2023-2024學(xué)年重慶市九龍坡區(qū)高二（上）期末物理試卷（含解析）

第=page11頁，共=sectionpages11頁2023-2024學(xué)年重慶市九龍坡區(qū)高二（上）期末物理試卷一、選擇題（本大題共12小題，共48分）1.以下物理量屬于矢量且單位正確的是(

)A.磁通量(T) B.電場強度(V/m) C.磁感應(yīng)強度(Wb) D.電勢差(V)2.如圖所示，光滑絕緣的水平桌面的同一直線上，放置三個可視為點電荷的小球M、N和P，其中M和N固定，帶電量分別為?q1和+q2，若小球PA.P一定帶正電，q1=q2 B.P一定帶負(fù)電，q1=q2

C.3.常見的計算機鍵盤為電容式按鍵，如圖甲所示，每個鍵下面由相互平行的活動金屬片和固定金屬片組成，兩金屬片間有空氣間隙，兩金屬片組成一個平行板電容器，其內(nèi)部電路如圖乙所示，下列說法正確的是(

)

A.向下按鍵的過程中，電容器的電壓減小 B.向下按鍵的過程中，電容器的電容減小

C.向下按鍵的過程中，電容器的電量增多 D.向下按鍵的過程中，電流方向從a流向b4.為了響應(yīng)節(jié)能減排號召，白熾燈逐漸被淘汰，取而代之的是LED燈，功率為10W的LED燈的亮度與功率為60W的白熾燈相當(dāng)。假設(shè)每戶家庭有3只60W的白熾燈，均用10W的LED燈替換，試估算重慶主城都市區(qū)一年節(jié)省的電能接近(假設(shè)燈一天工作4?，重慶主城都市區(qū)有五百萬戶家庭)(

)A.1×109kW?? B.1×105.如圖所示的電解池接入電路后，在t秒內(nèi)有n1個一價正離子通過溶液內(nèi)某截面S，有n2個一價負(fù)離子通過溶液內(nèi)某截面S，設(shè)e為元電荷，以下說法正確的是(

)

A.當(dāng)n1=n2時，電流為零

B.當(dāng)n1>n2時，電流方向從A→B，電流為I=(n1?n2)et

C.6.如圖所示，磁感應(yīng)強度大小為B，方向水平向右的勻強磁場中，有一長為L的輕質(zhì)半圓金屬導(dǎo)線，通有從O到O′的恒定電流I?，F(xiàn)金屬導(dǎo)線繞水平軸OO′由水平第一次轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中，下列說法正確的是(

)A.轉(zhuǎn)動過程中，安培力的方向不斷變化 B.轉(zhuǎn)動過程中，安培力大小不斷變化

C.初始位置時，安培力大小為0 D.轉(zhuǎn)過30°時，安培力大小為2BLI7.隨著人工智能的發(fā)展，機器人用于生產(chǎn)生活中的場景越來越普遍。如圖為某款配送機器人內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)簡化圖，正常工作時電源輸出電壓為35V，輸出電流為4A，內(nèi)阻不可忽略。整機凈重30kg，在某次配送服務(wù)時載重20kg，勻速行駛速度為1.2m/s，行駛過程中受到的阻力大小為總重力的0.2倍。不計電動機的摩擦損耗，g=10m/s2，則下列說法正確的是(

)A.正常工作時電源的總功率為140W B.勻速運行時的機械功率為140W

C.該電動機的線圈電阻為1.5Ω D.該機器人內(nèi)部熱功率為20W8.如圖所示，正方體ABCD?A1B1C1D1，上下底面的中心為O和O1A.B點與B1點的電場強度大小相等、方向相同

