北京市八一学校2024-2025学年高二上学期期末物理试卷

北京市八一学校2024~2025学年度第一学期期末试卷 高二物理 制卷人史磊申卷人杨清源 一、单项选择题(10小题，每题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中， 只有一个选项正确。) 1.在一条沿水平方向放置的导线下方，放一个可以自由转动的小磁 针。实验中观察到，当导线中没有通电流时，小磁针的指向如图 所示：当导线中通恒定电流时，小磁针N极向纸内转动，则 △.导线中的电流方向向右 B.导线中的电流方向向左 C.若将小磁针放置在导线的上方，小磁针肯定不发生转动 D.若将小磁针放置在导线的上方，也能观察到小磁针N极向纸内转动 2.如图所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到 电源上，线圈B的两个接线柱连接到灵敏电流计上，把线圈 A静置于线圈B的内部。下列判断正确的是 A.开关闭合瞬间，电流计指针不偏转 B.开关闭合瞬间，电流计指针会偏转 C.开关闭合，向右移动滑动变阻器滑片的过程中，电流计指 针不偏转 D.开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B将排斥线圈A 3。在恒定的匀强磁场中固定一根通电直导线，导线的方向与磁场方向垂直。下图反映的是 这根导线受到的磁场力大小F与通过导线的电流I之间的关系，MN两点各对应一组F、 I的数据，其中可能正确的是 F F 4.将R1=102、R=202的电阻串联接在正弦交流电路中，通过电阻R2的电流i随时间1变 化的情况如图所示。则 A A.通过R1的电流有效值是1.2A 0.6V2 B.R2两端的电压有效值是6V2V 3 t/x10-2s C.通过R2的电流有效值是1.2V5A 0.6V2 D.R1两端的电压有效值是6V 5.如图所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管 底有一带电小球，玻璃管的右侧存在有界匀强磁场，磁场方向垂直纸 面向里。从某时刻开始，玻璃管在外力作用下，始终保持不变的速度， 沿垂直于磁场方向进入磁场中运动，最终小球从上端管口飞出。在这 一过程中，小球所带电荷量保持不变，下列说法正确的是 第1页共8页 A.带电小球在竖直方向做匀加速直线运动 B.玻璃管对带电小球的弹力不做功 C.带电小球受到的洛伦兹力做正功 D.带电小球的机械能保持不变 6.如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一电荷量为+g的粒 子以速度。从该装置的左端沿水平方向向右做直线运动。忽略粒子重力的影响，则 A,该粒子的速度=日 E B.若只将粒子的速度变为2V,其将往上偏 C,若只将粒子的电荷量改为+2q,其将往下偏 D.若只将粒子的电荷量改为q,其将往上偏 7.如图所示，有质子（田、氘核(H田、氚核H田和氯核（扭©）四种带电粒子，先后从加速电压是 U1的加速电场中的P点由静止释放，被加速后从B板的小孔射出，沿C、D间的中线进入偏 转电压为U2的偏转电场，都能够从偏转电场的另一端射出，如果不计重力的影响，以下判断 中正确的是() A质子田的偏转位移y最大 B.氘核田的速度偏转角日最小 p C氮核H©)射出偏转电场时的动能最大 D D.氚核田射出偏转电场时的速度最大1 8.某同学想对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，他设计了如图甲所示电路，电路两端电 压U恒定，A1、A为完全相同的电流传感器，先闭合开关K得到如图7所示i-t图像， 电路稳定后，断开开关（断开开关实验数据未画出）。下列关于该实验说法正确的是 入.闭合开关时，自感线圈中电流为零，自感电动势也@⑧ 为零 B乙图中的a曲线表示电流传感器A2测得的数据 C.断开开关时，小灯泡会明显闪亮后逐渐熄灭 D.,时刻小灯泡与线圈的电阻相等 9。如图所示，用洛伦兹力演示仪研究带电粒子在匀强磁场中的运动，以虚线表示电极K释 放出来的电子束的径迹。在施加磁场之前，电 子经加速后沿直线运动，如图甲所示：施加磁 场后电子束的径迹，如图乙所示：再调节演示 仪可得到图丙所示的电子束径迹。下列说法 正确的是 A,在图乙基础上仅增大磁感应强度，可得到 第，I染8页 图丙所示电子束径迹 B.在图乙基础上仅提高电子的加速电压，可得到图丙所示电子束径迹 C.