2024北京東城區(qū)高二（上）期末物理試題和答案

試題PAGE1試題2024北京東城高二（上）期末物理本試卷共8頁，共100分?？荚嚂r長90分鐘?？忌鷦毡貙⒋鸢复鹪诖痤}卡上，在試卷上作答無效。考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回。第一部分本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。1.小張同學在空氣干燥的教室里進行一個小實驗，將一塑料繩撕成細絲后，一端打結，做成“水母”的造型，用毛巾順著細絲向下捋幾下，同樣用毛巾來回摩擦PVC（塑料）管。將“水母”拋向空中，然后把PVC管從下方靠近它，直到“水母”處于懸停狀態(tài)，則（）A.PVC管帶電方式屬于感應起電B.“水母”在空中懸停時，PVC管對它向上的靜電力大于它所受重力C.用毛巾摩擦后，“水母”與PVC管帶異種電荷D.PVC管與“水母”相互靠近過程中，兩者間相互作用力變大2.圖中虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處固定一帶正電的點電荷。一帶電粒子以一定初速度射入電場，實線為粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，a、b、c三點是實線與虛線的交點，下列說法正確的是（）A.a點場強大于b點場強B.該粒子帶負電荷C.該粒子在b點的電勢能小于在c點的電勢能D.該粒子由a點到b點的動能變化小于由b點到c點的動能變化3.帶正電荷的導體球O靠近某不帶電的枕形導體。枕形導體的左右兩端分別記為M、N，P、Q分別為枕形導體內(nèi)部和外表面上的兩點，枕形導體處于靜電平衡狀態(tài)，如圖所示。下列說法正確的是（）A.M端感應出正電荷，N端感應出負電荷B.P點電場強度方向沿OP連線由O指向PC.Q點的電場方向與Q點所在表面垂直D.枕形導體上Q點的電勢比P點的電勢高4.如圖所示，電荷量為q的點電荷與均勻帶電薄板相距2d，點電荷到帶電薄板的垂線通過板的幾何中心，M點在板的幾何中心左側d處的垂線上，N點與M點關于帶電薄板對稱。已知靜電力常量為k，若圖中M點的電場強度為0，那么（）A.帶電薄板帶正電荷 B.N點場強水平向右C.N點電場強度也為零 D.N點的電場強度5.圖（a）為某帶電粒子質(zhì)量分析器的局部結構示意圖，圖（b）為分析器內(nèi)垂直于x軸的任意截面內(nèi)的等勢面分布圖，相鄰兩等勢面間電勢差相等，則（）A.P點電勢比M點的低B.P點電場強度比M點的大C.M點電場強度方向沿z軸負方向D.沿x軸運動的帶電粒子，電勢能不變6.一塊長為l、高為h、厚度為d的長方體金屬板，其空間位置如圖所示。現(xiàn)沿著x正方向通以電流強度大小為I的恒定電流，施加沿y軸正方向、磁感應強度大小為B的勻強磁場，在沿著z軸方向上下兩端測出電勢差為U。已知電子所帶電量為e。則下列說法中正確的是（）A.電子受到磁場力方向沿著z軸負方向B.金屬板受到磁場力大小為C.金屬板上端電勢比下端電勢高D.電勢差大小U與h成反比7.如圖所示，用一不可伸長的絕緣細線拴一個帶正電的小球，讓它在豎直向下的勻強電場中繞O點做豎直平面內(nèi)完整的圓周運動，a、b兩點分別是圓周的最高點和最低點，那么（）A.小球經(jīng)過a點時細線上的拉力大于經(jīng)過b點時細線上的拉力B.小球經(jīng)過a點時，動能最大，電勢能最小C.小球經(jīng)過b點時，其動能與重力勢能之和最大D.小球在整個圓周運動過程中，系統(tǒng)機械能守恒8.某帶電粒子轉向器的橫截面如圖所示，轉向器中有輻向電場。