2022-2023学年黑龙江省双鸭山市友谊县中高二上学期期末考试 物理试题（含答案）

2022-2023学年黑龙江省双鸭山市友谊县中

高二上学期期末考试 物理试题（含答案）

（测试范围：必修第三册、选择性必修第二册第一章）

注意事项：

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上．

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，再选涂其他答案标号．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．

考试时间为90分钟，满分100分

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．

1．关于磁场的说法正确的是（    ）

A．通电导线在磁场中受到安培力越大，该位置的磁感应强度越大

B．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显

C．垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向

D．地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行

2．如图所示，在光滑绝缘的水平面上有一个可以看成点电荷的小带电体Q，虚线是一个带负电荷的小球在平面上运动的一段轨迹，其中M与Q的距离小于N与Q的距离．下列判断正确的是（    ）

A．N点电势比M点电势高

B．若小球自N运动到M，电场力对小球做正功

C．若小球自N运动到M，小球的电势能增加

D若小球自M运动到N，小球的动能增加

3．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，为图线在P点的切线，为U轴的垂线，为I轴的垂线，则P点对应小灯泡的电阻为（    ）

A．    B．    C．    D．

4．如图所示，三根长度均为L的绝缘轻绳固定在天花板上，轻绳的下端各系质量为m，电荷量相同的带正电荷小球，且三个小球均处于静止状态时小球间距也恰好为L，已知重力加速度为g，则其中一个小球受到的电场力大小为（    ）

A．    B．    C．    D．

5．如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一点电荷从图中A点以速度垂直磁场射入，当该电荷离开磁场时，速度方向刚好改变了，不计电荷的重力，下列说法不正确的是（    ）

A．该点电荷带负电              B．该点电荷离开磁场时速度反方向延长线通过O点

C．该点电荷的比荷      D．该点电荷在磁场中的运动时间

6．某同学自制一电流表，其原理如图所示．质量为的均匀细金属杆与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为，在矩形区域内有匀强磁场，，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度．的长度大于，当中没有电流通过且处于静止时，与矩形区域的边重合，且指针指在标尺的零刻度；当中有电流时，指针示数可表示电流强度．始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g．下列说法中正确的是（    ）

A．当电流表的示数为零时，弹簧的长度为              B．标尺上的电流刻度是均匀的

C．为使电流表正常工作，流过金属杆的电流方向为  D．电流表的量程为

7．如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是（    ）

A．甲图中，仅增加D形盒狭缝间的电压U，则粒子从加速器中射出的最大动能变大

B．乙图中，仅增大A、B两板间的距离，发电机产生的电动势变大

C．丙图中，一带电粒子恰能沿直线匀速通过，若只改变该粒子的电量或电性，粒子将会发生偏转

D．丁图中，若载流子带负电，稳定时C侧电势高

8．真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示．一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场．已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力．为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（    ）

A．    B．    C．    D．

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．

9在图示电路中，电源内阻不可忽略，为定值电阻，G为灵敏电流计，V为理想电压表，平行板电容器两极板水平．开关S闭合后，位于电容器两板间的带电油滴恰好静止（不考虑空气影响）．现将滑片P向上移动，则以下说法正确的是（    ）

A．油滴向上运动               B．V示数减小

C．G中有从b到a的电流       D．消耗电功率增大

10．中国的特高压直流输电网已达世界先进水平，我们从技术落后到成为世界第一只用了十几年的时间，中国速度再一次惊艳了世界．如图所示为两根等高、相互平行的特高压直流输电线，水平输电线中分别通有同方向的电流和，，a、b、c三点连线与两根输电线等高并垂直，b点位于两根输电线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方．已知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流强度．不考虑地磁场的影响，则（    ）

A．两输电线间的安培力为斥力        B．b、d点处的磁感应强度大小相等

C．a、c点处的磁感应强度大小相等    D．d点处的磁感应强度方向与b、d连线垂直

11．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧左端固定，右端连一带负电荷的物块，物块的质量为m，带电荷量为q，可在光滑水平面上左右移动，水平面上方还有水平向右的匀强电场，电场强度大小为E，开始时物块在向右的大小为的外力F作用下静止在M点．现将力F撤去，规定物块在M点时的电势能为零，对之后的过程，以下说法正确的是（    ）