施加的磁场方向为垂直纸面向外 D.图乙与图丙中电子运动一周的时间一定相等 10.某种滴水起电机装置如图】所示，滴水装置左右相同的两管口形成的水滴分别穿过距管 口较近的铝环A、B后滴进铝简C、D,铝环A用导线与铝筒D相连，铝环B用导线与铝 简C相连，导线之间彼此绝缘，整个装置与外界绝缘。由于某种偶然的原因，C筒带上微量 的负电荷，则与之相连的B环也带有负电荷，由于静电感应，B环上方即将滴落的水滴下端 会带正电荷，上端带负电荷，如图2所示。水滴在落下瞬间，正负电荷分离，如图3所示带正 电荷的水滴落下穿过B环滴入D简，C、D两筒之间产生电势差。为研究问题方便，假设 滴水装置中水足够多，每滴水质量相同，忽略简内液面高度的变化，下列说法正确的是() 水 -B 图1 图2 图3 A.水滴下落到简内的时间越来越短 B.滴水装置中会产生从左向右的电流 C.C、D两简之间的电势差会一直增大 D. 在起电的过程中，水的重力势能完全转化为电能 二、多项选择题（共4小题。每题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中， 至少有两个选项是正确的，全部选对的得3分，选错或不答得0分，选对但不 全的得2分。) 11.下图中标出了匀强磁场的磁感应强度B、通电直导线中的电流I和它受到的安培力F的 方向，其中正确的是 ×BXX× X BX XX ×× ×XF×× ××州为 ××以 ××× XXX ×××X A D 12.如图所示，电源与电动机连接成闭合回路。已知电源电动势为E、内阻为：，电动机的 额定电压为U、额定电流为【、线圈电阻为R。开关闭合后，电动机恰好正常工作，则 A.电动机的额定电流1=Y 第3页共8页 B.电动机的额定电流1=E- 《 C.电动机输出的机械功率P=-I严R D.电动机输出的机械功率P=Un 13.如图所示，置于水平面上的两根金属导轨间距为L,分别与电源正、负极相连。导体棒 b放在导轨上且与导轨垂直，整个装置处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方 向垂直于导体棒，且与导轨平面夹角为，已知回路中电流为1，导体棒始终处于静止状 态。关于导体棒的受力情况，下列说法正确的是 A.安培力大小为LB B.安培力大小为0 C.静摩擦力大小为ILBcos0 D.静摩擦力大小为ILBsine 14.如图所示，将非磁性材料制成的圆管置于匀强磁场中，当含有大量正负离子的导电液体 从管中由左向右流过磁场区域时，测得管两侧M、N两点之间有电势差U。忽略离子重 力影响，则 BX××× A.M点的电势高于N点 B.N点的电势高于M点 C.管中导电液体的流速越大，M、N两点之间的电势差U越大 ××"×× D.管中导电液体的离子浓度越大，M、N两点之间的电势差U越大 三、实验题（本大题共2小题，共18分) 15,某同学通过实验测量一个定值电阻的阻值。 (1)他先用多用电表对该电阻进行了初步测量。他用电阻×1挡进行测量，指针位置如图1 所示，则该电阻的阻值约为 0. (2)在(1)基础上，他想用电压表和电流表更精确地测量这个电阻的阻值。 他在实验室找到如下器材： 电流表：量程0-0.6A,内阻约0.12： 电压表：量程0-3V,内阻约3k2: 滑动变阻器：最大阻值15，额定电流1.0A: 电源：电动势3V,内阻约0.52： 3000/Y 25000/7 开关一个，导线若干。 为了减小实验误差，电流表和电压表的连接方法应该选用下图中的 (选填“甲” 或“乙”)，不考虑偶然误差，采用这种方式测量的结果与真实值相比偏 (选填“大” 或“小”)。 16.实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务，被测电池的电动势 约为1.5V,内阻约为1.02。某小组计划利用图示的电路进行测量，已知实验室除待测电 池、开关、导线外，还有下列器材可供选用： 电流表A1:量程0-0.6A,内阻约0.1252 电流表A2:量程0-3A,内阻约0.0252 电压表V:量程0-3V,内阻约3k2 滑动变阻器R:0-202,额定电流2A (1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用 (填写仪器的字母代号). (2)请根据所示电路图，在下图中完成实物的连接。 ◆UW 1.5 14 13 12 1.1 1.0 0 0.1020.30.40.50.6 (3)上图是该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流 变化的U-I图线，请据此图线判断被测干电池的电动势E=V,内阻， Ω。（结果保留到小数点后两位） (4)若仅考虏电表内阻的影响，上图中描绘的点迹与“电池两端电压的真实值”和“流过 电池的电流真实值”所对应点迹存在一定的偏差，请根据实验中该同学测得的数据， 以及电表的参数估算这一偏差的数量级的为 A.102A B104A C.102V D.104V 四、解答题：（本题共4小题，共40分。解答题应写出必要的文字说明、方程和 重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须 明确写出数值和单位) 17.如图所示，两平行金属板间距为d,电势差为U,板间电场可视为匀强电场：金属板下 方有一磁感应强度为B的匀强磁场。电荷量为+9、质量为m的粒子，由静止开始从正 极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周 运动。忽略重力的影响，求： (1)粒子从电场射出时速度v的大小： (2)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R: (3)粒子在磁场中运动的时间。 18.加速器在核物理和粒子物理研究中发挥着巨大的作用，回旋加速器是其中的一种。如图 所示为回旋加速器的工作原理图。D1和D2是两个中空的半圆 金属盒，分别和一高频交流电源两极相连。两盒处于磁感应强 度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面。位于D1盒圆心 附近的A处有一个粒子源，产生质量为m、电荷量为+g的带 电粒子。不计粒子的初速度、重力和粒子通过两盒间的缝隙的 时间，加速过程中不考虑相对论效应。 (1)求所加交流电源的周期T (2)若已知半圆金属盒的半径为R,请估算粒子离开加速器时获得的最大动能Em。 19.如图1所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属 轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在 轨道上，与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。 M××a×××××× M××a×××××× XX R X× ×××××××× L×××××××× P×x6xXXX×2 P××6x×x××2 图1 图2 (1)如图2所示，若轨道左端MP间接一阻值为R的电阻，导体棒在水平向右的恒力 F的作用下由静止开始运动。 a.比较a、b两点电势大小的关系： b,求导体棒最终的稳定速度1的大小。 (2)如图3甲所示，若轨道左端MP间接一电动势为E、内阻为r的电源。闭合开关 S,导体棒从静止开始运动。 a.推导导体棒的速度和加速度满足的关系表达式： b.若在轨道左端MP间再接一阻值为R的电阻，如图3乙所示。闭合开关S,导体棒 ab从静止开始运动。求导体棒最终的稳定速度2的大小。 M ×a×××××× M xx××××N x×X×2×xN S ×××××× B 9 ]×××××× e ×××××××g ×B×××××× 图3甲 图3乙 (3)如图4所示，若轨道左端MP间接一电容器，电容器的电容为C,现给导体棒一 个向右的初速度0。 a.在图5中画出导体棒速度o随时间t变化的图像； b.求导体棒最终的稳定速度)的大小。 M×X日×××XX兰N ××XX××。×× ；·XX×X X《X×XX Px×6×××××x 图4 0 图5 20.半导体内导电的粒子一“载流子”有两种：电子和空穴（空穴可视为能移动的带正电的 粒子)，每个载流子所带电量的绝对值均为e。 如图所示，将一块长为a、宽为b、厚为c的长方体半导体样品板静止放置，沿x轴方向施 加一匀强电场，使得半导体中产生沿x轴正方向的恒定电流，之后沿y轴正方向施加磁感应 强度大小为B的匀强磁场，很快会形成一个沿z轴负方向的 上表面 稳定电场，称其为霍尔电场。 (1)若样品板中只存在一种载流子，测得与z轴垂直的两个 侧面（样品版中“上表面”和“下表面”）之间电势差为U 求霍尔电场的电场强度大小E。 下表面 (2)现发现一种新型材料制成的样品板中同时存在电子与空 穴两种载流子，单位体积内电子和空穴的数目之比为。