B.B點與D點的電場強度大小相等、方向相同

C.平面BDD1B1是一個等勢面

D.9.如圖所示的電路中，R是光敏電阻，其電阻阻值隨光照強度增大而減小。當(dāng)外界的光照強度減弱時，下列說法正確的是(

)A.燈泡亮度變暗

B.電壓表的示數(shù)減小

C.電源的總功率增大

D.電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率減小10.如圖所示，圖一為直線加速器，它由多個橫截面積相同的金屬圓筒共軸依次排列，圓筒長度按照一定的規(guī)律依次增加。被加速的帶電粒子每次通過圓筒間隙都被加速，且通過圓筒間隙的時間可以忽略不計；圖二為回旋加速器，D1、D2為兩個中空的D形金屬盒，處于豎直向下的勻強磁場B中。被加速的帶電粒子通過D形盒間隙的時間可以忽略不計。兩個加速器中所接交流電源的電壓大小均保持恒定不變。下列說法正確的是(

)

A.直線加速器中的金屬圓筒起到了屏蔽的作用，帶電粒子在圓筒中做勻速直線運動

B.回旋加速器中的電場起加速作用，因此粒子獲得的最大速度由電場決定

C.只增加交流電壓值U，回旋加速器仍可正常工作，且能減小帶電粒子在加速器中的運動時間

D.直線加速器中，帶電粒子在金屬圓板0中心處由靜止釋放，則之后依次通過1、2、3圓筒的圓筒長度之比為1：2：311.某條電場線是一條直線，沿電場線方向依次有0、A、B、C四個點，相鄰兩點間距離均為d=0.1m，以O(shè)點為坐標(biāo)原點，沿電場線方向建立x軸，該電場線上各點電場強度E隨x的變化規(guī)律如圖所示，E0=2V/m。一個帶電量為1C的正電粒子，從O點由靜止釋放，僅受電場力作用。則下列說法正確的是(

)A.粒子從O到A做勻加速直線運動

B.若O點的電勢為零，則A點的電勢為?0.1V

C.粒子運動到B點時動能為0.3J

D.粒子在OA段電勢能減少量等于BC段電勢能減少量12.如圖為一種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成：粒子源、加速電場、靜電分析器、磁分析器、收集器。加速電場的加速電壓為U；靜電分析器通道中心線MN所在圓的半徑為R，通道內(nèi)有均勻輻射的電場，中心線處的電場強度大小相等；磁分析器中分布著方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁分析器的左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由粒子源發(fā)出一個質(zhì)量為m的帶電粒子b(粒子的初速度為零，重力不計)，經(jīng)加速電場加速后進入靜電分析器，沿中心線MN做勻速圓周運動，而后由P點進入磁分析器中，最終經(jīng)過Q點進入收集器(進入收集器時速度方向與O2P平行)，O2Q的距離為dA.磁分析器中勻強磁場的方向垂直于紙面向外

B.靜電分析器中心線處的電場強度E=2Ud

C.不同種類的帶電粒子，通過靜電分析器的時間相同

D.與帶電粒子二、非選擇題（共52分）13.某中學(xué)校高二年級學(xué)生在“用傳感器觀察電容器的充放電過程”實驗中，按圖甲所示連接電路。單刀雙擲開關(guān)S先跟1相接，一段時間電路穩(wěn)定后把開關(guān)再改接2，實驗中使用了電流傳感器來采集電流隨時間的變化情況，以開關(guān)改接2為計時起點得到的I?t圖像如圖乙所示。

(1)開關(guān)S改接2后，電容器進行的是______(選填“充電”或“放電”)過程；

(2)上述過程中，通過電阻R的電荷量約為______C(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

14.某興趣小組想測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。

(1)某同學(xué)想用多用電表粗測干電池的電動勢和內(nèi)阻，下列說法正確的是______。

A.多用電表可以粗測電動勢，也可以粗測內(nèi)阻

B.多用電表可以粗測電動勢，不可以粗測內(nèi)阻

C.多用電表可以粗測內(nèi)阻，不可以粗測電動勢

D.多用電表既不可粗測電動勢，也不可粗測內(nèi)阻

(2)其他同學(xué)從實驗室找來了以下器材：

A.量程0～3V的電壓表

B.量程0～0.6A的電流表

C.滑動變阻器R1(0～10Ω)

