天津市西青区2023-2024学年高二上学期期末考试
物理试卷
本试卷分为第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间为60分钟。第I卷1至3页，第II卷4至6页。
第I卷
一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）
1. 物理学中“静止点电荷之间的相互作用规律”和“电流磁效应现象”分别由不同的物理学家探究发现，他们依次是（ ）
A. 法拉第、洛伦兹 B. 卡文迪许、安培 C. 库仑、奥斯特 D. 库仑、特斯拉
【答案】C
【解析】
【详解】“静止点电荷之间的相互作用规律”是库仑发现的，“电流磁效应现象”是奥斯特发现的。
故选C。
2. 真空中两个相同的带等量异种电荷的金属小球A和B（均可看做点电荷），分别固定在两处，两球之间的静电力大小为F。现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开C，此时A、B之间的静电力大小是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意，设金属小球A的电荷量为，则金属小球B的电荷量为，两球的距离为，则有
用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，则有
再与B接触，然后移开C，则有
此时A、B之间的静电力大小
故选A。
3. 如图所示是两个等量异种电荷的电场线分布，A、B是电场中的两点，则（ ）
A. 左侧带正电荷
B. A点电势比B点电势高
C. A、B两点电场强度相等
D. 正电荷在A点电势能小于在B点电势能
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据点电荷的电场线分布特点，由图可知，左侧为负电荷，右侧为正电荷，故A错误；
BD．根据沿电场线方向电势逐渐降低，由图可知，A点电势比B点电势低，则正电荷在A点电势能小于在B点电势能，故B错误，D正确；
C．根据电场线的性质，由图可知，B点电场强度大，故C错误。
故选D。
4. 指纹密码锁是我国现阶段流行的防盗门的核心配件，其原理是通过凹凸不平的指纹面与解锁面板间形成微电容器（相当于正对面积相同，板间距不同的电容器）。给电容器一个固定电压，电容小的微电容器放电较快，根据放电快慢就可以记录和分析指纹数据。下列说法正确的是（ ）
A. 在指纹凹处形成的电容器电容大
B. 在指纹凸处形成的电容器放电较慢
C. 出汗后手指对指纹识别没有任何影响
D. 充电后在指纹凸处形成的电容器存储的电荷量小
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据
凹处说明d大，则电容器电容小，A错误；
B．凸处说明d小，则电容器电容大，因电容小的微电容器放电较快，则在指纹凸处形成的电容器放电较慢，B正确；
C．手指出汗后，和d会改变，则会对指纹识别有影响，C错误；
D．在指纹凸处形成的电容器电容大，根据
可知充电后在指纹凸处形成的电容器存储的电荷量大，D错误。
故选B。
5. 如图，在水平虚线右方存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。边长为L的n匝线圈垂直磁场放置，线圈左边一半始终在磁场外，右边一半始终在磁场内。穿过线圈的磁通量的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由磁通量的定义知
磁感线穿过的面积为
联立可得
故选C。
6. 下列说法中正确的是（ ）
A. 电工穿用铜丝编织的高压作业服是因为该衣服不容易被扯破
B. 电磁波传播时需要介质，不可以在真空中传播
C. 电磁波波长越长，其能量子的能量越大
D. 能量耗散现象表明：在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了
【答案】D
【解析】
【详解】A．当电工直接处于高压电场中时，很容易因静电感应而被电到，但若穿着用铜丝编织作业服，当达到静电平衡时，作业服的屏蔽作用使作业服内电场强度保持为零，对电工起保护作用，故A错误；
B．电磁波传播时不需要介质，可以在真空中传播，故B错误；
C．电磁波波长越长，其频率越小，由公式可知，能量子的能量越小，故C错误；
D．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，故D正确。
故选D。
二、不定项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）
7. 如图所示是电阻R的I-U图像，图中α=45°，由此得出（ ）
A. 通过电阻电流与两端电压成正比
B. 电阻R=0.5Ω
C. 因I-U图像的斜率表示电阻的倒数，故R==1.0Ω
D. 在R两端加上6.0V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0C
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由图像可知，通过电阻的电流与两端电压成正比，选项A正确；
BC．由图像可知电阻
选项BC错误；
D．在R两端加上6.0V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是
选项D正确。
故选AD。
8. 如图所示，三条平行等距的直线表示电场中的三个等势面，电势值分别为10V、20V、30V，实线是一带负电的粒子（不计重力）在该区域内的运动轨迹，对于这轨迹上的a、b、c三点来说，下列选项说法正确的是（ ）
A. 粒子必先过a，再到b，然后到c
B. 粒子在三点所受的合力
C. 粒子在三点的动能大小为
D. 粒子从b运动到c的过程中电场力做正功
【答案】BD
【解析】
【详解】A．运动轨迹不能反映运动方向，所以不能判断出粒子先过a，再到b，然后到c，还是粒子先过c，再到b，然后到a，故A错误；
B．根据
由图中等势面特点可知，该电场为匀强电场，根据
可知粒子在三点所受的合力满足
故B正确；
CD．由图可知a、b、c三点的电势关系为
