安徽省六安第一中学2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题

六安一中2024年秋学期高二年级期末考试 物理试卷 时间：75分钟 分值：100分 一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。 1．如图，真空中有两个电荷量均为的点电荷，分别固定在正三角形的顶点B、C．M为三角形的中心，沿的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆，电荷量为．已知正三角形的边长为a,M点的电场强度为0，静电力常量的k．顶点A处的电场强度大小为（     ） A． B． C． D． 2．真空中有电荷量为和的两个点电荷，分别固定在x轴上和0处。设无限远处电势为0，x正半轴上各点电势随x变化的图像正确的是（    ） A．B．C．D． 3．如图所示，虚线为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0。一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为23eV和5eV。当这一点电荷运动到某一位置时，其电势能变为－8eV，它的动能应为（　　） A．8eV B．19eV C．20eV D．34eV 4．有些仪器在使用时对电流非常敏感，需要对电流做精细的调节，常用两个阻值不同的变阻器来完成调节，一个做粗调另一个做微调。有两种电路如图甲、乙所示，分别将R1和R2两个变阻器按不同连接方式接入电路，R1的最大阻值较大，R2的最大阻值较小。则 A．图甲和图乙所示的电路都用R1做粗调 B．图甲和图乙所示的电路都用R2做粗调 C．图甲所示的电路用R1做粗调，图乙所示的电路用R2做粗调 D．图甲所示的电路用R2做粗调，图乙所示的电路用R1做粗调 5．某种不导电溶液的相对介电常数与浓度的关系曲线如图（a）所示，将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源，电流表等构成如图（b）所示的电路，闭合开关S后，若降低溶液浓度，则（　　） A．电容器的电容减小 B．电容器所带的电荷量增大 C．电容器两极板之间的电势差增大 D．电容器左侧极板带负电荷 6．用一根导线围成如图所示的回路KLMN，KN和LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧，O为圆心，KL和NM沿圆的半径方向，一圆环和KLMN在同一平面内，圆环的圆心也在O点，在圆环和回路KLMN中分别通以如图所示的恒定电流I1、I2，圆环固定，则下列说法正确的是（　　） A．圆环对KN段圆弧的斥力大于对LM段圆弧的引力 B．圆环对KL段和对MN段的安培力等大反向 C．回路KLMN将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动 D．回路KLMN将在纸面内向左平动 7．如图，距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为，一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间，相距为L的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为，导轨平面与水平面夹角为，两导轨分别与P、Q相连，质量为m、电阻为R的金属棒垂直导轨放置，恰好静止，重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力，下列说法正确的是（　　） A．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上， B．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下， C．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上， D．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下， 8．如图所示，在以O点为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。圆形区域外有大小相等、方向相反、范围足够大的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子沿直径AC方向从A点射入圆形区域。不计重力，下列说法正确的是（　　） A．粒子的运动轨迹可能经过O点 B．粒子射出圆形区域时的速度方向不一定沿该区域的半径方向 C．