A．弹簧和物块组成的系统机械能和电势能之和不变    B．弹簧处于原长时，物块的速度最大

C．弹簧被压缩到最短时，物块的加速度大小为0      D．物块的最大动能为

12．如图所示，在坐标系中，第一、二象限有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E，第三、四象限有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．一带正电粒子自y轴上的M点以速度v沿着与垂直y轴的方向向左射出，粒子的质量为m，带电量为q，粒子第一次到达x轴时沿着与x轴正方向为的方向进入电场．不计粒子重力，对粒子的运动，以下说法正确的是（    ）

A．粒子自开始射出至第一次到达x轴的时间间隔为

B．粒子再次与y轴相交时速度最小

C．粒子运动过程中的最小速度为

D．粒子离开M点后，其速度第n次与初速度相同时距M点的距离为

三、非选择题：本题共6小题，共60分．

13．（6分）在“用电流和电压传感器研究电容器的放电”实验中，某同学按照图所示连接电路．实验时，先将开关S掷向1，一段时间后，将开关掷向2，传感器将信息传人计算机屏幕上，显示出电流或电压随时间变化的图线．

（1）由图可知，传感器1应为_________（选填选项前的字母）

A．电流传感器         B．电压传感器

（2）用q表示电容器上极板所带的电荷量，表示滑动变阻器两端的电压，表示电容器两端的电压，I表示电路中的电流，关于电容器在整个放电过程中的图像变化正确的有____________．

A．    B．    C．    D．

（3）若已知电源电动势E，但其内阻和电阻箱阻值均未知，根据已知条件和传感器显示的图像中的数据信息，下列判断正确的是__________．

A．可知该电容器的电容

B．可知此时电阻箱阻值大小

C．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短

D．若只减小电容器的电容大小，电容器放电的时间将变短

14．（8分）用图甲所示的a、b两种方法测量某电源的电动势和内电阻（约为）．其中R为电阻箱，电流表的内电阻约为，电压表的内电阻约为．

（1）利用图甲a实验电路测电源的电动势E和内电阻r，所测量的实际情况是乙中虚线框所示“等效电源”的电动势E和内电阻．若电流表内电阻用表示，则__________，_________（均用E、r和表示）．请简要说明理由：____________．

（2）某同学利用图像分析a、b两种方法中由电表内电阻引起的实验误差．在图丙中，实线是根据实验数据（图甲a：，图甲b：）描点作图得到的图像：虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的图像（没有电表内电阻影响的理想情况）．则对应图甲电路分析的图像是_________：对应图乙电路分析的图像是_________．

（3）综合上述分析，为了减小由电表内电阻引起的实验误差，本实验应选择图甲中的_________（选填“a”或“b”）．

15．（7分）如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压，电解槽内阻．当闭合，断开时，电流表A的示数为；当闭合，断开时，电流表A示数为，且电动机输出功率为；当闭合，断开时，电流表A示数为．求：

（1）电炉子的电阻及发热功率；

（2）电动机的内阻；

（3）在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率．

16．（9分）如图所示，两平行金属板水平放置，两极板间距离，极板长，两板之间的电压，上极板带正电荷，下板放在水平地面上．一带电粒子质量、电荷量，该带电粒子以水平速度，沿着上极板的边缘垂直于电场方向进入两极板间电场中（假设两极板之间为匀强电场，两极板外无电场，不计带电粒子的重力）．求：

（1）带电粒子在电场中运动的加速度大小；

（2）带电粒子从两极板间射出时在竖直方向上的偏移量；

（3）带电粒子落地位置．

17．（14分）如图所示，在竖直平面内固定的圆形绝缘轨道的圆心为O，半径为x，内壁光滑，A、B两点分别是圆轨道的最低点和最高点。该区间存在方向水平向右的匀强电场，一质量为m、带负电的小球在轨道内侧做完整的圆周运动（电荷量不变），经过C点时速度最大，O、C连线与竖直方向的夹角，重力加速度为g．

（1）求小球所受的电场力大小；

（2）求小球在A点的速度为多大时，小球经过B点时对圆轨道的压力最小．

18．16分）如图所示，在坐标系的的区域内分布着沿y轴正方向的匀强电场，在的区域内分布着垂直于平面向里的匀强磁场，为电场和磁场的交界面，为磁场的上边界．现从原点O处沿x轴正方向发射出速率为、比荷（电荷量与质量之比）为k的带正电粒子，粒子运动轨迹恰与相切并返回电场．已知电场强度，不计粒子重力和粒子间的相互作用．试求：