粒子從M點射入，沿著由半徑分別為R1和R2的圓弧平滑連接成的虛線（等勢線）運動，并從虛線上的N點射出，虛線處電場強度大小分別為E1和E2，則R1、R2和E1、E2應滿足（）A. B. C. D.9.如圖所示的圖像中，直線a表示某電源路端電壓與電流的關系，直線b為某一電阻兩端電壓與電流的關系。用該電源直接與電阻R連接成閉合電路，下列說法不正確的是（）A.電阻R的阻值為2.0Ω B.電源電動勢為4.0VC.電源內(nèi)阻為1.0Ω D.電阻R消耗電功率為2.0W10.一只毫安表的內(nèi)阻，滿偏電流，現(xiàn)將它改裝成電流、電壓表，如圖所示：接0、1接線柱，為電流表，量程為0~0.6A；接0、2接線柱，為電壓表，量程為0~3V。則、的阻值約為（）A.，2.5kΩ B.， C.，2.5kΩ D.，11.如圖所示，A、B為平行板電容器的兩塊金屬極板，充電后與電源斷開。A板與靜電計相連，靜電計的外殼和B板均接地。當A、B兩板帶上等量異種電荷后，靜電計指針偏轉一定角度，一帶正電的點電荷q靜止在P點，下列說法正確的是（）A.若A板不動，將B板向下移動時，點電荷q保持不動，但靜電計指針偏角減小B.若B板不動，將A板向下移動時，點電荷q的電勢能不變，但靜電計指針偏角減小C.若B板不動，將A板向左移動時，靜電計指針偏角減小D.若A、B板都不動，插入電介質(zhì)時，靜電計指針偏角增大12.將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、靈敏電流計及開關按圖示連接。線圈A放在線圈B中，線圈A中插有鐵芯。閉合開關前滑動變阻器的滑片P處于如圖所示位置。開關閉合的瞬間，電流計指針向左偏轉。下列操作中仍使電流計指針向左偏轉的是（）A.將線圈A中的鐵芯拔出 B.將滑片P向右移動C.A、B保持相對靜止一起移動 D.保持其它不變，僅斷開開關13.用洛倫茲力演示儀可以觀察電子在磁場中的運動徑跡。圖甲是洛倫茲力演示儀的實物圖，圖乙是結構示意圖。勵磁線圈通電后可以產(chǎn)生垂直紙面的勻強磁場，勵磁線圈中的電流越大，產(chǎn)生的磁場越強。圖乙中電子經(jīng)電子槍中的加速電場加速后水平向左垂直磁感線方向射入磁場。下列實驗現(xiàn)象和分析正確的是（）A.勵磁線圈應通以逆時針方向的電流B.僅升高電子槍加速電場的電壓，運動徑跡的半徑變大C.僅增大勵磁線圈中的電流，運動徑跡的半徑變大D.僅升高電子槍加速電場的電壓，電子運動的周期將變大14.1911年，科學家發(fā)現(xiàn)金屬汞在4.2K（）時電阻可以降到零，這種現(xiàn)象叫作超導現(xiàn)象。1987年，國外科學家以及中國科學家相繼研制出釔-鋇-銅-氧系材料，超導轉變溫度提高到90K（），2023年7月，室溫超導“LK-99”名噪一時。中科院物理所發(fā)表了一篇評論，歷史上聲稱室溫超導（接近或高于300K）的次數(shù)不少于7次，目前實驗驗證的臨界溫度最高的超氫化物，它可以在165萬個大氣壓下實現(xiàn)大約252K（）超導，結合所學知識及上述材料，分析下列說法，其中正確的是（）A.若超導回路中有了電流，電流將幾乎無損耗地持續(xù)下去B.目前已經(jīng)多次通過實驗得到常壓室溫下的超導材料C.金屬導體的電阻與溫度有關，溫度越高，電阻越小D.超導轉變溫度與壓強有關，壓強越高，轉變溫度越低第二部分本部分共6題，共58分。15.物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析、實驗結論和實驗反思等。（1）在“測電源電動勢與內(nèi)電阻”的實驗中，依據(jù)的實驗原理是________。（2）一多用電表表盤上的電阻刻度線正中間標有“15”字樣。