河北省石家莊市2024-2025學年高二上學期期末物理試卷【含答案解析】

石家莊市2024-2025學年度第一學期期末教學質量檢測高二物理（本試卷滿分100分，考試時間75分鐘）注意事項：1.答卷前，考生務必將自己的姓名、準考證號填寫在答題卡上。2.回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。回答非選擇題時，將答案寫在答題卡上，寫在本試卷上無效。3.考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回。一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項符合題目要求。1.物理實驗中，常用亥姆霍茲線圈制造勻強磁場。如圖所示，亥姆霍茲線圈由兩個平行放置的通電線圈構成，線圈中電流大小相同，方向如箭頭所示，線圈關于O點對稱，兩線圈中間區(qū)域可視為勻強磁場。以為原點，建立直角坐標系，軸過兩線圈的圓心，兩個通電線圈在點產生的磁場方向為（）A.沿軸負方向 B.沿軸正方向C.沿軸負方向 D.沿軸正方向【答案】C【解析】【詳解】由右手螺旋定則可知，兩個通電線圈在點產生的磁場方向沿x軸負向。故選C。2.如圖所示電路中，A、B為兩個相同燈泡，為自感系數較大、電阻可忽略不計的電感線圈，下列說法正確的是（）A.接通開關S，A立即變亮，最后A比B亮B.接通開關S，B即變亮，最后、B一樣亮C.斷開開關，A、B都立刻熄滅D.斷開開關，A、B都逐漸熄滅【答案】D【解析】【詳解】AB．接通開關S，A立即變亮，由于線圈L產生自感電動勢阻礙電流的增加，則B逐漸亮起來，最后、B一樣亮，選項AB錯誤；CD．斷開開關，通過A原來的電流立即消失，但是由于線圈中產生自感電動勢阻礙電流減小，則L相當電源在L、B、A中重新形成回路，則使得A、B都逐漸熄滅，選項C錯誤，D正確。故選D。3.如圖所示的電路中，電壓表和電流表均為理想電表。閉合開關，電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后，向右緩慢滑動變阻器滑片的過程中，下列說法正確的是（）A.電流表示數減小 B.電壓表示數減小C.電容器所帶電荷量增加 D.電阻消耗的功率變大【答案】D【解析】【詳解】AB．將滑動變阻器R2的滑片向右移動，R2有效電阻減小，則外電路總電阻減小，總電流增大，的電壓增大，即電流表的示數增大，電壓表的示數增大，AB錯誤；C．總電流增大，電源內電壓增大，路端電壓減小，而電壓表的示數增大，則電容器板間電壓減小，由Q=CU可知電容器C所帶的電荷量減小，C錯誤；D．電路中總電流增大，根據可知電阻消耗功率變大，D正確；故選D。4.兩根材料相同、橫截面半徑之比為3：1的均勻直導線P、Q按如圖所示的方式接入電路。當電路中通入恒定電流時，流過P、Q的自由電子定向移動的平均速率之比為（）A.1：9 B.1：3 C.3：1 D.9：1【答案】A【解析】【詳解】根據可得可知流過P、Q的自由電子定向移動的平均速率之比為1:9。故選A。5.如圖所示，真空中有兩個等量帶正電的點電荷放在M、N兩點，O點為兩電荷連線的中點，圖中的OA為過O點且與MN垂直的線，B點為OA上的點，且。一試探電荷在A點所受的靜電力為，則該試探電荷在B點所受的靜電力大小為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】設電荷帶電量Q，三角形邊長為L，則兩電荷在A點場強試探電荷在A點的電場力由幾何關系則兩電荷在B點場強試探電荷在B點的電場力故選B。6.如圖所示，在一直線邊界上方存在磁感應強度大小為、方向垂直紙面向里勻強磁場。直線邊界上有一粒子源位于點，零時刻粒子源同時向紙面內沿兩個不同的方向發(fā)射速度大小均為、質量均為m、電荷量均為的粒子，且兩個粒子先后經過該邊界上另外一點，點到點的距離為。