2024北京西城區(qū)高二上學(xué)期期末物理試題及答案

2024北京西城高二（上）期末物理2024.1本試卷共8頁，100分。考試時長90分鐘?？忌鷦?wù)必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無效。考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。第一部分（選擇題共42分）一、單項選擇題（共10個小題，每小題3．．．．1．以下物理量中屬于矢量的是A．電場強度B．電勢C．電勢差D．電勢能2．如圖所示，一帶正電的點電荷固定于O點，圖中虛線為該點電荷電場的等勢面。一帶正電的粒子以一定初速度射入點電荷的電場，依次通過a、bc三點。則該粒子cabA．在a點受到的靜電力大于在b點受到的靜電力B．在c點受到的靜電力大于在b點受到的靜電力C．在a點的電勢能小于在b點的電勢能OD．在c點的電勢能小于在b點的電勢能3．在一條沿水平方向放置的導(dǎo)線下方，放一個可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針。實驗中觀察到，當導(dǎo)線中沒有通電流時，小磁針的指向如圖所示；當導(dǎo)線中通恒定電流時，小磁針N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動，則A．導(dǎo)線沿東西方向放置SNB．導(dǎo)線中的電流方向向右C．若將小磁針放置在導(dǎo)線的上方，也能觀察到小磁針N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動D．若將小磁針放置在導(dǎo)線的延長線上，也能觀察到小磁針N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動4．右圖是有兩個量程的電壓表，當使用A、B兩個端點時，量程為0~10V；當使用A、C兩個端點時，量程為0~100V。表頭的內(nèi)阻為R，R和R是與表頭串聯(lián)的兩個電阻。以下關(guān)系式一定正確的是g12R19g+R119R1g+R11A．1=B．=C．1=D．=2222105．如圖所示，四盞相同的燈泡并聯(lián)接在電池組兩端，閉合S后，燈泡L正常發(fā)光。依1211A2次閉合S、S、S，燈泡L、L、L也依次亮起來，在此過程中電流表A和A示數(shù)2342341223的變化情況是34A．A和A的示數(shù)都逐漸增大124A1B．A和A的示數(shù)都逐漸減小121C．A的示數(shù)逐漸增大，A的示數(shù)逐漸減小12Er第1頁/共頁D．A的示數(shù)逐漸減小，A的示數(shù)逐漸增大126．線圈與電流表相連，把磁鐵的某一個磁極向線圈中插入或從線圈中抽出時，電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。實驗中觀察到，當把磁鐵N極向線圈中插入時，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)。下列操作中，同樣可使電流表指針向右偏轉(zhuǎn)的是A．保持磁鐵N極處在線圈中靜止B．把磁鐵的N極從線圈中抽出C．把磁鐵的S極從線圈中抽出D．把磁鐵的S極向線圈中插入7．如圖所示的平行板器件中，電場強度E和磁感應(yīng)強度B相互垂直。一電荷量為+q的粒子以速度v從該裝置的左端沿水平方向向右做直線運動。忽略粒子重力的影響，則BA．該粒子的速度v=EB．若只將粒子的電荷量改為-q，其將往上偏C．若只將粒子的電荷量改為+2q，其將往下偏D．若只將粒子的速度變?yōu)?v，其將往上偏8．如圖所示，電池、開關(guān)和燈泡組成串聯(lián)電路。當閉合開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光。某同學(xué)為了判斷究竟是什么原因造成了這種現(xiàn)象，在閉合開關(guān)且不拆開導(dǎo)線的情況下，用多用電表2.5V直流電壓擋進行檢測。他將紅表筆與接線柱A接觸并保持不動，用黑表筆分別接觸接線柱B、C、D、E、F。他發(fā)現(xiàn)，當黑表筆接觸B、C、D時，示數(shù)為1.50V；當黑表筆接觸E、F時，示數(shù)為0。若該電路中只存在一個問題，則燈泡不發(fā)光的原因可能是A．電池沒電了B．燈泡燈絲斷了C．導(dǎo)線DE斷了D．開關(guān)接觸不良9．如圖所示，在勻強磁場中垂直于磁場方向放置一段導(dǎo)線ab。磁場的磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)線長度為l、橫截面積為S、單位體積內(nèi)自由電子的個數(shù)為n。