广东省深圳市罗湖区2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含解析）

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广东省深圳市罗湖区2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
考试时间：75分钟；命题人：
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示的元器件对应的符号是( )
A. B.
C. D.
2.有一种太阳帽，它的前面有一个小风扇，一个小型的太阳能电池板与它相接，对其供电。经测量该电池能产生的电动势，关于该电池的描述正确的是( )
A. 把该电池接入闭合电路后，电动势减小
B. 单位时间内可把的太阳能转化为电能
C. 该电池每通过电荷量能把的太阳能转化为电能
D. 该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节号电池的本领大
3.科学家研究发现，蜘蛛在没有风的情况下也能向上“起飞”。如图，当地球表面带有负电荷，空气中有正电荷时，蜘蛛在其尾部吐出带电的蛛丝，在电场力的作用下实现向上“起飞”。下列说法正确的是( )
A. 蜘蛛往电势高处运动 B. 电场力对蛛丝做负功
C. 蛛丝的电势能增大 D. 蛛丝带的是正电荷
4.图甲为某“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示。按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位。下列说法正确的有( )
A. 按下按钮过程，螺线管端电势较高
B. 若更快按下按钮，则、两端的电势差更大
C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势
D. 按下和松开按钮过程，螺线管对磁铁的力方向相同
5.如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压、输出电流，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻，则内( )
A. 充电宝输出的电功率小于 B. 充电宝产生的热功率为
C. 手机电池储存的化学能为 D. 手机电池产生的焦耳热为
6.如图所示是法拉第圆盘发电机的示意图。铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘全部处在两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。金属圆盘与电阻组成闭合回路，现在顺时针从左往右看转动圆盘( )
A. 只有圆盘加速转动，回路中才有感应电流
B. 由于圆盘转动过程中的磁通量不变化，所有电路中没有电流
C. 圆盘转动过程中，回路中的感应电流从经电阻到
D. 圆盘转动过程中，回路中的感应电流从经电阻到
7.通电长直导线周围存在磁场，其磁感应强度与导线中的电流强度成正比，与距导线的距离成反比。如图所示为三根相互平行的长直导线的截面图，若它们的电流大小都为，方向垂直纸面向里，，导线在点产生的磁感应强度为，关于点的磁感应强度，说法正确的是( )
A. 大小为，方向由指向
B. 大小为，方向由指向
C. 大小为，方向与的夹角为斜向右下方，且
D. 大小为，方向与的夹角为斜向右下方，且
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.图甲所示粗糙形导线框固定在水平面上，右端放有一金属棒，整个装置处于竖直方向的磁场中，磁感应强度按图乙规律变化，规定竖直向上为正方向，整个过程金属棒保持静止。则( )
A. 时刻回路没有感应电流
B. 在：时间，流过金属棒的感应电流方向是从到
C. 在：时间，金属棒所受安培力方向水平向右
D. 时刻金属棒所受摩擦力方向水平向右
9.图中虚线、、、、代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面上的电势为。一电子经过时的动能为，从到的过程中克服电场力所做的功为。下列说法正确的是( )
A. 平面上的电势为零
B. 该电子一定可以到达平面
C. 该电子经过平面时，其电势能为
D. 该电子经过平面时的速率是经过时的倍
10.据报道，图甲是我国空间站安装的现代最先进的霍尔推进器，用以维持空间站的轨道。如图乙，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场，其磁感应强度大小可近似认为处处相等；垂直于圆环平面同时加有匀强磁场和匀强电场图中没画出，磁场与磁场的磁感应强度大小相等，已知电子电量为、质量为，若电子恰好可以在圆环内沿顺时针方向做半径为、速率为的匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A. 匀强磁场垂直于环平面向里 B. 电场方向垂直于环平面向外
