2023-2024学年河北省石家庄一中高二（上）期末物理试卷（含答案）

2023-2024学年河北省石家庄一中高二（上）期末
物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于电磁波，下列说法正确的是( )
A. 电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
B. 医院里经常利用红外线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗
C. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
D. 利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
2.如图四幅图中，能正确反映分子间作用力和分子势能随分子间距离变化关系的图线是表示分子间平衡距离( )
A. B. C. D.
3.磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，该刹车装置的原理图从后朝前看如图所示，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，车很快停下来，关于该装置刹车原理，下列判断正确的是( )
A. 利用铜片与强力磁铁的摩擦刹车
B. 利用铜片被磁化成磁体与强力磁铁作用刹车
C. 利用铜片中涡流的磁场与强力磁铁作用刹车
D. 利用铜片中涡流的磁场对涡流的安培力阻碍过山车运动刹车
4.如图所示，过程是交流发电机发电的示意图，线圈的边连在金属滑环上，边连在金属滑环上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是
A. 图中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大
B. 从图开始计时，线圈中电流随时间变化的关系是
C. 当线圈转到图位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变
D. 当线圈转到图位置时，感应电动势最小，边感应电流方向为
5.年月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面蛋白与人体细胞表面蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子枪发射电子束，通过电场构成的电子透镜使其会聚或发散。电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势线。一电子仅在电场力作用下运动，运动轨迹如图实线所示，、、、是轨迹上的四个点，下列说法正确的是( )
A. 电子从运动到的过程，做匀加速运动
B. 电子从运动到的过程，电势能先减小后增大
C. 处的电场强度与处的电场强度相同
D. 电子在处受到的电场力方向与处虚线的切线方向相同
6.如图所示是振荡电路和通过点的电流随时间变化的规律。若把流过点向右的电流方向规定为正方向，则下列说法正确的是( )
A. 在时间内，电场能增大，磁场能减小
B. 在时间内，点的电势比点的电势高
C. 在时间内，电容器处于充电过程中
D. 在时间内，电容器的上极板带正电
7.某静电场中，其一条电场线恰好与轴重合，其电势随坐标变化的图像如图所示，一带正电的粒子以一定初速度沿轴从点运动到，粒子仅受电场力，下列说法正确的是( )
A. 处电场强度最大
B. 处电势为零，电场强度也为零
C. 粒子在处电势能最大，动能最小
D. 粒子从到受到的电场力和从到受到的电场力方向相反
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.直流电源、滑动变阻器、定值电阻以及平行板电容器连接成如图的电路。图中的下极板接地，开始时不带电。现闭合开关、，调节滑动变阻器的滑片，稳定后一带电油滴恰能静止在电容器中的点，下列说法正确的是( )
A. 保持两开关闭合，的滑片上滑时，中电流向右
B. 保持两开关闭合，的滑片下滑时，油滴向上运动
C. 断开，的下极板下移时，点的电势升高
D. 断开，的下极板下移时，油滴的电势能增大
9.如图所示，、是一对平行的金属板，在两板间加上一周期为的交变电压，板的电势，板的电势随时间发生周期性变化，规律如图所示。现有一电子从板上的小孔进入两板间的电场区内，设电子的初速度和重力的影响均可忽略。则下列说法正确的是( )
A. 若电子在时刻进入，它将一直向板运动
B. 若电子在时刻进入，它可能时而向板运动，时而向板运动，最后打在板上
C. 若电子在时刻进入，它可能时而向板运动，时而向板运动，最后打在板上
D. 若电子在时刻进入，它可能时而向板运动，时而向板运动，最后打在板上
10.如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨、水平固定放置，导轨间存在竖直向上的匀强磁场。
两根完全相同的金属棒、垂直放置在导轨上，两金属棒的长度恰好等于金属导轨的间距。时刻对金属棒施加一个水平向右的恒力，此后两金属棒由静止开始运动，金属棒在运动过程中始终与导轨接触良好，两金属棒的速度大小分别记为、，加速度大小分别记为、，金属棒两端电压记为，闭合回路消耗的电功率记为，电路中除金属棒以外的电阻均不计，下列关系图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学为了测量一均匀金属圆柱体的电阻率，完成下列步骤：
用游标卡尺测量其长度，如图甲所示，其长度为______。
用螺旋测微器测量其直径，为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应旋紧图乙中的部件______填“”“”“”或“”，从图乙中可知其直径为______。
若用伏安法测得流经圆柱体的电流为，圆柱体两端的电压为，圆柱体的直径和长度分别用和表示，则该圆柱体的电阻率______用、、和表示。
