2022-2023学年天津市滨海新区塘沽第一中学高二上学期期末物理试题含解析

这是一份2022-2023学年天津市滨海新区塘沽第一中学高二上学期期末物理试题含解析，共19页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 电场中某点的电场强度，与试探电荷的受力大小及带电荷量无关
B. 根据可知，电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力成正比
C. 电场中某点的电场强度方向即试探电荷在该点的受力方向
D. 公式和只适用点电荷形成的电场
【答案】A
【解析】
【详解】AB．公式
是电场强度的定义式，不能得出电场中某点的电场强度与试探电荷的受力大小成正比，与带电荷量成反比，且电场中某点的电场强度只与电场本身有关，与检验电荷的电荷量及受力无关，故A正确，B错误；
C．电场中某点的电场强度方向为正电荷在该点的受力方向，故C错误；
D．公式
为定义式，适合于任何的静电场，而
只适合于真空静止的点电荷的电场，故D错误。
故选A。
2. 在固定正点电荷形成的电场中，a、b、c是以点电荷为圆心的同心圆，与、与的半径差相等，一带负电粒子经过该区域时，轨迹与a、b、c的交点如图所示，若粒子运动过程中只受电场力的作用，则下列说法正确的是（ ）
A. A点的电势高于B点的电势
B. A、B两点间的电势差大于B、C两点间的电势差
C. 粒子通过D点与通过B点时的速度大小相等
D. 粒子在C点的电势能大于在D点的电势能
【答案】C
【解析】
【详解】AD．由于中心点电荷是正电荷，电场线向外，所以C点的电势高于B、D两点的电势，B点的电势高于A点的电势，带负电的粒子在电势高处的电势能小，故AD错误；
B．由电场线分布规律可知，离O点越远，电场强度越小，沿电场线方向相同距离的电势差越小，所以A、B两点间的电势差小于B、C两点间的电势差，故B项错误；
C．由于B、D两点到中心点电荷的距离相等，所以两点的电势相等，由能量守恒定律可知，粒子通过B、D两点时的速度大小相等，故C项正确。
故选C。
【点睛】本题考查电场的性质，目的是考查学生的理解能力。
3. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A. 图1中，与的电阻值相同
B. 图1中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流
C. 图2中，变阻器与的电阻值相同
D. 图2中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流相等
【答案】C
【解析】
【详解】AB．断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗，说明闭合时，电路稳定后，通过的电流大于的电流，且与是并联关系，电压相等，所以的阻值比的阻值大，AB错误；
C．闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同，说明两支路的电流相同，两支路的电阻相同，由于两灯泡电阻相同，所以变阻器与的电阻值相同，C正确；
D．闭合瞬间，对电流有阻碍作用，所以中电流与变阻器中电流不相等，D错误。
故选C。
4. 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示，则以下说法中正确的是（ ）
A. t=0时刻，线圈平面与中性面垂直
B. t=0.01 s时刻，Φ的变化率最大
C. t=0.02 s时刻，交变电流的电动势达到最大
D. 该线圈产生的交变电流的电动势随时间变化的图像如图乙
【答案】B
【解析】
【详解】A．t=0时刻，磁通量最大，则线圈平面与中性面平行，A错误；
B．t=0.01 s时刻，Φ-t图像斜率最大，则Φ的变化率最大，B正确；
C．t=0.02 s时刻，磁通量最大，感应电动势为0，C错误；
D．磁通量最大时，感应电动势为0；磁通量为0即磁通量变化率最大时，感应电动势最大，图乙不符，D错误。
故选B。
5. 如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关K断开，当K接通时，以下说法正确的是（ ）
A. 副线圈两端M、N的输出电压减小
B. 副线圈输电线等效电阻R上的电压减小
C. 通过灯泡L1的电流增大
D. 原线圈中的电流增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．输入电压和原、副线圈的匝数比不变，由
可知副线圈两端M、N的输出电压不变，A错误；
BC．当K接通时，副线圈电路的总电阻减小，总电流I2变大，输电线等效电阻R上的电压增大，并联部分的电压减小，通过灯泡L1的电流减小，BC错误；
D．由
可知，电流I2变大，则I1变大，即原线圈中的电流增大，D正确。
故选D。
二、多项选择题（每小题5分，共15分，每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的，全部选对得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）
