四川省眉山市第一中学2024-2025学年高二上学期期末物理试卷（含解析）

四川省眉山市第一中学2024-2025学年高二上学期期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.以下物理量中，是矢量的是( )
A. 磁通量 B. 电流 C. 电势差 D. 磁感应强度
2.物理学中常用比值定义法定义物理量。下列关系式中，用比值法定义的物理量定义式是( )
A. B. C. D.
3.如图所示，匀强电场平行于十六宫格所在平面，十六宫格上每小格正方形边长为，已知、、三个格点电势分别为、、，以下说法正确的是( )
A. 电场强度大小为 B. 十六宫格个格点中电势最高为
C. 十六宫格个格点中电势最低为 D. 十六宫格中央格点电势为
4.如图所示，图线是太阳能电池在某光照强度下路端电压和干路电流的关系图像，电池内阻不是常量。图线是某光敏电阻的图像，虚直线为图线过点的切线，在该光照强度下将它们组成闭合回路时( )
A. 太阳能电池的电动势为
B. 光敏电阻的功率为
C. 光敏电阻的阻值为
D. 太阳能电池的内阻为
5.图中虚线为以点电荷为圆心的同心圆。一具有初速度的带电粒子不计重力在点电荷的电场中的运动轨迹如图中实线所示，箭头表示其运动方向。、、、为实线与虚线的四个交点。从图中可以看出( )
A. 带电粒子位于点时的动能比其位于点时的动能大
B. 带电粒子位于点时的电势能比其位于点时的电势能大
C. 点电势高于点电势
D. 带电粒子从点运动到点的过程中，电场力做负功
6.一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量和质量均相同的粒子飘入电压为的加速电场，其初速度几乎为零，这些粒子经加速后通过狭缝沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，粒子刚好能打在底片上的点。已知放置底片的区域，且。若想要粒子始终能打在底片上，则加速电场的电压最大为( )
A.
B.
C.
D.
7.如图，半径为的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，为圆心。质量为、电荷量为的带负电的粒子沿平行于直径的方向射入该区域，入射点与的距离为，已知粒子射出磁场与射入磁场时速度方向间的夹角为，忽略粒子重力，则粒子的速率为( )
A.
B.
C.
D.
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.如图，两个初速度大小相同的同种离子和，从点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏上．不计重力．下列说法正确的有( )
A. 、均带正电
B. 在磁场中飞行的时间比的短
C. 在磁场中飞行的路程比的短
D. 在上的落点与点的距离比的近
9.如图所示，为电源电动势，为电源内阻，为定值电阻，为可变电阻，以下说法中正确的是( )
A. 当时，上获得最大功率
B. 当时，上获得最大功率
C. 当时，电源的效率最低
D. 当时，电源的输出功率最大
10.如图所示电路中，电源的内电阻为，、、均为定值电阻，电表均为理想电表。闭合电键，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，电表的示数都发生变化，电流表和电压表的示数变化量的大小分别为、，下列说法正确的是( )
A. 电压表示数变大 B. 电流表示数变大 C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在学习安培力后，某学习小组利用安培力与磁感应强度的关系测定磁极间的磁感应强度，实验装置如图所示，步骤如下：
在弹簧测力计下端挂一匝矩形线圈，将矩形线圈的短边完全置于形磁铁、极之间的磁场中，则应使矩形线圈所在的平面与、极的连线______；
在电路未接通时，记录线圈静止时弹簧测力计的读数；
接通电路开关，调节滑动变阻器使电流表读数为，记录线圈静止时弹簧测力计的读数，则线圈所受安培力为______；
用刻度尺测出矩形线圈短边的长度；利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度______。
12.某同学准备测量电池组的电动势和内阻。除被测电池组、开关、导线若干外，还有下列器材供选用：
A.电压表量程为，内阻约为
B.电压表量程为，内阻约为
C.电阻箱
D.定值电阻
E.定值电阻
该同学首先用多用电表的直流挡粗略测量电池组的电动势，电表指针如图甲所示，则该电表读数为_______；
已知电池组的内阻约为，为准确测量电池组的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路图，其中电压表应选择_______选填“”或“”；定值电阻应选择_______选填“”或“”；
改变电阻箱的阻值，记录对应电压表的读数，作出的图像如图丙所示，图线横、纵坐标轴的截距分别为、，定值电阻的阻值用表示，则可得该电池组的电动势为_______，内阻为_______。用题目中所给的字母表示
四、计算题：本大题共3小题，共41分。
13.如图所示的电路中，两平行金属板、水平放置，两板间的距离。电源电动势，内电阻，电阻。闭合，待电路稳定后，将一带正电的小球从板小孔以初速度竖直向上射入板间。若小球带电量为，质量为，不考虑空气阻力。那么滑动变阻器滑片在某位置时，小球恰能到达板。取求：
两极板间的电场强度大小；
滑动变阻器接入电路的阻值。
14.如图所示，电源电动势为，电路总电阻为，金属杆质量为，长为，处在磁感应强度为的足够大匀强磁场中，磁场方向与水平粗糙导轨平面成角斜向上，金属杆静止于导轨上，金属杆与导轨间的动摩擦因数为。可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度为。求：
金属杆受到的安培力；
导轨对金属杆的摩擦力的大小；
使金属杆能静止于导轨上所需的电路总电阻最小值。
15.建立如图所示的坐标系，轴紧挨着光滑绝缘的水平地面。在且区域内存在着彼此垂直的匀强电场与匀强磁场，匀强电场平行轴向上，匀强磁场垂直纸面向里。质量为且带电量为的小球视为点电荷从坐标原点以速度沿轴射入该区域，小球在复合场中做匀速圆周运动，并恰好从坐标为的点飞离复合场。忽略空气阻力，小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度为，试求：
匀强电场及匀强磁场的大小；
小球落地时的坐标；
若小球从坐标原点以速度沿轴射入该区域，此后经多长时间第次进入复合场，并确定进入点的坐标。
答案解析
1.