導(dǎo)線中通以大小為I的電流，設(shè)導(dǎo)線中的自由電子定向運動的速率都相同，則每個自由電子受到的洛倫茲力BIA．大小為B．大小為C．大小為D．大小為，方向垂直于導(dǎo)線沿紙面向上，方向垂直于導(dǎo)線沿紙面向上，方向垂直于導(dǎo)線沿紙面向下，方向垂直于導(dǎo)線沿紙面向下nSnSBlnSnS10．如圖1所示，將線圈套在長玻璃管上，線圈的兩端與電流傳感器（可看作理想電流表）相連。將強磁鐵從長玻璃管上端由靜止釋放，磁鐵下落過程中將穿過線圈。實驗觀察到如圖2所示的感應(yīng)電流隨時第2頁/共頁間變化的圖像。下列說法正確的是I/A強磁鐵0.80.60.40.2電流傳感器接電腦t20-0.2-0.4-0.6-0.8t1t3線圈0.4圖20.6t/s圖1A．t~t時間內(nèi)，磁鐵受到線圈的作用力始終向下13B．t~t時間內(nèi)，磁鐵受到線圈的作用力方向先向上后向下13C．若將線圈到玻璃管上端的距離加倍，線圈中產(chǎn)生的電流峰值也將加倍D．若將線圈的匝數(shù)加倍，線圈中產(chǎn)生的電流峰值可能幾乎不變二、多項選擇題（本題共4小題，每小題3分，共分。在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題意的，全部選對得3分，選對但不全得2．下圖中標出了勻強磁場的磁感應(yīng)強度B、通電直導(dǎo)線中的電流I和它受到的安培力F的方向，其中正確的是BBIFIFIFBFIBABCD12．如圖所示，電源與電動機連接成閉合回路。已知，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，電動機的額定電壓為U、額定電流為I、線圈電阻為R。開關(guān)閉合后，電動機恰好正常工作，則UMA．電動機的額定電流I=B．電動機的額定電流I=RE?USrErC．電動機輸出的機械功率P=D．電動機輸出的機械功率P=UI?I2R13．在豎直方向的勻強磁場中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)。規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖1所示，磁場方向向上為正方向。當磁感應(yīng)強度B隨時間t2所示的正BBB0弦曲線規(guī)律變化時，下列說法正確的是A．t=1s時，導(dǎo)體環(huán)中的電流為0012345t/sIB．t=2s時，導(dǎo)體環(huán)中的磁通量變化率為0C．t=3s和t=5s時，導(dǎo)體環(huán)中的電流大小相等、方向相反D．2s~4s內(nèi)，導(dǎo)體環(huán)中的電流方向先為負方向后為正方向-B0圖1圖2第3頁/共頁14．利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。如圖所示，將一厚度為d的半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場B中，在薄片的兩個側(cè)面E、F間通以電流I時，另外兩側(cè)MN間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中定向移動形成電流的載流子受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，在、N間產(chǎn)生霍爾電壓UH。半導(dǎo)體的載流子有自由電子或空穴（相當于正電荷）兩種類型。結(jié)合所學(xué)知識，判斷下列說法正確的是BMEIIUHFdNA．若該半導(dǎo)體是空穴導(dǎo)電，則M側(cè)電勢低于N側(cè)電勢B．若增大半導(dǎo)體薄片的厚度d，則霍爾電壓UH也將增大C．若增大磁場的磁感應(yīng)強度B，則霍爾電壓UH也將增大D．若增大電流I，則霍爾電壓UH也將增大第二部分（實驗和計算論述題共58分）三、實驗題（本題共2小題，共18分）158分）利用圖1所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，其中E為電源，R為定值電阻，C為電容器，A為電流表，V為數(shù)字電壓表。（1）單刀雙擲開關(guān)S接1后，電容器進行的是_______（選填“充電”或“放電”）過程。此過程中觀察到的現(xiàn)象是______A．電流表的示數(shù)增大后逐漸趨于穩(wěn)定B．電流表的示數(shù)迅速增大到某一值后逐漸減小至零C．電壓表的示數(shù)增大后逐漸趨于穩(wěn)定圖1D．