若不計粒子重力和粒子間的相互作用，則這兩個粒子到達點的時間差為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【詳解】零時刻粒子源同時向紙面內各個方向發(fā)射速率均為v、質量均為m、電荷量均為的粒子，根據洛倫茲力提供向心力有解得根據題意可知根據幾何關系可知，兩粒子入射與邊界OP方向夾角分別為60°和120°，兩個粒子到達P點的時間差為又兩粒子運動周期解得故選C。7.如圖，真空中的勻強電場平行于紙面，半徑為R的圓形區(qū)域處于勻強電場中，圓周上的A點有一粒子源，能向紙面內各個方向陸續(xù)發(fā)射初動能相等、帶電量均為q的同種粒子，圓周上各處均有粒子到達，不計粒子重力和粒子間的相互作用，AC、BD是圓的兩條相互垂直的直徑，測得粒子到達圓周時的最小動能比初動能小，最大動能比初動能大，則（）A.電場強度的大小為 B.電場強度的大小為C.電場方向與AC的夾角為 D.電場方向與AC的夾角為【答案】B【解析】【詳解】由動能定理可知，最大動能與最小動能出現在平行于電場方向的直徑的兩端，設該直徑（電場方向）與AC夾角為，過A點作直徑的垂線，即為A點所在的等勢線。如圖根據動能定理有解得故選B。二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有兩個或兩個以上選項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。8.類比法是物理學習中的重要思想方法，在研究磁場時我們引入了“磁通量密度”描述磁感線的疏密。磁通量密度，Φ為磁通量、S為垂直磁場的面積。類比于此，我們可以提出“電通量密度”去描述電場線的疏密。電通量密度，ΦE為電通量，S為垂直電場的面積。k為靜電力常量。下列說法正確的是（）A.磁通量和電通量都是矢量B.磁通量與電通量的正負表示通量的大小C.當電場強度不為0時，電通量有可能為0D.若以一電荷量為+q的點電荷為球心，半徑為r的球面上的電通量為4πkq【答案】CD【解析】【詳解】A．磁通量為，電通量為，二者均為標量，故A錯誤；B．磁通量與電通量的正負表示場線從平面的哪一面穿過，故B錯誤；C．當電場強度不為0，但電場強度與平面平行時，電通量為0，故C正確；D．電場線與球面處處垂直，故D正確。故選CD。9.如圖，兩金屬板平行放置，質量相等的粒子和分別靜止在上下極板處?，F在兩極板間加恒定電壓，兩粒子僅在電場力作用下同時從靜止開始運動，且同時經過圖中水平虛線，虛線到上下極板的距離之比為1：3，忽略粒子間的相互作用。下列說法正確的是（）A.兩粒子所帶電荷量大小之比為1：3B.兩粒子所帶電荷量大小之比為1：9C.兩粒子從開始運動到經過虛線的過程電場力做功之比1：3D.兩粒子從開始運動到經過虛線的過程電場力做功之比1：9【答案】AD【解析】【詳解】AB．兩粒子均做初速度為零的勻加速直線運動，在相等時間內的位移之比為，由可知，兩粒子的加速度大小之比為，由可知，兩粒子所帶電荷量大小之比為，故A正確，B錯誤；CD．兩粒子從開始運動到經過虛線的過程電場力做功之比為，故C錯誤，D正確。故選AD。10.在圖甲電路中，電流表和電壓表均為理想電表，移動滑動變阻器的滑片以改變滑動變阻器（最大阻值為）的阻值，測得電阻和電源的伏安特性曲線分別如圖乙中圖線A、所示。若改變滑動變阻器的阻值，電壓表、和電流表的示數變化分別表示為、和，下列說法正確的是（）A.電流表的示數最大值為B.C.D.滑動變阻器消耗的最大功率為【答案】ABD【解析】【詳解】B．根據閉合電路歐姆定律有即結合圖線B可知得電源的內阻即B正確；D．由題圖乙中圖線A知，電阻由題圖乙中圖線B知，電源的電動勢當時，滑動變阻器R2消耗最大功率為D正確；A．電流表的最大值A正確；C．根據歐姆定律有C錯誤。故選ABD。三、非選擇題：本題共5小題，共54分。11.某同學要測量一圓柱狀合金的電阻率，用多用電表粗測合金的電阻約為5Ω，減少精確測量合金的電阻，根據實驗室提供的器材，設計電路并連接成如圖中所示的電路。（1）該電路圖中，閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片移到_____（填“”或“”）端。