北京市昌平区2023-2024学年高二（上）物理期末考试试卷

更新时间：2024-03-14 浏览次数：12 类型：期末考试

一、选择题（本题共14小题，共42分）

1. (2024高二上·昌平期末) 下列物理量中，属于矢量的是（）

A . 电场强度 B . 电势 C . 电流 D . 磁通量

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2. (2024高二上·昌平期末) 关于电荷，下列说法正确的是（）

A . 电荷量很小的电荷就是元电荷 B . 物体所带的电荷量可以是任意的
C . 在国际单位制中，电荷量的单位是库仑 D . 摩擦起电的过程实质上是创造电荷的过程

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3. (2024高二上·昌平期末) 一个带正电的球体 $\text{[math]}$ 放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球 $\text{[math]}$ 挂在横杆上的 $\text{[math]}$ 处。当小球 $\text{[math]}$ 静止时，丝线与竖直方向的夹角为 $\text{[math]}$ ，如图所示。在将悬点由 $\text{[math]}$ 处缓慢移到 $\text{[math]}$ 处的过程中，观察到夹角 $\text{[math]}$ 增大。由此可知
（）

A . 小球 $\text{[math]}$ 带负电
B . 悬点由 $\text{[math]}$ 处缓慢移到 $\text{[math]}$ 处的过程中，小球 $\text{[math]}$ 受到的静电力增大
C . $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 间的静电力大小与它们间的距离的平方成正比
D . $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 间的静电力大小与它们的电荷量乘积成正比

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4. (2024高二上·昌平期末) 如图所示，在正点电荷 $\text{[math]}$ 产生的电场中有 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 两点，用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别表示 $\text{[math]}$ 点和 $\text{[math]}$ 点的电场强度大小，用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别表示 $\text{[math]}$ 点和 $\text{[math]}$ 点的电势，用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别表示同一负试探电荷在 $\text{[math]}$ 点和 $\text{[math]}$ 点的电势能。下列关系式正确的是
（）

A . $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$
C . $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$

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5. (2024高二上·昌平期末) 某空间中存在磁场，一电流元 $\text{[math]}$ 放在某点受到的最大磁场力为 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是
（）

A . 该点处的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$
B . 该点处的磁感应强度方向与 $\text{[math]}$ 的方向相同
C . 如果电流元的电流增大，该点处的磁感应强度也增大
D . 如果撤去电流元，该点处的磁感应强度变为零

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6. (2024高二上·昌平期末) 下列说法正确的是（）

A . 穿过某一回路的磁通量不为零，回路中将产生感应电动势
B . 穿过某一回路的磁通量发生变化，回路中将产生感应电动势
C . 穿过某一回路的磁通量越大，产生的感应电动势越大
D . 穿过某一回路的磁通量变化越大，产生的感应电动势越大

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7. (2024高二上·昌平期末) 在如图所示的电路中，电源电动势为 $\text{[math]}$ ，内阻为 $\text{[math]}$ ；滑动变阻器的总电阻 $\text{[math]}$ 大于电源内阻；电流表和电压表均可视为理想电表。闭合开关 $\text{[math]}$ ，当滑动变阻器触头 $\text{[math]}$ 从左端开始向右移动的过程中，下列说法正确的是
（）

A . 电流表、电压表的示数均增大 B . 电流表、电压表的示数均减小
C . 电源的输出功率增大 D . 电源的输出功率先增大后减小

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8. (2024高二上·昌平期末) 某同学做静电感应实验，想让一个不带电的导体球甲带电，操作步骤及结论如下： $\text{[math]}$ 把甲球移近带负电的绝缘导体球乙，但甲、乙两球不接触； $\text{[math]}$ 用手触摸甲球； $\text{[math]}$ 手指移开； $\text{[math]}$ 移开乙球； $\text{[math]}$ 甲球带正电； $\text{[math]}$ 甲球带负电。上述操作过程和结论均正确的是（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$
C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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9. (2024高二上·昌平期末) 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为 $\text{[math]}$ ，直角三角形导线框 $\text{[math]}$ 通以恒定电流 $\text{[math]}$ ，放置在磁场中。已知 $\text{[math]}$ 边长为 $\text{[math]}$ ，与磁场方向平行； $\text{[math]}$ 边长为 $\text{[math]}$ ，与磁场方向垂直。下列说法正确的是
（）