電壓表的示數(shù)迅速增大到某一值后逐漸減小至零（2）圖2所示為兩個固定電容器，C的電容為220μF，C的電容為4700。分別將兩個電容器接入12圖1所示的電路進行充電。已知電源電壓均小于兩個電容器的額定電壓，則充電結(jié)束后兩個電容器的情況，下列說法正確的是_____CA．兩個電容器所帶的電荷量相等B．電容器C的電荷量小于電容器C的電荷量12C2C．兩個電容器兩極間的電勢差相等圖2D．電容器C兩極間的電勢差小于電容器C兩極間的電勢差1216.10分）某同學(xué)通過實驗測量一個定值電阻的阻值。（1）他先用多用電表對該電阻進行了初步測量。他用電阻×1擋進行測量，指針位置如圖1所示，則該電阻的阻值約為________。第4頁/共頁（2）在（1）基礎(chǔ)上，他想用電壓表和電流表更精確地測量這個電阻的阻值。他在實驗室找到如下器材：電流表：量程0~0.6A，內(nèi)阻約0.1；電壓表：量程0~3V，內(nèi)阻約3k；滑動變阻器：最大阻值，額定電流1.0A；電源：電動勢3V，內(nèi)阻約0.5；開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。圖1①為了減小實驗誤差，電流表和電壓表的連接方法應(yīng)該選用圖2中的______（選填“甲”或“乙”），不考慮偶然誤差，采用這種方式測量的結(jié)果與真實值相比偏______（選填“大”或VVAARxRx甲乙圖2②他在相關(guān)實驗手冊中，看到圖3所示的兩種滑動變阻器的連接方式，他選擇了其中一種，經(jīng)過實驗得到多組數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)標記在了坐標紙上，如圖4所示。U/V2.5RxR2.01.51.00.50甲RxR乙0.10.20.30.40.5I/A圖3圖4a．在圖4中畫出該電阻的U-I圖線，根據(jù)圖線可計算出電阻R=_______（結(jié)果保留兩位有效b．由圖4中的數(shù)據(jù)可知，他選擇的滑動變阻器的連接方式是圖3中的____（選填“甲”或____________________________________________________________________________________________________第5頁/共頁四、計算論述題（本題共4小題，共40分）解答要求：寫出必要的文字說明、方程式、演算步驟和答案。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。17.（9分）充電寶作為一種便攜的移動電源，在生活中得到了廣泛的使用。某同學(xué)用電動勢E=5Vr=0.1的充電寶給小臺燈L供電，小臺燈的電阻R=9.9，電路圖如圖所示。閉合開關(guān)S，求：L（1）回路中的電流I；（2）s內(nèi)通過小臺燈的電荷量q；（3）s內(nèi)充電寶中產(chǎn)生的熱量Q。SEr18.（9分）如圖所示，兩平行金屬板間距為，電勢差為U，板間電場可視為勻強電場；金屬板下方有一磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子，由靜止開始從正極板出發(fā)，經(jīng)電場加速后+q射出，并進入磁場做勻速圓周運動。忽略重力的影響，求：（1）粒子從電場射出時速度v的大??；++dU（2）粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑R；（3）粒子在磁場中運動的時間t。OB19.（10分）如圖1所示，足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，間距為L，一端連接阻值為R的電阻。導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，其長度恰好等于導(dǎo)軌間距，與導(dǎo)軌接觸良好。導(dǎo)體棒的電阻為r，導(dǎo)軌電阻忽略不計。在平行于導(dǎo)軌的拉力作用下，導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運動，速度大小為v。MRvBN圖1（1）求回路中的感應(yīng)電流大小I和導(dǎo)體棒MN兩端的電壓U。（2）通過公式推導(dǎo)證明：在一段時間Δt內(nèi)，拉力做的功W等于電路獲得的電能W電。v（3）若在勻速運動過程中突然將拉力大小增大為原來的2倍，請說出導(dǎo)體棒將如何運動，并在圖2坐標系中作出此后導(dǎo)體棒運動的v-tOt圖220.