12.某实验小组用多用电表、电流表和电阻箱进行一系列实验，分别是练习使用多用电表、测量电流表的内阻、改装电压表，实验器材如下：
A.多用电表
B.电流表满偏电流，内阻未知
C.标准电流表
D.电阻箱最大阻值为
E.电源电动势，内阻可忽略不计
F.导线、开关若干
用多用电表欧姆挡粗略测量电流表的内阻；
精确测量电流表的内阻；
按如图甲所示的电路图连接好电路，先将电阻箱的阻值调到最大，闭合开关，断开开关，调节电阻箱，使标准电流表的示数大于量程的，且两电流表的示数都没有超过量程，读出标准电流表的示数为，电阻箱的示数为；
保持开关闭合，再闭合开关，调节电阻箱，使标准电流表的示数仍为，读出电阻箱的示数为。
用该电流表和电阻箱改装一个电压表；
根据实验回答以下问题：
用多用电表欧姆挡“”挡测量电流表的阻值，指针如图乙所示，那么电流表阻值为______。
电流表内阻的表达式为 ______用、表示。
通过以上测量得到电流表内阻为，用电流表和电阻箱改装成量程为的电压表，应将电阻箱与电流表 ______填“串联”或“并联”，将电阻箱的阻值调到______。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，两水平放置的平行金属板、，板长与间距均为。两金属板间可加电压，且板电势高于板电势，在虚线的右侧有范围足够大的匀强磁场，磁场边界与金属板垂直，磁感应强度大小，方向垂直纸面向外。在两极板左端正中间有一粒子源，水平向右不断地发射比荷、初速度的带负电粒子。忽略电场的边缘效应、粒子的重力以及它们之间的相互作用。
若两金属板间所加电压为时，求粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径；
若两金属板间加适当电压，粒子恰好从极板右边缘射出电场，求粒子在磁场中的射入点与射出点之间的距离。
14.年月日，杭州年亚运会、亚残运会个竞赛场馆全面竣工并通过赛事功能综合验收，此次杭州亚运会也将在亚运史上首次实现绿色电力供应。为确保杭州亚运会绿电供应，浙江电力交易中心已组织两次绿电交易，将青海柴达木盆地、甘肃嘉峪关等古丝绸之路上的绿色电能，通过特高压线路输送至浙江，让丝绸之路上的光，点亮亚运的灯。如图为某组同学研究远距离输电过程的装置图，矩形导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势。导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，输电线路总电阻，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为：，降压变压器副线圈接入一台内阻的电动机，其两端的电压，效率。导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，求：
电动机的机械功率；
电流表的读数。
15.电磁阻尼指的是当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动这种现象。电磁阻尼现象广泛应用于需要稳定摩擦力以及制动力的场合，例如电度表、电磁制动机械，甚至磁悬浮列车等。如图所示的装置，水平平行金属轨道间距为，处于方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场中，左端连着阻值为的定值电阻，细绳绕过定滑轮一端连接质量为，长为有效电阻为的导体棒，另一端连接质量为的重物，导体棒始终保持水平并垂直于导轨，且与导轨接触良好，刚开始、间的细绳恰好绷紧无张力且两者初速度均为，现释放重物，当重物下落时导体棒速度恰好达到稳定，运动过程中不考虑摩擦力和空气阻力的影响，导体棒与定滑轮间的细绳始终与导轨平面平行，重力加速度已知求：
导体棒稳定的速度；
导体棒从开始运动到稳定的过程中定值电阻上产生的热量；
若释放后，经导体棒的速度为时，从细绳上脱落。求导体棒在导轨上滑行的总距离。
参考答案
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12. 串联
13.解：两金属板间电压为零时，带电粒子在金属板间以速度匀速通过后进入磁场，
在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得：，
且：，，
联立可得：；
若两金属板间加适当电压，粒子恰好从极板右边缘射出电场，设带电粒子在电场中的运动时间为，侧向速度为，
则有：，，
联立可得：，
则速度偏向角满足：。
则：。
则带电粒子离开电场时的速度为：，
在磁场中有：，
解得：，
则粒子在磁场中的射入点与射出点之间的距离为：；
答：若两金属板间所加电压为时，粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为；
若两金属板间加适当电压，粒子恰好从极板右边缘射出电场，粒子在磁场中的射入点与射出点之间的距离为。
14.解：设通过电动机的电流为，电动机内阻损耗的功率为，由题意得：
代入数据解得：
所以输入功率：
电动机的机械功率：
设降压变压器原线圈两端的电压为，通过输电线路得电流为，由题意得：
解得：
输电线路损耗的功率，则有：
则升压变压器得输入功率，所以：
由题中交变电动势的表达式可知，发电机的输出电压峰值为：
则升压变压器的输入电压为：
电流表的读数为升压变压器得输入电流，可得：
答：电动机的机械功率为；
电流表的读数为。
15.解棒稳定时，受重力、支持力、拉力和向左的安培力，根据电磁感应定律，棒运动时产生的感应电动势为
根据闭合电路的欧姆定律，感应电流为
受到的安培力为
对分析
又
联立解得
；
根据棒和物体组成的系统，根据能量守恒
根据焦耳热公式可得
联立解得
；
棒从静止开始运动到稳定速度，取向右为正方向，根据动量定理对重物有
取向下为正方向，根据动量定理对棒有
即
联立可得
。
答：导体棒稳定的速度为；
导体棒从开始运动到稳定的过程中定值电阻上产生的热量为；
若释放后，经导体棒的速度为时，从细绳上脱落。导体棒在导轨上滑行的总距离为。
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