用它測量約20kΩ電阻的阻值，下列實驗步驟正確的操作順序為________（填各實驗步驟前的字母）A．將選擇開關置于“×1kΩ”位置B．將選擇開關置于“OFF”位置C．將兩表筆分別接觸待測電阻兩端，讀出其阻值后隨即斷開D．將兩表筆直接接觸，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向歐姆零點（3）在測電阻的實驗中，待測電阻約為200Ω，電壓表的內(nèi)阻約為2kΩ，電流表的內(nèi)阻約為10Ω。則電路圖________（選填“甲”或“乙”）接近真實值，這個電阻測量值比真實值________（選填“偏大”或“偏小”）。（4）某同學在“利用傳感器觀察電容器的充電現(xiàn)象”實驗中，實驗電路圖如圖丙所示，采用3V標準直流電壓源，通過某電阻R給電容器充電，其充電過程的圖像如圖丁所示，請根據(jù)該圖像估算該電容器的電容值________F（結果保留兩位有效數(shù)字）。16.在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準。待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm。（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某次測量結果如圖1所示，其讀數(shù)應為________mm（該值接近多次測量的平均值）。（2）用伏安法測金屬絲的電阻。實驗所用器材為：電池組（電動勢為3V，內(nèi)阻約1Ω）、電流表（內(nèi)阻約0.1Ω）、電壓表（內(nèi)阻約3kΩ）、滑動變阻器R（0~20Ω，額定電流2A）、開關、導線若干。某小組同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)123456U/V0.200.601.001.502.002.70I/A0.020.080.130.200.260.35由以上數(shù)據(jù)可知，選用的是圖2中的________（選填“甲”或“乙”）圖。（3）圖3是測量的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線。請根據(jù)圖2所選的電路圖，補充完成圖3中實物間的連線。_______（4）這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系，如圖4所示，圖中已標出了測量數(shù)據(jù)對應的5個坐標點。請在圖4中標出第4次測量數(shù)據(jù)坐標點，并描繪出圖線。_______由圖線得到金屬絲的阻值________Ω（保留兩位有效數(shù)字）。（5）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為________（填選項前的符號）。A．B．C．D．（6）經(jīng)典的金屬電子論認為，金屬絲的電阻來源于自由電子在金屬中運動時與原子實的碰撞，原子實為原子中除自由電子外的部分。金屬導體兩端加穩(wěn)恒電壓，導體中產(chǎn)生恒定電場，這種恒定電場的性質(zhì)與靜電場相同。由于恒定電場的作用，導體內(nèi)自由電子加速形成定向移動，定向移動過程中與金屬原子實發(fā)生碰撞，假設碰撞后自由電子定向移動的速度全部消失，碰撞時間不計。已知常溫下金屬中自由電子熱運動的速率遠遠大于其定向移動的速率。請判斷金屬絲的電阻隨溫度的升高如何變化，并定性地解釋原因。_______17.如圖所示，電源電動勢，內(nèi)阻，電阻，。開關閉合后，電動機恰好正常工作。已知電動機額定電壓，電動機內(nèi)的線圈電阻。