GY - GYEDU

2023-2024学年河北省石家庄 期末考试

（时长75分钟，满分100分）

注意事项∶

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用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，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题∶本题共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。

1．一只鸟站在一条通过电流的铜质裸导线上，已知铜的电阻率为，导线的横截面积为，可估算该鸟两爪间的电压（V）的数量级为（　　）

A． B． C． D．

2．实验室使用的电流表是磁电式仪表，这种电流表的构造如图所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。假设长方形线圈的匝数为，平行于纸面的边长度为，垂直于纸面的边长度为，且垂直于纸面的边所在处磁场的磁感应强度大小为。当线圈中通入电流，线圈以角速度绕垂直纸面的中心轴转动到水平位置时，下列说法正确的是（　　）

A．穿过该线圈的磁通量为

B．该线圈左侧边所受的安培力方向竖直向上

C．该线圈左侧边所受的安培力大小为

D．该线圈左侧边转动的线速度大小为

3．如图甲所示是电视显像管原理示意图，电子枪发射出的电子束经过偏转线圈产生的磁场发生偏转，打在荧光屏上。当没有磁场时，电子束打在荧光屏正中的点，不计电子的重力。偏转线圈产生磁场的图像如图乙所示，设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，则电子打在荧光屏上的位置（　　）

A．由点逐渐移动到点再返回到点

B．由点逐渐移动到点再返回到点

C．由点经点逐渐移动到点

D．由点经点逐渐移动到点

4．汽车蓄电池供电的简化电路如图所示，车灯正常发光。当汽车启动时，开关闭合，启动系统的电动机工作，车灯亮度会有明显变化，下列说法正确的是（　　）

A．电源的效率增大

B．两灯一定变暗

C．电动机的输出功率等于电源输出功率减去两灯的功率

D．若不亮亮，可能是由于短路所致

5．如图所示，在匀强电场中，将电荷量为的试探电荷从A点移到点，静电力所做功为，再从点移到点，静电力做功也为。已知电场的方向与直角三角形所在的平面平行，且。则该电场的电场强度大小为（　　）

A． B．

C． D．

6．如图所示，匝数为1000匝的金属线圈的电阻为，一个电阻为的电热器连接在线圈的两端。在内通过该线圈的磁通量从均匀增加到，则电热器消耗的电功率为（　　）

A． B． C． D．

7．如图所示，是自感系数很大的线圈，电阻不为零，和是两个相同的小灯泡。闭合开关一段时间后两灯泡都发光，断开开关瞬间，灯泡闪亮一下后熄灭。下列说法正确的是（　　）

A．闭合开关一段时间后两灯泡亮度相同

B．线圈的电阻必定小于小灯泡的电阻

C．断开开关后小灯泡逐渐熄灭

D．断开开关前后小灯泡的电流方向保持不变

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，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8．某一电场中的电场线分布如图所示，在电场中有三点，间距离等于间距离。下列说法中正确的是（　　）

A．点电场强度比点电场强度小

B．正电荷在点的电势能比在点的电势能小

C．两点间的电势差大于两点间的电势差

D．负电荷由向移动过程中静电力做负功

9．如图所示为“质子治疗仪”，质子先被加速到较高的能量，然后被引向并轰击肿瘤，杀死细胞，达到治疗效果。若质子由静止经过电场被匀加速到速度的过程中，通过的位移大小为，已知质子的质量为，电量为，由以上信息可以推算出（　　）

A．该加速电场的电压

B．该加速电场的电场强度

C．质子加速后的电势能

D．运动过程中电场力对质子所做的功

10．如图所示，真空中有A、B、C三个带正电的点电荷，它们固定在边长为的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是q，O点是三角形底边的中点，静电力常量为。下列说法正确的是（　　）

A．点电荷对A的静电力大小为

B．点电荷对A的静电力大小为

C．点的电场强度大小为

D．点的电场强度大小为

三、非选择题∶共54分。

11．某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，并利用如图甲所示的实验电路图测量该电池的电动势和内阻。

（1）请用笔画线代替导线，完成图乙中实物图的连接      。

（2）连接好实物图后，将电阻箱阻值调到合适阻值，闭合开关。改变电阻箱的阻值，记录电压表对应的示数，在坐标纸上作出关系图像如丙所示。根据图线可得该水果电池的电动势为      ，内阻为      。（结果均保留两位有效数字）

12．指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，如图甲所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的多种功能。

（1）关于此多用电表，下列说法中正确的是      。（选填选项前面的字母）

A.当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，接线柱B接的是黑表笔

B.当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，接线柱B接的是黑表笔

C.当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，接线柱B接的是黑表笔

D.当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，接线柱B接的是红表笔

（2）图乙为某多用电表电阻挡中某一挡位的原理示意图，其中电流表的满偏电流I_g=100µA，内阻R_g=100Ω，电池的电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，则该多用电表电阻挡的挡位为      挡（选填“×1k”、“×100”、“×10”或“×1”）。