（1）粒子第一次穿过时的速度；

（2）磁场的磁感应强度B的大小；

（3）粒子在磁场中运动的时间．

物理参考答案及评分意见

1．B  【解析】在磁感应强度很大的地方，若通电导线平行磁场放置，安培力为零，A错误；根据安培定则可知，导线的磁场方向与导线电流的方向垂直，可知因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显，B正确；垂直磁场放置的通电导线受力的方向与磁感应强度方向相互垂直，C错误；磁感线是闭合的曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，D错误．

2．B  【解析】小球做曲线运动，库仑力指向轨迹的凹侧，所以Q带正电荷，M距Q近，所以M点电势高，A错误；负电荷在电势高的位置电势能小，所以小球在M点电势能小于N点电势能，自V到M电场力做正功，电势能减少，B正确，C错误；M点动能大于N点动能，D错误．

3．B  【解析】对应P点小灯泡的电阻，B正确．

4．C  【解析】由于三个小球质量和电荷量均相等，由对称性可知，三个小球必构成等边三角形，且每个小球受到的电场力相等，设绳的拉力为T，与水平方向夹角为，两小球之间的距离为L，一个球受到另外两个小球的电场力的合力为F，对其中一个小球受力分析可得，其中，则电场力，C正确．

5．B  【解析】点电荷在磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹如图所示．根据点电荷偏转方向可知，该电荷带负电，A正确；根据题意电荷离开磁场时速度方向与进入磁场时速度方向相反，其反向延长线不通过O点，B错误；电荷在磁场中刚好运动时间，电荷做圆周运动的半径，洛伦兹力提供向心力，有，联立解得，C正确；电荷在磁场中运动的时间，D正确．

6．B  【解析】电流表示数为零时，金属杆不受安培力，金属杆在重力与弹簧弹力作用下处于平衡状态，由平衡条件得，解得为弹簧伸长量，不是弹簧的长度，A错误；当电流为I时，安培力为，静止时弹簧伸长量的增加量为，根据胡克定律，可得，，故标尺上的电流刻度是均匀的，B正确：要使电流表正常工作，金属杆应向下移动，所受的安培力应向下，由左手定则知金属杆中的电流方向应从M至N，C错误；设，则有，解得，故电流表的量程为，D错误．

7．B  【解析】由洛伦兹力提供向心力得，所以当轨道半径最大时，最大速度，最大动能，最大动能与交变电压U大小无关，A错误，根据，解得，仅增大A、B两板间的距离，发电机产生的电动势变大，B正确；粒子恰能沿直线匀速通过电磁复合场，则有，只改变该粒子的电量或电性，粒子不会发生偏转，C错误；根据左手定则，电子向C侧偏转，则C侧电势低，D错误．

8．C  【解析】磁感应强度取最小值时对应的临界状态如图所示，设电子在磁场中做圆周运动的半径为r，由几何关系得，根据牛顿第二定律和圆周运动知识得，联立解得，C正确．

9．AC  【解析】带电油滴原来处于静止状态，重力和电场力平衡，滑片P向上移动过程中，R接入电路中的电阻变大，电路中总电阻变大，干路中的电流变小，由可知，电容器两端电压变大，电压表示数变大，板间场强增大，油滴所受的电场力变大，则油滴将向上加速运动，A正确，B错误；电容器两端电压变大，带电荷量变大，电容器充电，故G中有从b到a的电流，C正确；由于干路中的电流变小，由，可知，电功率减小，D错误．

10．CD  【解析】两输电线间通有同向电流，根据安培定则和左手定则可知安培力为引力，A错误；根据安培定则和磁场的叠加可知，b点处的磁感应强度大小为零，而d点处的磁感应强度大小不为零，B错误；根据安培定则和磁场的叠加可知，a、c点处的磁感应强度大小相等，方向相反，C正确；根据安培定则和磁场的叠加可知，d点处的磁感应强度方向与b、d连线垂直，D正确．

11．AD  【解析】只有电场力和弹簧弹力做功，所以弹簧和物块组成的系统机械能和电势能之和不变，A正确；当合力等于零时速度最大，即弹簧压缩至弹力等于电场力时，速度最大，B错误；当时，弹簧弹力，当速度最大时，弹簧弹力，此时弹簧压缩量为，两个位置弹性势能相等，从撤去F到速度最大过程中物块增加的动能等于电场力做功，即，D正确；弹簧被压缩到最短时，物块所受合力向右，加速度不为0，D错误．

