电势能为
将一质子由B点移动到C点，其电势能变化量为
电势能减小了40eV，故D正确．
故选D．
7．A
【解析】ABD．由平衡条件得
qvB＝q
电源电动势
E＝U＝Bdv
电动势的大小与B、v、d有关，与极板间的正对面积无关，
电流
I＝＝
用电器两端的电压，即a、b板间的电势差
UR＝IR＝Bvd
故BD错误，A正确．
C．由左手定则，正离子受洛伦兹力向下偏转，负离子受洛伦兹力向上偏转，b板为电源的正极，C错误；
故选A．
8．AD
【解析】A．无人机的额定功率
A项正确；
B．无人机电路为非纯电阻电路，由无人机铭牌数据不能得出无人机内部电路的电阻，B项错误；
C．无人机电池充满电后储存的总电荷量为
C项错误；
D．无人机电池充满电后，可供无人机持续飞行时间
D项正确．
故选AD．
9．BD
【解析】AC．根据法拉第电磁感应定律
由图乙知，磁感应强度变化率一直不变
感应电流一直不变
根据电阻定律
联立解得
故AC错误；
B．根据楞次定律和安培定则可知，圆环中感应电流方向沿顺时针方向，故B正确；
D．时，磁感应强度为B0，有效面积为正方形区域的面积
故D正确．
故选BD．
10．AD
【解析】A．根据题意可知，粒子经过A粒子加速器，由动能定理有
解得
故A正确；
B．要使粒子沿虚线路径飞行，粒子受到的电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反，则有
解得
故只有具有该速度的带正电或负电粒子才能沿图中虚线路径经过速度选择器，故B错误；
C．粒子恰能通过速度选择器，则有
解得
故C错误；
D．粒子匀速通过速度选择器后，速度仍为v，在分离器中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
故D正确．
故选AD．
11． “ × 1k”档 22000 负 A C
【解析】（1）使用多电表测量它电阻，选择倍率“× 100”测量时指针偏角过小，说明待测电阻阻值较大，应选择欧姆挡“× 1k”档，重新进行欧姆调零再测量；
（2）图b中，指针所指范围的分度值为2，所以电阻的阻值为
(20＋2) × 1000Ω = 22000Ω
（3）多用表欧姆挡黑表笔电势高于红表笔电势，则与红表笔连接的电容器极板带负电．
（4）充电电流与放电电流方向相反，放电过程中因为极板的电荷量逐渐减小，所以电势差逐渐减小；充电过程中极板的电势差逐渐增大，所以极板间的电势差和电源电动势逐渐接近，因此电流均逐渐减小，所以通过传感器的电流随时间变化的图像为A．充电过程中，电压逐渐增大，且增大的越来越慢，放电过程中，电压逐渐减小，且减小的越来越慢，根据
可得充电过程中极板间电量增大的越来越慢，放电过程中极板间电量减小的越来越慢，得电容器的带电量随时间变化的图像为C．
12． 1.55 1.50 1.50 A
【解析】(1) 题图，选0~250V表盘，则读数为
(2)由给出的仪表可知，实验中只给出了电流表和电阻箱，所以应采用电流表与电阻箱串联的方式进行测量；如图所示
(3)根据闭合电路欧姆定律可知
变形可得
则由图可知
联立解得
(4)由等效电路可知，电源电动势的测量值等于电源没有接入电路时电源两端的电压，所以电动势的测量值与真实值相等，内阻的测量值为电源内阻与电流表的串联值，所以偏大，故A正确．
故选A．
13．（1）；（2）；（3）见解析
【解析】（1）墨滴进入偏转电场作类平抛运动，
在v0方向做匀直线运动，有
垂直于v0方向：
qE=ma
得

（2）由动能定理：

得

（3）微滴从偏转板间的电场射出时垂直于v0方向的分速度：
设微滴从偏转板间的电场射出时速度方向与原入射方向夹角为，有

从电场射出到打在纸上，微滴墨滴偏离原入射方向的距离

墨滴微滴从射入电场到打在纸上，偏离原入微方向的距离为

14．（1）-0.15V；（2）0.5C；（3）0.05J
【解析】（1）线框自由下落
边切割磁感线，产生感应电动势
c点电势高于b点电势，解得
E=0.2V
（2）根据：
得，线框进入磁场过程中通过线框横截面的电荷量
（3）线框刚进入磁场时，所受安培力为
F=BIL
可得：
F=1N=mg
因线框的宽度等于磁场的宽度，则线圈经过磁场时做匀速运动，线框通过磁场区域的整个过程中产生的焦耳热
15．（1）N/C；（2）；（3）3m/s
【解析】（1）因小球能做匀速圆周运动，所以有
解得
方向竖直向下
（2）小球做匀速圆周运动，由洛仑兹力提供向心力，有
周期
小球不与挡板相碰直接飞入框中，时间最短，如图所示
由几何知识可得
求得半径
PO与挡板夹角为θ，则
，θ=37°
设小球圆周运动圆弧的圆心角为α，则α=180°+θ=217°
则时间为
（3）因为速度方向与半径方向垂直，圆心必在挡板的竖直线上，设小球与挡板碰撞n次，其最大半径为
要击中目标必有
即
代入解得
n≤1.5
n只能取0，1
当半径越小时，速率越小，取n=1
当n=1，时可得
解得
，
当时半径最小，其运动轨迹如图中的轨迹①所示
洛仑兹力提供向心力，有
可得最小速率