河北省石家庄市2023-2024学年高二上学期期末考试 物理 Word版含解析.docx

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石家庄市2023~2024年度高二第一学期期末教学质量检测物理试卷（时长75分钟，满分100分）注意事项∶1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题∶本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。1.一只鸟站在一条通过电流的铜质裸导线上，已知铜的电阻率为，导线的横截面积为，可估算该鸟两爪间的电压（V）的数量级为（　　）A.B.C.D.2.实验室使用的电流表是磁电式仪表，这种电流表的构造如图所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。假设长方形线圈的匝数为，平行于纸面的边长度为，垂直于纸面的边长度为，且垂直于纸面的边所在处磁场的磁感应强度大小为。当线圈中通入电流，线圈以角速度绕垂直纸面的中心轴转动到水平位置时，下列说法正确的是（　　）A.穿过该线圈的磁通量为B.该线圈左侧边所受的安培力方向竖直向上C.该线圈左侧边所受的安培力大小为D.该线圈左侧边转动的线速度大小为3. 如图甲所示是电视显像管原理示意图，电子枪发射出的电子束经过偏转线圈产生的磁场发生偏转，打在荧光屏上。当没有磁场时，电子束打在荧光屏正中的点，不计电子的重力。偏转线圈产生磁场的图像如图乙所示，设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，则电子打在荧光屏上的位置（　　）A.由点逐渐移动到点再返回到点B.由点逐渐移动到点再返回到点C.由点经点逐渐移动到点D.由点经点逐渐移动到点4.汽车蓄电池供电的简化电路如图所示，车灯正常发光。当汽车启动时，开关闭合，启动系统的电动机工作，车灯亮度会有明显变化，下列说法正确的是（　　）A.电源的效率增大B.两灯一定变暗C.电动机的输出功率等于电源输出功率减去两灯的功率D.若不亮亮，可能是由于短路所致5.如图所示，在匀强电场中，将电荷量为试探电荷从A点移到点，静电力所做功为，再从点移到点，静电力做功也为。已知电场的方向与直角三角形所在的平面平行，且。则该电场的电场强度大小为（　　） A.B.C.D.6.如图所示，匝数为1000匝的金属线圈的电阻为，一个电阻为的电热器连接在线圈的两端。在内通过该线圈的磁通量从均匀增加到，则电热器消耗的电功率为（　　）A.B.C.D.7.如图所示，是自感系数很大的线圈，电阻不为零，和是两个相同的小灯泡。闭合开关一段时间后两灯泡都发光，断开开关瞬间，灯泡闪亮一下后熄灭。下列说法正确的是（　　）A.闭合开关一段时间后两灯泡亮度相同B.线圈的电阻必定小于小灯泡的电阻C.断开开关后小灯泡逐渐熄灭D.断开开关前后小灯泡的电流方向保持不变二、多项选择题∶本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.某一电场中的电场线分布如图所示，在电场中有三点，间距离等于间距离。下列说法中正确的是（　　）A.点电场强度比点电场强度小B.正电荷在点的电势能比在点的电势能小 C.两点间的电势差大于两点间的电势差D.负电荷由向移动过程中静电力做负功9.如图所示为“质子治疗仪”，质子先被加速到较高能量，然后被引向并轰击肿瘤，杀死细胞，达到治疗效果。若质子由静止经过电场被匀加速到速度的过程中，通过的位移大小为，已知质子的质量为，电量为，由以上信息可以推算出（　　）A.该加速电场的电压B.该加速电场的电场强度C.质子加速后电势能D.运动过程中电场力对质子所做的功10.如图所示，真空中有A、B、C三个带正电的点电荷，它们固定在边长为的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是q，O点是三角形底边的中点，静电力常量为。下列说法正确的是（　　）A.点电荷对A的静电力大小为B.点电荷对A的静电力大小为C.点的电场强度大小为D.点的电场强度大小为三、非选择题∶共54分。11.某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池” ，并利用如图甲所示的实验电路图测量该电池的电动势和内阻。（1）请用笔画线代替导线，完成图乙中实物图的连接______。（2）连接好实物图后，将电阻箱阻值调到合适阻值，闭合开关。改变电阻箱阻值，记录电压表对应的示数，在坐标纸上作出关系图像如丙所示。根据图线可得该水果电池的电动势为______，内阻为______。（结果均保留两位有效数字）12.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，如图甲所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的多种功能。