2023年清華大學(xué)附中高二物理第一學(xué)期期末考試試題考生須知：1．全卷分選擇題和非選擇題兩部分，全部在答題紙上作答。選擇題必須用2B鉛筆填涂；非選擇題的答案必須用黑色字跡的鋼筆或答字筆寫在“答題紙”相應(yīng)位置上。2．請用黑色字跡的鋼筆或答字筆在“答題紙”上先填寫姓名和準(zhǔn)考證號。3．保持卡面清潔，不要折疊，不要弄破、弄皺，在草稿紙、試題卷上答題無效。一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1、在研究一個小電動機(jī)的性能時，應(yīng)用了圖示的實驗電路。已知電動機(jī)線圈內(nèi)阻為3Ω，調(diào)節(jié)R使電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，理想電流表和電壓表的示數(shù)分別為1A和12V。則電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的輸出功率P和效率η為（）A.P＝12Wη＝75% B.P＝12Wη＝25%C.P＝9Wη＝75% D.P＝9Wη＝25%2、如圖所示，質(zhì)量為m長為L的金屬棒MN兩端用等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．當(dāng)棒中通以恒定電流后，金屬棒擺起后兩懸線與豎直方向夾角的最大值為，則下列說法正確的是（）A.電流由N流向MB.懸線與豎直方向夾角時，金屬棒處于平衡態(tài)C.懸線與豎直方向成時，金屬棒的速率最大D.恒定電流大小為3、如圖所示，一圓形線圈通有電流I，放在直線電流I'的右側(cè)附近，線圈與直導(dǎo)線共面，以下關(guān)于圓形線圈受到安培力的合力方向說法正確的是A.水平向左 B.豎直向下C.豎直向上 D.水平向右4、如圖所示，虛線a、b、c代表電場中一簇等勢線，相鄰等勢線之間的電勢差相等，實線為一帶正電質(zhì)點(重力不計)僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運(yùn)動軌跡，質(zhì)點先后通過這條軌跡上的P、Q兩點，對同一帶電質(zhì)點，據(jù)此可知()A.三個等勢線中，a的電勢最高B.帶電質(zhì)點通過P點時的動能比通過Q點時大C.帶電質(zhì)點通過P點時的電場力比通過Q點時小D.帶電質(zhì)點在P點具有的電勢能比在Q點具有的電勢能大5、如圖，“L”型導(dǎo)線abc固定并垂直放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，，ab長為l，bc長為，導(dǎo)線通入恒定電流I，設(shè)導(dǎo)線受到的安培力大小為F，方向與bc夾角為θ，則A.， B.，C， D.，6、一根長為0.2m，電流為4A的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力大小不可能是（）A.0.4N B.0.5NC.0.3N D.0二、多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題目要求的。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。7、如圖所示，一個正點電荷Q靜止在正方形的一個角上，另一個帶電粒子（可視為點電荷）射入該區(qū)域時，恰好能經(jīng)過正方形的另外三個角a、b、c，粒子僅受靜電力作用，則粒子由a經(jīng)b運(yùn)動到c的過程中，下列分析正確的有（）A.a、b、c三點電勢高低及場強(qiáng)大小的關(guān)系是：φa=φc>φb，Ea=Ec=2EbB.粒子由a到b電勢能增加，由b到c電場力做正功，在b點動能最小C.粒子在a、b、c三處的加速度大小之比是1:2:1D.改變粒子在a處的速度，有可能使其經(jīng)過a、b、c三點做勻速圓周運(yùn)動8、如圖所示，直線A為某電源的U－I圖線，曲線B為某小燈泡D1的U－I圖線的一部分，用該電源和小燈泡D1組成閉合電路時，燈泡D1恰好能正常發(fā)光，則下列說法中正確的是（）A.此電源的內(nèi)阻為ΩB.燈泡D1的額定電壓為3V，額定功率為6WC.把燈泡D1換成“3V，20W”的燈泡D2，電源的輸出功率將變大D.由于小燈泡D1的U－I圖線是一條曲線，所以燈泡發(fā)光過程，歐姆定律不適用9、帶電量相同，質(zhì)量不同的粒子從容器A下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為零．