A . $\text{[math]}$ 边所受安培力大小为 $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ 边所受安培力大小为 $\text{[math]}$
C . $\text{[math]}$ 边所受安培力大小为 $\text{[math]}$ D . 整个导线框所受安培力为 $\text{[math]}$

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10. (2024高二上·昌平期末) 某同学发现，一电源在使用过程中，当通过它的电流大小有明显变化时，路端电压的变化并不明显。其原因可能是（）

A . 电源内阻很大 B . 电源内阻很小 C . 电源电动势很大 D . 电源电动势很小

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11. (2024高二上·昌平期末) 某扫地机器人利用自身携带的小型吸尘部件吸尘。已知机器人电池容量为 $\text{[math]}$ ，电机两端电压为 $\text{[math]}$ ，吸尘时的额定功率为 $\text{[math]}$ ，输出功率为 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是
（）

A . “ $\text{[math]}$ ”是能量单位 B . 吸尘时通过电机的电流为 $\text{[math]}$
C . 该机器人电机的电阻为 $\text{[math]}$ D . 理论上，该机器人充满电后可工作 $\text{[math]}$

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12. (2024高二上·昌平期末) 如图所示，利用电压传感器和电流传感器观察电容器的充、放电过程。先将单刀双掷开关 $\text{[math]}$ 置于接线柱 $\text{[math]}$ ，给电容器充电；充电结束后，再将开关 $\text{[math]}$ 置于接线柱 $\text{[math]}$ ，电容器放电。传感器采集所测电路的电压、电流信号，得到电容器充、放电过程电压 $\text{[math]}$ 和电流 $\text{[math]}$ 随时间 $\text{[math]}$ 变化的图像，分别如图 $\text{[math]}$ 甲 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 乙 $\text{[math]}$ 所示。下列说法正确的是（）

A . 电容器充电过程，电流和电压都逐渐增大
B . 电容器充电过程，电压逐渐增大而电流逐渐减小
C . 电容器放电过程，极板带电量均匀减少
D . 电容器放电过程，电容器的电容减小

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13. (2024高二上·昌平期末) 如图 $\text{[math]}$ 甲 $\text{[math]}$ 所示， $\text{[math]}$ 匝 $\text{[math]}$ 图中只画了 $\text{[math]}$ 匝 $\text{[math]}$ 圆形线圈面积为 $\text{[math]}$ ，电阻不计。线圈内存在方向垂直纸面向里且强度随时间变化的磁场； $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 。线圈两端 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 与一个电压传感器相连，电压传感器测得 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 两端的电压按图 $\text{[math]}$ 乙 $\text{[math]}$ 所示规律变化。在 $\text{[math]}$ 时（）

A . 磁感应强度随时间的变化率为 $\text{[math]}$ B . 磁感应强度随时间的变化率为 $\text{[math]}$
C . 穿过每匝线圈的磁通量为 $\text{[math]}$ D . 穿过每匝线圈的磁通量为 $\text{[math]}$

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14. (2024高二上·昌平期末) 我们知道，在匀强磁场中，带电粒子的速度方向与磁感应强度方向平行或垂直时，带电粒子将做匀速直线运动或匀速圆周运动；如果带电粒子的速度方向与磁感应强度方向既不平行，又不垂直，带电粒子将做螺旋线运动，如图所示。粒子转过一周所需的时间称为回转周期；粒子每转一周前进的距离称为螺距。根据运动的合成与分解思想，可解决此问题。下列说法不正确的是（）

A . 螺旋的直径与垂直磁感线的速度分量有关
B . 螺距与垂直磁感线的速度分量无关
C . 回转周期与垂直磁感线的速度分量有关
D . 具有相同的平行磁感线速度分量的同种带电粒子，从同一点出发，经一个回转周期后，将重新会聚到一点

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二、实验题（本题共2小题，共18分）

15. (2024高二上·昌平期末) 多用电表是常用的电学测量仪表，它既能测量电流又能测量电压，还能测量电阻。
1. （1）关于多用电表的使用，下列操作正确的是____
  