D.開關(guān)、導(dǎo)線若干

按圖甲正確連接好電路，閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑片應(yīng)打到最______端(填“左”或“右”)。

(3)另一同學(xué)提出一種可以準(zhǔn)確測量干電池電動勢和內(nèi)阻的方案：

①按如圖乙連接電路。閉合開關(guān)S1，先將開關(guān)S2接在a、b中的某一端，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值。根據(jù)多組電壓表和電流表的示數(shù)，作出U?I圖線，得到如圖丙中的圖線1；

②保持開關(guān)S1閉合，再將開關(guān)S2接在另一端，重復(fù)①中操作，得到圖丙中的圖線2。

可知圖線2對應(yīng)于S2接在______(選填“a”或“b”)端；

③已知圖線1在U軸和I軸的截距分別為U1和I1，圖線2在U軸和15.如圖所示，某興趣小組利用實驗室儀器再現(xiàn)密立根油滴實驗。實驗中調(diào)節(jié)兩極板電壓為U時，觀測到一質(zhì)量為m、帶負(fù)電的油滴懸浮靜止在電場之中，已知極板間距離為d，重力加速度為g。求：

(1)求該油滴的帶電量q；

(2)若將兩極板電壓調(diào)節(jié)為原來的2倍，求該油滴的加速度大小。16.如圖所示，水平導(dǎo)軌間距L=1m；導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m=1kg，與導(dǎo)軌保持良好接觸并與導(dǎo)軌垂直，細(xì)線繞過定滑輪，一端懸掛重物，另一端與導(dǎo)體棒相連；電源電動勢E=10V，內(nèi)阻r=1Ω，定值電阻R=4Ω；外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.5T，方向水平向左；導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ=0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，定滑輪摩擦不計，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻不計，細(xì)線對ab的拉力為水平方向，重力加速度g=10m/s2，導(dǎo)體棒ab處于靜止?fàn)顟B(tài)。求：

(1)導(dǎo)體棒ab受到的安培力大??；

(2)重物重力G的最大值。17.如圖所示，某種帶電粒子源源不斷地由靜止經(jīng)電壓為U0的加速電場加速后，沿水平放置的平行板電容器的中軸線進入，第1個粒子恰好打在MN板的中點且被板吸收(圖中未畫出)。平行板電容器的電容為C，上極板接地，極板板長為板間距的3倍，打在板上粒子的電量能被MN板全部吸收，不計粒子重力和粒子間的相互作用，求：

(1)第一個粒子進入電容器時電容器的板間電壓U；

(2)隨著MN板不斷吸收打在板上的帶電粒子，直至某一粒子射入電容器后恰好能從極板右端飛出，如圖所示，求電容器的電量變化量ΔQ。18.如圖所示，真空中某平面內(nèi)的xOy坐標(biāo)系，在x<0區(qū)域有方向垂直紙面向外的勻強磁場，在第一象限內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的勻強電場。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子從點A(0,L)垂直于y軸以速度v0射入第三象限，之后從點C穿過y軸射入第一象限，并從點D穿過x軸進入第四象限。已知x<0區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強度大小為mv0qL，第一象限內(nèi)的電場強度大小為mv022qL，不考慮粒子的重力。

(1)求C點到O點的距離；

(2)求D點到O點的距離以及粒子經(jīng)過D點時的速度；

(3)若粒子經(jīng)過D點后立即進入一個矩形勻強電場區(qū)域，在該電場的作用下可以返回A點并沿固定路線做周期性運動，請確定該電場存在的最小區(qū)域的面積及場強的大小和方向

