广东省广州市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含解析）

广东省广州市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.某同学在研究静电感应时，用带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开。验电器上感应电荷的分布情况正确的是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示为某电子秤示意图。一绝缘支架放在电子秤上，上端固定一带电金属小球，稳定后，电子秤示数为。现将另一固定于绝缘手柄一端的不带电金属小球与球充分接触后，再移至小球正上方处，待系统稳定后，电子秤示数为；把小球移走使其恢复到不带电的状态，然后再将小球与小球充分接触并重新移至球正上方处，电子秤示数为。若两小球完全相同，则( )
A. B. C. D.
3.若直流高压线掉到地上时，它就会向大地输入电流，并且以高压线与大地接触的那个位置为圆心，形成一簇如图所示等势线同心圆，相邻两个等势线的电势差相等，、、、是等势线上的四点且、、在同一直线上，当人走在地面上时，如果形成跨步电压就会导致两脚有电势差而发生触电事故，如图所示，则下列说法正确的是( )
A. 人从沿着圆弧走到会发生触电
B. 电势的大小为
C. 电场强度的大小为
D. 间距离等于倍间距离
4.如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离减小，则在此过程中( )
A. 电容器的电荷量减少 B. 膜片与极板间的电场强度减小
C. 电阻中有方向向下的电流通过 D. 膜片与极板构成的电容器的电容减小
5.在电磁感应加热设备中，有一无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈在同一平面内，线圈的边与直导线平行。现用外力使线圈向直导线靠近且始终保持边与直导线平行，在边靠近直导线的过程中，下列说法正确的是( )
A. 直导线右侧区域的磁场方向垂直纸面向外
B. 线圈内产生的感应电流方向是
C. 外力对线圈做的功全部转化为线圈的动能
D. 边和边受到的安培力大小相等
6.某品牌扫地机器人如图所示，已知其工作额定电压为，额定功率为。扫地机器人体内的电池容量为，充电时额定电压为，额定电流为。则下列说法正确的是( )
A. 扫地机器人正常工作时的电流为
B. 电池充满时储存的化学能为
C. 电池充满电后，扫地机器人单次连续工作时长最多为
D. 将耗光的电池充电，充满电满消耗的电能约为
7.如图所示为汽车蓄电池与车灯、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为，车灯电阻不变，电动机线圈内阻为，电流表和电压表均为理想电表，只闭合时，电流表示数为，电压表示数为；再闭合，启动电动机工作时，电流表示数变为，则( )
A. 蓄电池的电动势为 B. 车灯电阻为
C. 启动电动机工作时蓄电池两端的电压升高 D. 启动电动机工作时整个电路的总功率降低
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，为空间中正方体区域，上下表面的中心为、。、两点固定有等量异种点电荷，其中正电荷固定在点，负电荷固定在点，下列说法正确的是( )
A. 空间中点与点处电场强度相同
B. 上表面的中心点处电场强度为
C. 空间中点的电势与点的电势相等
D. 电子自点沿直线运动至点的过程中电势能增加
9.如图所示，厚度为、宽度为的导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。设电流方向如图是由电子的定向流动形成的，导体单位体积中电子的个数为，电子定向移动的速率为，电量为。下列说法正确的是( )
A. 上表面的电势比下表面低
B. 洛伦兹力对电子做正功
C. 导体板之间的电场强度
D. 霍尔系数的大小与、、、都没有关系
10.如图所示，有一宽为的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。现有一边长为、粗细均匀的正方形金属线框，以恒定速度穿过磁场区域。在运动过程中，金属线框边始终与磁场区域边界平行，取边刚进入磁场为计时起点，规定逆时针方向为电流正方向，则在下列选项中，能正确反映线框中感应电流以及两点间电势差随时间变化规律的是( )
