大同市2023-2024学年第一学期高二年级期末质量监测
物理试题
（考试时间75分钟，满分100分）
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。
2.全部答案在答题卡上完成，答在本试题上无效。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案用0.5mm的黑色笔迹签字笔写在答题卡上。
4.考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共有7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1.以下有关电场和磁场的说法正确的是（ ）
A.试探电荷在电场中某处受到的电场力越大，则该处的电场强度一定越大
B.电场强度的定义和磁感应强度的定义都用到了比值定义法
C.变化的电场一定产生变化的磁场
D.一段电流元在磁场中受力越大，则该处的磁感应强度越大
2.如图甲所示，A、B为一条电场线上的两点，一带负电的粒子自A点以一定的初速度沿直线运动到B点，粒子仅受电场力，其运动的v-t图像如图乙所示，、分别为A、B两点的电场强度，和分别为A、B两点的电势，以下说法正确的是（ ）
A.该电场线一定是点电荷的电场线
B.该电场线一定是匀强电场的电场线
C.
D.
3.如图所示，真空中有一矩形abcd，ad、bc两边的中点分别是e和f，在ef两点固定两个等量异种点电荷，以下说法正确的是（ ）
A.a、c两点电场强度大小相等、方向相同
B.b、c两点电场强度大小相等、方向相同
C.b、d两点电场强度大小相等、方向相反
D.a、b两点电场强度大小相等、方向相同
4.如图所示，平行板电容器两极板间接的电压，两极板间距离d＝0.1m，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，B＝0.2T，一带电粒子以某一速度垂直电场线沿图中虚线进入电容器，不计粒子重力，以下说法正确的是（ ）
A.若粒子带正电，当粒子从电容器右侧以某一特定的速度沿虚线进入电容器时粒子将沿虚线运动
B.若粒子带负电，当粒子从电容器右侧以某一特定的速度沿虚线进入电容器时粒子将沿虚线运动
C.若粒子带正电，当粒子从电容器右侧进入电容器时，不论速度多大，粒子的运动都偏离虚线向上
D.若，且粒子带负电，当粒子从电容器左侧沿虚线进入电容器时，粒子的运动偏离虚线向下
5.如图所示，一电动机在额定电压220V下正常工作，恰好将一质量为109kg的物体以1m/s的速度向上匀速吊起，电动机线圈的电阻为0.4Ω，不计一切摩擦，g取，则此时通过电动机的电流为（ ）
A.5A B.6A C.7A D.9A
6.如图所示，一组合元件由加速器与偏转器组成，加速电压为，偏转电压为，让氕（）粒子和氘（）粒子的混合物在左极板A处由静止开始加速，然后进入偏转电场，进入偏转电场时，速度方向与电场方向垂直，在运动过程中二者都未与极板相碰，下列关于二者相关物理量的说法正确的是（ ）
A.通过两个电场的总时间相同 B.轨迹不同
C.离开偏转电场时的速度相同 D.离开偏转电场时的动能相同
7.如图所示，导体框是由同种材料且导体横截面相同的两段导线构成，分别为直导线和弯曲导线两部分，直导线为ac，弯曲导线为半圆形abc，ac为半圆形的直径，把导体框接入如图电路中，导体框处在垂直纸面向里匀强磁场中，闭合开关，直导线ac受到的安培力大小为F，则整个导体框受力为（ ）
A.0 B.2F C. D.
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上正确答案，全选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分。
8.如图所示，匀强电场与直角△ABC所在平面平行，将电荷量为的点电荷从电场中的A点移到B点，静电力做了的功；再从B点移到C点，静电力做了的功，且AB＝4cm，BC＝3cm，以下说法正确的是（ ）
A.电场强度大小为
B.电场强度大小为
C.若电场强度的方向与竖直线夹角为，则
D.若电场强度的方向与竖直线夹角为，则
9.如图所示为回旋加速器的工作原理示意图，两个D形盒的正中间有狭缝，狭缝宽度为d，狭缝之间存在匀强电场，电场强度为E。两个半径为R的D形盒接上高频交流电，并处在匀强磁场中，在的中心A处有一个粒子源，它产生并发出比荷为k的带正电粒子，粒子的初速度视为0，经加速后从D形盒的边缘以速度v飞出，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A.电场强度E越大，粒子从D形盒飞出时的速度v越大
B.粒子在狭缝之间运动的总时间为
C.匀强磁场的磁感应强度为
D.粒子第4次被加速结束的瞬间位置与A点之间的距离为
