1、北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高二物理第 1 页（共 8 页）北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高二物理2023.1 本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第一部分（选择题 共 42 分）一、单项选择题（共一、单项选择题（共 10 个小题，每小题个小题，每小题 3 分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题意。）符合题意。）1下列物理量中，属于矢量的是 A电场强度B电势 C电势能D电动势 2真空中静止的带正电的点
2、电荷，其电场线分布如图所示，A、B 为同一条电场线上的两点。已知 A、B 两点的电场强度为 EA、EB，电势为 A、B，下列判断正确的是AEA=EB BEA EB CA B3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 4取一对用绝缘柱支撑的不带电的导体 A 和 B，使它们彼此接触。A、B 下方均连有两片金属箔片。手握绝缘棒，把带正电荷的带电体 C 移近导体 A，下列判断正确的是A仅有 A 下方的金属箔片张开B仅有 B 下方的金属箔片张开C导体 A 和 B 带等量异种电荷D导体 A 带正电、导体 B 带负电A B+A B C D I
3、I I I B F F F F B B B 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高二物理第 2 页（共 8 页）N S 5在电学实验中，常需将小量程电流表（表头）改装成量程更大的电压表或电流表。如图所示，将表头和一个电阻箱 R 并联，改装成一个大量程的电表。下列判断正确的是 A改装成的是电流表，R 越小量程越大B改装成的是电流表，R 越大量程越大C改装成的是电压表，R 越小量程越大D改装成的是电压表，R 越大量程越大6在一条沿南北方向水平放置的导线下方，放一个可以自由转动的小磁针，如图所示。当导线接通向右的恒定电流时，观察到小磁针发生转动。下列判断正确的是 A小磁针的 N极
4、将垂直纸面向外转动B通电导线的磁场对小磁针的作用力使小磁针偏转 C将小磁针分别放置在导线上方和下方，小磁针静止时 N极指向相同D导线在水平面内沿任意方向放置，通电后都能让下方的小磁针转动7如图所示的 U-I 图像中，直线 a 为一个电源的路端电压与电流的关系，直线 b 是电阻 R的电压与电流的关系。下列判断正确的是A该电源的电动势为 3VB该电源的内阻为 2C该电阻 R 为 2D若该电阻与电源连接成闭合电路，电源的输出功率为 12W8一种发电装置如图所示。一对水平放置的平行金属板 A、B 之间有很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度 v 沿垂直于磁场的方
5、向射入磁场，把 A、B 和电阻 R 连接，A、B 就是一个直流电源的两个电极。下列判断正确的是A带正电的粒子在两板间受到的洛伦兹力方向向上BA 板是电源的正极、B 板是电源的负极C只增大等离子体的射入速度 v，电源的电动势增大D只增大 A、B 两板的面积，电源的电动势增大9如图所示，a、b 是两个用同样的导线制成的单匝圆形闭合线圈，线圈半径 ra2rb。匀强磁场垂直于线圈平面，且磁感应强度随时间均匀减小。下列判断正确的是A线圈 a、b 中感应电流均为逆时针方向B线圈 a、b 的感应电动势之比是 2:1C线圈 a、b 的电阻之比是 4:1D线圈 a、b 的感应电流之比是 2:1R B a b R
6、等 离 子体A B 0 U/V 6 I/A a 4 b 2 3 2 1 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高二物理 第 3 页（共 8 页）10某手机的部分说明书如下表所示，其中电池的容量是指电池全部放电时输出的总电荷量。说明书还标明该手机电池的电动势为 3.7V，充满电后播放视频的最长时间约 10 小时。下列判断正确的是 A.该手机电池放电时输出的总电荷量约为 4000C B.该手机播放视频时电池的平均输出功率约为0.4W C.该手机播放视频的电流大约为待机时电流的24倍 D.该手机电池充满电储存的电能大约为 4000J 二、多项选择题（本题共二、多项选择题（本题共 4
7、 小题，每小题小题，每小题 3 分，共分，共 12 分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得 3 分，选对但不全得分，选对但不全得 2 分，错选不得分。）分，错选不得分。）11如图所示，用细绳吊起一个铝环，当条形磁体的某一磁极沿着过铝环圆心的轴线向右靠近铝环时，观察到铝环向右侧摆动。下列判断正确的是 A正对环心的一定是条形磁体的 N 极 B使铝环摆动的力是磁场对铝环的安培力 C磁体在靠近铝环的过程中，会受到阻碍它运动的磁场力 D若磁体向左侧远离铝环，铝环一定不会摆动 12如图所示电路中，电源内阻不计，L 是