求：（1）通過電源的電流I；（2）電源消耗的總功率；（3）電動機正常工作時的機械功率。18.如圖所示，寬為l的光滑平行金屬導軌與水平面成角，質(zhì)量為m、長為l的金屬桿水平放置在導軌上。空間存在著垂直于導軌所在平面向上的勻強磁場，閉合開關S，調(diào)節(jié)電阻箱阻值為R時，金屬桿恰好能靜止在光滑平行導軌上。其中電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，不計金屬桿及導軌的電阻。（1）在圖乙（從b看向a）中畫出金屬桿ab的受力分析圖；（2）求金屬桿中的電流大小和磁場磁感應強度的大小B；（3）若保持磁感應強度的大小不變而將方向改為豎直向上，應把回路中電流調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止。19.如圖甲所示，真空中有一長直細金屬導線MN，與導線同軸放置一半徑為R的金屬圓柱面。假設導線沿徑向均勻射出速率相同、大小為的電子。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e。不考慮出射電子間的相互作用。（1）若在導線和柱面之間加一恒定電壓，導線發(fā)射的電子恰好無法到達金屬圓柱面，求該電壓值的大小U；（2）若在柱面內(nèi)只加平行于MN的勻強磁場，導線發(fā)射的電子恰好無法到達金屬圓柱面，求該勻強磁場的磁感應強度的大小B；（3）如圖乙所示，撤去柱面，沿柱面原位置放置一個弧長為a、長度為b的金屬片，金屬片接地。若單位時間內(nèi)單位長度的金屬導線MN向外輻射的電子數(shù)為，電子打到金屬片上被全部吸收。求在金屬導線MN和金屬片間形成的穩(wěn)定電流I。20.可以認為，氫原子中的電子繞原子核做半徑為r的勻速圓周運動，氫原子質(zhì)量為，電子質(zhì)量為（），氫原子核與電子的電荷量的絕對值均為e，靜電力常量為k，不考慮重力。（1）已知電子的圓周運動會形成繞核的環(huán)電流，求環(huán)電流大小；（2）一面積為S的矩形環(huán)電流處于一磁場中，環(huán)中電流大小為I，方向為逆時針方向，磁場方向平行于x軸方向，如圖（a）所示。已知磁場在y方向處處相同，但在z方向均勻變化，磁感應強度大小隨著z坐標值的增大而增大，且。求環(huán)電流所受合力的大小F及方向；（3）小圓形環(huán)電流在同樣的磁場中受力情況與第（2）問中矩形環(huán)電流受力情況滿足同樣規(guī)律。如圖（b）所示，一細氫原子束以的水平速度通過與第（2）問中同樣的沿z方向均勻變化的磁場，磁場區(qū)寬度為d，出磁場區(qū)以后打到距離磁場區(qū)為D的豎直接收屏上。假如氫原子環(huán)形電流平面始終垂直于磁場，求環(huán)電流為順時針方向的原子與逆時針方向的原子擊打在接收屏上位置在z方向的距離。

參考答案第一部分本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。1.【答案】D【詳解】A．由題意可知PVC管帶電方式屬于摩擦起電，故A錯誤；B．“水母”在空中懸停時，處于平衡狀態(tài)，PVC管對它向上的靜電力等于它所受重力，故B錯誤；C．因為“水母”與PVC管存在相互排斥的靜電力，所以“水母”與PVC管帶同種電荷，故C錯誤；D．管與“水母”相互靠近過程中，距離減小，兩者間相互作用力變大，故D正確。故選D。2.【答案】A【詳解】A．根據(jù)點電荷場強公式可知a點場強大于b點場強。故A正確；B．由該粒子的軌跡，可判斷它所受電場力為斥力，可知帶正電荷。故B錯誤；C．該粒子從b點運動到c點過程，電場力做正功，電勢能減小。則粒子在b點的電勢能大于在c點的電勢能。故C錯誤；D．