答案和解析1.【答案】B

【解析】解：既有大小又有方向，并且合成與分解時遵守平行四邊形定則的物理量為矢量，

A、磁通量為標(biāo)量，單位Wb，故A錯誤；

B、電場強度為矢量，單位V/m，故B正確；

C、磁感應(yīng)強度為矢量，單位T，故C錯誤；

D、電勢差為標(biāo)量，單位V，故D錯誤；

故選：B。

既有大小又有方向，并且合成與分解時遵守平行四邊形定則的物理量為矢量。

本題考查矢量和力學(xué)單位制，解題關(guān)鍵是知道既有大小又有方向，并且合成與分解時遵守平行四邊形定則的物理量為矢量。2.【答案】C

【解析】解：根據(jù)題意可知，若小球P能保持靜止，則小球M、N對P的作用力等大反向，由同種電荷相互吸引，異種電荷相互排斥可知，由于小球M、N帶異種電荷，無論P帶何種電荷，小球M、N對P的作用力方向都相反，設(shè)小球P的帶電量為q，由庫侖定律可得kqq1MP2=kqq2NP2，由圖可知MP>NP，則q1>q2，故ABD錯誤，C正確。3.【答案】C

【解析】解：A.電容與電源相連，電容的電壓等于電源的電動勢，不變，故A錯誤；

BCD.根據(jù)c=erS4πd可知，向下按鍵的過程中，兩金屬片間的距離減小，電容器的電容增大。根據(jù)Q=CU可知，電壓不變，電容增大，電容器的電量增多，電容器充電，電流方向從b到a，故C正確，BD錯誤。

故選：C。

電容器與電源相連，電壓U不變，根據(jù)電容的決定式C=εrS4.【答案】A

【解析】解：每只燈泡節(jié)省的電功率為ΔP=60W?10W=50W=0.05kW

都市區(qū)家庭的總燈泡個數(shù)為n=3×500×104個=1.5×107個

一年節(jié)省的總電能為W=365×4×1.5×107×0.05kW??=1×109kW??，故5.【答案】D

【解析】【分析】

本題考查電流的計算和對電流方向的認(rèn)識，基礎(chǔ)題目。

根據(jù)電流的定義式直接得出流過容器的電流，結(jié)合電流方向的規(guī)定得出電流的方向即可判斷。

【解答】由題意可知，流過容器截面上的電量q=(n1+n2)e，則電流I=(n2+n1)e6.【答案】D

【解析】解：A、由左手定則可知，在轉(zhuǎn)動過程中，安培力的方向不發(fā)生變化，故A錯誤；

BCD、轉(zhuǎn)動過程中，因為導(dǎo)線的有效長度不變，所以安培力大小不變，其有效長度為：L=12?2π(l2)

解得：l=2Lπ

受到的安培力大小為：F=BIl=2BIlπ

故BC錯誤，D正確。7.【答案】CD

【解析】解：A、電源的總功率為P=EI，因為不知道電源的電動勢，所以電源的總功率無法計算，故A錯誤；

B、機器人受到的摩擦力為f=0.2×(30+20)×10N=100N，所以機器人勻速行走時產(chǎn)生的牽引力F=f，則勻速行駛時機器人的機械功率為P機=Fv=100×1.2W=120W，故B錯誤；

CD、機器人消耗的電功率為P電=UI=35×4W=140W，所以機器人的發(fā)熱功率為P熱=P電?P機=140W?120W=20W，根據(jù)P熱=I2r可得機器人的線圈電阻為r=1.25Ω，故CD8.【答案】D

【解析】解：AB、根據(jù)電場的矢量疊加可知B點與B1點或B點與D點的電場強度大小相等、方向不同，故AB錯誤；

C、D點更靠近正電荷，B1點更靠近負(fù)電荷，則D點電勢高于B1點電勢，所以平面BDD1B1不是一個等勢面，故C錯誤；

D、O點靠近正電荷，O1點靠近負(fù)電荷，則O點電勢高于O1點電勢，將一正試探電荷由O點移動到O1點，其電勢能減小，故9.【答案】AD

【解析】解：A.當(dāng)外界的光照強度減弱時，R的阻值增大，電路總電阻增大，總電流減小，燈泡L變暗，故A正確；

B.根據(jù)