8、自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，A和 B 是两个相同的小灯泡。则 A闭合开关 S 时，A、B 灯同时亮 B闭合开关 S 时，B 灯立即亮，A 灯逐渐亮，最后一样亮 C断开开关 S 时，A 灯逐渐熄灭，B 灯立即熄灭 D断开开关 S 时，通过 B 灯的电流方向发生改变 13静电除尘用于粉尘较多的各种场所，以除去有害的微粒或回收物资。如图所示，静电除尘器由板状收集器 A 和线状电离器 B 组成。当 A、B 两端连接上千伏高压电源时，B 附近的空气分子被电离，成为正离子和电子。电子向着 A 运动的过程中，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电，从而被吸附到 A 板上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中
9、。下列说法正确的是 A板状收集器 A 连接电源的正极 B板状收集器 A 连接电源的负极 C带电后的粉尘向 A 板运动过程中，电场力做正功 D带电后的粉尘向 A 板运动过程中，电势能逐渐增加 手机类型 智能手机、4G 手机 屏幕分辨率 19201080 像素 电池容量 4000 mAh 待机时间 10 天 电源 A A B 尘埃 L A B S 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高二物理 第 4 页（共 8 页）14质谱仪可用来分析带电粒子的基本性质，其示意图如图所示。带电粒子从容器 A 下方的小孔 S1 飘入加速电场，其初速度几乎为 0。粒子加速后从小孔 S2射出，又通过
10、小孔S3，沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片 D 上。图中虚线为两种带电粒子在质谱仪中的运动轨迹，可以判断的是 A两种带电粒子比荷qm的大小关系 B两种带电粒子电荷量的大小关系 C两种带电粒子质量的大小关系 D两种带电粒子在磁场中运动速度的大小关系 第二部分（实验、论述和计算题 共 58 分）三、实验题（本题共三、实验题（本题共 2 小题，共小题，共 18 分）分）15（10 分）电阻率是反映材料导电性能的物理量，某同学通过下面的实验测量金属丝的电阻率。（1）用螺旋测微器测金属丝的直径，其中一次测量的结果如图 1 所示，金属丝直径的测量值 d=_mm。（2）用多用电表粗略测量
11、金属丝的电阻。使用前，观察到多用电表指针已经对准表盘左侧的“0”刻线。使用时，先将选择开关调到欧姆挡“1”挡，再将红、黑表笔短接，调节图 2 中的_旋钮（选填“A”“B”或“C”），使表针指到表盘右端零刻度处；然后将红、黑表笔接在金属丝两端，多用电表指针位置如图 3 所示，则金属丝的电阻值约为_。0 35 30 图 1 图 3 图 2 U S1 A S2 S3.B D 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高二物理 第 5 页（共 8 页）（3）采用伏安法较精确测量金属丝电阻，可选择的器材如下：电源 E（电动势约为 3V）电流表 A1（量程 00.6A，内阻约为 0.125）
12、电流表 A2（量程 03A，内阻约为 0.025）电压表 V（量程为 0 3V，内阻约为 3k）滑动变阻器 R1（最大阻值为 20）滑动变阻器 R2（最大阻值为 1750）开关及导线若干 为使测量准确、操作方便，电流表应选择 （选填 A1或 A2）；滑动变阻器应选择 （选填 R1或 R2）；应选用下图_（选填“甲”或“乙”）的电路图进行实验；由于电表内阻的影响，金属丝电阻的测量值比其真实值_（选填“偏大”或“偏小”）。（4）若通过实验测量获得了数据：金属丝的直径 d、金属丝的电阻 R，以及金属丝的长度 l，则金属丝电阻率=。（用 d、l、R 表示）16（8 分）电流传感器可以像电流表一样测量电
13、流。它与计算机相连，能显示出电流随时间变化的 I-t 图像。某同学利用图 1 所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。（1）先使开关 S 与 1 端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。充满电的电容器上极板 A 带_电荷；图 1 电 流 传感器 接计算机 C 1 2 S A E R B 甲 A V 金属丝 R 乙 A V 金属丝 R 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高二物理 第 6 页（共 8 页）（2）然后把开关 S 掷向 2 端，电容器通过电阻 R 放电。传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的 I-t 图像，如图 2所示。根据图像估算