粒子连续两次由A点沿AC方向射入圆形区域的最小时间间隔为 D．若粒子从A点射入到从C点射出圆形区域用时最短，粒子运动的速度大小为 二、多选题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．如图所示，把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放置带电小球B。现给B一个沿垂直于AB方向的速度，B球将（　　） A．若A、B为异种电荷，B球一定做圆周运动 B．若A、B为异种电荷，B球可能做加速度、速度均变小的曲线运动 C．若A、B同种电荷，B球一定做远离A的变加速曲线运动 D．若A、B同种电荷，B球的动能一定会减小 10．如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为和。平板上有可让粒子通过的狭缝和记录粒子位置的胶片。平板下方有强度为的匀强磁场。下列表述正确的是（　　） A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 B．质谱仪是分析同位素的重要工具 C．能通过狭缝的带电粒子的速率等于 D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的荷质比越小 三、实验题（每空2分，共20分） 11．用如图a所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关、开关、导线若干 （1）闭合开关，将接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3V。在此过程中，电流表的示数_____（填选项标号） A．一直稳定在某一数值 B．先增大，后逐渐减小为零 C．先增大，后稳定在某一非零数值 （2）先后断开开关、，将电流表更换成电流传感器，再将接2，此时通过定值电阻R的电流方向 （选填“”或“”），通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的图像，如图b，时，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出 （保留2位有效数字）。 12．某小组完成“金属丝电阻率的测量”实验。 （1）如图1所示，用螺旋测微器测得金属丝的直径为 mm。     （2）用多用电表欧姆挡粗测金属丝的阻值，将选择开关旋转到电阻“10”位置时，正确操作后发现指针的偏转角过大，接下来的正确操作步骤依次为： ①将选择开关旋转到电阻“ ”（选填“1”或“100”）位置； ②将红黑表笔短接并 ；（补充相应的操作内容） ③将红黑表笔分别接触待测金属丝的两端，指针静止时如图2所示，则金属丝的阻值约为 Ω； ④将选择开关旋转到OFF挡。 （3）为得到待测金属丝更精确的阻值，该小组采用图3所示的电路进行测量，可供选择的仪器：电流表A（量程，内阻约为）、电压表V（量程3V、内阻约为）、滑动变阻器、滑动变阻器、电源（电动势1.5V，内阻约为）、开关S及导线若干。   ①为调节方便，滑动变阻器应选择 （选填“”或“”）。 ②请用笔画线表示导线，在图4中将实物电路补充完整 。 ③已知实验中所有器材均完好。闭合开关后，实验中将滑动变阻器触头从一端滑向另一端的过程中，两电表示数也随之变化但始终不为零，由此推断电路出现的故障是 。 四、解答题（第13题12分，第14题12分，第15题14分，共38分） 13．如图所示，、为竖直放置的平行金属板，两板间所加电压为，和为板上正对的小孔。平行金属板和水平放置在板右侧，关于小孔和所在直线对称、两板的长度为，两板间的距离为d，P、两板间加电压可形成匀强电场。阴极发出的电子（其初速度可忽略）经小孔进入、两板间，通过、间的电场加速后，进入、间的偏转电场。已知电子的质量为，电荷量为。整个装置处于真空中。忽略电子重力及电子间的相互作用。 （1）求电子到达小孔时的速度大小 （2）在、两板间加一恒定电压，为使电子从右侧离开偏转电场，求所加电压的最大值； （3）改变、两板间的恒定电压，使得电子打在板前瞬间的动能为，求此时、两板间的电压。 14．图示电路中电动机线圈的电阻，电源的电动势内阻，电容器的电容，上、下两极板均水平放置，板间距离，当滑动变阻器接入电路的阻值时，闭合开关，电路稳定后，质量、电荷量的带电液滴恰好静止在两板之间，如图所示。假设电动机始终能稳定工作且未超出额定功率，重力加速度取。 （1）求电容器的带电量； （2）求电动机输出的机械功率； （3）调节滑动变阻器连入电路的阻值可以改变电动机输出的机械功率。小明认为：为使电动机输出的机械功率达到最大值，必须使电源的输出功率也同时达到最大值。请推理论证小明的说法是否正确。 15．