然后經(jīng)過S3沿著磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后打在照相底片D上，如圖所示．運(yùn)動過程中粒子之間的相互作用忽略不計，下列說法正確的是（）A.這些粒子經(jīng)過S3時的動能相同B.這些粒子經(jīng)過S3時的速率相同C.這些粒子在磁場中運(yùn)動軌跡圓半徑與質(zhì)量成正比D.這些粒子在磁場中運(yùn)動的時間與質(zhì)量成正比10、利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域．如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電流I，C、D兩側(cè)面會形成電勢差，下列說法中正確的是（）A.若元件的載流子是自由電子，則D側(cè)面電勢高于C側(cè)面電勢B.若元件的載流子是自由電子，則C側(cè)面電勢高于D側(cè)面電勢C.在測地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時，元件的工作面應(yīng)保持豎直D.在測地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時，元件的工作面應(yīng)保持水平三、實驗題：本題共2小題，共18分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，不要求寫出演算過程。11．（6分）如圖1是研究某光電管發(fā)生光電效應(yīng)的電路圖,當(dāng)用頻率為的光照射金屬K時,通過調(diào)節(jié)光電管兩端電壓U,測量對應(yīng)的光電流,繪制了如圖2的I-U圖象．當(dāng)用頻率為的光照射金屬K時,光電子的最大初動能=________________．已知電子所帶電荷量為e,圖象中、及普朗克常量h均為已知量12．（12分）小君同學(xué)利用打點計時器來驗證動量守恒定律．讓小車A運(yùn)動，小車B靜止．在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩個小車連接成一體具體實驗步驟如下：A.用天平測出小車A和小車B的質(zhì)量、B.更換紙帶重復(fù)操作三次C.小車A靠近打點計時器放置，在車后固定紙帶，把小車B放在長木板中間D.把長木板平放在桌面上，在一端固定打點計時器，連接電源E.接通電源，給小車A一定的初速度（1）請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：A→___→___→___→B（2）如圖為打出的一條清晰的紙帶，可知_________四、計算題：本題共3小題，共38分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，要求寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟。13．（10分）ABC表示豎直放在電場強(qiáng)度為E=104V/m的水平勻強(qiáng)電場中的絕緣光滑軌道，其中軌道的BC部分是半徑為R的圓環(huán)，軌道的水平部分與半圓環(huán)相切．A為水平軌道上的一點，而且AB=R=0.2m，把一質(zhì)量m=0.1kg，帶電量為q=+C的小球，放在A點由靜止釋放后，求：（g=10m/s2）(1)小球到達(dá)C點的速度大小(2)小球在C點時，軌道受到的壓力大小14．（16分）如圖，兩根間距為L＝0.5m的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電動勢E＝3V、內(nèi)阻r＝1Ω的電源，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ＝37°．金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，質(zhì)量m＝0.2kg．導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好且金屬桿與導(dǎo)軌電阻均不計，整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中．當(dāng)R0＝1Ω時，金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8（1）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；（2）若保持B的大小不變而將方向改為垂直于斜面向上，求金屬桿的加速度15．