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河北省河北枣强中学2024-2025学年高二下学期期末考试物理试题
一、单选题
1．2025年3月国内首款碳—14核电池原型机“烛龙一号”研制成功，该电池利用碳—14衰变释放的能量发电。由于碳—14半衰期为5730年，该电池具有超乎寻常的使用寿命，制备碳—14的核反应方程：，碳—14的衰变方程：。下列说法正确的是（　　）
A．X为电子，Y为质子
B．Y是由碳—14核内的中子转化而来
C．若核电池中的碳—14半数发生衰变就不能正常供电，则该电池的使用寿命约为2865年
D．若在月球上使用该电池，环境温度变化太大会影响衰变释放能量，进而影响其稳定性
2．如图所示，两段长度和材料相同、粗细均匀的金属导线A、B，单位体积内的自由电子数相等，横截面积比。已知5s内有个自由电子通过导线的横截面，元电荷，则下列说法错误的是（　　）

A．流经导线A的电流为0.16A
B．导线A、B的电阻之比为
C．5s内有个自由电子通过导线B的横截面
D．自由电子在导线A和B中移动的平均速率之比
3．如图，一个电子从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，O点紧靠左极板， O、A两点相距为h，两平行金属板相距为d，hA．右极板竖直上移一些，A点电势升高
B．电子从O到A运动过程，电势能减小
C．将右极板向右移动一小段距离，电子一定通过A点
D．加大U，电子会通过A点
4．在图甲的电路中，是可调电阻，是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节的阻值，得到各组电压表和电流表数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U-I图像如图乙中AB所示，下列说法正确的是（　　）
A．该电源电动势为3V
B．的阻值为5
C．消耗的功率最大为3W
D．当电流为0.2A时，滑动变阻器接入电路中的阻值为10
5．将一段通电直导线abc从中点b折成120°，分别放在如图所示的匀强磁场中，图甲中导线所在平面与磁场的磁感线平行，图乙中导线所在平面与磁场的磁感线垂直，若两图中两导线所受的安培力大小相等，则甲、乙两图中磁场的磁感应强度大小之比为（　　）
A． B． C． D．
6．如图所示，绝缘直杆以倾角固定在竖直平面内，电荷量为q、质量为m的带正电小球穿在直杆上，小球与直杆间的动摩擦因数为，空间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B。现将小球从一定高度由静止释放开始沿直杆下滑，已知小球的电荷量保持不变，直杆足够长，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．小球运动过程中受到的磁场的作用力垂直直杆斜向下
B．小球先做加速度逐渐减小的加速运动后做匀速运动
C．小球运动过程中的最大加速度大小为
D．小球运动过程中的最大速度大小为
7．如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，直径与磁场宽度相同的圆形金属线框在水平拉力作用下以一定的速度斜向匀速通过磁场。则下列说法正确的是（ ）
A．金属圆形线框的感应电流方向先顺时针后逆时针
B．金属圆形线框所受的安培力方向先水平向左再水平向右
C．水平拉力大小保持不变
D．若速度变小，通过线框某一横截面的电量不变
二、多选题
8．如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一个电源相连，其中A板接地（取大地电势φ=0）。S闭合后，两板间有一个质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态。以下说法正确的是（　　）
A．保持S闭合，若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有b→a的电流
B．保持S闭合，若将A板向左平移一小段位移（油滴仍处于两极板之间），则油滴仍然静止，G中有a→b的电流
C．若将S断开，再将A板向左移动一小段位移，油滴向下运动
D．若将S断开，再将B板向下平移一小段位移，油滴将仍然静止
9．某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为m、电荷量为e的带正电粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。则下列说法正确的是（ ）
A．粒子进入速度选择器的速度为
B．速度选择器两板间电压为
C．增大加速电压，粒子在分离器中运动的时间也变长
D．若移去速度选择器B，某同位素的粒子经过此装置后落在照相底片上，落点越远的表明质量数越大
10．如图，空间存在范围足够大的匀强电场,场强大小，方向水平向右。竖直面内一绝缘轨道由半径为的光滑圆弧与足够长的倾斜粗糙轨道组成，与水平面夹角均为且在两点与圆弧轨道相切。带正电的小滑块质量为，电荷量为，从轨道上与圆心等高的点以的速度沿轨道下滑。已知滑块与轨道间的动摩擦因数，重力加速度大小为。则（　　）
A．滑块在轨道下滑时的加速度大小为
B．滑块在轨道运动中对轨道的最大压力为
C．滑块最终会停在轨道上
D．滑块在粗糙轨道上运动的总路程为
三、实验题
11．某实验小组用如图所示的装置测量当地重力加速度大小
(1)如图甲所示，实验小组将细绳悬挂点与竖直放置的毫米刻度尺“0”刻度线对齐，用直角三角板辅助测出小球最低点离悬点的距离______m。