两屏幕荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别作垂直于两屏交线的直线为x和y轴，交点O为原点，如图所示，在y>0，0<x<a的区域有垂直于纸面向内的匀强磁场，在y>0，x>a的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为B，在O点处有一小孔，一束质量为m、带电量为q（q>0）的粒子沿x轴经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平荧光屏上，使荧光屏发亮，入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值，已知速度最大的粒子在0<x<a的区域中运动的时间与在x>a的区域中运动的时间之比为2:5，在磁场中运动的总时间为，其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的周期，试求两个荧光屏上亮线的范围（不计重力的影响）。 六安一中2024年秋学期高二年级期末考试 物理试卷参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D B C B D B D BC AB 1．【答案】D【详解】B点C点的电荷在M的场强的合场强为因M点的合场强为零，因此带电细杆在M点的场强，由对称性可知带电细杆在A点的场强为，方向竖直向上，因此A点合场强为故选D。 2．【答案】D【详解】根据点电荷周围的电势公式，设处的电势为0，得；解得故可知当时，；当时，。故选D。 3．【答案】B【详解】由题，电荷经过a、b点时的动能分别为23eV和5eV，动能减小为18 eV，而相邻的等势面之间的电势差相等，电荷在相邻等势面间运动时电场力做功相等，电势能变化量相等，则电荷从3等势面到4等势面时，动能减小6eV，电势能增大，等势面3的电势为0，电荷经过b时电势能为6eV；又由题，电荷经b点时的动能为5eV，所以电荷的总能量为其电势能变为-8eV时，根据能量守恒定律得到，动能应为19eV。故选B。 4．【答案】C【详解】甲图中，两个电阻串联，根据欧姆定律，调节R1时，电阻变化大，故电流改变大，是粗调。乙图中，两个电阻并联，电阻小的电流大，调节电阻R2是粗调。A．图甲和图乙所示的电路都用R1做粗调，与结论不相符，选项A错误；B．图甲和图乙所示的电路都用R2做粗调，与结论不相符，选项B错误；C．图甲所示的电路用R1做粗调，图乙所示的电路用R2做粗调，与结论相符，选项C正确；D．图甲所示的电路用R2做粗调，图乙所示的电路用R1做粗调，与结论不相符，选项D错误；故选C。 5．【答案】B【详解】A．降低溶液浓度，不导电溶液的相对介电常数增大，根据电容器的决定式可知电容器的电容增大，故A错误；BC．溶液不导电没有形成闭合回路，电容器两端的电压等于电源电动势，保持不变，根据；结合A选项分析可知电容器所带的电荷量增大，故B正确，C错误；D．电容器左侧极板与电源正极相连，带正电荷，故D错误。故选B。 6．【答案】D【详解】A．根据安培定则可知，圆环上的电流I1在KLMN平面所在处的磁场方向垂直纸面向里。根据左手定则，圆环对KN段圆弧为引力，对LM段圆弧为斥力，A错误；B．根据左手定则，圆环对KL段的安培力方向垂直于KL向上，对MN段的安培力方向垂直于MN向下，根据对称性，两者大小相等，但是方向不是相反，B错误；CD．MNKL段和ML圆弧段的有效长度均可等效为ML直线，但ML圆弧所在处磁感应强度小，所受安培力方向向右，比MNKL段受力小，MNKL受安培力合力向左，则回路KLMN将在纸面内向左平动， C错误，D正确。故选D。 7．【答案】B【详解】等离子体垂直于磁场喷入板间时，根据左手定则可得金属板Q带正电荷，金属板P带负电荷，则电流方向由金属棒a端流向b端。等离子体穿过金属板P、Q时产生的电动势满足 ；由欧姆定律和安培力公式可得；再根据金属棒ab垂直导轨放置，恰好静止，可得；则；金属棒ab受到的安培力方向沿斜面向上，由左手定则可判定导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下。故B正确。 8．【答案】D【详解】AB．在圆形匀强磁场区域内，沿着径向射入的粒子，总是沿径向射出的；根据圆的特点可知粒子的运动轨迹不可能经过O点，故AB错误；C．粒子连续两次由A点沿AC方向射入圆形区域，时间最短则根据对称性可知轨迹如图，则最短时间有；故C错误；D．粒子从A点射入到从C点射出圆形区域用时最短，则轨迹如图所示设粒子在磁场中运动的半径为r，根据几何关系可知；根据洛伦兹力提供向心力有；可得；故D正确。故选D。 9．【答案】BC【详解】A．