U=E?Ir

可知電源路端電壓增大，所以電壓表的示數(shù)增大，故B錯誤；

C.根據(jù)

P=EI

可知電源的總功率減小，故C錯誤；

D.根據(jù)

P=I2r

可知電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率減小，故D正確。

故選：AD。

當(dāng)外界的光照強度減弱時，光敏電阻R的阻值會增大，電路的總電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析電路中的電流變化，分析燈泡亮度的變化。判斷路端電壓的變化，確定電壓表示數(shù)的變化。由P=EI分析電源總功率的變化。由P=10.【答案】AC

【解析】解：A.金屬圓筒起到屏蔽作用，帶電粒子在直筒中做勻速直線運動，故A正確；

B.由qvB=mv2r可得r=mvqB，因此粒子獲得的最大速度與電場無關(guān)，故B錯誤；

C.由動能定理有：qU=12mv2，解得v=2qUm，又r=mvqB，可知，電壓增大，v增大，半徑r增大，故回旋次數(shù)減少，回旋周期不變，故時間減小，故C正確；

D.帶電粒子每次通過圓筒間隙都被加速，而交流電源周期不變，故粒子通過每個圓筒的時間相等，由動能定理有：qU=12mv2，解得v=11.【答案】BC

【解析】解：A.粒子從O到A運動時，電場強度不斷增大，所受電場力也不斷增大，所以加速度增大，做變加速直線運動，故A錯誤；

B.E?x圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積代表電勢的變化，沿著電場線，電勢逐漸降低，若O點的電勢為零，則A點的電勢為φA=?12E0d=?12×2×0.1V=?0.1V，故B正確；

C.根據(jù)動能定理可知12qE0d+qE0d=EkB?0，解得EkB=3qE0d2=3×1×0.212.【答案】ABD

【解析】解：A.從粒子在靜電分析器中的運動可以分析出粒子帶正電，進入磁場后最終要運動到收集器中，所以在P點受力向下，根據(jù)左手定則，可判斷出磁場的方向為垂直紙面向外，故A正確；

B.靜電分析其中，電場力提供向心力，有

Eq=mv2R

在加速電場中，根據(jù)動能定理，有

Uq=12mv2

聯(lián)立，解得

E=2Ud

故B正確；

C.靜電分析器中，運動周期為

T=2πRv=2πRm2qU

粒子通過靜電分析器的時間為

t=T4=12πRm2qU

由于不同的粒子，比荷不同，所以通過靜電分析器的時間不同，故C錯誤；

D.能進入收集器中的粒子，在磁場中洛倫茲力提供向心力，有

Bvq=mv2r

解得

r=mvqB

13.【答案】放電

3.1×10【解析】解：(1)單刀雙擲開關(guān)S先跟1相接，此時電容器與電源連接，電容器處于充電狀態(tài)，之后一段時間電路穩(wěn)定后把開關(guān)再改接2，電容器處于放電狀態(tài)；

(2)[2]根據(jù)電流的定義式

I=qt

可知，I?t的曲線與坐標(biāo)軸所圍成的總面積表示電容器極板所帶電荷量，根據(jù)圖乙可知，不足半格的舍去，超過半格算一格，電容器極板所帶電荷量為

Q=39×0.2×10?3×0.4C≈3.1×10?3C

故答案為：(1)放電；(2)3.1×10?314.【答案】B

右

b

U1【解析】解：(1)多用電表電壓擋內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電源內(nèi)阻，所以用多用電表電壓擋可以粗測電源電動勢，而多用電表電流擋內(nèi)阻與電源內(nèi)阻相差不大，所以不能用多用電表電流擋粗測電源內(nèi)阻，電源內(nèi)阻太小，也不能用歐姆擋測量，故ACD錯誤，B正確。

故選：B。

(2)為了防止電流過大，從而保護電路，在閉合開關(guān)前，滑動變阻器阻值應(yīng)調(diào)至最大，結(jié)合圖甲可知滑片應(yīng)打到最右端。