14、电容器放电过程释放的电荷量为_C；(结果保留两位有效数字)根据 I-t 图像，在图 3 中定性画出此过程电容器所带电荷量随时间变化的 q-t 图像，并说明依据。四、论述、计算题（本题共 4 小题，共 40 分）解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。四、论述、计算题（本题共 4 小题，共 40 分）解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。17.（8 分）某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高
15、的能量，然后被引向肿瘤，杀死癌细胞。如图所示，真空中两平行金属板 A、B 之间的距离为 d，两板间电压为 U。来自质子源的质子，不计初速度，质量为 m，电荷量为 q，沿水平方向从 A 板上的小孔进入加速电场，经加速后从 B 板上的小孔穿出。质子的重力和质子间的相互作用力均可忽略。求：（1）A、B 两板间匀强电场的电场强度大小 E；（2）质子从 A 板运动至 B 板的过程中，静电力做的功 W；（3）质子从 B 板小孔射出时的速度，并据此提出增大质子速度的可行方案。质子源 A B O q t 图 3 图 2 I/mA 2 1 t/s 0 2 4 6 8 3 北京市西城区 20222023 学年度第
16、一学期期末试卷 高二物理 第 7 页（共 8 页）18.（8 分）如图所示的电路中，电源的电动势 E 为 12V，内阻 r 为 1，电阻 R 为 3。电动机的额定电压 U 为 6V，线圈电阻 RM为 0.5。（1）只闭合开关 S1时，求电路中的电流 I 和电源的输出功率 P1；（2）开关 S1、S2均闭合后，电动机恰好正常工作，求电动机的输出功率 P2。19.（12 分）如图所示，abcd 是一个边长为 L 的正方形区域，内部存在着沿 ad 方向的匀强电场。位于 ad 边中点 S 处的粒子源，不断地沿着垂直 ad 边的方向发射质量为 m、电量为 q 的带电粒子。粒子的初速度为 v，经电场作用后
17、恰好从 c 点射出。撤去电场，在该区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，带电粒子恰好从 b 点射出。带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略。（1）求匀强电场的电场强度大小 E；（2）求匀强磁场的磁感应强度大小 B；（3）定性比较带电粒子通过电场区域和磁场区域的时间的大小，并说明依据。c b d a v S M电动机 R S1 S2 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高二物理 第 8 页（共 8 页）20.（12 分）电磁制动是磁悬浮列车辅助制动的一种方式。某研究团队为列车进站设计电磁制动装置，为了探究其刹车效果，制作了小车和轨道模型。在小车底面安装了一个匝数为 N、边
18、长为 L 的正方形线圈，线圈总电阻为 R，小车和线圈的总质量为 m。线圈平面与水平轨道平行，俯视图如图所示。小车到站前，关闭小车引擎，让其通过一个宽度为 H 方向竖直向下的匀强磁场区域，实施电磁制动。小车进入磁场前的速度为 v0，行驶过程中小车受到轨道阻力可忽略不计，不考虑车身其他金属部分的电磁感应现象。（1）a若小车通过磁场区域后，速度降为 v1，求在此过程中线圈产生的焦耳热；b若使小车持续减速通过匀强磁场区域，分析说明磁场区域的宽度 H 需要满足什么条件；（2）a为保证乘客安全，小车刚进入磁场时的加速度大小不能超过 a0，则匀强磁场的磁感应强度 B 应满足什么条件；b为减缓刹车给乘客带来的
19、不适感，刹车的加速度要远小于 a0，磁场的磁感应强度也远小于上述 B 的条件，因此小车通过图示磁场区域后仍有较大速度。若此后继续以电磁制动的方式使小车减速，为了在尽可能短的距离内让小车减速为零，请设计刹车区域的磁场分布，说明设计方案并画出示意图。L v0 H 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷高二物理答案及评分参考第 1页（共 4页）北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷高二物理答案及评分参考2023.1第一部分（选择题共 42 分）一、单项选择题（每小题一、单项选择题（每小题 3 分，共分，共 30 分。）分。）题号12345678910答案ADBCABB