若A、B为异性电荷，A、B间存在引力，只有当A对B的引力恰好等于B球所需要的向心力时，B球才做圆周运动，否则不做圆周运动，故A错误；B．若A、B为异种电荷，AB之间的库仑力为吸引力，当AB之间的库仑力大于需要的向心力的时候，B球做向心运动，速度和加速度都要变大，当AB之间的库仑力小于需要的向心力的时候，B球做离心运动，速度和加速度都要减小，故B正确；CD．若A、B为同种电荷，AB之间的库仑力为排斥力，并且力的方向和速度的方向不再一条直线上，所以B球一定做曲线运动，由于AB之间的距离越来越大，它们之间的库仑力也就越来越小，所以B球的加速度在减小，而库仑力做正功，故动能不断变大，故C正确，D错误。故选BC。 10．【答案】AB【详解】AC．根据粒子射出速度选择器后在磁场中的运动轨迹可知，粒子带正电；能通过狭缝的带电粒子在速度选择器中受到的电场力与洛伦兹力平衡，即；解得；在速度选择器中受到的电场力方向水平向右，所以洛伦兹力水平向左，根据左手定则可知速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，A正确，C错误；BD．粒子射出速度选择器后在磁场中运动有；即；粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，即越小，可知粒子的荷质比越大；同位素间荷质比不同，所以可以根据质谱仪分析同位素，B正确，D错误。故选AB。 11．（1）B （2） 【详解】 （1）电容器充电过程中，当电路刚接通后，电流表示数从0增大某一最大值，后随着电容器的不断充电，电路中的充电电流在减小，当充电结束电路稳定后，此时电路相当于开路，电流为0。故选B。 （2）[1]根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电，将接2，电容器放电，此时通过定值电阻R的电流方向；[2]时可知此时电容器两端的电压为；电容器开始放电前两端电压为，根据图像与横轴围成的面积表示放电量可得间的放电量为后到放电结束间放电量为；根据题意，解得 12．（1）6.124或6.125 （2） 调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点 10 （3）    接线柱5与1间的连线发生断路 【详解】 （1）螺旋测微器测得金属丝的直径为6mm+0.01mm×12.5=6.125mm。 （2）将选择开关旋转到电阻“10”位置时，正确操作后发现指针的偏转角过大，说明倍率档选择的过大，则①[1]将选择开关旋转到电阻×1位置；②[2]将红黑表笔短接并调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点；③[3]金属丝的阻值约为10×1Ω=10Ω； （3）①[1]为调节方便，滑动变阻器应选择阻值较小的。②[2]实物电路补充连线如图。③[3]实验中将滑动变阻器触头从一端滑向另一端的过程中，两电表示数也随之变化但始终不为零，可能是滑动变阻器接成了限流电路，可推断电路出现的故障是接线柱5与1间的连线发生断路。 13．（1） （2） （3） 【详解】 （1）根据动能定理；解得. （3分） （2）设电子在偏转电场中的加速度大小为a，运动时间为，偏转电场的电场强度为，则水平方向；竖直方向；；竖直位移；当电子刚好从极板右侧离开时电压最大，此时；联立解得. （5分） （3）根据动能定理；解得 （4分） 14．（1） （2） （3）不正确 【详解】 （1）带电液滴恰好静止，由受力平衡有；解得电容器两端的电压为；所以电容器的带电量为；代入数据解得 （4分） （2）当滑动变阻器的阻值为；时，由欧姆定律可知电路中的电流为；则电动机输入的功率为；电动机的热功率为；故电动机输出的机械功率为 （4分） （3）小明的说法不正确。理由如下：电源的输出功率为；由数学知识可知，当电路中的电流大小为；时，电源输出功率最大。而电动机输出的机械功率为；可知当电路中的电流大小为；时，电动机输出功率最大，显然；故电动机和电源的输出功率不可能同时取最大值，因此小明的说法不正确。 （4分） 15．见解析【详解】 对于y轴上的光屏亮线范围的临界条件如图1所示；带电粒子的轨迹和x=a相切，此时y轴上的最高点为； 由此可知，在y轴上的荧光屏的范围为； （4分） 对于x轴上光屏亮线范围的临界条件如图2所示 左边界的极限情况还是和x=a相切，此刻，带电粒子在右边的轨迹是个圆，且粒子在x轴上的坐标为；速度最大的粒子是如图2中的实线，由两段圆弧组成，圆心分别是C和C′，由对称性可得C′在x轴上，设在左右两部分磁场中运动时间分别为t1和t2，且满足；；解得，；由数学关系得到；；代入数据得到；所以在x轴上的范围是 （10分） 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$