由圖可知，a點到b點的平均場強大于由b點到c點的平均場強，根據(jù)可知即該粒子由a點到b點的動能變化大于由b點到c點的動能變化。故D錯誤。故選A。3.【答案】C【詳解】A．根據(jù)靜電感應原理可知，M端感應出負電荷，N端感應出正電荷，故A錯誤；B．靜電平衡導體內(nèi)部的場強為0，則P點電場強度為0，故B錯誤；CD．達到靜電平衡后的導體為等勢體，則枕形導體上Q點的電勢與P點的電勢相等，靜電平衡導體表面處的電場強度方向與表面垂直，即Q點的電場方向與Q點所在表面垂直，故C正確，D錯誤。故選C。4.【答案】D【詳解】因M點場強為零，則帶電薄板在M點產(chǎn)生的場強與+q在M點產(chǎn)生的場強等大方向，則帶電薄板在M點的場強為方向向右，所以帶電薄板帶負電；因為M點和N點與帶電薄板的距離相等，由對稱性可知，帶電薄板在N點的場強為方向向左，則N點的合場強為方向向左；綜上所述，ABC錯誤，D正確。故選D。5.【答案】D【詳解】A．由圖（b）可知，P點與O點相比較，更靠近正電極一些，則P點電勢高于O點電勢，M點與O點相比較，更靠近負電極一些，則M點電勢低于O點電勢，所以P點電勢比M點的高。故A錯誤；B．等差等勢面的疏密可以表示電場的強弱，由圖（b）可知P點電場強度比M點的小。故B錯誤；C．根據(jù)電場線的特點“由正電荷發(fā)出，終止于負電荷”可知M點電場強度方向沿z軸正方向。故C錯誤；D．x軸到四個電極的距離相等，根據(jù)電勢的疊加可知x軸為等勢面，根據(jù)可知沿x軸運動的帶電粒子，電勢能不變。故D正確。故選D。6.【答案】B【詳解】AC．電子定向移動形成電流，可得電子定向移動方向沿x軸負方向，根據(jù)左手定則可知電子所受洛倫茲力方向沿z軸正方向，電子向導體上端堆積，故導體上端電勢低于下端，故故AC錯誤；B．根據(jù)左手定則可知，通過導體板中的電流所受安培力方向沿z軸正方向，且安培力的大小為故B正確；D．根據(jù)得電勢差大小U與h無關，故D錯誤。故選B。7.【答案】C【詳解】A．小球在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，從a點到b點重力與電場力做正功，所以小球在b點速度最大，設小球在a點速度大小為，在b點速度大小為，小球質(zhì)量為m，帶電荷量為q，電場強度為E，細線的長度為L，重力加速度為g，細線上的拉力為F，由牛頓第二定律，在a點可得在b點可得所以小球經(jīng)過a點時細線上的拉力小于經(jīng)過b點時細線上的拉力，A錯誤；B．小球從b點到a點的過程中，重力與電場力做負功，重力勢能增大，電勢能增大，動能減小，B錯誤；C．小球從a點到b點的過程中，重力與電場力做正功，小球的電勢能減小，動能增大，機械能增大，因此小球經(jīng)過b點時機械能最大，所以其動能與重力勢能之和最大，C正確；D．小球在整個圓周運動過程中，除重力做功外，電場力也做功，因此系統(tǒng)機械能不守恒，D錯誤。故選C。8.【答案】A【詳解】帶電粒子在電場中做勻速圓周運動，電場力提供向心力，則有聯(lián)立可得故選A。9.【答案】C【詳解】A．該電阻阻值為A正確；B．根據(jù)閉合電路歐姆定律可知B正確；C．根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電源內(nèi)阻為斜率C錯誤；D．用該電源直接與電阻R連接成閉合電路的電流為交點對應的電流電阻R消耗電功率為D正確。本題選不正確的，故選C。10.【答案】B【詳解】依題意，接0、1接線柱，為電流表，量程為0~0.6A，則有解得接0、2接線柱，為電壓表，量程為0~3V，則有解得故選B。11.【答案】B【詳解】A．