20、CDC二、多项选择题（每小题二、多项选择题（每小题3 分，共分，共12 分。全部选对得分。全部选对得3 分，选对但不全得分，选对但不全得2 分，错选不得分。）分，错选不得分。）题号11121314答案BCBDACAD第二部分（实验、论述和计算题共 58 分）三、实验题（本题共三、实验题（本题共 2 小题，共小题，共 18 分）分）15（10 分）（1）0.3320.335mm（2 分）（2）C，6（6.0 也可给分）（各 1 分）（3）A1，R1，甲，偏小（各 1 分）（4）24d Rl（2 分）16.（8 分）（1）正（1 分）（2）3.010-3C 3.510-3C（2 分）电容器所带电荷
21、量随时间变化的 q-t 图像如右图（2 分）说明 1：放电过程，电容器所带的电荷量逐渐减小；根据电流定义qIt可知，q-t 图像各点切线的斜率的绝对值表示电流大小，由 I-t 图像可知电流逐渐减小，则 q-t 图像各点切线斜率的绝对值逐渐减小。（3 分）说明2：放电过程，电阻R两端的电压等于电容器两极板间电压U，且满足U=IR，由于电容器的带电量CqU，可得qCUCIRI，即 q-t 图像与放电过程中的 I-t 图像形状相似。（3 分）Oqt北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷高二物理答案及评分参考第 2页（共 4页）四、论述、计算题（本题共四、论述、计算题（本题共4小题，共
22、小题，共40分。）分。）17（8 分）（1）两金属板间的电场强度UEd（2 分）（2）方法一：根据静电力做功与电势差的关系，质子从 A 板运动至 B 板的过程静电力做的功WqU（2 分）方法二：质子受静电力FEq，则有UFEqqd（1 分）根据功的定义，静电力做的功UWFdq dqUd（1分）（3）设质子到达 B 板小孔时的速度为v，根据动能定理有2102qUmv（1 分）可得2qUmv（1 分）由上式可知，增大两板之间的电压 U，可以增大质子速度（2 分）18（8 分）（1）由闭合电路欧姆定律，电路中的电流3AEIRr（3 分）电源的输出功率2127WPI R（2 分）（2）设闭合电路的电流
23、为 I0，根据闭合电路欧姆定律可知0EUI r则06AEUIr（1 分）通过电阻 R 的电流12AUIR通过电动机的电流2014AIII（1 分）根据能量守恒，电动机对外做功的功率为2222M16WPUIIR（1 分）北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷高二物理答案及评分参考第 3页（共 4页）19.（分）（1）根据牛顿第二定律可知FqEamm（1 分）带电粒子沿初速度方向做匀速直线运动，则Ltv（1 分）垂直于初速度方向做匀变速直线运动，则2122Lat（1 分）联立以上各式，解得2mEqLv（1 分）（2）带点粒子在匀强磁场中运动轨迹如图由几何关系可2222LRRL解得5
24、4RL（1 分）根据牛顿第二定律2q BmRvv（1 分）解得45BmmqRqLvv（2 分）（3）方法一：带电粒子在匀强电场中做匀变速曲线运动，粒子沿 ab 方向的分运动是匀速直线运动，该方向的速度v保持不变；带电粒子在匀强磁场做匀速圆周运动，粒子沿 ab 方向的速度不断减小，该方向的平均速度小于v。（2 分）两种情况下，带电粒子沿 ab 方向的位移大小均为 L，该方向的平均速度越大，运动时间越短；可知，粒子通过电场区域的时间小于通过磁场区域的时间。（2 分）方法二：带电粒子在匀强电场中做匀变速曲线运动，粒子沿 ab 方向的分运动是匀速直线运动，通过的位移为 L；带电粒子在匀强磁场做匀速圆周
25、运动，粒子沿圆弧运动的速率v不变，运动的路程为弧长 S。（2 分）2LR vaLROcbd北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷高二物理答案及评分参考第 4页（共 4页）两种情况下，粒子运动的速率相等，但圆周运动通过的弧长 S 大于 L；可知，粒子通过电场区域的时间小于通过磁场区域的时间。（2 分）20.（12 分）（1）a根据能量守恒定律，线圈通过匀强磁场区域过程产生的焦耳热22011122Qmmvv（3 分）b若小车持续减速通过匀强磁场区域，则线圈应一直受到安培力的作用，这需要线圈中一直存在感应电流，那么通过线圈的磁通量应在不断变化。因此，磁场区域的宽度 H 应与线圈的边长相等，即 H=L。（2 分）（2）a小车刚进入磁场时，线圈的电动势0ENBLv根据闭合电路欧姆定律，线圈中电流0NBLEIRRv（1 分）线圈右侧导线受到的安培力2220N B LFNBILRv（1 分）设小车的加速度为 a，根据牛顿第二定律Fma可得01maRBNLv要使0aa，则001ma RBNLv（2 分）b方案一：在刹车区域设置多个间隔为 L，宽度为 L 的匀强磁场区域。（2 分）方案二：在刹车区域设置多个间隔为 L，宽度为 L，磁场方向相反的间隔分布的磁场。（3 分）Lv0LLLLLLv0LLLLL
