天津市耀华中学2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含答案）

天津市耀华中学2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共11小题，共34分。
1.如图所示平面内，在通有图示方向电流Ⅰ的长直导线右侧，固定一矩形金属线框，边与导线平行。调节电流Ⅰ使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则( )
A. 线框中产生的感应电流方向为
B. 线框中产生的感应电流逐渐增大
C. 线框边所受的安培力大小恒定
D. 线框整体受到的安培力方向水平向右
2.如图，两根相互绝缘的通电长直导线分别沿轴和轴放置，沿轴方向的电流为。已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强，其中为常量，为导线中的电流，为场中某点到导线的垂直距离。图中点的坐标为，若点的磁感应强度为零，则沿轴放置的导线中电流的大小和方向分别为( )
A. ，沿轴正向 B. ，沿轴负向 C. ，沿轴正向 D. ，沿轴负向
3.如图所示，光滑铜环水平固定，半径为，长为、电阻为的铜棒的一端在铜环的圆心处，另一端与铜环良好接触，整个装置处在磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场中。现使铜棒以角速度逆时针俯视匀速转动，端始终在铜环上，定值电阻的阻值为，上方导线与点连接，下方导线与铜环连接，其他电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 点的电势比点的电势高
B. 回路中通过的电流为
C. 该定值电阻两端的电压为
D. 该定值电阻上的热功率为
4.如图所示，一直流电动机与阻值的电阻串联在电源上，电源的电动势，内阻，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压，已知电动机线圈的电阻，则下列说法中正确的是( )
A. 通过电动机的电流为 B. 电动机线圈电阻上的发热功率为
C. 电源的输出功率为 D. 电动机的输出功率为
5.年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，如图所示，磁感应强度为的匀强磁场与形盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为、周期为的交流电源上，中心处粒子源产生的粒子飘入狭缝中由初速度为零开始加速，最后从出口处飞出。形盒的半径为，下列说法正确的是( )
A. 粒子在出口处的最大动能与加速电压有关
B. 粒子在出口处的最大动能与形盒的半径无关
C. 粒子在形盒中运动的总时间与交流电的周期有关
D. 粒子在形盒中运动的总时间与粒子的比荷无关
6.如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为。边长为、总电阻为的正方形导线框，从图示位置开始沿轴正方向以速度匀速穿过磁场区域，取沿的感应电流为正，则表示线框中电流随边的位置坐标变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
7.三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为和。则( )
A. B. C. D.
8.如图所示，在水平向右的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳一端固定在点，另一端拴一个质量为、带电荷量为的小球。把细绳拉到竖直状态，小球从最低点由静止释放后沿圆弧运动，当细绳刚好水平时，小球到达位置且速度恰好为零。已知重力加速度为，不计空气阻力，则( )
A. 小球最终将静止在点 B. 小球运动到点时，细绳的拉力为
C. 匀强电场的电场强度大小为 D. 在此过程中，小球的电势能一直增加
9.如图所示，电源电动势为、内阻为，平行板电容器两金属板水平放置，开关是闭合的，两板间一质量为、电荷量为的油滴恰好处于静止状态，为灵敏电流计。则下列说法正确的是( )
A. 若电阻短路，油滴向上加速运动，中有从到的电流
B. 在将滑动变阻器滑片向下移动的过程中，油滴向下加速运动，中有从到的电流
C. 在将滑动变阻器滑片向上移动的过程中，油滴仍然静止，中有从到的电流
D. 在将断开，电路稳定后，油滴向下运动，中无电流通过
10.如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为的匀强磁场中．质量为、带电量为的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是( )
A. 滑块受到的摩擦力不变 B. 滑块到达地面时的动能与的大小无关
C. 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下 D. 很大时，滑块可能静止于斜面上
11.如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，下列判断正确的是( )
A. 电子在磁场中运动时间越长，其轨迹半径越大
B. 电子在磁场中运动时间越长．其轨迹线所对应的圆心角越大
C. 在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合
D. 电子的速率不同，它们在磁场中运动时间一定不相同
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
12.质量为、电荷量为的微粒以速度与水平方向成角从点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到，下列说法中正确的是重力加速度为( )
A. 该微粒一定带负电荷
B. 微粒从到的运动可能是匀变速运动
C. 该磁场的磁感应强度大小为
D. 该电场的电场强度大小为