（1）关于此多用电表，下列说法中正确的是______。（选填选项前面的字母） A.当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，接线柱B接的是黑表笔B.当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，接线柱B接的是黑表笔C.当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，接线柱B接的是黑表笔D.当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，接线柱B接的是红表笔（2）图乙为某多用电表电阻挡中某一挡位原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig=100µA，内阻Rg=100Ω，电池的电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，则该多用电表电阻挡的挡位为______挡（选填“×1k”、“×100”、“×10”或“×1”）。（3）该同学对表机械调零后，把选择开关旋转到欧姆挡“×100”位置，这时他还需要进行______操作，才能开始测量电阻，之后，他用红黑两表笔接触被测电阻两引线，这时指针指示被测电阻的阻值如图丙所示，则被测电阻的阻值为______Ω；正确测量上述电阻后，需要继续测量一个阻值大约是15Ω的电阻，在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，正确操作顺序的步骤序号______。A.将红表笔和黑表笔接触B.把选择开关旋转到“×1”位置C.把选择开关旋转到“×1k”位置D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点13.如图所示的示波管模型中，电荷量为、质量为的电子从灯丝K发出，经加速电场加速后，从中心孔S沿极板中心线以速度水平射入平行板电容器，穿出偏转电场后，又经过一段匀速直线运动，最后打到荧光屏上的点。已知平行板电容器两极板间的电压为，板长为，两极板间的距离为，偏转电场两极板右端到荧光屏的距离为，不计电子重力。（1）求荧光屏上两点间的距离；（2）将平行板电容器与电源断开，仅增大两极板间距，发现电子仍打到若光屏上的点，请列式说明原因。14.如图所示是质谱仪的结构简化图。在速度选择器上方存在有界磁场区域，该区域上边界为直线，下边界由直线、半圆、直线组成，共线，与上边界平行且相距为 之间放置足够长的照相底片，包含边界在内该区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。粒子源发射出质量为、电荷量为的粒子恰能沿直线通过速度选择器，并从距离点的小空隙竖直向上射入磁场区域，并全部打在照相底片上。已知速度选择器中磁感应强度大小为，电场强度大小为，不计粒子重力，求∶（1）粒子进入有界磁场区域时的速度大小；（2）有界磁场区域所加磁场的磁感应强度的大小范围。15.如图甲所示，在某星球上竖直固定两个相距1m的光滑平行金属导轨MN、PQ，导轨足够长且电阻不计，两导轨上端连接电路，定值电阻R1=2Ω，R3=4Ω，R2为电阻箱，导轨所在区域存在垂直导轨平面向外的匀强磁场。质量为0.1kg、电阻为1Ω、长为1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，现调节电阻箱R2的阻值为12Ω，开关S打开，0时刻金属棒由静止释放，1s时闭合开关S，金属棒运动的v-t图像如图乙所示，t时刻图线的切线刚好水平，闭合开关S后，金属棒下滑距离为54m时速度恰好达到最大值。（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；（2）求图像中t的数值及t时间内整个电路产生的焦耳热；（结果均保留一位小数）（3）电阻箱R2取何值时，金属棒再次匀速下滑且R2消耗的功率最大。 石家庄市2023~2024年度第一学期期末教学质量检测高二物理（时长75分钟，满分100分）注意事项∶1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题∶本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。1.一只鸟站在一条通过电流的铜质裸导线上，已知铜的电阻率为，导线的横截面积为，可估算该鸟两爪间的电压（V）的数量级为（　　）A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】小鸟两脚之间的距离约为5cm，根据电阻的决定式，小鸟两脚之间导线的电阻为根据欧姆定律有解得可知，该鸟两爪间的电压（V）的数量级约为。故选B。2.