（3）该同学对表机械调零后，把选择开关旋转到欧姆挡“×100”位置，这时他还需要进行      操作，才能开始测量电阻，之后，他用红黑两表笔接触被测电阻两引线，这时指针指示被测电阻的阻值如图丙所示，则被测电阻的阻值为      Ω；正确测量上述电阻后，需要继续测量一个阻值大约是15Ω的电阻，在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，正确操作顺序的步骤序号      。

A.将红表笔和黑表笔接触

B.把选择开关旋转到“×1”位置

C.把选择开关旋转到“×1k”位置

D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点

13．如图所示的示波管模型中，电荷量为、质量为的电子从灯丝K发出，经加速电场加速后，从中心孔S沿极板中心线以速度水平射入平行板电容器，穿出偏转电场后，又经过一段匀速直线运动，最后打到荧光屏上的点。已知平行板电容器两极板间的电压为，板长为，两极板间的距离为，偏转电场两极板右端到荧光屏的距离为，不计电子重力。

（1）求荧光屏上两点间的距离；

（2）将平行板电容器与电源断开，仅增大两极板间距，发现电子仍打到若光屏上的点，请列式说明原因。

14．如图所示是质谱仪的结构简化图。在速度选择器上方存在有界磁场区域，该区域上边界为直线，下边界由直线、半圆、直线组成，共线，与上边界平行且相距为之间放置足够长的照相底片，包含边界在内该区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。粒子源发射出质量为、电荷量为的粒子恰能沿直线通过速度选择器，并从距离点的小空隙竖直向上射入磁场区域，并全部打在照相底片上。已知速度选择器中磁感应强度大小为，电场强度大小为，不计粒子重力，求∶

（1）粒子进入有界磁场区域时的速度大小；

（2）有界磁场区域所加磁场的磁感应强度的大小范围。

15．如图甲所示，在某星球上竖直固定两个相距1m的光滑平行金属导轨MN、PQ，导轨足够长且电阻不计，两导轨上端连接电路，定值电阻R₁=2Ω，R₃=4Ω，R₂为电阻箱，导轨所在区域存在垂直导轨平面向外的匀强磁场。质量为0.1kg、电阻为1Ω、长为1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，现调节电阻箱R₂的阻值为12Ω，开关S打开，0时刻金属棒由静止释放，1s时闭合开关S，金属棒运动的v-t图像如图乙所示，t时刻图线的切线刚好水平，闭合开关S后，金属棒下滑距离为54m时速度恰好达到最大值。

（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；

（2）求图像中t的数值及t时间内整个电路产生的焦耳热；（结果均保留一位小数）

（3）电阻箱R₂取何值时，金属棒再次匀速下滑且R₂消耗的功率最大。

参考答案与详解

1．B

【解析】小鸟两脚之间的距离约为5cm，根据电阻的决定式，小鸟两脚之间导线的电阻为

根据欧姆定律有

解得

可知，该鸟两爪间的电压（V）的数量级约为。

故选B。

2．C

【解析】A．线圈在水平位置时，穿过线圈的磁通量为零，选项A错误；

B．根据左手定则可知，线圈位于水平位置时，其左侧边a所受的安培力方向竖直向下，选项B错误；

C．由于线圈匝数为n，根据安培力公式可知，线圈左侧边a所受的安培力大小为

F=nBIL₂

选项C正确；

D．根据线速度与角速度的关系可知，线圈左侧边a转动的线速度

选项D错误。

故选C。

3．D

【解析】开始时阶段，磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则，电子受洛伦兹力方向向上，根据

可知随着B减小，电子轨道半径变大，则电子打到荧光屏上的位置下移，即从M向O移动；后一段时间，磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则，电子受洛伦兹力方向向下，根据