10.圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，O为其圆心，ab、cd和ef为其三条直径，其中cd和ef的夹角θ＝16°，两个比荷大小相等，带有异种电荷的粒子和先后在a点沿aO的连线方向以不同的初速度射入磁场，分别从c点和d点离开磁场，两粒子在磁场中的运动半径分别为和，运动时间分别为和，不计粒子重力，以下说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
三、实验题：本题共2小题，共15分。
11.（6分）传感器中经常用到电容器做基本元件，如图为电容式液位计的原理图，一根金属圆柱插入金属容器内（并未与容器底、壁接触），另一端与电源相连，金属圆柱为电容器的一个电极，容器壁为电容器的另一个电极，容器内充入绝缘液体，金属容器接地。另有一静电计与该装置相连，静电计外壳接地，静电计的金属球通过开关与金属圆柱相连。某同学用该装置做以下实验。
（1）先闭合，给电容器充电；
（2）断开，闭合，静电计指针偏转一定角度；
（3）该同学给容器中加入更多绝缘液体使液面升高，此时他观察到静电计指针偏角________（选填“变大“变小”或“不变”），由此他推测出：液面升高使电容器的电容________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）此后在保持液面不变的情况下他继续实验，通过绝缘手柄把金属圆柱向上移动一段距离，他看到静电计的指针偏角________（选填“变大”“变小”或“不变”），表明电容器的电容因金属圆柱向上移动而________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
12.（9分）为描绘一个标有“3V 0.9W”的小灯泡的伏安特性曲线，有以下实验器材供选用：
A.电压表（量程2V，内阻为2kΩ）
B.电流表（量程0.6A，内阻约0.1Ω）
C.电流表（量程0.3A，内阻约0.2Ω）
D.电阻箱（0～9999.9Ω）
E.滑动变阻器（10Ω，2A）
F.滑动变阻器（200Ω，0.5A）
G.蓄电池（电动势6V，内阻不计），开关一个
（1）电流表选择________（选填“”或“”），滑动变阻器选择________（选填“”或“”）
（2）实验要求能够实现在0～3.0V的范围内对小灯泡的电压进行测量，在虚线框内画出实验电路原理图。
（3）由实验所得I-U图线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________（选填“增大”“不变”或“减小”）。
四、计算题：本题共3小题，共39分。
13.（10分）如图所示，两个匀强磁场分布在边长均为L的两个正三角形内，两个三角形在C点共点，垂直纸面向里的磁场的磁感应强度为，垂直纸面向外的磁场的磁感应强度为（未知），虚线是磁场的边界，运动的粒子可以自由穿过。一质量为m、带正电且电荷量为q粒子，自A点以垂直于BC边的方向射入磁场，经C点进入另一个磁场，粒子从CE的中点射出。不计粒子重力，求：
（1）粒子在A点射入磁场时的速度；
（2）的大小。
14.（14分）如图所示，间距为L＝1.0m、电阻不计的两平行导轨倾斜放置，与水平面夹角为37°，导轨两端接有电源，电源电动势E＝6V，内阻r＝0.25Ω，为电阻箱（阻值范围0～10Ω），定值电阻，，质量m＝0.2kg的导体棒垂直导轨放置，导体棒接入电路的电阻为0.5Ω，匀强磁场垂直导轨平面向下，g取，sin37°＝0.6，cos37°=0.8。
（1）若导轨光滑，且电阻箱阻值调为0.50Ω，开关K闭合时，导体棒恰好静止，求匀强磁场的磁感应强度B；
（2）若导轨粗糙，且匀强磁场的磁感应强度B＇＝1.0T，方向仍垂直导轨平面向下，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，闭合开关，为使导体棒保持静止，求的调节范围。
15.（15分）如图所示，在直角坐标系的第一和第二象限内分别存在沿y轴正向和沿x轴负
向的足够大的匀强电场，电场强度大小都为E，第三、四象限里存在垂直纸面向里的足够大的匀强磁场。在第二象限的点静止释放一质量为m、电荷量为-q的粒子，粒子开始运动，在第一象限经x轴上Q点（Q点未画出）进入磁场，此后粒子经坐标原点继续运动，不计粒子重力。求：
（1）粒子经过x轴上的Q点的坐标；
（2）磁场的磁感应强度B；
（3）粒子第3次经过x轴的坐标。
2023-2024学年第一学期高二年级期末质量监测
物理试题参考答案及解析
1.B 根据电场强度的定义式，电场强度等于单位电荷在该处受到的电场力，不能用试探电荷受到的电场力直接来表示电场强度的大小，A错误；电场强度和磁感应强度的定义都用到了比值定义法，B正确；变化的电场一定产生磁场，但不一定产生变化的磁场，C错误；一段电流元在磁场中受力大小与其放置方向有关，D错误。