（2）移動滑動變阻器滑片，測量多組、，作圖像，由圖像可知=_____（結果保留兩位有效數字），發(fā)現測量電阻值小于其真實值，原因是_____。（3）若圓柱狀合金長度為，直徑為，合金電阻值為，則其電阻率_____（用、、表示）?！敬鸢浮浚?）（2）①.4.4##4.3##4.5②.電流表外接，電流測量值偏大，電阻測量值偏?。?）【解析】【小問1詳解】該電路圖中，為防止損壞電表，粗測合金兩端電壓應從零開始，閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片移到端?！拘?詳解】[1]根據歐姆定律，可知[2]發(fā)現測量電阻值小于其真實值，原因是電流表外接，電流測量值偏大，電阻測量值偏小。【小問3詳解】根據電阻定律圓柱狀合金的橫截面積為聯(lián)立解得其電阻率為12.某實驗小組利用已有器材組裝成簡易多用電表，電路如圖所示。實驗室提供的器材有：A.微安表G（，）B.定值電阻C.定值電阻D.滑動變阻器（最大阻值為）E干電池一節(jié)（電動勢，內阻）F.轉向開關一個，紅、黑表筆各一支（1）電路圖中紅表筆應和_____（選填“”或“”）端相連，黑表筆應和_____（選填“”或“”）端相連。（2）轉向開關接1時，改裝成的電表為_____（選填“電壓表”、“電流表”和“歐姆表”），正中間刻度值為_____。（3）轉向開關接3時，改裝成的電表為_____（選填“電壓表”、“電流表”和“歐姆表”），正中間刻度值為_____?！敬鸢浮浚?）①.②.（2）①.電流表②.（3）①歐姆表②.150Ω【解析】【小問1詳解】[1][2]根據“紅入黑出”可知紅表筆應接a端，黑表筆應接b端?！拘?詳解】[1][2]當轉向開關b接1時，微安表G與電阻并聯(lián)，此時改裝成的電表為電流表，此時的量程為所以，正中間刻度值為【小問3詳解】[1][2]轉向開關b接3時，微安表先與并聯(lián)后與電源、和串聯(lián)，改裝成的電表為歐姆表，歐姆調零時歐姆表的內阻為設當指針指向正中間刻度值時，外接電阻為，則解得13.如圖甲所示，多級直線加速器由8個橫截面積相同且共軸的金屬圓筒依次水平排列組成，各金屬圓筒依序接在交變電源的兩極A、B上，交變電源兩極間電勢差的變化規(guī)律如圖乙所示。時刻，序號為0的金屬圓板中央的點狀電子源無初速度釋放一電子，該電子進入圓筒間隙被加速，經過8個圓筒后水平飛出。已知電子質量為、電荷量大小為，交變電壓的絕對值為，周期為。電子通過圓筒間隙的時間不計，不計電子重力及電子間的相互作用力，忽略相對論效應、極板邊緣效應等其他因素的影響。（1）求電子在第一次被加速后的速度；（2）求第8個圓筒的長度。【答案】（1）（2）【解析】【小問1詳解】電子加速過程由動能定理有解得【小問2詳解】電子在圓筒中做勻速直線運動，有電子經過8次加速后，有解得14.如圖所示，速度選擇器上下板間電壓大小為、距離為d，板間存在垂直于紙面向里的勻強磁場。一質量為m、電荷量為的粒子以速度水平穿過選擇器并從右側小孔沿著圓心的方向射入半徑為的圓形勻強磁場，粒子射出圓形磁場時，速度方向改變了，忽略粒子重力。求：（1）速度選擇器中的磁場磁感應強度大?。唬?）圓形磁場的磁感應強度大??；（3）粒子在圓形勻強磁場中運動的時間?！敬鸢浮浚?）（2）（3）【解析】【小問1詳解】粒子在速度選擇器內做勻速直線運動，有解得【小問2詳解】粒子射入圓形磁場后離開磁場時，速度方向改變，軌跡如圖。設軌跡半徑為，由幾何關系可得洛倫茲力提供向心力解得【小問3詳解】粒子射入在圓形磁場運動軌跡圓弧對應的圓心角粒子在圓形磁場中運動時間聯(lián)立可得15.如圖所示，在豎直面內固定兩根足夠長的光滑平行金屬導軌、，導軌間距為，空間分布著磁感應強度大小為，方向垂直導軌平面向里的勻強磁場。將兩根始終與導軌垂直且接觸良好的金屬棒、放置在導軌上。將金屬棒鎖定，金屬棒在方向豎直向上、大小為的恒力作用下，由靜止豎直向上運動，金屬棒速度達到最大時撤掉恒力，同時解除的鎖定，經時間后金屬棒到達最高點，此時金屬棒下滑的位移為。已知兩棒的長度均為，電阻均為，質量均為，不考慮其他電阻，重力加速度為