若A板不動，將B板向下移動時，由可知電容器的電容減小，依題意，充電后電容器與電源斷開，則極板上電荷量保持不變，根據(jù)，聯(lián)立，解得即電容器電場場強不變，可知點電荷q所受電場力不變，保持不動，因為極板間電壓增大，所以靜電計指針偏角增大。故A錯誤；B．同理，若B板不動，將A板向下移動時，兩板間距減小，電容器電容增大，極板間電壓減小，靜電計指針偏角減小。兩板間電場強度不變，則根據(jù)可知P點到下極板的電勢差不變，即P點電勢不變，根據(jù)可知點電荷q的電勢能不變。故B正確；C．同理，可知若B板不動，將A板向左移動時，電容器電容減小，極板間電壓增大，靜電計指針偏角增大。故C錯誤；D．同理，若A、B板都不動，插入電介質(zhì)時，電容器電容增大，極板間電壓減小，靜電計指針偏角減小。故D錯誤。故選B。12.【答案】B【詳解】A．在A線圈中拔出鐵芯，穿過B線圈的磁通量減小，線圈A產(chǎn)生的磁場減弱，電流表指針向右偏轉，A錯誤；B．滑動變阻器的滑片P向右滑動時，回路中電阻減小，線圈A中電流增大，線圈A產(chǎn)生的磁場增強，電流表指針向左偏轉，B正確；C．線圈A、B保持相對靜止一起移動，線圈B中磁通量沒有發(fā)生變化，則沒有感應電流產(chǎn)生，電流表指針靜止在中央，C錯誤；D．斷開開關瞬間，磁場減弱，則電流表指針向右偏轉，D錯誤。故選B。13.【答案】B【詳解】A．，可得產(chǎn)生的，電子受到的洛倫茲力正好指向圓心，根據(jù)左手定可知磁場垂直紙面向里，根據(jù)右手螺旋定則知勵磁線圈通以順時針方向的電流，故A錯誤；B．當升高電子槍加速電場的電壓時，電子的速度增大，根據(jù)公式可知運動半徑增大，故B正確；C．若僅增大勵磁線圈中的電流，則磁感應強度增大，根據(jù)公式可得運動半徑減小，故C錯誤；D．根據(jù)公式可得電子做勻速圓周運動的周期和速度大小無關，故D錯誤；故選B。14.【答案】A【詳解】A．超導體的電阻為零，電流在超導回路中流動時不會因為電阻的存在而損耗能量，因此電流可以持續(xù)下去，故A正確；B．目前還沒有在常壓室溫下得到超導材料，超導現(xiàn)象通常需要在極低的溫度或高壓下才能發(fā)生，故B錯誤；C．金屬導體的電阻與溫度有關，溫度越高，電阻越大，故C錯誤；D．超導轉變溫度與壓強有關，壓強越高，轉變溫度越高，故D錯誤。故選A。第二部分本部分共6題，共58分。15.【答案】①.閉合電路歐姆定律②.ADCB③.甲④.偏大⑤.【詳解】（1）[1]在“測電源電動勢與內(nèi)電阻”的實驗中，依據(jù)的實驗原理是閉合電路歐姆定律；（2）[2]實驗中在使用多用電表測量電阻值時，先根據(jù)電阻的大約值選擇合適的擋位，再將兩表筆直接接觸進行歐姆調(diào)零，然后兩表筆分別接觸待測電阻兩端讀數(shù)阻值，最后將選擇開關置于“OFF”位置，故實驗步驟正確的操作順序為：ADCB；（3）[3]根據(jù)實驗中的數(shù)據(jù)可知故應采用電流表內(nèi)接法接近真實值，故選甲；[4]根據(jù)選擇的電路有可知電阻測量值比真實值偏大；（4）[5]圖像與坐標軸包圍的面積表示電荷量，則有則該電容器的電容值為16.【答案】①.0.296②.甲③.見解析④.見解析⑤.7.7⑥.C⑦.見解析【詳解】（1）[1]螺旋測微器讀數(shù)應為0+29.6×0.01mm=0.296mm（2）[2]從給出的數(shù)據(jù)表可知，電流表和電壓表的讀數(shù)變化范圍較大，且電壓可從非常接近零的位置進行調(diào)節(jié)，所以變阻器采用的應是分壓式接法，即測量采用的是甲圖。（3）[3]實物連接如圖（4）[4][5]由圖線得到金屬絲的阻值為圖線斜率，即（5）[6]根據(jù)電阻定律，可得解得故選C。（6）[7