根据
由于粒子带负电，可知粒子在a、b、c三点的电势能大小关系为
由于粒子只受电场力作用，粒子的动能和电势能之和保持不变，则粒子在三点的动能大小为
粒子从b运动到c的过程中，粒子的动能增加，所以电场力做正功，故C错误，D正确。
故选BD。
9. 2023年10月“神州十七号”载人飞船将三名宇航员送至太空，并将完成长达6个月的太空作业。飞船在太空中飞行，主要靠太阳能电池提供能量。有一个太阳能电池板，测得不接负载时的电压是，太阳能电池板内阻是。则（ ）
A. 该太阳能电池板的短路电流是
B. 该太阳能电池板的短路电流是
C. 该太阳能电池板的最大输出功率为
D. 该太阳能电池板的最大输出功率为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．根据题意可知，太阳能电池板的电动势为
该太阳能电池板的短路电流是
故B错误，A正确；
CD．设外电阻为，则该太阳能电池板的输出功率为
由数学知识可知，当
即
时，输出功率最大，最大值为
故D错误，C正确。
故选AC。
10. 下列选项中的操作能使如图所示的三种装置产生感应电流的是（ ）
A. 甲图中，使导体棒AB顺着磁感线运动
B. 乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈
C. 丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A插入大螺线管B中不动
D. 丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A插入大螺线管B中不动，移动滑动变阻器的滑片
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】A．题图甲中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故A错误；
B．题图乙中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，线圈中都能产生感应电流，故B正确；
C．题图丙中开关S保持闭合，回路中为恒定电流，小螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，无感应电流，故C错误；
D．题图丙中开关S保持闭合，小螺线管A插入大螺线管B中不动，移动滑动变阻器的滑片使闭合回路中的电流变化，从而使小螺线管A产生的磁场变化，故大螺线管B中的磁通量变化，有感应电流，故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷
三、实验题（本题共3小题，每空2分，共18分）
11. 某同学用螺旋测微器测量一段电阻丝的直径，读数如图所示，则该电阻丝的直径为__________mm。
【答案】##0.394##0.396
【解析】
【详解】由图可知，该电阻丝的直径为
12. 某同学在实验室练习使用多用电表测电阻：
（1）请根据下列步骤完成电阻测量：
①将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置。
②将红、黑表笔短接，旋动__________（填图a中的“S”、“K”或“T”），使指针对准电流的__________刻线（填“0”或“满偏电流”）。
③将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过大。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按__________的顺序进行操作，再完成测量。
A.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
B.将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行欧姆调零
C.将K旋转到电阻挡“×100”的位置
D.将K旋转到电阻挡“×1”位置
（2）正确操作后，读数如图b所示，则阻值为__________Ω。
【答案】 ①. ②. 满偏电流 ③. DBA ④. 24
【解析】
【详解】（1）②[1][2]选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置后，将红、黑表笔短接，进行欧姆调零，旋动T，使指针对准欧姆表的零刻度，电流的满偏电流刻线。
③[3]指针偏转角度过大，说明待测电阻较小，为了得到比较准确的测量结果，应将K旋转到电阻挡“×1”的位置，再将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行欧姆调零，然后将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接的顺序进行操作，再完成测量。则正确顺序为DBA。
（2）[4]正确操作后，由图b可得，阻值为
13. 为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材：
A．被测干电池一节；
B．电流表1：量程0～0.6A，内阻r=0.3Ω；
C．电流表2：量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω；
D．电压表1：量程0～3V，内阻未知；
E．电压表2：量程0～15V，内阻未知；
F．滑动变阻器1：0～10Ω，2A；
G．滑动变阻器2：0～1000Ω，1A；
H．开关、导线若干。
伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。
（1）在上述器材中请选择适当的器材：___________（填写选项前的字母）。
（2）实验电路图应选择图中的___________（填“甲”或“乙”）。
（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图像，则干电池的电动势E=___________V，内电阻r=___________Ω。
【答案】 ①. ABDFH ②. 甲 ③. 1.5 ④. 0.7