实验室使用的电流表是磁电式仪表，这种电流表的构造如图所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。假设长方形线圈的匝数为，平行于纸面的边长度为，垂直于纸面的边长度为，且垂直于纸面的边所在处磁场的磁感应强度大小为。当线圈中通入电流，线圈以角速度绕垂直纸面的中心轴 转动到水平位置时，下列说法正确的是（　　）A.穿过该线圈的磁通量为B.该线圈左侧边所受的安培力方向竖直向上C.该线圈左侧边所受的安培力大小为D.该线圈左侧边转动的线速度大小为【答案】C【解析】【详解】A．线圈在水平位置时，穿过线圈的磁通量为零，选项A错误；B．根据左手定则可知，线圈位于水平位置时，其左侧边a所受的安培力方向竖直向下，选项B错误；C．由于线圈匝数为n，根据安培力公式可知，线圈左侧边a所受的安培力大小为F=nBIL2选项C正确；D．根据线速度与角速度的关系可知，线圈左侧边a转动的线速度选项D错误。故选C。3.如图甲所示是电视显像管原理示意图，电子枪发射出的电子束经过偏转线圈产生的磁场发生偏转，打在荧光屏上。当没有磁场时，电子束打在荧光屏正中的点，不计电子的重力。偏转线圈产生磁场的图像如图乙所示，设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，则电子打在荧光屏上的位置（　　） A.由点逐渐移动到点再返回到点B.由点逐渐移动到点再返回到点C.由点经点逐渐移动到点D.由点经点逐渐移动到点【答案】D【解析】【详解】开始时阶段，磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则，电子受洛伦兹力方向向上，根据可知随着B减小，电子轨道半径变大，则电子打到荧光屏上的位置下移，即从M向O移动；后一段时间，磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则，电子受洛伦兹力方向向下，根据可知随着B增加，电子轨道半径变小，则电子打到荧光屏上的位置下移，即从O向N移动。故选D。4.汽车蓄电池供电的简化电路如图所示，车灯正常发光。当汽车启动时，开关闭合，启动系统的电动机工作，车灯亮度会有明显变化，下列说法正确的是（　　）A.电源的效率增大B.两灯一定变暗C.电动机的输出功率等于电源输出功率减去两灯的功率D.若不亮亮，可能是由于短路所致【答案】B【解析】【详解】A．电源的效率 汽车启动时，电键S闭合时，电路中总电阻变小，总电流变大，内电压变大，则路端电压U变小，可知电源的效率减小，选项A错误；B．汽车启动时，电路中总电流变大，则电源内阻上的电压变大，则路端电压减小，则车灯一定变暗，选项B正确；C．由能量关系可知，电动机的输入功率等于电源输出功率减去两灯的功率，选项C错误；D．若L1灯短路，则L2灯也会不亮，选项D错误。故选B。5.如图所示，在匀强电场中，将电荷量为的试探电荷从A点移到点，静电力所做功为，再从点移到点，静电力做功也为。已知电场的方向与直角三角形所在的平面平行，且。则该电场的电场强度大小为（　　）A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】根据题意可知由于，令点电势为0，则有，由于匀强电场中，平行等间距两条线段的电势差相等，令AC中点为D，则有由于 ，结合上述解得可知，BD连线为一条等势线，由于三角形ABC为等腰直角三角形，则BD垂直于AC，即电场强度方向沿，则有故选B。6.如图所示，匝数为1000匝的金属线圈的电阻为，一个电阻为的电热器连接在线圈的两端。在内通过该线圈的磁通量从均匀增加到，则电热器消耗的电功率为（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】感应电动势为则电功率故选C。7.如图所示，是自感系数很大的线圈，电阻不为零，和是两个相同的小灯泡。闭合开关一段时间后两灯泡都发光，断开开关瞬间，灯泡闪亮一下后熄灭。下列说法正确的是（　　）A.闭合开关一段时间后两灯泡亮度相同 B.线圈的电阻必定小于小灯泡的电阻C.断开开关后小灯泡逐渐熄灭D.断开开关前后小灯泡的电流方向保持不变【答案】B【解析】【详解】A．闭合开关S一段时间后，由于流过A的电流大于流过B的电流，所以两灯泡亮度不相同，故A错误；B．断开开关S瞬间，灯泡B闪亮一下后熄灭，说明开关S闭合稳定后，通过线圈电流大于通过B的电流，则线圈的电阻小于小灯泡B的电阻，故B正确；C．断开开关S后，灯泡B与线圈构成回路，而小灯泡A断开，立即熄灭，故C错误；D．断开开关S前后小灯泡B的电流方向由原来的向右变为向左，故D错误。故选B。二、多项选择题∶本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.某一电场中的电场线分布如图所示，在电场中有三点，间距离等于间距离。下列说法中正确的是（　　）A.点电场强度比点电场强度小B.正电荷在点的电势能比在点的电势能小C.两点间的电势差大于两点间的电势差D.