北京市西城區(qū)2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期末考試物理試卷

這是一份北京市西城區(qū)2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期末考試物理試卷，共9頁(yè)。試卷主要包含了5V直流電壓擋進(jìn)行檢測(cè)，0 A；等內(nèi)容，歡迎下載使用。
本試卷共8頁(yè)，100分?？荚嚂r(shí)長(zhǎng)90分鐘。考生務(wù)必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無(wú)效?？荚嚱Y(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。
第一部分（選擇題 共42分）
一、單項(xiàng)選擇題（共10個(gè)小題，每小題3分。在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。）
1．以下物理量中屬于矢量的是
A．電場(chǎng)強(qiáng)度 B．電勢(shì) C．電勢(shì)差 D．電勢(shì)能
a
b
c
O
2．如圖所示，一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn)，圖中虛線為該點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面。一帶正電的粒子以一定初速度射入點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，依次通過(guò)a、b、c三點(diǎn)。則該粒子
A．在a點(diǎn)受到的靜電力大于在b點(diǎn)受到的靜電力
B．在c點(diǎn)受到的靜電力大于在b點(diǎn)受到的靜電力
C．在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在b點(diǎn)的電勢(shì)能
D．在c點(diǎn)的電勢(shì)能小于在b點(diǎn)的電勢(shì)能
N
S
3．在一條沿水平方向放置的導(dǎo)線下方，放一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針。實(shí)驗(yàn)中觀察到，當(dāng)導(dǎo)線中沒(méi)有通電流時(shí)，小磁針的指向如圖所示；當(dāng)導(dǎo)線中通恒定電流時(shí)，小磁針N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，則
A．導(dǎo)線沿東西方向放置
B．導(dǎo)線中的電流方向向右
C．若將小磁針?lè)胖迷趯?dǎo)線的上方，也能觀察到小磁針N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)
D．若將小磁針?lè)胖迷趯?dǎo)線的延長(zhǎng)線上，也能觀察到小磁針N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)
4．右圖是有兩個(gè)量程的電壓表，當(dāng)使用A、B兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0 ~ 10 V；當(dāng)使用A、C兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0 ~ 100 V。表頭的內(nèi)阻為Rg，R1和R2是與表頭串聯(lián)的兩個(gè)電阻。以下關(guān)系式一定正確的是
A． B．C． D．

L1
E r
S1
A2
A1
L2
L3
L4
S2
S3
S4
5．如圖所示，四盞相同的燈泡并聯(lián)接在電池組兩端，閉合S1后，燈泡L1正常發(fā)光。依次閉合S2、S3、S4，燈泡L2、L3、L4也依次亮起來(lái)，在此過(guò)程中電流表A1和A2示數(shù)的變化情況是
A．A1和A2的示數(shù)都逐漸增大
B．A1和A2的示數(shù)都逐漸減小
C．A1的示數(shù)逐漸增大，A2的示數(shù)逐漸減小
D．A1的示數(shù)逐漸減小，A2的示數(shù)逐漸增大
6．線圈與電流表相連，把磁鐵的某一個(gè)磁極向線圈中插入或從線圈中抽出時(shí)，電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)中觀察到，當(dāng)把磁鐵N極向線圈中插入時(shí)，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)。下列操作中，同樣可使電流表指針向右偏轉(zhuǎn)的是
A．保持磁鐵N極處在線圈中靜止
B．把磁鐵的N極從線圈中抽出
C．把磁鐵的S極從線圈中抽出
D．把磁鐵的S極向線圈中插入

7．如圖所示的平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直。一電荷量為+q的粒子以速度v從該裝置的左端沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)。忽略粒子重力的影響，則
B
+ + + + + + + +


A．該粒子的速度
v
+q
B．若只將粒子的電荷量改為-q，其將往上偏
E
C．若只將粒子的電荷量改為+2q，其將往下偏