（12分）如圖所示，水平放置的兩塊長直平行金屬板a、b相距d=0.10m，a、b間的電場強(qiáng)度為E=5.0×105N/C，b板下方整個空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=6.0T、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場.今有一質(zhì)量為m=4.8×10-25kg、電荷量為q=1.6×10-18C的帶正電的粒子(不計重力)，從貼近a板的左端以v0=1.0×106m/s的初速度水平射入勻強(qiáng)電場，剛好從狹縫P處穿過b板而垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最后粒子回到b板的Q處（圖中未畫出）．求P、Q之間的距離L

參考答案一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1、C【解析】電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，輸入的電功率為入發(fā)熱功率熱電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的輸出功率為入熱電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的效率為故C正確，A、B、D錯誤；故選C。2、C【解析】A．根據(jù)左手定則可知電流的方向由M流向N，故A錯誤；B．懸線與豎直方向夾角為θ=60°時，金屬棒速率為零，并非處于平衡狀態(tài)，故B錯誤；C．導(dǎo)體棒在角的范圍內(nèi)擺動，由運(yùn)動的對稱性可知懸線與豎直方向的夾角為θ=30°時金屬棒的速率最大，故C正確；D．在θ=30°時，導(dǎo)體棒處于平衡狀態(tài)，則對金屬棒進(jìn)行受力分析可知，，解得，故D錯誤；故選C。3、A【解析】根據(jù)右手螺旋定則知，通電直導(dǎo)線右邊的磁場方向垂直紙面向里，離導(dǎo)線越近，磁場越強(qiáng)，圓環(huán)左側(cè)所受安培力向左，圓環(huán)右側(cè)所受安培力向右，向左的安培力大于向右的安培力，所以圓環(huán)所受安培力向左。故選A。4、B【解析】由于帶電質(zhì)點只受電場力作用，根據(jù)運(yùn)動軌跡彎曲方向可分析出電場力的方向，確定出電場方向，從而分析電勢的高低．根據(jù)電場力做功判斷電勢能的高低，結(jié)合動能定理比較動能的大?。鶕?jù)電場力的大小比較加速度的大小【詳解】根據(jù)軌跡的彎曲方向可知，質(zhì)點所受的電場力方向大致向上，粒子帶正電，則電場線與等勢面垂直，大致向上，沿著電場線方向電勢逐漸降低，可知a點的電勢最低，故A錯誤．從Q到P，電場力做正功，根據(jù)動能定理知，動能增大，即P點的動能大于Q點的動能，故B正確．P點的電場線比Q點的電場線密，則質(zhì)點在P點所受的電場力大，故C錯誤．從Q到P，電場力做正功，則電勢能減小，可知帶電粒子在Q點的電勢能大于P點的電勢能，故D錯誤．故選B【點睛】對于電場中粒子的軌跡問題，研究的基本思路是：根據(jù)運(yùn)動軌跡判斷出所受的電場力方向，然后進(jìn)一步判斷電勢、電場、電勢能、動能等物理量的變化5、D【解析】連接ac，根據(jù)幾何關(guān)系得導(dǎo)線在磁場中受安培力的有效長度：根據(jù)，得：F與bc夾角θ：ABC.與計算不符，ABC錯誤；D.與計算結(jié)果相符，D正確。6、B【解析】設(shè)導(dǎo)線電流與磁場方向夾角為，根據(jù)安培力公式，因為本題未給出導(dǎo)線電流與磁場方向夾角，所以安培力范圍，所以ACD都可能，B不可能二、多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題目要求的。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。7、AB【解析】電荷受到的合力指向軌跡的內(nèi)側(cè)，根據(jù)軌跡彎曲方向判斷出粒子與固定在O點的電荷是異種電荷，它們之間存在引力，根據(jù)點電荷的電場線的特點，Q與ac距離相等，都小于b，故B點的電勢高于ac兩點的電勢．應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度之間的關(guān)系.