负电荷由向移动过程中静电力做负功【答案】BC【解析】【详解】A．电场线越密集则场强越大，则点电场强度比点电场强度大，选项A错误；B．正电荷从B到A，电场力做正功，则电势能减小，则在点的电势能比在点的电势能小，选项B正确；C．根据U=Ed因为AB两点间的平均场强大于BC两点的平均场强，可知两点间的电势差大于 两点间的电势差，选项C正确；D．负电荷由向移动过程中静电力做正功，选项D错误。故选BC。9.如图所示为“质子治疗仪”，质子先被加速到较高的能量，然后被引向并轰击肿瘤，杀死细胞，达到治疗效果。若质子由静止经过电场被匀加速到速度的过程中，通过的位移大小为，已知质子的质量为，电量为，由以上信息可以推算出（　　）A.该加速电场的电压B.该加速电场的电场强度C.质子加速后的电势能D.运动过程中电场力对质子所做的功【答案】ABD【解析】【详解】A．根据可求解该加速电场的电压Ｕ，选项A正确；B．根据可求解该加速电场的电场强度，选项B正确；C．因零电势点不确定，则不能确定质子加速后的电势能，选项C错误；D．运动过程中电场力对质子所做的功选项D正确。故选ABD。10.如图所示，真空中有A、B、C三个带正电的点电荷，它们固定在边长为的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是q，O点是三角形底边的中点，静电力常量为。下列说法正确的是（　　） A.点电荷对A的静电力大小为B.点电荷对A的静电力大小为C.点的电场强度大小为D.点的电场强度大小为【答案】BD【解析】【详解】AB．由题意可得，两点电荷对A的静电力大小分别为由三个带正电的点电荷构成等边三角形，由几何知识可得点电荷对A的静电力的合力大小为A错误，B正确；CD．三个点电荷在点产生的电场强度方向如图所示 根据点电荷场强公式可知点电荷B和点电荷C在O点的电场强度大小相等、方向相反，二者的矢量和为零。点电荷A在O点的电场强度即为O处的电场强度，其大小为又联立可得产生的电场强度大小分别为C错误，D正确。故选BD。三、非选择题∶共54分。11.某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，并利用如图甲所示的实验电路图测量该电池的电动势和内阻。（1）请用笔画线代替导线，完成图乙中实物图的连接______。（2）连接好实物图后，将电阻箱阻值调到合适阻值，闭合开关。改变电阻箱的阻值，记录电压表对应的示数，在坐标纸上作出关系图像如丙所示。根据图线可得该水果电池的电动势为______，内阻为______。（结果均保留两位有效数字） 【答案】①.②.0.91±0.09③.1.7##1.8##1.9【解析】【详解】（1）[1]用笔画线代替导线，完成图乙中实物图如图：（2）[2][3]根据闭合电路的欧姆定律可知整理得结合图像可知，解得 （±0.09都正确），（1.7、1.8都正确）12.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，如图甲所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的多种功能。（1）关于此多用电表，下列说法中正确的是______。（选填选项前面的字母）A.当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，接线柱B接的是黑表笔B.当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，接线柱B接的是黑表笔C.当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，接线柱B接的是黑表笔D.当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，接线柱B接的是红表笔（2）图乙为某多用电表电阻挡中某一挡位的原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig=100µA，内阻Rg=100Ω，电池的电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，则该多用电表电阻挡的挡位为______挡（选填“×1k”、“×100”、“×10”或“×1”）。（3）该同学对表机械调零后，把选择开关旋转到欧姆挡“×100”位置，这时他还需要进行______操作，才能开始测量电阻，之后，他用红黑两表笔接触被测电阻两引线，这时指针指示被测电阻的阻值如图丙所示，则被测电阻的阻值为______Ω；正确测量上述电阻后，需要继续测量一个阻值大约是15Ω的电阻，在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，正确操作顺序的步骤序号______。A.将红表笔和黑表笔接触B.把选择开关旋转到“×1”位置C.