C. 电子运动周期为 D. 电场强度大小为
三、实验题：本大题共3小题，共16分。
11.如图甲所示的游标卡尺，图中读数为______；
某同学用螺旋测微器测量某物件的直径，结果如图乙，则螺旋测微器读数为______。
12.某同学想用一个多用表中的欧姆挡直接去测量一个电压表的内阻。
实验时，正确操作后，该同学应选用图中______填“”或者“”方式将多用表与电压表连接。
如图所示为多用电表的刻度盘，若该同学选择欧姆挡“”挡，发现指针在位置，应重新将选择开关置于______选填“”或“”挡。在再次测电压表内阻前，应先将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向表盘______选填“左”或“右”端零刻度线。正确操作后，指针指在位置，则被测电压表的内阻为______。
13.某实验小组尝试测量电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。
某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，该同学在思考后将的定值电阻串入电路中，如图______选填“乙”或“丙”，解决了这一问题；
多次调节滑动变阻器的阻值，读出相应的电压表和电流表示数和，用测得的数据描绘出如图丁所示的图像，则该电池的电动势 ______，内阻 ______结果均保留两位有效数字；
该同学反思发现上述实验方案存在系统误差。若考虑电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图丁中重新绘制图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将______，与纵坐标轴交点的数值将______两空均选填“变大”“变小”“不变”。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
14.电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好等优点，其装置如图所示。、为两块平行金属板，间距，两板间有方向由指向，大小为的匀强电场。在板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪，油漆喷枪的喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的初速度大小均为，质量、带电量为。空气阻力、微粒的重力及微粒间的相互作用力均不计，油漆微粒最后都落在金属板上。求：
微粒打在板上的动能；
微粒到达板所需的最短时间；
描述微粒最后落在板上所形成的图形，并简述理由。
15.某兴趣小组在看到电梯坠落事故的新闻报道后，想利用所学知识设计一个电磁缓冲装置减缓电梯和地面间的冲击力。该小组设计了一个如图所示的模拟装置，重物系统模拟轿厢系统。在导轨、内侧安装了电磁铁图中未画出，电磁铁在重物系统的区域能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，其磁感应强度。系统正下方的水平地面上固定有一个闭合的矩形金属线框，线框与外界绝缘，线框的总阻值，顶部边的长度，侧边比长。某次测试过程中，当重物系统底部与重合时，重物系统的速度为，之后减速下降的距离时速度达到最小值，此时未碰到弹簧。已知重物系统的总质量，重力加速度，不计空气阻力和一切摩擦力。求：
重物系统速度为时，线框中的感应电流的大小；
从与重合开始，重物系统下落的过程中线框中产生的焦耳热。
16.在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入简化工作原理的示意图，一粒子源在处不断释放质量为，带电量为的离子，其初速度视为零，经电压为的加速电场加速后，沿图中半径为的圆弧形虚线通过圆弧形静电分析器内有均匀辐向分布的电场后，从点沿直径方向进入半径为的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外。经磁场偏转，离子最后垂直打在与等高且平行放置的硅片上，硅片到的距离为，不计离子重力。求：
静电分析器通道内虚线处电场强度的大小；
圆形匀强磁场磁感应强度大小；
若加速电压和静电分析器中电场的大小可以调节，离子在静电分析器中仍沿虚线圆弧运动，要让从点沿直径方向进入圆形匀强磁场区域的离子全部打在硅片上，求加速电压的变化范围。结果用表示
答案和解析
1.
【解析】图示的元器件是一个电阻，中对应的是电阻，中对应的是灯泡，中对应的是电容，中对应的是二极管，故A正确，BCD错误。
故选：。
2.
【解析】电源的电动势反映了其他形式的能量转化为电能本领的大小，一节干电池的电动势更大，转化为电能的本领更大；电源的电动势决定于电源本身，不会因为电池接入闭合电路后，电动势发生变化，故AD错误；
根据电动势的定义式，得非静电力做功，通过电荷量，该电池能把的太阳能转化为电能，而不是单位时间内把的太阳能转化为电能，故B错误，C正确。
故选：。
3.