- - - - - - - -


D．若只將粒子的速度變?yōu)?v，其將往上偏
8．如圖所示，電池、開(kāi)關(guān)和燈泡組成串聯(lián)電路。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光。某同學(xué)為了判斷究竟是什么原因造成了這種現(xiàn)象，在閉合開(kāi)關(guān)且不拆開(kāi)導(dǎo)線的情況下，用多用電表2.5V直流電壓擋進(jìn)行檢測(cè)。他將紅表筆與接線柱A接觸并保持不動(dòng)，用黑表筆分別接觸接線柱B、C、D、E、F。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)黑表筆接觸B、C、D時(shí)，示數(shù)為1.50 V；當(dāng)黑表筆接觸E、F時(shí)，示數(shù)為0。若該電路中只存在一個(gè)問(wèn)題，則燈泡不發(fā)光的原因可能是
E
D
F
C
A．電池沒(méi)電了
B．燈泡燈絲斷了
C．導(dǎo)線DE斷了
B
A
D．開(kāi)關(guān)接觸不良
9． 如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向放置一段導(dǎo)線ab。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)線長(zhǎng)度為l、橫截面積為S、單位體積內(nèi)自由電子的個(gè)數(shù)為n。導(dǎo)線中通以大小為I的電流，設(shè)導(dǎo)線中的自由電子定向運(yùn)動(dòng)的速率都相同，則每個(gè)自由電子受到的洛倫茲力
A．大小為，方向垂直于導(dǎo)線沿紙面向上
B．大小為，方向垂直于導(dǎo)線沿紙面向上
C．大小為，方向垂直于導(dǎo)線沿紙面向下
D．大小為，方向垂直于導(dǎo)線沿紙面向下
10．如圖1所示，將線圈套在長(zhǎng)玻璃管上，線圈的兩端與電流傳感器（可看作理想電流表）相連。將強(qiáng)磁鐵從長(zhǎng)玻璃管上端由靜止釋放，磁鐵下落過(guò)程中將穿過(guò)線圈。實(shí)驗(yàn)觀察到如圖 2 所示的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像。下列說(shuō)法正確的是
接電腦
電流傳感器
線圈
強(qiáng)磁鐵
圖1
t1
t2
t3
圖2
0.4
0.6
0
-0.2
-0.4
-0.6
0.2
0.4
0.6
I/A
t/s
-0.8
0.8
A．t1~ t3 時(shí)間內(nèi)，磁鐵受到線圈的作用力始終向下
B．t1~ t3 時(shí)間內(nèi)，磁鐵受到線圈的作用力方向先向上后向下
C．若將線圈到玻璃管上端的距離加倍，線圈中產(chǎn)生的電流峰值也將加倍
D．若將線圈的匝數(shù)加倍，線圈中產(chǎn)生的電流峰值可能幾乎不變
二、多項(xiàng)選擇題（本題共4小題，每小題3分，共12分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)是符合題意的，全部選對(duì)得3分，選對(duì)但不全得2分，錯(cuò)選不得分。）
11．下圖中標(biāo)出了勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、通電直導(dǎo)線中的電流I和它受到的安培力F的方向，其中正確的是
B
I
F
B
C
I
F
B
A
I
B
F
D
I
F
B
12．如圖所示，電源與電動(dòng)機(jī)連接成閉合回路。已知，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，電動(dòng)機(jī)的額定電壓為U、額定電流為I、線圈電阻為R。開(kāi)關(guān)閉合后，電動(dòng)機(jī)恰好正常工作，則
M
E r
S
A．電動(dòng)機(jī)的額定電流
B．電動(dòng)機(jī)的額定電流
C．電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率
D．電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率
圖2
1
0
t/s
B
2
3
4
5
B0
-B0
B
I
圖1
13．在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)。規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖1所示，磁場(chǎng)方向向上為正方向。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t 按圖2所示的正弦曲線規(guī)律變化時(shí)，下列說(shuō)法正確的是
A．t = 1 s時(shí)，導(dǎo)體環(huán)中的電流為0
B．t = 2 s時(shí)，導(dǎo)體環(huán)中的磁通量變化率為0
C．t = 3 s和t = 5 s時(shí)，導(dǎo)體環(huán)中的電流大小相等、方向相反
D．2 s ~ 4 s內(nèi)，導(dǎo)體環(huán)中的電流方向先為負(fù)方向后為正方向