2.D 仅一条电场线为直线不能确定其一定为点电荷的电场线，也不能确定其一定为匀强电场的电场线，A、B错误；从v-t图像可以看出，速度图像的斜率越来越小，所以合外力（即电场力）越来越小，即，C错误；因为动能越来越小，而且只受电场力，则电势能越来越大，负电荷在电势越低的地方电势能越大，所以，D正确。
3.A 设等量异种点电荷的连线中心为O点，电场中关于O点对称的两点电场强度大小相等，方向相同，所以a、c两点电场强度相同，b、d两点电场强度相同，A正确，C错误；b、c两点电场强度大小相等、方向不同，B错误；a、b两点电场强度大小相等、方向不同，D错误。
4.D 若带电粒子从电容器右侧进入电容器，根据左手定则可知，电场力和洛伦兹力方向一定相同，不可能沿虚线做直线运动，A、B错误；若粒子带正电，从电容器右侧进入，洛伦兹力和电场力都向下，不论速度如何，粒子偏离虚线向下，C错误；若，且粒子带负电，当粒子从电容器左侧进入电容器时，洛伦兹力向下，电场力向上，且，则粒子的运动偏离虚线向下，D正确。
5.A 电动机的输出功率等于机械功率，设工作时流过电动机的电流为I，则，得I＝5A.A正确。
6.D 在电场加速过程中，可得，可知粒子经过电场加速后的速度与比荷的平方根成正比，所以二者离开加速电场的速度不等，在水平方向上二者运动距离相等，所以二者的运动时间不同，A错误；进入电场后偏转，在偏转方向上，可知偏转距离与m、q无关，所以二者轨迹相同，B错误；整个过程应用动能定理，因为二者的电荷量相同，所以动能相同，又因为质量不同，所以速度不同，C错误，D正确。
7.D 设半圆的半径为r，则直导线受到的安培力，直线部分和弯曲部分两端的电压相等，弯曲部分的实际长度为πr，受到安培力的等效长度为2r，则弯曲部分受到的安培力，且二者方向相同，则导体框整体受到的安培力为，D正确。
8.AC 根据公式得，同理，令B点电势为0，则，，在匀强电场中任意一条直线上等距离等电势降落，所以AB中点D的电势为，连接CD，为等势线，自B点作CD的垂线即为电场线，因为DB＝2cm，BC＝3cm，所以，因，在三角形CDB中根据面积相等求得，得，A正确，B错误；根据三角形边角关系可得，C正确，D错误。
9.BCD 粒子从D形盒飞出时的速度是加速的最大速度，根据，得，可知跟加速电场的电场强度无关，A错误；根据运动学公式，at＝v，得，B正确；同理根据，得，C正确；加速一次，得，从A点出发向右运动，，同理可得加速第二次粒子向左运动，粒子加速第三次后向右运动，所以，第四次加速结束瞬间距A点的距离为，D正确。
10.AD 粒子沿半径入射必沿半径出射，作辅助线如图所示，因为θ＝16°，可得两个粒子入射时的弦切角分别为α＝53°，β＝37°，因为圆心角等于圆周角一半，可以知道从c点射出的粒子的偏转角为106°，同理，从d点射出的粒子的偏转角为74°，又因为粒子的比荷相同，所以两粒子的周期相同，则，A正确，B错误；由几何关系可得半径之比为，C错误，D正确。
11.（6分）（3）变小变大（4）变大 变小（每空1.5分）
（3）加入更多绝缘液体，根据电容器电容公式可知，原来正对面积为空气的地方被绝缘液体替代，变大，电容器的电容C变大，又由于，且Q不变，所以U减小，即静电计指针偏转角度变小。
（4）把金属圆柱向上移动一段距离，电容器两极的正对面积极减小，电容器的电容减小，电荷量不变，所以电容器两端电压变大，即静电计指针偏角变大。
12.（9分）（1） （3分，每空1.5分）
（2）如图所示（4分）
（3）增大（2分）
13.（10分）（1）画出粒子的轨迹图，AC为轨迹的弦长，
得入射时的弦切角θ＝30°（2分）
可得粒子的半径（1分）
根据公式（1分）
得（1分）
（2）粒子进入磁场时，弦切角α＝30°（1分）
根据几何知识可得（2分）
粒子的速度不变，根据，得（2分）
14.（14分）
（1）导体棒电阻为0.5Ω，回路总电阻R＝2Ω（1分）
回路总电流（1分）
流过导体棒的电流（1分）
导体棒重力沿斜面向下的分力（1分）
导体棒所受安培力等于重力的分力（1分）
得B＝0.8T（1分）
（2）最大静摩擦力（1分）
若导体棒有向下的运动趋势，则静摩擦力沿导轨平面向上，此时向上的安培力与摩擦力之和等于重力沿斜面向下的分力
即（1分）
得
整个回路电流（1分）
根据闭合电路欧姆定律，，（1分）
若导体棒有向上的运动趋势，则摩擦力沿导轨向下
（1分）
得，整个回路电流（1分）
跟据闭合电路欧姆定律，，（1分）
的取值范围为（0～6.0Ω）（1分）
15.（15分）
（1）在第二象限内粒子在电场力的作用下加速，到达y轴，由运动学规律有，得（1分）
到达y轴时速度（1分）
进入第一象限沿y轴方向做匀加速直线运动，（1分）
因为，所以（1分）
在x轴方向上的位移（1分）
所以Q点坐标（1分）
（2）因为，进入磁场时合速度为，与x轴夹角为45°，（1分）
由OQ=2L，得（1分）
由，可得（2分）
（3）粒子自O点进入电场后，水平方向做匀速运动，竖直方向做匀减速运动，
竖直方向上速度减到0的时间（1分）
上升过程中粒子沿x轴向右运动了，，，得（2分）
即达到Q点正上方L处，然后重复运动，可得
第3次经x轴坐标为（2分）