电子和空穴在半导体中定向移动时 受到材料的作用可以等效为一个阻力，假定所有载流子所受阻力大小正比于其定向移动的速 率，且比例系数相同。 a.请在下图（样品板局部侧视图）中分别画出刚刚施加磁场瞬间，电子和空穴所受洛伦兹 力的示意图。 xxxxxxxx→E ×X×X××·×× X灯×，×X×X(xX ×B××XXX× XX×X×X×x b.在霍尔电场稳定后（即图22中“上表面”和“下表面”积累的电荷量不再改变），电子 和空穴沿x方向定向移动的速率分别为1和2。关于电子和空穴沿z轴方向的运动情况， 某同学假设了两种模型： 模型①：电子和空穴都不沿z轴方向做定向移动： 模型②：电子和空穴仍沿z轴方向做定向移动。 请依据受力情况和电荷守恒等基本规律，判断该样品中电子和空穴沿z轴方向的运动情况符 合哪种模型。 若认为模型①正确，请计算电子受到的霍尔电场的电场力大小F: 若认为模型②正确，请计算电子与空穴沿z方向定向移动的速率1'和2之比。 c.在(2)b基础上，求霍尔电场稳定后电场强度大小E 北京市八一学校20242025学年度第一学期期末试卷 高二物理答案 —、 选择题（共14小题.每题3分共42分） 1 2 3 4 3 6 A B C D A B C 8 0 10 11 12 13 [4 D A B BD BC AD AC 部分选择题解析 7.c 【解析】设偏转电场长为L,极板间距为， 在加速电场中，根据动能定理有gU1= 2mv3-0 在偏转电场中，带电粒子做类平抛运动，则有L=6ta=胎，y=a2 联立可得y= 二所以四种带电拉子的偏转位移)y相同，故人维溪 带电粒子的偏向角为an8=a些=之 2U1d 所以四种带电粒子的偏向角8相等，故B错误： 根据动能定理可得9山+9导y=m呢 带电粒子射出偏转电场时的动能为B&=mf=q叫十9学y 由于氢核(H©)的电荷量最大，所以氢核(He)射出偏转电场时的动能最大，故C正确： 带电粒子射出偏转电场时的速度为v=, -兴+学) m 由丁质子G)的比荷是最大，所以质子H)射出偏转电场时的速度最大，故D错误。 8.【解答】D A闭合开关时，电感线圈中电流为零，但由于线圈的自感现象，其自感电动势不为零，故A 错误； B闭合开关K的瞬间，线圈由于自感现象，电流慢慢增加到最大，所以乙图中的b曲线表示 电流传感器A2测得的数据，故B错误； C,由于稳定后两支路电流相等，所以断开开关后，小灯泡不会明显闪亮，而是逐渐熄灭， 故C错误。 D.t1时刻两支路电流相等，说明小灯泡与线圈的电阻相等，故D正确： 9.【解答】A AB、根指eU=m2,eB=学，解得r=2, 提高电子的加速电压，r变大，不能 得到图丙轨迹；仅增大磁感应强度，r变小，可以得到图丙所示中子束径迹，故B错误，A 第1页共4页 正确： C、根据左手定则，施加的磁场方向为垂直纸面向里，故C错误； D、电子在匀强磁场中的周期为T=m,可见图乙与图丙中电子运动一周的时间可能相 Be 等，故D不正确。 10.【解析】B A滴落到铝筒的带电水滴在逐渐增加，电荷量先增加，后C、D两简之间产生的电势差增大 到一定时会放电，电荷量又减小，故排斥力先增大后减小，下落时间会先增大，后减小， 故A错误： B水滴在落下瞬间，正负电荷分离，带负电荷的水滴留在B环上方的滴水装置，同理，带正 电荷的水滴留在A环上方的滴水装置，左右形成电势差，会产生从左向右的电流，故B正 确： C根据题意知，水滴在落下过程，先加速后减速运动，随着滴落到铝简的带电水滴在增 加，排斥力先增大，直到水滴到达桶底恰好速度减为零时，不再滴落到铝筒，之后C、D两 筒之间的电势差不变，故C错误； D,在起电的过程中，水的重力势能转化为电能和水的动能，故D错误。 13【解答】AD AB根据安培力的计算公式可得安培力的大小为：F=1LB,故A正确B错误： W CD根据左手定则可知安培力的方向斜向右下方，正视图如图所示： 水平方向根据平衡条件可得静摩擦力大小为f=Fsin8=ILBsin0,故C错误、D正确。 14【解答】AC AB管中的导电液休从管中由左向右流过磁场区域时，由左于定则可知：带电液休在洛伦兹 力的作用下，带正电的离子向上偏，带负电的离子向下偏，使管上壁带正电、下壁带负 电，所以M点的电势离于N点，A正确，B错误： CD.两管壁最后电压稳定时，则有电场力与洛伦兹力平衡qvB=qU=Bvd,管中导电 液体的流速越大，M、N两点之间的电势差U越大，C正确，与液体离子浓度无关，D错 误。