【解析】
【详解】（1）[1]本实验中必选的仪器有：A．被测干电池一节；H开关、导线若干；为了消除系统误差，选用相对电源的电流表内接法，将已知电流表内阻等效为电源内阻处理，所以电流表应选择量程0～0.6A，内阻0.3Ω的B；因电源电动势为1.5V，电压表选择D量程0～3V，滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，减小误差，故选F。
故选ABDFH。
（2）[2] 由于电流表内阻已知，可以等效为电源内阻处理，所以电路可以选用相对电源的电流表内接法，故选择甲电路。
（3）[3][4] 由U-I图可知，电源的电动势
E=1.5V
等效内电阻
故实验内阻
r=1Ω-0.3Ω=0.7Ω
四、计算题（本题共3小题，共38分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）
14. 如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，标有“8V，16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M绕线的电阻R0=1Ω，求：
（1）流过电源的电流；
（2）电动机的输出功率。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）因为标有“8V，16W”的灯泡恰好能正常发光，可知路端电压U为8V，根据闭合回路欧姆定律可得流过电源的电流为
（2）通过灯泡的电流为
通过电动机电流为
电动机的输出功率为
15. 如图所示，水平地面上方存在大小为的水平向右的匀强电场，一带电小球（大小可忽略）用轻质绝缘细线悬挂于O点，小球带电荷量为q，静止时细线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，不计空气阻力。（，）求：
（1）小球所带电性及小球的质量；
（2）现只将细线剪断，小球落地前的加速度大小；
（3）若只将电场撤去，小球到达最低点时细线对小球拉力的大小。
【答案】（1）负电，；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球处于平衡状态，受到重力，细线的拉力以及电场力。根据三力平衡可知，电场力方向水平向左，因电场强度方向水平向右，故小球带负电，由平衡条件可得
解得
（2）剪去细线后，小球在空中仅受电场力和重力的作用，合力为
小球落地前的加速度大小
（3）撤去电场后，小球做圆周运动，设细线长为，到最低点细线的拉力为，速度为，则根据动能定理有
小球到达最低点时，合力提供向心力，有
联立得到
16. XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，XCT扫描机可用于对多种病情的探测。如图（a）所示是某种XCT机主要部分的剖面图，其中图（b）是产生X射线部分的示意图。图（b）中M、N板之间有一电子束的加速电场，虚线框内为竖直向上的匀强偏转电场，经调节后电子束从M板静止开始加速，沿带箭头的实线所示的方向前进，出电场后速度与水平方向成30°，打到水平圆形靶台上的中心点P，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）。已知MN两板间电压为U0，偏转电场区域水平宽度为L0，竖直高度足够长，MN中电子束距离靶台竖直高度为H，电子重力不计，不考虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度，不计空气阻力。求：
（1）若电子电量大小为e，电子经加速电场的过程中电场力对它做的功W；
（2）偏转电场电场强度大小E；
（3）P点到偏转电场右边界距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）电子经加速电场的过程中，电场力对它做的功
（2）电子经加速电场的过程中，根据动能定理可得
可得电子刚离开加速电场时的速度为
带电粒子在偏转电场中有
，，
由题意可知出电场后速度与水平方向成，则有
联立解得偏转电场电场强度的大小为
（3）根据几何关系有
解得P点到偏转电场右边界距离为天津市西青区2023-2024学年高二上学期期末考试
物理试卷
本试卷分为第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间为60分钟。第I卷1至3页，第II卷4至6页。
第I卷
一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）
1. 物理学中“静止点电荷之间的相互作用规律”和“电流磁效应现象”分别由不同的物理学家探究发现，他们依次是（ ）
A. 法拉第、洛伦兹 B. 卡文迪许、安培 C. 库仑、奥斯特 D. 库仑、特斯拉
2. 真空中两个相同的带等量异种电荷的金属小球A和B（均可看做点电荷），分别固定在两处，两球之间的静电力大小为F。现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开C，此时A、B之间的静电力大小是（ ）
A. B. C. D.
3. 如图所示是两个等量异种电荷的电场线分布，A、B是电场中的两点，则（ ）
A. 左侧带正电荷
B. A点电势比B点电势高
C. A、B两点电场强度相等
D. 正电荷在A点电势能小于在B点电势能
4. 指纹密码锁是我国现阶段流行的防盗门的核心配件，其原理是通过凹凸不平的指纹面与解锁面板间形成微电容器（相当于正对面积相同，板间距不同的电容器）。给电容器一个固定电压，电容小的微电容器放电较快，根据放电快慢就可以记录和分析指纹数据。下列说法正确的是（ ）
A. 在指纹凹处形成的电容器电容大
B. 在指纹凸处形成的电容器放电较慢
C. 出汗后手指对指纹识别没有任何影响
D. 充电后在指纹凸处形成的电容器存储的电荷量小
5. 如图，在水平虚线右方存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。边长为L的n匝线圈垂直磁场放置，线圈左边一半始终在磁场外，右边一半始终在磁场内。穿过线圈的磁通量的大小为（ ）