12．AC  【解析】如图所示，粒子第一次到达x轴时沿着与x轴正方向为的方向进入电场，由几何关系可知粒子自开始射出至第一次到达x轴时，转过的角度为，根据洛伦滋力提供向心力有可得，又，所以时间间隔，A正确；粒子进入电场后做类平抛运动，竖直方向分速度为0时，即合速度水平时速度最小，最小速度，B错误，C正确；粒子进入电场后做类斜抛运动，竖直方向速度为零时，有，解得，则粒子在电场中水平方向上的位移，粒子离开M点后，其速度第一次与初速度相同时距M点的距离，粒子离开M点后，其速度第n次与初速度相同时距M点的距离为，D错误．

13．A   BD   ABD

【解析】（1）传感器1串联在电路中，因此应为电流传感器，A正确．

（2）电容器在整个放电过程中，电容器的电荷量q、电流I、电压均随时间减小，AC错误，B正确；由于放电电流I减小，根据可知电阻箱R的电压减小，D正确．

（3）根据电流传感器显示的图像中的面积可求出电容器的电荷量，根据电压传感器可知电阻箱两端的电压，若已知电源电动势E，则可知电容器的电压，根据可求出该电容器的电容，A正确；根据电流传感器和电压传感器可知电阻箱的电流和两端的电压，因此可知此时电阻箱阻值大小，B正确；电源不变，电容器的充电电压不变，电荷量不变，若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的电流将变小，因此放电时间将变长，C错误；电源不变，电容器的充电电压不变，若只减小电容器的电容大小，根据可知电容器的电荷量将变小，放电的时间将变短，D正确．

14．（1）E      见解析   （2）C   A   （3）b

【解析】（1）将电源和电流表视为等效电源，电源电动势是电源本身具有的属性，电流表不具有产生电动势的本领，所以等效电源的电动势，而电流表的内阻和电动势的内阻作为等效电源的内阻，即；

（2）对图甲a，考虑电表内阻时，根据闭合电路欧姆定律得

变形得

理想情况下

图像与纵轴截距为电源电动势E，实线对应的斜率大小为，虚线对应的斜率大小为r，所以对应图甲a电路分析的图像是C；

对图甲b，考虑电表内阻时，根据闭合电路欧姆定律得

变形得U

虚线对应的斜率大小为r，实线对应的斜率大小，

虚线对应的纵轴截距为E，实线对应的纵轴截距．

两图线在时，对应的短路电流均为，所以对应图甲b电路分析的图像是A．

（3）图甲虽然测量的电源电动势准确，但电流表分压较为明显，所以内阻测量的误差很大；图甲b虽然电动势和内阻测量均偏小，但是电压表内阻很大，分流不明显，所以电动势和内阻的测量误差较小，选择图甲b可以减小由电表内电阻引起的实验误差．

15．【解析】（1）电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得

其发热功率

（2）电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得

解得

（3）电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律得

解得

16．【解析】（1）匀强电场的场强

由牛顿第二定律有

解得

（2）设带电粒子在偏转电场中运动的时间为t，

带电粒子在水平方向做匀速运动，有

带电粒子射出偏转电场时在竖直方向上的偏移量

解得

（3）如图所示，由带电粒子在匀强电场中运动的特点知，将速度反向延长交于上板的中点，

由相似三角形得

解得

带电粒子落地点离金属板下极板右侧的水平距离为

17．【解析】（1）小球在C点时速度最大，则电场力与重力的合力沿方向，如图所示，所以小球受到的电场力的大小

（2）要使小球经过B点时对圆轨道的压力最小，则必须使小球经过D点时的速度最小，即在D点小球对圆轨道的压力恰好为零，在D点有

解得

在小球从圆轨道上的A点运动到D点的过程中，

有

解得

18．【解析】（1）粒子从原点O处沿x轴正方向发射，在电场中做类平抛运动，由动能定理有

解得．

粒子运动轨迹如图，

图中，

解得

即粒子第一次穿过时的速度大小为，方向与x轴正方向成角

（2）根据几何关系有，解得

由牛顿第二定律，有

解得

（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，有

联立解得粒子运动的周期

故粒子在磁场中运动的时间