天津市津南区咸水沽一中、杨柳青一中、第一百中学、四十七中四校2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含解析）

天津市津南区咸水沽一中、杨柳青一中、第一百中学、四十七中四校2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.如图中与磁现象有关的四个实验，其对应判断正确的是( )
A. 甲图中小磁针的偏转情况形象描述了磁体周围磁场的分布
B. 乙图说明磁场对电流有力的作用
C. 丙图装置在探究电磁感应现象
D. 丁图中左边铁钉吸引大头针较多，表明左侧线圈内电流大，电磁铁磁性强
2.如图甲所示，场源为点电荷，、是该点电荷电场中一条电场线上的两点，若从点由静止释放一电子，假设电子仅受电场力作用，电子从点运动到点的速度时间图像如图乙所示，则( )
A. 场源电荷一定为负点电荷，并且在的右侧
B. A、两点的电场强度
C. 电场中、两点的电势
D. 电子在、两点具有的电势能
3.如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表和一个变阻器组成的，已知灵敏电流表的满偏电流，内电阻则下列说法正确的是( )
A. 甲表是电流表，增大时量程增大
B. 乙表是电流表，增大时量程增大
C. 在甲图中，若改装成的安培表的量程为，则
D. 在乙图中，若改装成的电压表的量程为，则
4.智能手机都有一项可以调节亮度的功能，某同学为了模拟该功能，设计了如图所示的电路，为光敏电阻，光照增强，阻值变小，为滑动变阻器，闭合开关后，下列说法正确的是( )
A. 仅光照变强，小灯泡变亮
B. 仅将滑片向端滑动，电源的总功率增大
C. 仅将滑片向端滑动，电源的输出功率减小
D. 仅将滑片向端滑动，电源的路端电压减小
5.如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为，极板间距为，带负电的微粒质量为、带电量为，从极板的左边缘处以初速度水平射入，沿直线运动并从极板的右边缘处射出，则( )
A. 微粒的加速度大小等于
B. 两极板的电势差
C. 微粒从点到点的过程速度大小不变
D. 微粒从点到点的过程电势能增加
6.某品牌洗地机，其工作参数如图所示，其工作模式有强效、节能两种，强效模式下，该洗地机以额定功率工作，节能模式下，以额定功率的一半功率工作，两种模式下，其工作电压均相同，其续航时间是按照节能模式工作计算得到的，则下列说法正确的是( )
产品名称 某品牌洗地机 产品型号
额定功率 电池容量
续航时间 清水箱容量
外形尺寸 污水箱容量
A. 电池充满电后，储存的总电荷量为
B. 该洗地机在强效模式下的工作电流为
C. 该洗地机内阻约为
D. 该洗地机的工作电压约为
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图所示，矩形虚线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。、、是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。粒子重力不计。下列说法正确的是( )
A. 粒子带正电 B. 粒子的动能最大
C. 粒子在磁场中运动的时间最长 D. 粒子在磁场中运动时的向心力最大
8.如图所示为电流天平，可用来测定磁感应强度。天平的右臂上挂有一匝数为的矩形线圈，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当线圈中通有逆时针方向电流方向如图时，天平恰好平衡；若电流大小不变，方向变为顺时针，在其中一个盘内放上个质量为的砝码，天平又可以恢复平衡。已知矩形线框水平边长度为，重力加速度为，则( )
A. 应将质量为砝码放入左盘
B. 磁感应强度大小为
C. 为了提高灵敏度，可以增加线圈匝数
D. 为了提高灵敏度，可以减少线圈匝数
9.如图所示为一电子透镜内电场线的分布情况，正中间的一条电场线为直线，其他电场线关于其对称分布，、、、为电场中的四个点，其中、两点关于中间电场线对称，虚线为一电子仅在电场力作用下从运动到的轨迹。下列说法正确的是( )