A. B. C. D.
6. 下列说法中正确的是（ ）
A. 电工穿用铜丝编织的高压作业服是因为该衣服不容易被扯破
B. 电磁波传播时需要介质，不可以在真空中传播
C. 电磁波波长越长，其能量子的能量越大
D. 能量耗散现象表明：在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了
二、不定项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）
7. 如图所示是电阻R的I-U图像，图中α=45°，由此得出（ ）
A. 通过电阻的电流与两端电压成正比
B. 电阻R=0.5Ω
C. 因I-U图像斜率表示电阻的倒数，故R==1.0Ω
D. 在R两端加上6.0V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0C
8. 如图所示，三条平行等距的直线表示电场中的三个等势面，电势值分别为10V、20V、30V，实线是一带负电的粒子（不计重力）在该区域内的运动轨迹，对于这轨迹上的a、b、c三点来说，下列选项说法正确的是（ ）
A. 粒子必先过a，再到b，然后到c
B. 粒子在三点所受的合力
C. 粒子在三点的动能大小为
D. 粒子从b运动到c过程中电场力做正功
9. 2023年10月“神州十七号”载人飞船将三名宇航员送至太空，并将完成长达6个月的太空作业。飞船在太空中飞行，主要靠太阳能电池提供能量。有一个太阳能电池板，测得不接负载时的电压是，太阳能电池板内阻是。则（ ）
A. 该太阳能电池板的短路电流是
B. 该太阳能电池板的短路电流是
C. 该太阳能电池板的最大输出功率为
D. 该太阳能电池板的最大输出功率为
10. 下列选项中的操作能使如图所示的三种装置产生感应电流的是（ ）
A. 甲图中，使导体棒AB顺着磁感线运动
B. 乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈
C. 丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A插入大螺线管B中不动
D. 丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A插入大螺线管B中不动，移动滑动变阻器的滑片
第Ⅱ卷
三、实验题（本题共3小题，每空2分，共18分）
11. 某同学用螺旋测微器测量一段电阻丝的直径，读数如图所示，则该电阻丝的直径为__________mm。
12. 某同学在实验室练习使用多用电表测电阻：
（1）请根据下列步骤完成电阻测量：
①将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置。
②将红、黑表笔短接，旋动__________（填图a中的“S”、“K”或“T”），使指针对准电流的__________刻线（填“0”或“满偏电流”）。
③将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过大。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按__________的顺序进行操作，再完成测量。
A.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
B.将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行欧姆调零
C.将K旋转到电阻挡“×100”的位置
D.将K旋转到电阻挡“×1”的位置
（2）正确操作后，读数如图b所示，则阻值为__________Ω。
13. 为了测量一节干电池电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材：
A．被测干电池一节；
B．电流表1：量程0～0.6A，内阻r=0.3Ω；
C．电流表2：量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω；
D．电压表1：量程0～3V，内阻未知；
E．电压表2：量程0～15V，内阻未知；
F．滑动变阻器1：0～10Ω，2A；
G．滑动变阻器2：0～1000Ω，1A；
H．开关、导线若干。
伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。
（1）在上述器材中请选择适当的器材：___________（填写选项前的字母）。
（2）实验电路图应选择图中的___________（填“甲”或“乙”）。
（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图像，则干电池的电动势E=___________V，内电阻r=___________Ω。
四、计算题（本题共3小题，共38分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）
14. 如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，标有“8V，16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M绕线的电阻R0=1Ω，求：
（1）流过电源的电流；
（2）电动机的输出功率。
15. 如图所示，水平地面上方存在大小为的水平向右的匀强电场，一带电小球（大小可忽略）用轻质绝缘细线悬挂于O点，小球带电荷量为q，静止时细线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，不计空气阻力。（，）求：
（1）小球所带电性及小球的质量；
（2）现只将细线剪断，小球落地前加速度大小；
（3）若只将电场撤去，小球到达最低点时细线对小球拉力大小。
16. XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，XCT扫描机可用于对多种病情的探测。如图（a）所示是某种XCT机主要部分的剖面图，其中图（b）是产生X射线部分的示意图。图（b）中M、N板之间有一电子束的加速电场，虚线框内为竖直向上的匀强偏转电场，经调节后电子束从M板静止开始加速，沿带箭头的实线所示的方向前进，出电场后速度与水平方向成30°，打到水平圆形靶台上的中心点P，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）。已知MN两板间电压为U0，偏转电场区域水平宽度为L0，竖直高度足够长，MN中电子束距离靶台竖直高度为H，电子重力不计，不考虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度，不计空气阻力。求：
（1）若电子电量大小为e，电子经加速电场的过程中电场力对它做的功W；
（2）偏转电场电场强度的大小E；
（3）P点到偏转电场右边界距离。