A. B.
C. D.
三、实验题：本大题共1小题，共6分。
11.某同学用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图甲所示， ______。
某同学用图乙所示的装置探究电磁感应现象以及影响感应电流方向的因素。图丙为电流表连接电源时其指针的偏转情况。用绝缘线将导体悬挂在蹄形磁铁的磁场中，闭合开关后，保持蹄形磁铁不动，使导体左右摆动时电流表的指针______选填“偏转”或“不偏转”。某次实验发现电流表的指针向右偏转，则流过导体的电流方向为______，此时导体 ______摆动选填“向左”或“向右”。
四、计算题：本大题共4小题，共48分。
12.图甲为太阳能山地车尾灯，其内部为一组镍氢电池组充电的光伏板，该光伏板受到阳光照射时，将太阳能转化为镍氢电池中的电能。某同学想测量该光伏板的电动势约为和内阻，他从实验室借到了以下器材：电压表量程，内阻为，毫安表量程，内阻很小，滑动变阻器，定值电阻，定值电阻，开关、导线若干。图乙为该同学设计测量的电路：
闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到______填“”或“”端。闭合开关后，调节滑动变阻器，测得多组数据，某次电压表的示数如图丙所示，则这时电路中的电压为______。
为了精确测量电路电压，则与电压表串联的定值电阻为______选填“”或“”。
给光伏板一定的光照进行实验，将电压表的读数记为，毫安表的读数记为，通过改变滑动变阻器的阻值，测得多组、值，根据记录的实验数据做出图像如图丁所示，通过图像可得光伏板的电动势 ______，图中为线性段，此阶段光伏板的内阻 ______。结果均保留位小数
由于电压表分流，实验中测量出的电动势比真实值______填“大”、“小”或“不变”。
13.学校的饭卡属于非接触式卡，或称射频卡，内部嵌有微型计算机芯片和线圈。当饭卡靠近读卡器时，读卡器产生的磁场会在饭卡的线圈中产生感应电流，从而为芯片供电，并通过线圈与读卡器进行无线通信。刷卡的原理可简化为如图甲所示，读卡器产生的磁场变化规律如图乙所示取垂直纸面向里为正向。已知线圈匝数为匝，每匝线圈面积为，线圈总电阻，线圈所连接的芯片的电阻，其余部分电阻不计。求：
时，电阻上电流的方向；
时，线圈产生的感应电动势的大小；
内，电阻产生的焦耳热。
14.如图为某型质谱仪的示意图，由加速电场和磁分析器组成。磁分析器有一圆形匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁场边界处安装有接收胶片。从粒子源发出的质子和待测粒子初速度均为零，重力不计，先后经间的电场加速后，沿轴线进入匀强磁场，最终分别打到胶片上的、点。已知、间的电压为，圆形磁场区域半径为，圆心为，连线与轴线垂直，连线与轴线成角，质子质量为、电荷量为，粒子的电荷量是质子的倍。求：
质子进入磁场时的速度大小和磁感应强度的大小；
待测粒子的质量。
15.如图所示，竖直平面内有一固定绝缘轨道，由半径为的圆弧轨道和与之相切于点的水平轨道组成，圆弧轨道的直径与竖直半径间的夹角。点的右侧空间存在水平向右的匀强电场。质量为的不带电绝缘滑块以初速度沿轨道向右运动，与静止在点质量为的带正电小球发生碰撞，碰后滑块静止，小球沿轨道运动，小球到达点时恰好和轨道间无挤压，小球和滑块均视为质点，碰撞过程中小球的电荷量不变，不计一切摩擦。
已知：半圆弧轨道径，夹角，质量，初速度，小球质量，电荷量，，，。
试求：求碰后瞬间小球的速度大小；
求匀强电场的电场强度大小；
若改变水平轨道的长度始终在电场中，欲使小球在圆弧轨道运动时不脱离轨道，求长度应满足的条件。
答案和解析
1.
【解析】、同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故验电器的上端应带上与小球异号的电荷，当金属球带正电时，验电器上端的小球带负电，金属箔片带正电，故A错误；
当金属球带负电时，验电器上端的小球带正电，金属箔片带负电，故B正确，CD错误。
故选：。
2.
【解析】设小球初始带电荷量为。小球与小球充分接触后，电荷平分，均为，两者电性相同，对有竖直向下的库仑力，则，电子秤示数为；使小球再次不带电，后将该不带电小球与小球再次充分接触并重新移至小球正上方处，小球所剩电荷被两小球再次平分，均为，对有竖直向下的库仑力，则，电子秤示数为，因此，故A 正确，BCD错误。
故选：。
3.
【解析】、和在同一条等势线上，人从沿着圆弧走到不会发生触电，故A错误；
B、根据题意，圆心处的电势最高，向外越来越低，故，故B正确；
C、电场强度看等差等势线的疏密，故E，故C错误；
D、的平均场强大于的平均场强，由图可知的电势差等于电势差的二倍，根据可以定性判断出间距离小于间距离的倍，故D错误。
故选：。
4.
【解析】、根据可知，膜片与极板间的距离减小时，电容器的电容增大，电容器一直和电源连接，电容器两极板间的电压保持不变，根据可知，电容器的电荷量增加，故AD错误；
B、因为两极板间的电压不变，根据可知，极板间距离减小时，极板间的电场强度增大，故B错误；
C、由上面的分析可知，电容器带电荷量增加，所以需要给电容器充电，所以电阻中有方向向下的充电电流，故C正确；
故选：。
5.
【解析】、直导线中通有向上的电流，根据安培定则，知导线右侧的磁场方向垂直纸面向里，则线圈内部的区域磁场方向垂直纸面向里，用外力使线圈向直导线靠近时穿过线圈向里的磁通量增大，根据楞次定律，可知感应电流的方向为方向，故A错误，B正确；
C、根据功能关系，可得外力对线圈做的功转化为线圈的动能和焦耳热，故C错误；
D、根据左手定则，边受安培力方向向右，边受到的安培力的方向向左，由于到导线距离不相等，所以和处的磁感应强度不相等，根据公式，可知两个安培力的大不小相等，故D错误。
故选：。
6.