【解析】磁感应强度既有大小又有方向，属于矢量；磁通量、电势差均只有大小没有方向，属于标量；电流虽然有方向，但其运算规则遵循代数和法则，所以电流属于标量。
故选D。
2.
【解析】A.电容的定义式 中，电容的大小是由电容器本身决定的，与电容器所带电荷量和两端电压无关，此式运用的是比值定义法，故A正确
B.公式：是点电荷产生的场强的公式，与成反比，与成正比，不符合比值定义法的共性，所以不属于比值定义，故B错误；
C.公式表示流过导体的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，这是欧姆定律的表达式，不是比值法定义，故C错误；
D.导体的电阻的计算公式是，导体的电阻与导体长度成正比，与横截面积成反比，所以不属于比值法定义式，故D错误。
3.
【解析】、连接，可知中点的电势为，可知十六宫格中央格点电势为，画出等势线和电场线如图：
根据几何关系可知的距离，
可知电场强度为，故AD错误
、沿着电场线电势逐渐降低，结合匀强电场中等距离间的电势差相等可知，十六宫格个格点中电势最高为，电势最低为，故B正确，C错误
故选：。
4.
【解析】解：、由闭合电路欧姆定律可知，当电流为时，图线的纵截距等于电源电动势，则
，故A错误；
C、由图可知在某光照强度下将它们组成闭合电路时，则该电阻两端电压为，通过该电阻的电流为，则该电阻的阻值为：
，故C错误；
B、光敏电阻的功率为：
，故B错误；
D、太阳能电池的内阻为：
，故D正确；
故选：。
理解图像的物理意义，从而得出电池的电动势；
根据欧姆定律和功率的计算公式分析出电阻的功率和对应阻值的大小。
本题主要考查了闭合电路的欧姆定律，熟悉电路构造的分析，结合功率的计算公式即可完成解答。
5.
【解析】运动粒子受到的电场力指向轨迹的内侧，由图可知运动粒子与点电荷之间是吸引力，带电粒子从点运动到点的过程中，电场力做正功，所以带电粒子位于点时的动能比其位于点时的动能小。带电粒子从点运动到点的过程中，电场力做正功，所以带电粒子位于点时的动能比其位于点时的动能小，所以带电粒子位于点时的电势能比其位于点时的电势能大。带电粒子从点运动到点的过程中，电场力做正功，故AD错误，B正确；
C.由于运动粒子和点电荷的电性都不知道，所以无法判断各点电势高低，故C错误。
故选B。
6.
【解析】粒子打到点时，则
粒子打到点时，加速电场的电压最大，则
解得
故选C。
7.
【解析】画出粒子的运动轨迹如图所示：
由几何关系可知，粒子的运动半径为，
根据得粒子的速率为，故选B。
8.
【解析】A.、粒子的运动轨迹如图所示，
粒子、都向下由左手定则可知，、均带正电，故A正确；
由可知，两粒子半径相等，根据右图中两粒子运动轨迹可知粒子运动轨迹长度大于粒子运动轨迹长度，在磁场中飞行的时间比的时间长，故BC错误；
D.根据运动轨迹可知，在上的落点与点的距离比的近，故D正确。
故选AD。
9.
【解析】解：、根据可知，要使定值电阻上获得最大功率，需要使上的电流最大，故只有时，上获得最大功率，故A错误；
B、电源的输出功率为
当时，外电阻有最大功率，最大功率为
即当时，可以看成电源的内阻，则上获得最大功率，故B正确；
C、电源的效率
因为，则越小，外电阻越小，电源的效率越低，当时，电源的效率最低，故C正确；
D、因当电源内阻与外电路相等时，电源输出功率最大，因为，则当时，外电路总电阻与电源内阻最接近，所以此时电源的输出功率最大，故D错误。
故选：。
当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大，将看成电源的内阻，分析上获得最大功率的条件。对于定值电阻，根据，电流最大时，功率最大。
解决本题的关键要掌握推论：当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大，并能灵活运用等效思维进行分析。
10.