可知随着B增加，电子轨道半径变小，则电子打到荧光屏上的位置下移，即从O向N移动。

故选D。

4．B

【解析】A．电源的效率

汽车启动时，电键S闭合时，电路中总电阻变小，总电流变大，内电压变大，则路端电压U变小，可知电源的效率减小，选项A错误；

B．汽车启动时，电路中总电流变大，则电源内阻上的电压变大，则路端电压减小，则车灯一定变暗，选项B正确；

C．由能量关系可知，电动机的输入功率等于电源输出功率减去两灯的功率，选项C错误；

D．若L₁灯短路，则L2灯也会不亮，选项D错误。

故选B。

5．B

【解析】根据题意可知

由于

，

令点电势为0，则有

，

由于匀强电场中，平行等间距的两条线段的电势差相等，令AC中点为D，则有

由于

，

结合上述解得

可知，BD连线为一条等势线，由于三角形ABC为等腰直角三角形，则BD垂直于AC，即电场强度方向沿，则有

故选B。

6．C

【解析】感应电动势为

则电功率

故选C。

7．B

【解析】A．闭合开关S一段时间后，由于流过A的电流大于流过B的电流，所以两灯泡亮度不相同，故A错误；

B．断开开关S瞬间，灯泡B闪亮一下后熄灭，说明开关S闭合稳定后，通过线圈的电流大于通过B的电流，则线圈的电阻小于小灯泡B的电阻，故B正确；

C．断开开关S后，灯泡B与线圈构成回路，而小灯泡A断开，立即熄灭，故C错误；

D．断开开关S前后小灯泡B的电流方向由原来的向右变为向左，故D错误。

故选B。

8．BC

【解析】A．电场线越密集则场强越大，则点电场强度比点电场强度大，选项A错误；

B．正电荷从B到A，电场力做正功，则电势能减小，则在点的电势能比在点的电势能小，选项B正确；

C．根据U=Ed因为AB两点间的平均场强大于BC两点的平均场强，可知两点间的电势差大于两点间的电势差，选项C正确；

D．负电荷由向移动过程中静电力做正功，选项D错误。

故选BC。

9．ABD

【解析】A．根据

可求解该加速电场的电压Ｕ，选项A正确；

B．根据

可求解该加速电场的电场强度，选项B正确；

C．因零电势点不确定，则不能确定质子加速后的电势能，选项C错误；

D．运动过程中电场力对质子所做的功

选项D正确。

故选ABD。

10．BD

【解析】AB．由题意可得，两点电荷对A的静电力大小分别为

由三个带正电的点电荷构成等边三角形，由几何知识可得点电荷对A的静电力的合力大小为

A错误，B正确；

CD．三个点电荷在点产生的电场强度方向如图所示

根据点电荷场强公式可知点电荷B和点电荷C在O点的电场强度大小相等、方向相反，二者的矢量和为零。点电荷A在O点的电场强度即为O处的电场强度，其大小为

又

联立可得产生的电场强度大小分别为

C错误，D正确。

故选BD。

11．          0.91±0.09     1.7##1.8##1.9

【解析】（1）[1]用笔画线代替导线，完成图乙中实物图如图：

（2）[2][3]根据闭合电路的欧姆定律可知

整理得

结合图像可知

，

解得

（±0.09都正确），（1.7、1.8都正确）

12．     AC##CA     ×1k     欧姆调零     1900     BAD

【解析】（1）[1]A．由甲图可知，当S接触点1时，表头与分流电阻并联，此时多用电表处于测量电流的挡位，接线柱B接的是黑表笔，故A正确；

BC．由甲图可知，当S接触点2时，表头与电源相连，此时多用电表处于测量电阻的挡位，接线柱B接的是黑表笔，故B错误，C正确；

D．由甲图知，当S接触点3时，表头与分压电阻串联，此时多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故D错误。

故选AC。

（2）[2]当欧姆调零时，指针满偏，电流为100µA，根据闭合电路欧姆定律可得

由于表盘中间刻度为15，则所选倍率为“×1k”。

（3）[3]该同学对表机械调零后，把选择开关旋转到欧姆挡“×100”位置，这时他还需要进行欧姆调零，才能开始测量电阻；

[4]欧姆表的读数为指针读数与倍率乘积，所以被测电阻的阻值为

[5]多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻，首先要把选择开关置于“×1”挡，然后进行欧姆调零，即把红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点，故合理的步骤是BAD。

13．（1）；（2）答案见解析

【解析】（1）粒子在偏转电场中做类平抛运动，如图所示：

垂直电场方向有

沿电场方向

侧移量

解得

由几何关系可知

得荧光屏上间的距离

（2）因电容器与电源断开，两板上所带电量不变，根据

解得

仅增大两极板间距，板间电场强度不变，带电粒子在电场中的受力情况不变，则运动情况不变，故该电子仍能打到若光屏上而显示亮点。

14．（1）；（2）

【解析】（1）粒子通过速度选择器，电场力和洛伦兹力平衡，得

解得

（2）若粒子打在点，如图所示，由几何关系得

又

解得

又

解得

磁感应强度的大小范围为

15．（1）0.5T；（2）5.4s，27.1J；（3）4Ω

【解析】（1）设该星球表面的重力加速度为g，开关S打开，对金属棒受力分析及从图上得，在0~1s内金属棒的加速度为

金属棒匀速下滑时速度最大，此时棒所受的安培力为

从图上得

由平衡条件得

所以

代入数据解得

（2）闭合开关后，由动量定理可得

由法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律可得

联立可得

所以

金属棒由静止开始下滑到最大速度的过程，由动能定理得

解得

（3）改变电阻箱R₂的值后，电阻值为R₂′，金属棒匀速下滑时满足

R₂两端的电压为

R₂消耗的功率为

由上联立解得

由数学知识得，当

即

R₂消耗的功率最大。