【解析】电场线方向向下，根据沿电场线方向电势降低可知，蜘蛛往电势高处运动，故A正确；
电场力方向与运动方向相同，电场力做正功，电势能减小，故BC错误；
D.电场线方向向下，正电荷受到的电场力方向向上，而蛛丝受到的电场力方向竖直向上，所以蛛丝带负电，故D错误。
故选：。
4.
【解析】、在按下按钮的过程，磁铁靠近螺线管，穿过螺线管的磁通量是向左的增加，螺线管发生电磁感应现象，根据楞次定律可以知道螺线管中产生的感应电流方向为由到，在电源内部，电流从低电势流向高电势，所以点的电势高于点的电势，故A错误；
B、根据法拉第电磁感应定律可知，产生的电动势的大小与穿过线圈的磁通量的变化率成正比，若更快按下按钮，穿过线圈的磁通量的变化率变大，感应电动势变大，则定值电阻两端的电压变大，故B正确；
C、按住按钮不动，线圈内磁通量不发生变化，无感应电动势，故C错误；
D、根据来拒去留，按下按钮的过程，螺线管对磁铁有排斥力，磁铁所受排斥力的方向和位移方向相反；松开按钮的过程，螺线管电流减小，螺线管对磁铁有吸引力，磁铁所受吸引力的方向和位移方向相反，故D错误。
故选：。
5.
【解析】、充电宝的输出电压、输出电流，所以充电宝输出的电功率为，故A错误；
B、充电宝内的电流也是，但其内阻未知，所以产生的热功率无法计算，故B错误；
C、由题意及能量守恒定律，可得手机电池储存的化学能为：，其中，代入数据解得：，故C正确；
D、根据焦耳定律，可知手机电池产生的焦耳热为，故D错误。
故选：。
6.
【解析】
圆盘处于磁场中的任意一根半径都在切割磁感线，因此可以看成一个电源，故不需加速转动，圆盘转动过程中的磁通量不变化，但切割产生了电势差，故也能有感应电流，故AB错误；
根据右手定则判断，点电势比点高，回路中的感应电流从经电阻到，故D正确，C错误；
故选：。
7.
【解析】由题意可知，每根导线在点的磁感应强度大小相等，，根据右手螺旋定则，可做出每根导线在点的磁感应强度的示意图
，方向由指向，故BCD错误，A正确。
故选：。
8.
【解析】时刻回路的磁通量为零，但是磁通量的变化率不为零，则回路有感应电流，故A错误；
B.在时间，回路的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，流过金属棒的感应电流方向是从到，故B错误；
C.在时间，回路的磁通向上减小，则有金属棒中有从到的感应电流，由左手定则可知，所受安培力方向水平向右，故C正确；
D.根据楞次定律可知，时刻金属棒中的感应电流从到，则安培力水平向左，由平衡可知，所受摩擦力方向水平向右，故D正确。
故选：。
9.
【解析】因为图中虚线、、、、代表匀强电场内间距相等的一组等势面，所以这是几个等差等势面，因为一电子从到的过程中克服电场力所做的功为，所以该电子动能减小了，电势能增加了，则到电势减小，因此两相邻等势面间的电势差为，又因为平面上的电势为，所以平面、、、、的电势分别为：、、、、，故A正确；
B.结合前面分析可知，若电子由向做直线运动，则电子可以到达平面，且到达平面的动能为，但是题目中没有说明电子如何运动，因此电子可能会到达平面，也可能不会到达平面，故B错误；
C.结合前面分析可知，平面上的电势为，则该电子经过平面时，其电势能为：，故C正确；
D.结合前面分析可知，一电子经过时的电势能为：，且一电子经过时的动能为：，
则由能量守恒可知：，
其中：，，
联立可得：，，
则：：：，
又因为：，，
可得：，故D错误；
故选：。
10.