6. 如图所示，一价氢离子(H+)和二价氦离子(He2+)的混合体，由静止经同一加速电场加速后，垂直于电场方向射入同一偏转电场中，偏转后打在同一荧光屏上，则它们（ ）
A. 离开偏转电场时速度方向不同
B. 离开偏转电场时速度方向相同
C. 到达屏上同一点
D. 到达屏上不同点
【答案】BC
【解析】
【详解】设离子电荷量为q，质量为m，偏转电场极板板长为L，板间距离为d。根据动能定理可知，在加速电场中
在偏转电场中运动时间
偏转距离
得到
设速度偏转角度为θ，则
由以上可知y、θ与离子的质量、电荷量无关，则一价氢离子、二价氦离子离开偏转电场时速度方向相同，会打在屏上同一点。
故选BC。
7. 如图所示，单匝线圈在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次又以速度2v匀速进入同一匀强磁场。则第二次与第一次（ ）
A. 线圈中电动势之比为1︰1
B. 线圈中电流之比为2︰1
C. 通过线圈的电量之比为4︰1
D. 线圈中产生的热量之比为2︰1
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由线圈中电动势可知，线圈第一次以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次又以速度2v匀速进入同一匀强磁场，线圈中电动势之比为2︰1，故A错误，不符合题意；
B．线圈中电动势之比为2︰1，线圈中电流之比为2︰1，故B正确，符合题意；
C．通过线圈的电量为
所以通过线圈的电量之比为1︰1，故C错误，不符合题意；
D．线圈中产生的热量为
所以线圈中产生的热量之比为2︰1，故D正确，符合题意。
故选BD。
8. 如图所示，有a、b、c、d四个微观粒子，它们带同种电荷且电荷量相等，它们的速率关系为，质量关系为。进入速度选择器后，有两种粒子从速度选择器中射出，由此可以判定（ ）
A. 射向的是d粒子B. 射向的是c粒子
C. 射向的是b粒子D. 射向的是a粒子
【答案】CD
【解析】
【详解】BD．粒子在磁场B2中的偏转方向，由左手定则可知粒子带正电。粒子在速度选择器中受到向左的电场力和向右的洛伦兹力，粒子能通过速度选择器有
可得
可知能通过速度选择的粒子速度相等，故b、c粒子通过速度选择器，a粒子的速度小于b的速度，受到的电场力大于洛伦兹力，a向P1偏转；d的速度大于b的速度，受的电场力小于洛伦兹力，d向P2偏转；故B错误，D正确；
AC．进入磁场B2的粒子，根据可知，质量大的轨道半径大，则射向A1的是b粒子，射向A2的是c粒子，故A错误，C正确。
故选CD。
三、实验题（本题共2小题，共12分。）
9. 某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：
A. 被测干电池一节
B. 电流表量程0~3A，内阻约0.3Ω
C. 电流表量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω
D. 电压表量程0~3V，内阻未知
E. 滑动变阻器0~10Ω，2A
F. 滑动变阻器0~100Ω，1A
G. 定值电阻（阻值为1Ω、额定功率为5W）
H. 开关、导线若干
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（填写器材前的字母），电流表选择___________，滑动变阻器选择___________。
（2）该同学按照图甲的电路连接好实验器材并进行实验，根据实验数据绘出了图乙所示的U—I图像，则电源的电动势E=___________V，电源内阻r=___________Ω。
【答案】 ①. C ②. E ③. 1.5 ④. 0.6
【解析】
【详解】（1）[1]一节干电池的电动势大约为1.5V，根据题意估算可知，电路中的最大电流为
为了读数准确，电流表应该选择C；
[2]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E；
（2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律
结合图像可知，电源的电动势为
内电阻为
10. 某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案，实验室提供的器材有：
A. 电流表（内阻，满偏电流）
B. 电流表（内阻约为，量程为0.6A）
C. 定值电阻
D. 滑动变阻器R（，允许通过的最大电流2A）
E. 干电池组（电动势为6V，内阻约）
F. 一个开关和导线若干
G. 螺旋测微器，游标卡尺
（1）如图，用螺旋测微器测金属棒直径为______mm，用游标卡尺测金属棒长度为______cm；
（2）用多用电表粗测金属棒的阻值：当用“”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用______挡（填“”或“”），换挡并进行一系列正确操作后，指针静止时如图1所示，则金属棒阻值约为______；
（3）请根据提供器材，设计一个实验电路，要求尽可能精确测量金属棒的阻值，请在图2方框中画出电路图______；
（4）若测出金属棒的阻值为R，则金属棒电阻率表达式为______（用R、L、D表示）。
【答案】 ①. 6.123 ②. 10.230 ③. ④. 12.0 ⑤. ⑥.