A. 、两点间连线为等势线，且两点电场强度大小相等
B. 电子在点的加速度小于在点的加速度
C. 电子从到电场力做负功，电势能增加
D. 若从点由静止释放一电子，其运动轨迹将与图中、两点间的电场线重合
10.如图是一块矩形半导体霍尔元件，当电流垂直于外磁场通过金属导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差被称为霍尔电势差。现有一金属导体霍尔元件连在如图所示电路中，保持电流的大小不变，霍尔电势差稳定后，下列说法正确的是( )
A. 端电势高于端电势
B. 若元件的厚度增加，、两端电势差不变
C. 霍尔电势差的大小只由霍尔元件本身决定
D. 若增大电流，、两端电势差增大
三、实验题：本大题共1小题，共14分。
11.某同学要测量一段长为的金属丝的电阻率。
实验前，先用螺旋测微器测出金属丝的直径，示数如图甲所示，则金属丝的直径 ______；再用多用电表粗测该金属丝的电阻：将选择开关调至“”挡，插入表笔，将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度线。金属丝接在两表笔间，刻度盘指针指在图乙所示位置，则测得金属丝的电阻为______。
为了尽可能精确地测量金属丝的电阻，实验室提供了以下器材：
A.电池组，内阻约为
B.电流表，内阻
C.电压表，内阻约为
D.滑动变阻器，允许最大电流为
E.开关、导线若干
为尽可能减小实验中的系统误差，本实验在测电阻时，应采用电流表______填“外”或“内”接法，连接好电路后，闭合电键，调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的值，在坐标系图丁中描点作图，若测得作出的图像斜率为，则金属丝电阻率的表达式 ______用、、、、表示。
在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，可选用的器材有：
A.电压表：，内阻约；
B.电流表：，内阻约；
C.电流表：，内阻约；
D.滑动变阻器：；
E.开关和导线若干。
电流表应选用______；选填项目前的符号
用所选器材按照图丙连接好电路后，将滑动变阻器滑片置于合适位置，闭合开关，通过调整滑动变阻器，得到多组电流和电压。根据实验数据，绘制出如图丁所示的图像，由图线可求出： ______， ______。结果均保留位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
12.如图所示，长的轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角已知小球所带电荷量，匀强电场的场强求：
小球所受电场力的大小；
小球的质量；
若场强方向不变，大小突然变为，小球到达最低点时的速度大小。
13.如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源。现把一个质量的导体棒放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，取已知、求：
导体棒受到的安培力；
导体棒受到的摩擦力；
若将磁场方向改为竖直向上，要使金属杆继续保持静止，且不受摩擦力作用，求此时磁场磁感应强度的大小。
14.如图，轴上方有电场强度为的匀强电场，方向沿轴正向，轴下方有垂直纸面向里的匀强磁场。轴正半轴上距点处的点置有一粒子源，能沿轴正向一个一个地先后射出质量均为、电荷量各不相同的带负电粒子，且各个粒子射出的初速度相同均为已知从粒子源射出的第一个粒子经过轴上的点进入磁场，并通过点第一次离开磁场，、两点间距离为，不计粒子重力，求：
第一个粒子的电荷量；
第一个粒子在磁场中的运动时间；
匀强磁场的磁感应强度是否存在某个值，使后面射出的各个粒子从轴上不同位置进入磁场后都能回到点，若存在，这个磁感应强度的大小多大？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：条形磁铁周围存在磁场，故在甲图中小磁针的偏转情况形象描述了条形磁铁周围磁场的分布，故A正确；
B.乙图是电磁感应的装置图，闭合回路一部分导体切割磁感线产生感应电流，据此制成了发电机，故B错误；
