2023-2024學(xué)年天津市南開中學(xué)高二（上）期末物理試卷（含答案）

第=page11頁，共=sectionpages11頁2023-2024學(xué)年天津市南開中學(xué)高二（上）期末物理試卷一、單選題：本大題共5小題，共25分。1.如圖所示，電場(chǎng)中某區(qū)域的電場(chǎng)線分布，a、b是電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，則(

)A.a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比b點(diǎn)小

B.負(fù)的點(diǎn)電荷在a點(diǎn)具有的電勢(shì)能一定為負(fù)值

C.電子由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，電勢(shì)能變大

D.正電荷在a點(diǎn)由靜止釋放，它只在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)的軌跡與電場(chǎng)線一致2.如圖所示，電源內(nèi)阻等于燈泡的電阻，當(dāng)開關(guān)閉合。滑動(dòng)變阻器滑片位于某位置時(shí)，水平放置的平行板電容器間一帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器滑片由該位置向a端滑動(dòng)，則(

)A.燈泡將變亮，R中有電流流過，方向豎直向上

B.液滴帶正電，在滑片滑動(dòng)過程中液滴將向下做勻加速運(yùn)動(dòng)

C.電源的路端電壓增大，輸出功率也增大

D.滑片滑動(dòng)過程中，帶電液滴電勢(shì)能將減小3.1831年10月28日，法拉第展示了人類歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)——圓盤發(fā)電機(jī)，如圖為法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖，銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸，圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，圓盤以角速度ω順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(從上往下看)，則(

)A.圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電流沿a到b的方向流過電阻R

B.圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中Q點(diǎn)電勢(shì)比P點(diǎn)電勢(shì)低

C.圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小與圓盤半徑成正比

D.若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍4.在例題中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B(t)=0.3?0.1t(SI)，其他條件不變，在0～6s內(nèi)(

)A.金屬框內(nèi)感應(yīng)電流先沿順時(shí)針方向后沿逆時(shí)針方向

B.金屬框受到的安培力先向上后向下

C.細(xì)繩上的拉力有可能等于金屬框的重力

D.3s時(shí)金屬框內(nèi)的感應(yīng)電流為零5.由相同材料的導(dǎo)線繞成邊長(zhǎng)相同的甲、乙兩個(gè)正方形閉合線圈，兩線圈的質(zhì)量相等，但所用導(dǎo)線的橫截面積不同，甲線圈的匝數(shù)是乙的2倍。現(xiàn)兩線圈在豎直平面內(nèi)從同一高度同時(shí)由靜止開始下落，一段時(shí)間后進(jìn)入一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的邊界水平，且磁場(chǎng)的寬度大于線圈的邊長(zhǎng)，如圖所示。不計(jì)空氣阻力，已知下落過程中線圈始終平行于紙面，上、下邊保持水平。甲的下邊開始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是(

)A.若乙的上邊進(jìn)入磁場(chǎng)前也做勻速運(yùn)動(dòng)，則速度大小為12v

B.甲和乙進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，通過導(dǎo)線的電荷量之比為2：1

C.一定是甲先離開磁場(chǎng)，乙后離開磁場(chǎng)

D.二、多選題：本大題共3小題，共15分。6.如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。M、N點(diǎn)在圓周上且MON為其豎直直徑?，F(xiàn)將兩個(gè)比荷k相同的帶電粒子P、Q分別從M點(diǎn)沿MN方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子P的入射速度為v1=v，粒子Q的入射速度為v2=3v，已知P粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡恰為A.粒子P帶正電，粒子Q帶負(fù)電

B.粒子P和粒子Q的周期和角速度相同

C.粒子Q的軌道半徑為3vkB

D.粒子P和粒子Q在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為7.1930年，物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了世界上第一臺(tái)回旋加速器，因此獲得1939年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，回旋加速器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，置于真空中的兩D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(不計(jì)初速度)在加速器中被加速，其加速電壓恒為U，且加速過程中忽略相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響，下列說法正確的是(

)A.帶電粒子第1次和第2次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比r1：r2=2：1

B.帶電粒子在加速器中第1次和第2次做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1和t2，則t1：t2=1：1

C.8.如圖，空間等距分布無數(shù)個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，豎直方向磁場(chǎng)區(qū)域足夠長(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T，每一條形磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾燃跋噜彈l形磁場(chǎng)區(qū)域間距均為d=1m?，F(xiàn)有一個(gè)邊長(zhǎng)l=0.5m、質(zhì)量m=0.2kg，電阻R=1Ω的單匝正方形線框，以v0=8m/s的初速度從左側(cè)磁場(chǎng)邊緣水平進(jìn)入磁場(chǎng)，下列說法正確的是(

)