13.两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为、总电阻为的正方形导线框位于纸面内，边与磁场边界平行，如图所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，边于时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图所示感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正。下列说法正确的是( )
A. 磁感应强度的大小为
B. 导线框运动速度的大小为
C. 磁感应强度的方向垂直于纸面向外
D. 在至这段时间内，导线框所受的安培力大小为
14.在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为，线圈电阻为。规定线圈中感应电流的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示。磁场的磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。以下说法正确的是( )
A. 在时间内，的最大值为
B. 在时间内，的大小越来越小
C. 前内，通过线圈某横截面的总电荷量为
D. 第内，线圈的发热功率最大
15.在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为，方向相反的水平匀强磁场，如图所示。为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为、质量为、电阻为的金属正方形线框，以速度垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为，则下列说法正确的是( )
A. 此过程中通过线框截面的电荷量为 B. 此时线框的加速度为
C. 此过程中回路产生的电能为 D. 此时线框中的电功率为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
16.如图所示为多用电表的刻度盘若选用倍率为“”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则：
所测电阻的阻值为______；如果要用此多用电表测量一个阻值约为的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是______选填“”、“”或“”．
用此多用电表进行测量，当选用量程为的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______；当选用量程为的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为______。
17.某高中开展项目式学习，研究测量一节干电池的电动势和内阻。
甲同学利用图所示的电路图测量干电池的电动势和内阻。闭合开关，移动滑动变阻器滑片得到多组电流和电压值，在坐标纸上画出图像，如图所示可得电源电动势 ______，电源内阻 ______；结果均保留三位有效数字
乙同学在没有电流表的情况下，设计了如图所示的电路图测量干电池的电动势和内阻。闭合开关，改变电阻箱的阻值，记录多组电压表示数和电阻箱示数，并画出的图像，如图所示，其中、、均已知，则电源的电动势 ______，内阻 ______。均用、、表示
乙同学继续对实验误差进行分析，若实线代表理想电压表测得的情况，虚线代表电压表内阻不可忽略时测得的情况，下列图中能正确反映相关物理量之间关系的是______。
四、简答题：本大题共1小题，共16分。
18.如图为某种质谱仪的示意图，质谱仪由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。静电分析器通道中心轴线的半径为，通道内存在均匀辐向电场；磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，方向垂直纸面向外。质子和待测未知粒子，先后从静止开始经加速电压为的电场加速后沿中心轴线通过静电分析器，从点垂直边界进入磁分析器，最终分别打到胶片上的、点。已知质子质量为、电荷量为，粒子的电荷量是质子的倍，，。求：
静电分析器中心轴线处的场强大小；
磁感应强度大小；
粒子的质量。
五、计算题：本大题共1小题，共16分。
19.如图所示，、两块水平放置的长金属板相距为，两板间电势差为。两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。将喷墨打印机的喷口置于两板正中间的位置，从喷口连续不断喷出质量均为、水平速度均为、带相等电荷量的墨滴。已知墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动；进入电场、磁场共存区域后，最终垂直打在下板的点。重力加速度为。求：
墨滴所带的电荷量；
磁感应强度的大小；
现保持喷口方向不变，使其竖直上移到靠近上板下表面的位置。为了使墨滴仍能到达下板点，应将磁场的磁感应强度调为，则的大小。
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】
12.【答案】
13.【答案】
14.【答案】
15.【答案】
16.【答案】
17.【答案】
18.【答案】解：设质子加速后的速度为，由动能定理：
质子在通道内做匀速圆周运动，由几何关系知轨道半径为：
由牛顿第二定律：
联立得：
质子在磁场中做匀速圆周运动：
联立得：
设未知粒子在磁场中运动的半径为，则有
可得：
设未知粒子加速后的速度为，由动能定理：
未知粒子在通道内做匀速圆周运动：
联立得：
答：静电分析器中心轴线处的场强大小为；
磁感应强度大小为；
粒子的质量为。
19.【答案】解：墨滴在电场区域做匀速直线运动，则电场力等于重力，则有
可得：
由于电场方向向下，电荷受的电场力向上，可知墨滴带负电荷；
墨滴垂直进入电、磁场共存的区域，重力仍与电场力平衡，合力等于洛伦兹力，墨滴做匀速圆周运动，则有
考虑墨滴进入电场、磁场共存区域和下板的几何关系，可知墨滴在该区域恰完成四分之一圆周运动，则半径为
解得：
根据题意墨滴运动的轨迹如图所示
设圆周运动的半径为，则有
由图示可得：
解得：
可得：
答：墨滴所带的电荷量为；
磁感应强度的大小为；
的大小为。
第1页，共1页