14．利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖所示，將一厚度為d的半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)B中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面E、F間通以電流I時(shí)，另外兩側(cè)M、N間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中定向移動(dòng)形成電流的載流子受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，在M、N間產(chǎn)生霍爾電壓UH。半導(dǎo)體的載流子有自由電子或空穴（相當(dāng)于正電荷）兩種類(lèi)型。結(jié)合所學(xué)知識(shí)，判斷下列說(shuō)法正確的是
I
I
UH
B
d
E
F
N
M
A．若該半導(dǎo)體是空穴導(dǎo)電，則M側(cè)電勢(shì)低于N側(cè)電勢(shì)
B．若增大半導(dǎo)體薄片的厚度d，則霍爾電壓UH也將增大
C．若增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，則霍爾電壓UH也將增大
D．若增大電流I，則霍爾電壓UH也將增大
第二部分（實(shí)驗(yàn)和計(jì)算論述題 共58分）
三、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，共18分）
15．（8分）
利用圖1所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，其中E為電源，R為定值電阻，C為電容器，A為電流表，V為數(shù)字電壓表。
（1）單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接1后，電容器進(jìn)行的是_______（選填“充電”或“放電”）過(guò)程。此過(guò)程中觀察到的現(xiàn)象是______（選填選項(xiàng)前的字母）。
圖1
A．電流表的示數(shù)增大后逐漸趨于穩(wěn)定
B．電流表的示數(shù)迅速增大到某一值后逐漸減小至零
C．電壓表的示數(shù)增大后逐漸趨于穩(wěn)定
D．電壓表的示數(shù)迅速增大到某一值后逐漸減小至零
圖 2
C1
C2
（2）圖2所示為兩個(gè)固定電容器，C1的電容為220μF，C2的電容為4700 μF。分別將兩個(gè)電容器接入圖1所示的電路進(jìn)行充電。已知電源電壓均小于兩個(gè)電容器的額定電壓，則充電結(jié)束后兩個(gè)電容器的情況，下列說(shuō)法正確的是_____（選填選項(xiàng)前的字母）。
A．兩個(gè)電容器所帶的電荷量相等
B．電容器C1的電荷量小于電容器C2的電荷量
C．兩個(gè)電容器兩極間的電勢(shì)差相等
D．電容器C1兩極間的電勢(shì)差小于電容器C2兩極間的電勢(shì)差
16.（10分）
某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量一個(gè)定值電阻的阻值。
（1）他先用多用電表對(duì)該電阻進(jìn)行了初步測(cè)量。他用電阻×1擋進(jìn)行測(cè)量，指針位置如圖1所示，則該電阻的阻值約為_(kāi)_______?。
圖1
（2）在（1）基礎(chǔ)上，他想用電壓表和電流表更精確地測(cè)量這個(gè)電阻的阻值。
他在實(shí)驗(yàn)室找到如下器材：
電流表：量程0~0.6 A，內(nèi)阻約0.1 ?；
電壓表：量程0~3 V，內(nèi)阻約3 k?；
滑動(dòng)變阻器：最大阻值15 ?，額定電流1.0 A；
電源：電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻約0.5 ?；
開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。
①為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表和電壓表的連接方法應(yīng)該選用圖2中的______（選填“甲”或“乙”），不考慮偶然誤差，采用這種方式測(cè)量的結(jié)果與真實(shí)值相比偏______（選填“大”或“小”）。
A
Rx
V
甲
圖2
A
Rx
V
乙
I/A
U/V
2.5
0.5
1.0
1.5
2.0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
圖4
②他在相關(guān)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)中，看到圖3所示的兩種滑動(dòng)變阻器的連接方式，他選擇了其中一種，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得到多組數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)標(biāo)記在了坐標(biāo)紙上，如圖4所示。
甲
圖3
Rx
R
乙
Rx
R
a．在圖4中畫(huà)出該電阻的U-I圖線，根據(jù)圖線可計(jì)算出電阻R =_______?（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