A.線框剛進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，加速度大小為102m/s2

B.線框穿過第一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域過程中，通過線框的電荷量為零

C.線框從開始進(jìn)入磁場(chǎng)到豎直下落的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為6.4J三、實(shí)驗(yàn)題：本大題共1小題，共12分。9.新能源汽車已經(jīng)普遍走進(jìn)了我們的生活，某實(shí)驗(yàn)小組通過網(wǎng)絡(luò)查找了某種知名的電池銘牌，電池采用的是“刀片電池”技術(shù)?，F(xiàn)將一塊電芯拆解出來，測(cè)得長(zhǎng)為960mm，寬為90mm，用游標(biāo)卡尺準(zhǔn)確測(cè)量其厚度，結(jié)果如圖1所示，然后測(cè)量其電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。由此可知：

(1)一塊刀片電芯厚度為______mm。

(2)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，圖2中電表①應(yīng)與電表②的接線柱______連接。(填“A”或“B”)

(3)正確連接電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，記錄多組U和I的值，并以U為縱坐標(biāo)、I為橫坐標(biāo)，作出的U?I圖像如圖3所示，則該干電池的電動(dòng)勢(shì)E=______V、內(nèi)阻r=______Ω。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

(4)請(qǐng)同學(xué)們寫出如圖電流表(使用0.6A量程)和電壓表(使用3V量程)的讀數(shù)：______A、______V。

四、計(jì)算題：本大題共3小題，共48分。10.某一具有速度選擇器的質(zhì)譜儀原理如圖所示，A為粒子加速器，加速電壓U1=5×103V；B為速度選擇器，磁場(chǎng)與電磁正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=0.1T，兩板間距離為d=5cm；C為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2=0.5T。今有一質(zhì)量為m=1.0×10?25kg、電荷量為q=1.6×10?18C的正粒子(不計(jì)重力)，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求：

(1)粒子經(jīng)過加速器后的速度v為多大？11.如圖所示，厚度為?，寬度為d的金屬導(dǎo)體板放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于板的兩個(gè)側(cè)面向里，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。

(1)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，導(dǎo)體板上下側(cè)面的電勢(shì)哪個(gè)高？

(2)若測(cè)得上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間的電壓為U1，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，求此時(shí)電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為多少？

(3)由于電流和電壓很容易測(cè)量，因此霍爾效應(yīng)經(jīng)常被用于檢測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。若已知該導(dǎo)體內(nèi)部單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，電子電量為e，測(cè)得通過電流為I時(shí)，導(dǎo)體板上下側(cè)面的電壓為U，求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。12.如圖，足夠長(zhǎng)的導(dǎo)軌寬L=1.0m，軌道平面與水平面的夾角為α=37°，定值電阻R1=3.0Ω，R2=6.0Ω，其余電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.0T，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上。有一質(zhì)量為m=0.5kg、電阻忽略不計(jì)的金屬桿，垂直導(dǎo)軌放置，現(xiàn)沿框架接觸良好的由靜止下滑，金屬桿與導(dǎo)軌間滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.5，設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域無限大。(重力加速度取g=10m/s2，sin37°=0.6)求：

(1)在桿滑動(dòng)過程中，桿所受到的滑動(dòng)摩擦力大??；

(2)在桿滑動(dòng)過程中，桿可以達(dá)到的速度最大值；

(3)導(dǎo)體桿從靜止釋放到達(dá)到最大速度用時(shí)3s，求此過程中，電阻R1上產(chǎn)生的熱量Q參考答案1.C

2.D

3.A

4.C

5.D

6.BD

7.BD

8.ABC

9.13.50

A

1.48

2.00

0.44

0.60

10.解：(1)粒子在加速器中做加速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理得：qU1=12mv2

代入數(shù)據(jù)解得：v=4×105m/s

(2)兩板間距離為d=5cm=0.05m

粒子恰能通過速度選擇器，則有：qvB1=qU2d

代入數(shù)據(jù)解得：U2=2×103V

(3)粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，有：qvB2=mv2R11.解：(1)導(dǎo)體的電子定向移動(dòng)形成電流，電子的運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反，電流方向向右，則電子向左運(yùn)動(dòng)，由左手定則判斷電子會(huì)偏向A端面，A板上出現(xiàn)等量的正電荷，電場(chǎng)線向上，所以下側(cè)面A′的電勢(shì)高于側(cè)面A的電勢(shì)；

(2)當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，根據(jù)平衡條件有

eU1?=evB1

解得

v=U1B1?；

(3)由電流微觀表達(dá)式得

I=neSv=nv?de

解得

v=In?ed

又

v=UB?

聯(lián)立得

B=nUedI。12.解：(1)對(duì)導(dǎo)體棒做受力分析易得，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)所受支持力：FN=mgcosθ

滑動(dòng)摩擦力：f=μFN

聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得：f=2N

(2)導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于一個(gè)電源，R1、R2為外電路，且R1、R2為并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)桿L達(dá)到最大速度vm時(shí)有導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：Em=BLvm

電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流：Im=EmR總

對(duì)電路分析可知：R總=R1R2R1+R2

導(dǎo)體棒所受安培力：F=BImL

速度最大時(shí)，加速