  A . 测灯泡电压时，应按图 $\text{[math]}$ 甲 $\text{[math]}$ 所示连线，测量时开关 $\text{[math]}$ 应断开 B . 测灯泡电流时，应按图 $\text{[math]}$ 乙 $\text{[math]}$ 所示连线，测量时开关 $\text{[math]}$ 应闭合 C . 测灯泡电阻时，应按图 $\text{[math]}$ 甲 $\text{[math]}$ 所示连线，测量时开关 $\text{[math]}$ 应断开
2. （2）某次用多用电表测量电阻和直流电压时指针位置如图所示，若选择开关置于：
  $\text{[math]}$ 电阻“ $\text{[math]}$ ”位置，则电阻的测量值为 $\text{[math]}$ ；
  $\text{[math]}$ 直流“ $\text{[math]}$ ”位置，则电压的测量值为 $\text{[math]}$ 。
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16. (2024高二上·昌平期末) 某学习小组做“测量金属丝的电阻率”的实验。
1. （1）使用螺旋测微器测量金属丝的直径 $\text{[math]}$ ，某次测量时螺旋测微器的示数如图所示，其读数为 $\text{[math]}$ 。
2. （2）图中 $\text{[math]}$ 甲 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 乙 $\text{[math]}$ 是测量金属丝电阻 $\text{[math]}$ 的两种电路，其主要区别是滑动变阻器的连接方式不同，一般称甲为“分压电路”，乙为“限流电路”。
  若需要待测电阻 $\text{[math]}$ 两端电压从零开始连续变化，应选用 $\text{[math]}$ 选填“甲”或“乙 $\text{[math]}$ 电路。
3. （3）测量金属丝的电阻 $\text{[math]}$ 时，某同学按“分压电路”连接实验器材，如图所示。其中 $\text{[math]}$ 选填“ $\text{[math]}$ ”“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ” $\text{[math]}$ 连线是错误的。
4. （4）该同学正确地完成了实验操作，在 $\text{[math]}$ 坐标系中标出了测量数据的坐标点，并描绘出了 $\text{[math]}$ 图线，如图所示。根据图线可知，该金属丝的电阻值 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 结果保留两位有效数字 $\text{[math]}$ 。
5. （5）关于实验误差的分析，下列说法正确的是。
  A.多次测量金属丝直径求平均值可以减小系统误差
  B.用 $\text{[math]}$ 图像处理实验数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
  C.电流表外接时，电压表分流会导致电阻测量值偏小
  D.电流表外接时，电流表分压会导致电阻测量值偏大
6. （6）电导率 $\text{[math]}$ 是电阻率的倒数，常用单位是 $\text{[math]}$ 。某种饮用水的电导率约为 $\text{[math]}$ 。将该饮用水灌入一个高约 $\text{[math]}$ 、容积约 $\text{[math]}$ 的薄壁塑料瓶中，瓶的两端用两个略小于瓶底面积的固定金属圆片电极密封，如图所示。能否用图中的实验器材较为精确地测量该饮用水的电导率？简要阐述理由。
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三、计算题（本题共4小题，共40分）