(3)②閉合開關(guān)S1，將開關(guān)S2接在a點時，電流表相對于電源內(nèi)接，誤差來源于電流表分壓，所測的內(nèi)阻為電源內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻之和，電源內(nèi)阻的測量值偏大，所測電動勢準(zhǔn)確，內(nèi)阻的誤差較大，與圖線1對應(yīng)；開關(guān)S2接在b點時，電流表相對于電源外接，誤差來源于電壓表分流，所測電源內(nèi)阻和電動勢都偏小，內(nèi)阻的誤差較小，與圖線2對應(yīng)；

③閉合開關(guān)S1將開關(guān)S2接在a點時，有

E=U+I(r+rA)

可得

U=E?I(r+RA)

當(dāng)I=0時

U1=E

U?I圖像的斜率

k=(r+RA)>r

閉合開關(guān)S1，將開關(guān)S2；接在b點時，有

U=E?Ir

當(dāng)U=0時

E=I2r

可得該干電池的內(nèi)阻的準(zhǔn)確值為

r=EI2=U115.【答案】解(1)質(zhì)量為m，電量為q的帶負(fù)電油滴懸浮靜止在電場之中，則有重力等于電場力，即mg=E1q

兩極板間的電場強度大小為E1=Ud

所以油滴的帶電量為q=mgdU

(2)若將兩極板電壓調(diào)節(jié)為原來的2倍，即板間的電場強度為E2=2Ud

由牛頓第二定律有E2q?mg=ma

解得a=g

【解析】(1)根據(jù)平衡條件求解電荷量；

(2)根據(jù)電勢差與電場強度的關(guān)系求解兩板間的場強，再根據(jù)牛頓第二定律求解該油滴的加速度。

本題考查靜電場中電場強度的和電勢差的關(guān)系，要求學(xué)生熟練掌握靜電場中應(yīng)用牛頓第二定律進行分析計算。16.【答案】解：(1)通過ab的電流為：I=ER+r=104+1A=2A，金屬棒ab受到安培力的大小為：F=BIL=0.5×2×1N=1N，根據(jù)左手定則可知安培力方向豎直向下；

(2)金屬棒受重力mg，安培力F，支持力N，摩擦力f。當(dāng)導(dǎo)體棒受摩擦力等于最大靜摩擦力時，G最大，根據(jù)共點力平衡可的：G=f，N=F+mg，又f=μN，解得：G=μN=μ(F+mg)=0.5×(1+1×10)N=5.5N。

答：(1)導(dǎo)體棒ab受到的安培力大小為1N；

(2)【解析】根據(jù)閉合電路歐姆定律得到回路中電流，根據(jù)F=BIL(B與I垂直)求解安培力；對金屬棒受力分析，根據(jù)共點力平衡列式求解重物重力G的最大值。

本題主要考查安培力中的平衡問題，根據(jù)閉合電路歐姆定律和共點力平衡條件解答。17.【答案】解：(1)設(shè)板間距離為d，粒子在加速電場加速，根據(jù)動能定理有

qU0=12mv2

粒子在MN板中做類平拋運動，水平方向有

L1=vt1=1.5d

豎直方向有

d2=12a1t12

加速度為

a1=qUmd

初始時充電電容器的板間電壓為

U=89U0

(2)某一粒子射入電容器后恰好能打在MN板的N【解析】(1)根據(jù)類平拋運動規(guī)律解得初始時充電電容器的板間電壓；

(2)某一粒子射入電容器后恰好能從極板右端飛出，根據(jù)類平拋運動規(guī)律結(jié)合電容的定義式解答。

本題考查帶電粒子在電場中的運動，解題關(guān)鍵掌握類平拋運動的運動規(guī)律，可利用電容定義式求電荷量。18.【答案】解：(1)帶電粒子在磁場中做圓周運動，其洛倫茲力提供向心