把选择开关旋转到“×1k”位置D调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点【答案】①.AC##CA②.×1k③.欧姆调零④.1900⑤.BAD【解析】【详解】（1）[1]A．由甲图可知，当S接触点1时，表头与分流电阻并联，此时多用电表处于测量电流的挡位，接线柱B接的是黑表笔，故A正确； BC．由甲图可知，当S接触点2时，表头与电源相连，此时多用电表处于测量电阻的挡位，接线柱B接的是黑表笔，故B错误，C正确；D．由甲图知，当S接触点3时，表头与分压电阻串联，此时多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故D错误。故选AC。（2）[2]当欧姆调零时，指针满偏，电流为100µA，根据闭合电路欧姆定律可得由于表盘中间刻度为15，则所选倍率为“×1k”。（3）[3]该同学对表机械调零后，把选择开关旋转到欧姆挡“×100”位置，这时他还需要进行欧姆调零，才能开始测量电阻；[4]欧姆表的读数为指针读数与倍率乘积，所以被测电阻的阻值为[5]多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻，首先要把选择开关置于“×1”挡，然后进行欧姆调零，即把红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点，故合理的步骤是BAD。13.如图所示的示波管模型中，电荷量为、质量为的电子从灯丝K发出，经加速电场加速后，从中心孔S沿极板中心线以速度水平射入平行板电容器，穿出偏转电场后，又经过一段匀速直线运动，最后打到荧光屏上的点。已知平行板电容器两极板间的电压为，板长为，两极板间的距离为，偏转电场两极板右端到荧光屏的距离为，不计电子重力。（1）求荧光屏上两点间的距离；（2）将平行板电容器与电源断开，仅增大两极板间距，发现电子仍打到若光屏上的点，请列式说明原因。【答案】（1）；（2）答案见解析 【解析】【详解】（1）粒子在偏转电场中做类平抛运动，如图所示：垂直电场方向有沿电场方向侧移量解得由几何关系可知得荧光屏上间的距离（2）因电容器与电源断开，两板上所带电量不变，根据解得 仅增大两极板间距，板间电场强度不变，带电粒子在电场中的受力情况不变，则运动情况不变，故该电子仍能打到若光屏上而显示亮点。14.如图所示是质谱仪结构简化图。在速度选择器上方存在有界磁场区域，该区域上边界为直线，下边界由直线、半圆、直线组成，共线，与上边界平行且相距为之间放置足够长的照相底片，包含边界在内该区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。粒子源发射出质量为、电荷量为的粒子恰能沿直线通过速度选择器，并从距离点的小空隙竖直向上射入磁场区域，并全部打在照相底片上。已知速度选择器中磁感应强度大小为，电场强度大小为，不计粒子重力，求∶（1）粒子进入有界磁场区域时的速度大小；（2）有界磁场区域所加磁场的磁感应强度的大小范围。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）粒子通过速度选择器，电场力和洛伦兹力平衡，得解得（2）若粒子打点，如图所示，由几何关系得 又解得又解得磁感应强度的大小范围为15.如图甲所示，在某星球上竖直固定两个相距1m的光滑平行金属导轨MN、PQ，导轨足够长且电阻不计，两导轨上端连接电路，定值电阻R1=2Ω，R3=4Ω，R2为电阻箱，导轨所在区域存在垂直导轨平面向外的匀强磁场。质量为0.1kg、电阻为1Ω、长为1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，现调节电阻箱R2的阻值为12Ω，开关S打开，0时刻金属棒由静止释放，1s时闭合开关S，金属棒运动的v-t图像如图乙所示，t时刻图线的切线刚好水平，闭合开关S后，金属棒下滑距离为54m时速度恰好达到最大值。（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；（2）求图像中t的数值及t时间内整个电路产生的焦耳热；（结果均保留一位小数） （3）电阻箱R2取何值时，金属棒再次匀速下滑且R2消耗的功率最大。【答案】（1）0.5T；（2）5.4s，27.1J；（3）4Ω【解析】【详解】（1）设该星球表面的重力加速度为g，开关S打开，对金属棒受力分析及从图上得，在0~1s内金属棒的加速度为金属棒匀速下滑时速度最大，此时棒所受的安培力为从图上得由平衡条件得所以代入数据解得（2）闭合开关后，由动量定理可得 由法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律可得联立可得所以金属棒由静止开始下滑到最大速度的过程，由动能定理得解得（3）改变电阻箱R2的值后，电阻值为R2′，金属棒匀速下滑时满足R2两端的电压为R2消耗的功率为由上联立解得 由数学知识得，当即R2消耗的功率最大。