【解析】、扫地机器人正常工作时的电流为，故A错误；
B、电池充满时储存的电荷量为，故B错误；
C、电池充满电后，扫地机器人单次连续工作时长最多为，故C错误；
D、充满电所需时间为，所以充满电消耗的电能为，故D正确。
故选：。
7.
【解析】、设蓄电池的电动势为，当只闭合开关时，根据闭合电路的欧姆定律有，故A正确；
B、根据欧姆定律可得车灯的电阻为，故B错误；
C、启动电动机工作时蓄电池两端的电压为，所以启动电动机工作时蓄电池两端的电压降低，故C错误；
D、启动电动机工作时的内电压为，则通过蓄电池的电流为，根据可知，启动电动机工作时整个电路的总功率增大，故D错误。
故选：。
8.
【解析】、空间中点与点处电场强度大小相同，方向不同，故电场强度不同，故A错误；
B、电场强度方向由正电荷指向负电荷，故上表面的中心点处电场强度不为，故B错误；
C、在等量异种点电荷产生的电场中平面所在的平面为等势面，取无穷远处电势为，平面所在的平面电势为，故空间中点的电势与点的电势相等，故C正确；
D、电子自点沿直线运动至点的过程中电场力做负功，电势能增加，故D正确；
故选：。
9.
【解析】、由左手定则，可知载流子向上表面偏转，载流子是自由电子，可知上表面的电势低于下表面电势，故A正确；
B、由洛伦兹力与速度方向垂直，可知洛伦兹力不会对电子做功，故B错误；
C、由匀强电场的特点，可知：，故C正确；
D、稳定状态下，载流子受到的电场力与洛伦兹力平衡，由电流的微观表达式，可得到电势差；
由题意可知，故K，即霍尔系数与、有关，故C正确，D错误。
故选：。
10.
【解析】线框进入磁场的过程，由楞次定律可知，线框中感应电流沿逆时针方向，为正。感应电动势大小和感应电流大小分别为
，
两点间电势差为
进入过程所用时间为
线框完全进入至恰要出磁场的过程，线圈内磁通量没有变化，没有感应电流。两点间电势差为
该过程所用时间为
线框出磁场的过程，由楞次定律可知电流方向为顺时针方向，为负。感应电动势大小和感应电流大小分别为
，
两点间电势差为
进入过程所用时间为
，故BD正确，AC错误。
故选：。
11. 偏转 由到 向左
【解析】金属丝的直径为
导体左右摆动时，导体切割磁感线，则电路中产生感应电流，所以电流表指针发生偏转。根据图丙可知电流方向从正接线柱流入时，指针向右偏转，某次实验发现电流表的指针向右偏转，则流过导体的电流方向为由到，根据右手定则可知，此时导体向左摆动。
故答案为：；偏转，由到，向左。
12. 小
【解析】由图乙所示电路图可知，滑动变阻器采用限流接法，为保护电路闭合开关前滑片要移到端。
电压表量程是，由图丙所示表盘可知，其分度值是，读数为。
光伏板的电动势约为，电压表量程为，内阻为，与电压表串联的定值电阻应为，把电压表改装成的电压表。
电压表读数为，则路端电压为，由闭合电路的欧姆定律得：，则
由图丁所示图像可知，纵轴截距，段斜率的绝对值
解得，光伏板的电动势，内阻
由于电压表分流，电流的测量值小于真实值，导致电动势的测量值小于真实值。
故答案为：；；；；；小。
13.根据楞次定律可知，时，向里的磁通量增大，感应电流的磁场应向外，所以感应电流的方向为逆时针，所以通过电阻的电流向下，即从到；
在内，磁感应强度的变化率恒定，由乙图可得：
由法拉第电磁感应定律得：
代入数据解得：
根据闭合电路欧姆定律得：
代入数据解得：
再由焦耳定律得：
代入数据解得：
答：时，电阻上电流的方向是从到；
时，线圈产生的感应电动势的大小为；
内，电阻产生的焦耳热为。
14.对质子，加速过程中根据动能定理有
解得
进入磁场后，根据几何关系可知运动半径为，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
对粒子，加速过程中根据动能定理有
进入磁场后，如图
根据几何关系可知运动半径为，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
答：质子进入磁场时的速度大小为，磁感应强度的大小为；
待测粒子的质量为。
15.由动量守恒，以向右为正方向，则有：，可知小球碰后的速度大小为：；
由小球在点时恰好和轨道间无挤压，可知匀强电场的场强大小满足：，解得：；
若小球在点时恰好和轨道间无挤压，可得小球在点时的速度大小满足：；
由动能定理，可得到临界条件下的长度满足：，解得：；
结合竖直平面内圆周运动的特点，可知其长度应满足的条件为：。
答：碰后的速度大小为；
匀强电场的场强大小为；
长度应满足的条件为：。
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