【解析】、根据左手定则可知电子在圆环内受到沿半径向外的磁场的洛伦兹力方向垂直环平面向里，电场力需要与该兹力平衡，电场力方向应垂直环平面向外，由于电子带负电，故电场方向垂直环平面向里，电子在圆环内受到磁场的洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，根据左手定则可知匀强磁场垂直于环平面向里，故A正确，B错误；
C、电子做半径为、速率为的匀速圆周运动，所以由运动学公式得，电子运动的周期为：，故C正确；
D、电子在圆环内受到磁场的洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，则有：，解得：，电子在垂直环平面方向受力平衡，则有：，解得：，故D正确。
故选：。
11.
【解析】游标卡尺的精确度为，其读数为；
螺旋测微器的精确度为，其读数为。
故答案为：；。
12. 右
【解析】实验时，正确操作后，该同学应选用图中方式将多用表与电压表连接，因为欧姆表测电阻时启用内部电源，而黑表白接内部电源的正极。
如图所示为多用电表的刻度盘，若该同学选择欧姆挡“”挡，发现指针在位置，指针偏角太小，说明电压表内阻较大，应重新将选择开关置于挡。在再次测电压表内阻前，应先将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向表盘右端零刻度线。正确操作后，指针指在位置，则被测电压表的内阻为。
故答案为：；，右，。
13.乙 不变 变大
【解析】实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，则可能是电源内阻太小造成的，则可以在电源上串联一个定值电阻，则图乙可以解决这一问题。
根据闭合电路的欧姆定律可知
则由图像可知该电池的电动势
内阻
如图所示
图像与横轴交点表示短路电流，当电源短路时，电表的内阻不影响短路电流，与横坐标轴交点的数值不变；电压表和电源并联，测量的内阻是电压表和电源并联后的电阻，比电源内阻的真实值小，图像斜率偏小，修正后图像斜率变大，与纵坐标轴交点的数值将变大。
故答案为：乙；；；不变；变大
14.根据动能定理可得：，
其中：，
联立可得，微粒打在板上的动能为：；
微粒初速度方向垂直于极板时，到达板时间最短，
则：，
解得：，
根据匀变速直线运动的运动规律可得：，
解得，微粒到达板所需的最短时间为：；
微粒最后落在板上所形成的图形是圆形；理由如下：
因为最后落在板上最远的粒子所做的运动是类平抛运动，运动时间相同，初速相等，水平分位移大小也相等，则结合对称性可知，微粒最后落在板上所形成的图形是圆形。
答：微粒打在板上的动能为；
微粒到达板所需的最短时间为；
微粒最后落在板上所形成的图形是圆形，理由见解析。
15.重物系统速度为时，线框产生的感应电动势为
线圈中的感应电流大小为
当重物系统的速度达到最小值时，加速度为零，可得
又
解得重物系统的最小速度为
线圈中产生的焦耳热为
解得
答：重物系统速度为时，线框中的感应电流的大小为；
从与重合开始，重物系统下落的过程中线框中产生的焦耳热为。
16.离子通过加速电场，由动能定理
离子经过静电分析器，由电场力提供向心力
联立解得
根据题意作出粒子运动轨迹
根据几何知识
由洛伦兹力提供向心力
其中
解得
要让离子全部打在硅片上，其临界状态的轨迹如图所示
设圆心分别为、，半径分别为、，根据几何关系可知，恰为硅片的最低点，
设圆心为的离子在磁场中做圆周运动的圆心角为，有
代入数据解得
根据
解得
根据
将“”用“”和“”替换得
答：静电分析器通道内虚线处电场强度的大小为；
圆形匀强磁场磁感应强度大小为；
若加速电压和静电分析器中电场的大小可以调节，离子在静电分析器中仍沿虚线圆弧运动，要让从点沿直径方向进入圆形匀强磁场区域的离子全部打在硅片上，加速电压的变化范围为。
第15页，共15页