b．由圖4中的數(shù)據(jù)可知，他選擇的滑動(dòng)變阻器的連接方式是圖3中的____（選填“甲”或“乙”）。你的判斷依據(jù)是：__________________________________
__________________________________________________________________
四、計(jì)算論述題（本題共4小題，共 40分）
解答要求：寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式、演算步驟和答案。只寫(xiě)出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。
17. （9分）
E r
S
L
充電寶作為一種便攜的移動(dòng)電源，在生活中得到了廣泛的使用。某同學(xué)用電動(dòng)勢(shì)E = 5 V，內(nèi)阻r = 0.1 ??的充電寶給小臺(tái)燈L供電，小臺(tái)燈的電阻R = 9.9 ?，電路圖如圖所示。閉合開(kāi)關(guān)S，求：
（1）回路中的電流I；
（2）10 s內(nèi)通過(guò)小臺(tái)燈的電荷量q；
（3）10 s內(nèi)充電寶中產(chǎn)生的熱量Q。
d
+
+q
O
B
+
U
18. （9分）
如圖所示，兩平行金屬板間距為d，電勢(shì)差為U，板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)；金屬板下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子，由靜止開(kāi)始從正極板出發(fā)，經(jīng)電場(chǎng)加速后射出，并進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。忽略重力的影響，求：
（1）粒子從電場(chǎng)射出時(shí)速度v的大??；
（2）粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R；
（3）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。
19. （10分）
B
v
M
N
R
圖1
如圖1所示，足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，間距為L(zhǎng)，一端連接阻值為R的電阻。導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，其長(zhǎng)度恰好等于導(dǎo)軌間距，與導(dǎo)軌接觸良好。導(dǎo)體棒的電阻為r，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。在平行于導(dǎo)軌的拉力作用下，導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)，速度大小為v。
v
t
O
圖2
（1）求回路中的感應(yīng)電流大小I和導(dǎo)體棒MN兩端的電壓U。
（2）通過(guò)公式推導(dǎo)證明：在一段時(shí)間Δt內(nèi)，拉力做的功W等于電路獲得的電能W電。
（3）若在勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突然將拉力大小增大為原來(lái)的2倍，請(qǐng)說(shuō)出導(dǎo)體棒將如何運(yùn)動(dòng)，并在圖2坐標(biāo)系中作出此后導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的v-t圖像。
20. （12分）
在許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生包含粉塵的廢氣，為了減少粉塵對(duì)空氣的污染，通常讓廢氣經(jīng)過(guò)除塵室后再排放。如圖1所示，除塵室中有一矩形通道，其前、后面板使用絕緣材料，上、下面板使用金屬材料，并與電壓恒定的高壓直流電源相連。圖2 是該裝置的截面圖。通道長(zhǎng)L、寬b，上下板間距離d，電源電壓U，其中L和b為已知，且不可調(diào)，d和U可調(diào)。質(zhì)量為m、電荷量為-q、分布均勻的帶電粉塵以水平速度v進(jìn)入矩形通道，當(dāng)帶負(fù)電的塵埃碰到下板后其所帶電荷被中和，同時(shí)粉塵被收集。不計(jì)粉塵重力、空氣阻力及粉塵間的相互作用。
（1）若電源電壓為U1、上下板間距離為d1時(shí)，部分粉塵沒(méi)有被收集，求貼近上板進(jìn)入通道的粉塵離開(kāi)通道時(shí)，沿垂直于上下板方向偏移的距離y。
（2）若電源電壓為U2、上下板間距離為d2時(shí)，進(jìn)入通道的粉塵的收集率? = 64%。為使收集率達(dá)到100%，應(yīng)如何調(diào)整裝置？請(qǐng)分析說(shuō)明，并給出具體的調(diào)整方案。（寫(xiě)出一種方案即可）
（3）若粉塵恰好能夠被完全收集，在圖3中定性畫(huà)出某段時(shí)間t0內(nèi)，下極板沿通道長(zhǎng)度方向單位長(zhǎng)度收集到的粉塵數(shù)量P隨距通道入口距離x變化的趨勢(shì)圖線，并簡(jiǎn)要說(shuō)明作圖依據(jù)。
圖2
L
d
+
-
+ + + + + +
- - - - - -
接地線
v
圖1
L
d
b
v
P
O
x
圖3