（12分）在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生包含粉塵的廢氣，為了減少粉塵對空氣的污染，通常讓廢氣經(jīng)過除塵室后再排放。如圖1所示，除塵室中有一矩形通道，其前、后面板使用絕緣材料，上、下面板使用金屬材料，并與電壓恒定的高壓直流電源相連。圖2是該裝置的截面圖。通道長L、寬b，上下板間距離d，電源電壓U，其中L和b為已知，且不可調(diào)，d和U可調(diào)。質(zhì)量為m、電荷量為-q、分布均勻的帶電粉塵以水平速度v進入矩形通道，當帶負電的塵埃碰到下板后其所帶電荷被中和，同時粉塵被收集。不計粉塵重力、空氣阻力及粉塵間的相互作用。第6頁/共頁（1）若電源電壓為U、上下板間距離為d時，部分粉塵沒有被收集，求貼近上板進入通道的粉塵離11開通道時，沿垂直于上下板方向偏移的距離y。（2）若電源電壓為U、上下板間距離為d時，進入通道的粉塵的收集率=64%。為使收集率達到22100%（3）若粉塵恰好能夠被完全收集，在圖3中定性畫出某段時間t0內(nèi)，下極板沿通道長度方向單位長度收集到的粉塵數(shù)量P隨距通道入口距離x變化的趨勢圖線，并簡要說明作圖依據(jù)。PL接地線L------d-vdv+++++++bOx圖1圖2圖3第7頁/共頁參考答案第一部分（選擇題共42分）一、單項選擇題（每小題3分）1．A2．D3．B4B5．C6C7．D8．C9．A10D二、多項選擇題（每小題全部選對的得3分，選對但不全的得2分，有選錯的得011．BD．BD13BC14．第二部分（實驗和計算論述題共58分）三、實驗題（共18分）U/V158分）2.5（1）充電（2BC（3分）2.01.5（2）BC3分）1610分）1.00.5（1）5（2（2）①甲（11分）a.1（15.1~5.4（100.10.20.3答圖10.40.5I/Ab.乙（2分）層級1：乙圖是分壓電路，采用分壓電路Rx的電壓可以從0開始變化。圖中的數(shù)據(jù)U的最小值是0.30V1分）x層級2：若采用甲圖，Rx的電壓的最小值約為U=E=0.75V；若采用乙圖，Rx的電x+R+r壓可以從0開始變化。圖中的數(shù)據(jù)U的最小值是0.30V2分）四、計算論述題（本題共4小題，共40分）179分）ER+r（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律，有I==0.5A3分）（2）根據(jù)電流定義式，有q（3分）==（3）根據(jù)焦耳定律，有Q189分）=2Irt=0.25J（3分）1（1）根據(jù)動能定理，有=mv（2分）222qU得v=（1分）m第8頁/共頁v2（2）粒子在磁場中做勻速圓周運動時，洛倫茲力提供向心力，有Bqv=m（2分）R12得R=（1分）BqR（3）粒子在磁場中運動的時間t=m（2分）v代入得t=（1分）Bq1910分）（1）MN運動產(chǎn)生電動勢E=BLv1分）EBLvR+r根據(jù)閉合電路歐姆定律I路端電壓U=IR得U==得I=（1分）R+rRBLvR+r（1分）（2）MN做勻速運動，受力平衡，有F=（1分）t內(nèi)MN運動的距離x=vtB2L2v2拉力做功W=Fx=t=t1分）R+rBLvB2L2v2電路獲得的電能電=EIt=BLvt=t（1R+rR+r可知，t時間內(nèi)，力F做的功W等于電路獲得的電能W電。（3）若在勻速運動過程中突然將拉力大小增大為原來的2倍，導(dǎo)體棒將做加速度逐漸減小的加速運動，速度逐漸趨近于22v2vvOtv-t圖像見答圖22分）答圖22012分）（1）粉塵在通道中做類平拋運動，可以分解為平行于上下板的方向的勻速直線運動，有L=t（1分）1U1q1m垂直于上下板的方向的勻加速直線運動，有y=at2，其中a=（2分）2U1qL2解得y=（1分）221mv（2）方案一：層級1：粉塵收集率=64%時，貼近上板進入的粉塵不會被收集，離開通道時沿垂直于上下板方向偏移的距離y=0.642U2qL2由（1y=2d2mv2第9頁/共頁若僅改變電源電壓，要使收集率達到100%，需要使U增大（2分）層級2：粉塵收集率=64%時，貼近上板進入的粉塵不會被收集，離開通道時沿垂直于上下板方向偏移的距離y=0.642U2qL2由（1y=2d2mv2U2=若僅改變電源電壓，則y22d2mv2要使收集率達到100%，需要使y′=d225代入可得U=U2（4分）216方案二：層級1：粉塵收集率=64%時，貼近上板進入的粉塵不會被收集，離開通道時沿垂直于上下板方向偏移的距離y=0.642U2qL2由（1y=2d2mv2若僅改變上下板間距離，要使收集率達到100%，需要使d減小（2層級2：粉塵收集率=64%時，貼近上板進入的粉塵不會被收集，離開通道時沿垂直于上下板方向偏移的