C.丙图表明通电导线周围存在着磁场，这一物理现象是奥斯特发现的，故C错误；
D.由丁图可知，两边线圈的电流相同，但左边线圈的匝数多，故其磁性强，则左边磁铁吸引大头针多，故D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】解：从速度时间图像看出，电子从运动到过程速度增大，加速度变小，则电场力减小，即，则点的场强小于点的场强，即，故B正确；
A.电子从静止释放后从运动到，则电子受到的电场力方向由指向，则间的电场强度方向由指向，又因为，则场源电荷，一定为负电荷，并在的左侧，故A错误；
C.结合前面分析可知，电场线方向从到，沿着电场线电势降低，则点的电势大于点的电势，即，故C错误；
D.结合前面分析可知，电子从运动到过程速度增大，电场力做正功，则电势能减小，即，故D错误；
故选：。
3.【答案】
【解析】解：、甲表是和灵敏电流表并联了一个电阻用来分流，所以是电流表，电流表的量程为，所以增大时，电流表的量程减小，因为不知道灵敏电流表的内阻，所以无法计算出并联电阻的阻值，故AC错误；
、乙表是和灵敏电流表串联了一个电阻用来分压，所以是电压表，电压表的量程为，所以增大时量程增大，因为不知道灵敏电流表的内阻，所以无法计算出串联的电阻的阻值，故B正确，D错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】解：、仅光照变强，光敏电阻的阻值变小，回路总电阻变小，电路中电流变大，流过灯泡的电流增大，则灯泡变亮，故A正确；
B、仅将滑片向端滑动，滑动变阻器接入电路的阻值增大，回路总电阻增大，电路中电流减小，由电源的总功率公式可知，电源的总功率减小，故B错误；
C、仅将滑片向端滑动，滑动变阻器接入电路的阻值增大，回路总电阻增大，由于内外电阻的关系未知，所以不能确定电源的输出功率变化情况，故C错误；
D、仅将滑片向端滑动，电路中电流减小，根据路端电压可知，路端电压增大，故D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】解：、设极板间的电场强度大小为，对微粒受力分析，如图所示
根据牛顿第二定律有，解得微粒的加速度大小为，方向水平向左，所以微粒从点到点做匀减速直线运动，故AC错误；
B、由上面的受力图可得，方向从指向，所以，故B错误；
D、根据微粒的受力图可知，微粒从点到点电场力做负功，所以微粒的电势能增大，电势能的增加量为，解得，故D正确。
故选：。
6.【答案】
【解析】解：电池充满电后，储存的总电荷量为，故A错误；
该洗地机在节能模式下的工作电流为，节能模式下，以额定功率的一半功率工作，两种模式下，其工作电压均相同，由可知，在强效模式下的工作电流为，该洗地机的工作电压约为，故B错误，D正确：
C.根据题中条件，无法得出该洗地机内阻，故C错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】解：根据左手定则知粒子带正电，粒子、带负电，故A正确；
B.粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
粒子的动能
解得
由于：、、都相同，因此越大，粒子动能越大，由图示可知，的轨道半径最大，则粒子动能最大，故B正确；
C.粒子在磁场中做圆周运动的周期相同，粒子在磁场中的运动时间：，由于、、都相同，粒子转过的圆心角最大，则射入磁场时的运动时间最长，故C错误；
D.根据粒子在磁场中的向心力：，结合选项可知，的向心力最大，故D错误；
故选：。
8.【答案】
【解析】解：、当线圈中通有逆时针方向电流时，天平恰好平衡。此时，线圈受到的安培力方向竖直向上，与重力平衡，安培力大小为
，
当线圈中通有顺时针方向电流时，由左手定则可知安培力方向竖直向下。天平是等臂杠杆，此时若不增减砝码，天平会右低左高，为了使天平恢复水平，应向左盘中加入砝码，故A正确；
B、当线圈中通有逆时针方向电流时，设线框受到的拉力为，根据左手定则判断，安培力方向向上，则有
当线圈中通有顺时针方向电流时，设线框受到的拉力为，则有
故
解得
故B错误；