【解析】题图各电阻的连接关系如图所示
当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，则总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流总减小，路端电压外增大；则电压表示数变大；两端电压变大，通过的电流变大，根据
可知通过的电流变小，两端电压变小；根据
可知两端电压变大，通过的电流变大，根据
可知电流表示数变小，故A正确，B错误；
C.根据闭合电路欧姆定律可得
则有
根据
由于总电流总减小，通过的电流变大，则有
所以
故C正确；
D.根据欧姆定律可得
由于
则有
故D错误。
故选AC。
11.垂直
【解析】解：应使矩形线圈所在的平面与、极的连线垂直，这样能使弹簧测力计保持竖直，方便测出弹簧的拉力；
没通电时，对线框受力分析：重力等于安培力，即：
通电后，对线框受力分析：受重力、安培力、弹簧的拉力，三力平衡，即：，联立解得：；
由安培力公式得：，则
故答案为：垂直
为方便测出弹簧对线圈的拉力，应使弹簧测力计保持竖直状态，因此矩形线圈所在的平面应与、极的连线垂直；
根据共点力平衡即可求得受到的安培力大小；
根据求出磁感应强度。
本题是简单的力电综合问题，结合安培力公式、平衡条件列式求解，难度不大。
12.； ；；； ；
【解析】直流挡的表盘分度值为，读数精确到，即
电源电动势约为，则电压表应选用量程为的，减小测量误差，所以电压表应选择，故选：。
由于电池组内阻较小，所以调节电阻箱阻值后可能电压表示数变化并不明显，串联定值电阻的作用是正是解决上述问题，阻值过大，电压表示数过小，所以应选择。
故选：。
根据欧姆定律，干路电流
闭合电路欧姆定律
变形得
根据丙图，图像斜率
图像的纵截距
结合函数可知，斜率
图像纵截距
联立解得电动势
内阻。
13.解：小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到板时速度为零．
设两板间电压为由动能定理得：

解得：
则两极板间的电场强度大小为：
由闭合电路欧姆定律得：
解得：
滑动变阻器接入电路的电阻为：
答：两极板间的电场强度大小是；
滑动变阻器接入电路的阻值是．
【解析】小球恰好运动到板，根据动能定理列式求解两板间的电压；然后根据求出板间场强大小．
由闭合电路欧姆定律求出电路中电流，再由欧姆定律求得滑动变阻器接入电路的阻值．
本题关键是分析清楚电路结构和运动情况后，根据动能定理、欧姆定律联立列式研究．
14.根据闭合电路欧姆定律
应用安培力公式
解得金属杆受到的安培力为
由左手定则可知，方向斜向左上，与竖直方向成角。
金属杆受力分析如图所示

摩擦力为静摩擦力，水平方向由平衡方程得，导轨对金属杆的摩擦力的大小为
随着电路总电阻减小，金属杆所受安培力增大，使金属杆与导轨间的弹力减小、摩擦力增大。临界状态下，摩擦力达到最大静摩擦力，此时水平、竖直两方向分别满足平衡方程
又由
解得使金属杆能静止于导轨上所需的电路总电阻最小值为

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.解：小球进入电磁场区域后做匀速圆周运动，其运动轨迹如图所示：
由几何关系：
由牛顿第二定律：
联立知，，
小球离开电磁场区域后做平抛运动，则
联立知，小球落地时的横坐标
故小球落地时的坐标为；
小球以速度进入该电磁场区域时，仍做匀速圆周运动，由牛顿第二定律：
解得小球做圆周运动的半径
根据几何关系可知，小球在磁场中运动四分之一圆弧后垂直与磁场边界方向即竖直向上做竖直上抛运动，再竖直进入磁场做周期性运动，作出小球第次进入复合场前的运动轨迹如图所示：小球每次离开电磁场后均做竖直上抛运动
由图知，小球第次进入点的横坐标，纵坐标，即第次进入点的坐标为
小球每次做竖直上抛运动的时间
小球做圆周运动的周期
故小球第次进入前经历的时间。
【解析】本题考查带电粒子在复合场中的运动，熟悉几何关系，能画出运动轨迹是解题的关键。
画出小球的运动轨迹，由几何关系得出做圆周运动的半径，根据小球做匀速圆周运动的条件列方程即可求出匀强电场的场强大小和磁场大小；
根据平抛运动规律得出小球落地时的坐标；
计算小球进入磁场后做匀速圆周运动的半径，画出粒子的运动轨迹，结合几何关系得出小球第次进入点的坐标；计算小球每次做竖直上抛运动的时间和小球做圆周运动的周期，从而求出小球第次进入前经历的时间。
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