【解析】
【详解】（1）[1]金属棒直径为
[2]金属棒长度为
（2）[3][4]指针偏转角度过大，示数较小，要增大示数，则需减小倍率，变为“”倍率。如图金属棒阻值约为。
（3）[5]用电流表A1与R0串联改装为电压表，为多测几组数据，滑动变阻器采用分压式接法，电路图如图所示
（4）[6]金属棒电阻率表达式为
四、解答题（本题共3小题，共48分，请按照题目要求规范作答，并写出必要的文字说明）
11. 如图，磁感应强度为的匀强磁场，垂直穿过平面直角坐标系的第Ⅰ象限。一质量为，带电量为的粒子不计重力以速度从点沿着与轴夹角为方向进入磁场，运动到A点时的速度方向平行于轴，求：
(1)判断粒子的电性；（填“正电”还是“负电”）
(2)带电粒子进入磁场做匀速圆周运动的半径为多少？
(3)粒子从点运动到A点的时间和A与轴的距离为d。
【答案】(1)负电；(2)；(3)，
【解析】
【详解】(1)据题意作出粒子运动的轨迹如图所示，由左手定则及曲线运动的条件判断出此电荷带”负电”；
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
(3)粒子由O运动到A时速度方向改变了角，所以粒子做圆周运动的圆心角为
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期
所以运动的时间
A与x轴的距离为d，由图可得
解得
12. 如图所示，两根光滑固定导轨相距0.4 m竖直放置，导轨电阻不计，在导轨末端P、Q两点用两根等长的细导线悬挂金属棒cd.棒cd的质量为0.01 kg，长为0.2 m，处于磁感应强度为B0＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里．相距0.2 m的水平虚线MN和JK之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间变化的规律如图所示．在t＝0时刻，质量为0.02 kg、阻值为0.3 Ω的金属棒ab从虚线MN上方0.2 m高度处，由静止开始释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好，结果棒ab在t1时刻从上边界MN进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在t2时刻从下边界JK离开磁场，g取10 m/s2.求：
(1)在0～t1时间内，电路中感应电动势的大小；
(2)在t1～t2时间内，棒cd受到细导线总拉力为多大；
(3)棒cd在0～t2时间内产生的焦耳热．
【答案】(1) (2)0.2N（3）
【解析】
【详解】(1)对棒ab自由下落过程，有t1＝＝0.2 s
磁感应强度的变化率为
由法拉第电磁感应定律得，0～t1时间内感应电动势
联立以上各式并代入数据可得E1＝0.2V
(2)由棒ab匀速进入磁场区域可知BI2Lab＝mabg
代入数据，可解得I2＝1A
在t1～t2时间内，对棒cd受力分析，可得FT＝mcdg＋B0I2Lcd
代入数据，可解得FT＝0.2 N
(3)棒ab刚进入磁场时的速度为v＝gt1＝2 m/s
棒ab刚进入磁场后的感应电动势为E2＝BLabv＝0.4 V
则Rcd＝－Rab＝0.1 Ω
在0～t1时间内，感应电流I1＝＝0.5 A
棒cd在0～t2时间内产生的焦耳热Qcd＝Q1＋Q2＝＝0.015 J．
13. 如图所示，边长为的正方形abcd区域（含边界）内存在着方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，平行金属板间有匀强电场（图中未画出），与ad边的左半部分重合，两板左端M、P在ab边上，金属板长度及板间距均为L。一质量为m、电荷量为q的带负电粒子沿两金属板的中线射入，恰好做直线运动，最后恰好不能从cd边射出磁场。不计粒子受到的重力。
（1）求粒子从S点射入时的速度大小；
（2）求金属板间匀强电场的电场强度；
（3）若撤去两金属板间的磁场，其他位置的磁场不变，使两金属板间的电场方向与原来相反，电场强度大小不变，求粒子离开磁场时的位置和射出方向。
【答案】（1）；（2），电场强度方向向下；（3）粒子从bc边上的e点垂直bc边射出磁场，且e点到b点的距离为
【解析】
【分析】
【详解】（1）因粒子恰好不能从cd边射出磁场，如图甲所示，由几何关系可知，粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为r，洛伦兹力提供向心力，有
其中
解得
（2）粒子在两金属板间做直线运动，洛伦兹力与电场力大小相等，有
解得
因粒子带负电荷，在两金属板间受到的洛伦兹力方向向下，则受到的电场力方向向上，所以电场强度方向向下
（3）若撤去两金属板间的磁场，则粒子在板间做类平抛运动，如图乙所示，有
，
解得
，
所以粒子在磁场中运动的速度大小
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
解得
由几何关系可知，粒子从下金属板边缘射出，在磁场中做圆周运动的轨迹对应的圆心为b点，所以粒子从bc边上的e点垂直bc边射出磁场，且e点到b点的距离为