【詳解】根據(jù)點電荷的電場線的特點，Q與ac距離相等，都小于b，故b點的電勢低于ac兩點的電勢，即φa=φc>φb；Ea=Ec=；Eb=，故A正確；電荷受到的合力指向軌跡的內(nèi)側(cè)，根據(jù)軌跡彎曲方向判斷出粒子與固定在O點的電荷是異種電荷，它們之間存在引力，所以質(zhì)點由a到b電場力做負(fù)功，電勢能增加，動能減??；由b到c電場力做正功，動能增大，在b點動能最??；故B正確；粒子P在a、b、c三點時的加速度大小要根據(jù)庫侖定律求出庫侖力．由圖可知，ra=rc=,根據(jù)庫侖定律：，可得：可知，加速度之比應(yīng)為：2：1：2；故C錯誤；由帶電粒子所受的電場力的方向可知，帶電粒子abc三個點受到的電場力大小不相等，所以不可能其經(jīng)過a、b、c三點做勻速圓周運(yùn)動．故D錯誤．故選AB.【點睛】本題屬于電場中軌跡問題，考查分析推理能力．根據(jù)軌跡的彎曲方向，判斷出電荷受到的電場力指向軌跡內(nèi)側(cè)．進(jìn)而判斷出電荷是負(fù)電荷8、BC【解析】A項：由圖讀出：電源的電動勢，內(nèi)阻，故A錯誤；B項：兩圖線交點表示小燈泡D1與電源連接時的工作狀態(tài)，此時燈泡的電壓U=3V，電流I=2A，功率為P=UI=6W，由于小燈泡D1正常發(fā)光，則燈泡D1的額定電壓為3V，功率為6W，故B正確；C項：燈泡D1的電阻，的燈泡D2的電阻為，可知燈泡D2的電阻更接近電源的內(nèi)阻，根據(jù)推論：電源的內(nèi)外電阻相等時電源的輸出功率最大，知把燈泡D1換成“3V，20W”的燈泡D2，電源的輸出功率將變大，故C正確；D項：燈泡是純電阻，歐姆定律仍適用，圖象為曲線是由燈泡電阻隨溫度的增大而增大，故D錯誤9、AD【解析】AB、根據(jù)動能定理得：動能相同，解得：，電量相同，所以質(zhì)量相同的粒子具有相同速率，故A正確、B錯誤；CD、粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑為：，半徑與成正比；運(yùn)動時間，與質(zhì)量成正比，故C錯誤，D正確10、AC【解析】根據(jù)左手定則判斷洛倫茲力的方向，確定電子的偏轉(zhuǎn)方向，從而確定側(cè)面電勢的高低．測量地磁場強(qiáng)弱時，讓地磁場垂直通過元件的工作面，通過地磁場的方向確定工作面的位置解：A、若元件的載流子是自由電子，由左手定則可知，電子受到的洛倫茲力方向向C側(cè)面偏，則D側(cè)面的電勢高于C側(cè)面的電勢．故A正確，B錯誤C、地球赤道上方的地磁場方向水平，在測地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時，元件的工作面應(yīng)保持豎直．故C正確，D錯誤故選AC【點評】解決本題的關(guān)鍵知道霍爾效應(yīng)的原理，知道電子受到電場力和洛倫茲力平衡三、實驗題：本題共2小題，共18分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，不要求寫出演算過程。11、【解析】裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)等于Uc時，電流表示數(shù)為0，知道光電子點的最大初動能，根據(jù)光電效應(yīng)方程EKm=hv-W0，求出逸出功．最后由光電效應(yīng)方程求出光電子的最大初動能；【詳解】由圖2可知，當(dāng)該裝置所加的電壓為反向電壓，當(dāng)電壓是Uc時，電流表示數(shù)為0，知道光電子點的最大初動能為：Ekm=e?Uc，根據(jù)光電效應(yīng)方程EKm=hv-W0，則：W0=hv-eUc當(dāng)用頻率為2ν的光照射金屬K時，Ek=2hv-W0=hv+eUc12、①.D②.C③.E④.2：1【解析】（1）根據(jù)題意，小車A與B碰撞并粘連在一起，然后根據(jù)實驗原理來判斷實驗步驟；（2）根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)求解碰前A車的速度和碰后二者共同的速度，根據(jù)動量守恒定律進(jìn)行求解即可；【詳解】（1）首先用天平測出小車A和小車B的質(zhì)量、，然后把長木板平放在桌面上，在一端固定打點計時器，連接電源，小車A靠近打點計時器放置，在車后固定紙帶，把小車B放在長木板中間，接通電源，給小車A一定的初速度，使小車A與小車B發(fā)生碰撞，并粘連一起運(yùn)動，最后更換紙帶重復(fù)操作三次，故合理順序為：ADCEB；（2）由紙帶可知，碰撞前A車的速度為：A車與B車碰后共同運(yùn)動的速度為：根據(jù)動量守恒可以得到：代入數(shù)據(jù)可以得到：【點睛