、为了提高灵敏度，应使磁感应强度发生微小变化时，天平也会发生明显的倾斜，故应增加线圈匝数，使安培力变大，故C正确，D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】解：因为等势线与电场线相交处互相垂直，连线与电场线不垂直，所以、两点间连线不是等势线；由电场线的分布的对称性可知，、两点的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；
B.同一电场中，电场线越密集的地方，电场强度越大，由图可知，、两点比较，处电场线较密，则处电场强度较大、电场力较大，则电子在点的加速度小于在点的加速度，故B正确；
C.沿着电场线方向电势降低，则由图可知，，则电子在点的电势能小于在点的电势能，则电子从到，电势能增加，电场力做负功，故C正确；
D.因为、两点间的电场线曲线，电子受到的电场力始终与电场线相切，则电子受到的电场力的方向会变化，电子由静止释放后轨迹不与电场线重合，故D错误；
故选：。
10.【答案】
【解析】解：、由左手定则，可知载流子向侧面偏转，结合载流子带负电，即可知端的电势高于两端的电势，故A正确；
、若元件的前后表面之间的长度为，上下表面的厚度为，则稳定状态下，由载流子受到的洛伦兹力与电场力平衡，，由电流微观表达式：，
可得到电势差，即厚度增加，电势差减小；霍尔元件的电势差与霍尔元件本身、通过的电流大小、磁感应强度大小有关；若增大电流，电势差增大，故BC错误，D正确。
故选：。
11.【答案】 外
【解析】解：螺旋测微器的精确度为，则金属丝的直径；
将选择开关调至“”挡，插入表笔，指针刻度为，则测得金属丝的电阻为。
待测电阻较小，应采用电流表外接法；
根据可知图像斜率
根据电阻定律有
解得
由于是一节干电池的电源，所以电路中的电流较小，为了准确和安全起见，电流表选量程的；
由题目所给电源的图象和路端电压
所以图象的纵截距
图象的斜率绝对值等于内阻
故答案为：；；外；；；；
12.【答案】解：小球受到的电场力的方向向右，与电场线的方向相同，则小球带正电，
根据电场强度定义式可知，小球所受电场力大小为：
。
分析小球的受力情况，小球受、绳的拉力和电场力作用，如图所示
根据共点力平衡条件和图中几何关系有：
解得：。
电场强度变小，小球向左运动，运动到最低点的过程中，根据动能定理可知，
代入数据解得：。
答：小球所受电场力的大小为。
小球的质量为。
若场强方向不变，大小突然变为，小球到达最低点时的速度大小为。
13.【答案】解：由欧姆定律可知，导体棒中通过的电流为：
受到的安培力为：
由左手定则判断出，安培力的方向沿斜面向上；
对金属棒受力分析，重力在斜面方向的分力为：
方向沿斜面向下，小于安培力，
故金属棒受到的摩擦力为为：
方向沿斜面向下；
若将磁场方向改为竖直向上，则导体棒的安培力的方向水平向右，因为不受摩擦力的作用，故此时的安培力与重力在沿斜面方向上的分力是平衡的，
即为：，
故F
因为，故有：。
答：导体棒受到的安培力大小为，安培力的方向沿斜面向上；
导体棒受到的摩擦力为，方向沿斜面向下；
若将磁场方向改为竖直向上，要使金属杆继续保持静止，且不受摩擦力作用，此时磁场磁感应强度的大小为。
14.【答案】解：设第一个粒子在电场中运动上的时间为，有：
竖直方向：
水平方向：
解得：；
设第一个粒子到达点时的速度为，速度方向与轴夹角为，在磁场中做圆周运动的半径为，匀强磁场的磁感应强度为，轨迹如图，有：
在点，竖直方向速度，则有：
解得“”，
解得：
则，
根据几何关系可得
解得
粒子在磁场中运动的周期：
则有：
解得：；
根据运动的对称性，只要后面射出的粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在轴上，粒子就能回到点。
设后面射出粒子电量为，在磁场中运动半径为，在电场中运动时间为，磁感应强度为，
射入磁场时速度方向与轴夹角为，轨迹如图，
竖直方向：
根据速度位移关系：
根据洛伦兹力提供向心力可得：
根据几何关系可得：
解得：
与粒子电荷量无关，所以匀强磁场的磁感应强度存在这个特定值。
答：第一个粒子的电荷量为；
第一个粒子在磁场中的运动时间为；
匀强磁场的磁感应强度存在这个特定值，磁感应强度为。
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