(2)该实验小组没有找到可以进一步测量小球直径的工具，实验小组进行实验时记录了不同距离L时单摆的周期T，进行数据处理，作出图像。该实验小组作出的图像可能是图乙中的______（填“①”或“②”），根据题中数据可求出小球的半径为______cm。
(3)该实验小组根据作出的图像，求出重力加速度______（取3.14，结果保留三位有效数字）。
12．某物理兴趣小组要测量一干电池的电动势和内阻，要求尽可能减小实验误差。实验室提供器材如下：
待测干电池
电流表A1：量程，内阻约为
电流表A2：量程，内阻为
滑动变阻器：阻值范围为
电阻箱：阻值范围为
开关S、导线若干
(1)该小组利用给定的器材设计了以下三种测量电路图，其中较为合理的电路图为图_______（选填“甲”“乙”或“丙”）
(2)该小组根据选用第（1）问中较合理的电路图，并将电阻箱的阻值调为，进行正确的实验操作。电流表的示数用表示，电流表的示数用表示，作出图像如图丁所示，根据图像可知，该电源的电动势__________V，内阻__________。（结果均保留小数点后两位）
(3)若实验操作及数据处理均无误，则电源内阻的测量值_______真实值。（填“大于”“小于”或“等于”）
四、解答题
13．某种喷雾器贮液筒的总容积为6L，若装入5L的药液后将加水口密封盖盖好，如图所示。拉压一次与贮液筒相连的活塞式打气筒，可以把体积为0.2L、压强为1atm的空气打进贮液筒。设打气过程中气体温度不变，外界大气压强为1atm，求：
(1)关闭阀门，用打气筒向贮液筒内打气两次，当液面上方气体温度与外界温度相等时，气体压强为多大？
(2)要使贮液筒中液面上方的气体压强达到4atm，打气筒要拉压多少次？当贮液筒内气体压强达4atm时停止打气，打开喷雾阀门使其喷雾，直至内外气体压强相等，这时贮液筒内还剩多少药液？
14．如图所示，两平行金属导轨间距为下端连接阻值为的定值电阻，两导轨形成的斜面倾角，两导轨之间有一长度为2l的匀强磁场区域，磁感应强度的大小为（k为大于0的常数），方向垂直于斜面向上，图中两条虚线为磁场的边界。现将质量、电阻、长度为l的金属棒由静止放置在导轨上，金属棒与导轨间的动摩擦因数，金属棒初位置与磁场边界的距离为。在时刻释放金属棒，它沿导轨匀加速下滑，当它进入磁场的瞬间，磁场开始保持不变，金属棒恰好能匀速下滑，已知重力加速度g取，。求：
(1)k的数值；
(2)金属棒进入磁场前后的电流大小的比值；
(3)金属棒下滑过程中定值电阻R产生的焦耳热。
15．如图所示的三维坐标系中，竖直向上，一棱长为的正方体位于坐标系中，与坐标原点重合，经过的三条棱分别与三个坐标轴重合。一质量为、电荷量为的小球从点沿轴负方向以一定速度射出，恰好可以经过点。将小球视作质点，不计空气阻力，重力加速度为。
(1)现在空间加上沿轴正方向的匀强电场，场强为，小球仍然从点沿轴负方向以相同速度射出，求小球飞出正方体的坐标；
(2)现将（1）问中空间的电场改为沿轴正方向，大小不变，同时在空间里加上沿轴正方向的匀强磁场，小球仍然从点沿轴负方向以相同速度射出，小球经过棱的中点，求所加磁场的磁感应强度大小；
(3)现在（1）问电场不变情况下，同时在空间加上沿方向的匀强磁场，小球仍然从点沿轴负方向以相同速度射出，小球能经过点，求所加磁场的磁感应强度最小值。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C C B B D D AD BD BC
11．(1)0.9974/0.9975/0.9976/0.9977
(2) ② 0.52
(3)9.86
12．(1)丙
(2) 1.44/1.45/1.46/1.47/1.48 0.70/0.71/0.72/0.73/0.74
(3)等于
13．(1)
(2)15次；
【详解】（1）设大气压强为，贮液筒内原来空气体积为，打气两次后气体压强为，每次打入空气体积为。由玻意耳定律
其中，，
代入可得
（2）设打气筒拉压次，由玻意耳定律，
解得次。
打开阀门后，设此时气体体积为
由
得
则剩余药液体积
14．(1)4
(2)
(3)1.5J
【详解】（1）导体棒由静止开始下滑，根据牛顿第二定律有
设刚进入磁场时速度大小为，根据速度位移公式有
解得，
刚进入磁场时，设电动势大小为，根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
导体棒受力平衡
解得
金属棒从释放到进入磁场的时间
由
解得
（2）根据法拉第电磁感应定律，金属棒进入磁场前的感应电动势
感应电流
进入磁场后感应电流大小为
所以
（3）导体棒进入磁场前，定值电阻中产生的热量
解得
导体棒进入磁场后，定值电阻中产生的热量
其中
解得
所以金属棒下滑过程中定值电阻产生的焦耳热
15．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）小球射出后只在重力作用下做平抛运动，经过点，水平方向有，竖直方向有
可得
加上沿轴正方向的匀强电场，小球的合力为，指向方向。
小球在平面从点做类平抛运动，分解为方向的匀速直线运动和方向的匀加速直线运动。
由牛顿第二定律可得
可得，方向沿方向。
假设小球从连线上射出，沿方向有，沿方向有
解得，即刚好从射出。
（2）电场改为沿轴正方向，有
二力平衡，小球相当于只在洛伦兹力作用下运动，沿轴负方向看，如图所示
由几何关系可得
三角形与三角形相似，有
可得
又
解得
（3）小球受到的重力与电场力的合力，指向方向。
将小球运动分解为沿方向的初速度为零的匀加速直线和垂直方向的平面内在洛伦兹力作用下速率为的匀速圆周运动，小球沿做螺距不断增大的螺旋线运动。
设小球在方向到达点时间为，
小球在洛伦兹力作用下做圆周运动的周期
要到达点，要求
当时，磁感应强度最小，

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