17. (2024高二上·昌平期末) 一水平放置的平行板电容器，两极板间电场可视为匀强电场。一电子从两极板间的中央点以初速度 $\text{[math]}$ 垂直于极板间的匀强电场飞入，恰能从下极板右边缘飞出，如图所示。已知两极板间距为 $\text{[math]}$ ，板长为 $\text{[math]}$ ，电子的质量为 $\text{[math]}$ ，电荷量为 $\text{[math]}$ 。不计电子的重力。求：
1. （1）电子在两极板间的加速度大小 $\text{[math]}$ ；
2. （2）两极板间电压 $\text{[math]}$ ；
3. （3）在此过程中电场力对电子所做的功 $\text{[math]}$ 。
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18. (2024高二上·昌平期末) 质谱仪是一种研究带电粒子的重要工具，它的构造原理如图所示。粒子源 $\text{[math]}$ 产生的带正电粒子首先经 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 两带电金属板间的电场加速，然后沿直线从缝隙 $\text{[math]}$ 垂直于磁场方向进入磁感应强度为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场，在磁场中经过半个圆周打在照相底片上的 $\text{[math]}$ 点。已知 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 两板间电压为 $\text{[math]}$ ，粒子的质量为 $\text{[math]}$ 、电荷量为 $\text{[math]}$ 。若粒子进入电场时的速度、所受重力及粒子间的相互作用力均可忽略。
1. （1）求粒子离开加速电场时速度的大小 $\text{[math]}$ ；
2. （2）求 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 两点间的距离 $\text{[math]}$ ；
3. （3）有同学认为，若保持 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 两板间电压不变，增大两板间距离，上述粒子将打在 $\text{[math]}$ 点的下方。你认为这个说法是否正确？简要说明理由。
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19. (2024高二上·昌平期末) 如图 $\text{[math]}$ 甲 $\text{[math]}$ 所示，相距为 $\text{[math]}$ 的平行金属导轨置于水平面内，导轨间接有定值电阻 $\text{[math]}$ 。质量为 $\text{[math]}$ 的金属棒 $\text{[math]}$ 与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ 、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中。 $\text{[math]}$ 时刻，对金属棒 $\text{[math]}$ 施加一与导轨平行的恒定拉力 $\text{[math]}$ ，使其由静止开始做加速直线运动。不计金属棒与导轨的电阻及金属棒与导轨间的摩擦。
1. （1）从 $\text{[math]}$ 时刻开始计时，在图 $\text{[math]}$ 乙 $\text{[math]}$ 所示的坐标系中定性画出金属棒 $\text{[math]}$ 的速度大小 $\text{[math]}$ 随时间 $\text{[math]}$ 变化的图像；并求出金属棒 $\text{[math]}$ 的最大速度 $\text{[math]}$ 。
2. （2）已知金属棒 $\text{[math]}$ 从开始运动到速度达到最大时的位移为 $\text{[math]}$ ，求在此过程中安培力对金属棒 $\text{[math]}$ 所做的功 $\text{[math]}$ 。
3. （3）本题中通过安培力做功实现了能量转化。我们知道安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力对运动电荷不做功，这似乎出现了矛盾，请结合图 $\text{[math]}$ 丙 $\text{[math]}$ 所示情境，分析说明当金属棒 $\text{[math]}$ 以速度 $\text{[math]}$ 向右运动时，自由电子所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起作用的？
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20. (2024高二上·昌平期末) 物理学中的宏观现象与粒子的微观行为之间存在必然联系，从微观角度分析宏观现象产生的本质原因是物理学的重要研究方法。
1. （1）如图所示，一段横截面积为 $\text{[math]}$ 、长为 $\text{[math]}$ 的直导线，单位体积内有 $\text{[math]}$ 个自由电子，电子电荷量为 $\text{[math]}$ 。该导线两端加电压时，自由电子定向移动的平均速率为 $\text{[math]}$ 。
  $\text{[math]}$ 、请推导导线中的电流 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 之间关系式。
  $\text{[math]}$ 、将该通电直导线放在磁感应强度 $\text{[math]}$ 的匀强磁场中，电流方向与磁感线垂直，导线所受安培力大小为 $\text{[math]}$ 。请由安培力的表达式推导洛伦兹力的表达式 $\text{[math]}$ 。
2. （2）如图所示的霍尔元件，宽度和厚度分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，放在沿 $\text{[math]}$ 方向的匀强磁场 $\text{[math]}$ 中，当元件通有沿 $\text{[math]}$ 方向的电流 $\text{[math]}$ 时，在元件的上侧面和下侧面之间会产生电势差 $\text{[math]}$ 。已知该霍尔元件的载流子是电子，电荷量为 $\text{[math]}$ ，单位体积中的自由电子数为 $\text{[math]}$ 。
  $\text{[math]}$ 、请证明： $\text{[math]}$
  $\text{[math]}$ 、由上问可知，在 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 一定的条件下， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 成正比，由 $\text{[math]}$ 的数值可以比较 $\text{[math]}$ 的大小，因此可以用这种元件探测某空间磁场的磁感应强度。该元件的摆放的方向对测量结果是否有影响？简要说明理由。
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