2022-2023学年四川省成都市四川师范大学附属中学高二上学期期末调研模拟物理试题含解析

这是一份2022-2023学年四川省成都市四川师范大学附属中学高二上学期期末调研模拟物理试题含解析，共28页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（本题包括8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意。）
1. 以下说法正确的是（ ）
A. 根据库仑定律可知，当时，库仑力
B. 一通电导线放在某处不受安培力，该处一定没有磁场
C. 首先发现电流磁效应的是丹麦物理学家法拉第
D. 根据电势差的定义式可知，带电荷量为1C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，则A、B两点间的电势差为-1V
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据库仑定律可知，此公式适用于点电荷之间的相互作用，当时，电荷不能看成点电荷，此时库仑定律不适用，故A错误；
B．通电导线放在某处所受安培力与该处磁场方向有关，当导线平行与磁场方向放置时，虽然该处有磁场，但是安培力为0，故B错误；
C．1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，故C错误；
D．根据电势差的定义式可知，带电荷量为1C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，则
所以A、B两点间的电势差为-1V，故D正确。
故选D。
2. 如图所示，直线b为电源的U－I图像，直线a为电阻R的U－I图像，用该电源和电阻R组成闭合电路，下列说法正确的是（ ）
A. 此时电源的输出功率为2W
B. 此时电源的效率为33.3%
C. 接其它电阻时该电源的最大输出功率为4.5W
D. 该电源的内阻为1Ω
【答案】C
【解析】
【详解】ABD．根据电源的U-I图线可得
所以电源的总功率为
所以此时电源的输出功率为
电源的效率为
故ABD错误；
C．当电源与其它电阻相连时，若外电路电阻与电源内阻相等，此时电源的输出功率达到最大，且
故C正确。
故选C。
3. 一根长为l、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e，在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为，下列说法正确的是（ ）
A. 棒的电阻B. 通过棒的电流
C. 棒两端电压D. 棒的内部场强
【答案】C
【解析】
【详解】A．金属棒的电阻
故A错误；
B．由微观电流表达式得通过金属棒的电流为
I=nevS
故B错误；
C．金属棒两端的电压
故C正确；
D．金属棒内部的场强为
故D错误。
故选C。
4. 如图所示，倾斜导轨宽为L，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上。当回路电流强度为I时，金属杆ab所受安培力F，斜面的支持力为FN，则（ ）
A. 安培力方向垂直ab杆沿斜面向上
B. 安培力方向垂直ab杆水平向左
C. FN＝BILcs α
D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB．如图
由左手定则判断出安培力方向水平向右，故AB错误；
CD．安培力大小为
F＝BIL
由共点力平衡求得斜面的支持力为
故C错误，D正确。
故选D。
5. 元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的，实验装置如图所示。两块金属板水平放置，间距为d，电压为U，质量为m的油滴悬浮在两板间保持静止。已知重力加速度g，两板间电场可视为匀强电场。下列说法正确的是（ ）
A. 悬浮油滴带正电
B. 悬浮油滴的电荷量为
C. 该油滴的电荷量一定是元电荷数值的整数倍
D. 若只把金属板A向上平移一段距离，原来静止的油滴将向上运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．油滴悬浮在极板间，重力与电场力平衡，可知电场力方向竖直向上，故油滴带负电，故A错误；
B．油滴悬浮在极板间，重力与电场力平衡有
解得
故B错误；
C．自然界中任何带电体所带电荷量都等于元电荷的整数倍，故C正确；
D．保持电压不变，把A极板上移，板间距增大，则电场强度减小，电场力减小，重力与电场力的合力竖直向下，故该油滴将向下做加速运动，故D错误。
故选C
6. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图、若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（ ）
A. 三个粒子都带负电荷B. c粒子运动速率最小
C. c粒子在磁场中运动时间最短D. 它们做圆周运动的周期Ta【答案】C
【解析】
【详解】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，结合左手定则可知，三个粒子都带正电荷，A错误；
B．根据
可得
三个带电粒子质量、电荷量相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，则由图知，a粒子的轨迹半径最小，c粒子的轨迹半径最大，则a粒子速率最小，a粒子动能最小，c粒子速率最大，B错误；
D．三个带电粒子的质量和电荷量都相同，由粒子运动的周期
可知三粒子运动的周期相同，即
D错误；
C．粒子在磁场中运动时间
θ是粒子轨迹对应的圆心角，也等于速度的偏转角，由图可知，a在磁场中运动的偏转角最大，运动的时间最长，c在磁场中运动的偏转角最小，c粒子在磁场中运动时间最短，C正确。
故选C。
7. 1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路。通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件，错误的是（ ）
A. 闭合开关S的瞬间，电流表G中有感应电流
B. 闭合开关S的瞬间，电流表G中无感应电流
C. 闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有感应电流
D. 闭合开关S后，滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表G中有感应电流
【答案】A
【解析】
【详解】AB．根据题意可知，闭合开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量不发生变化，电流表G中无感应电流，故B正确，不符合题意，A错误，符合题意；
C．闭合开关S后，在增大电阻的过程中，流过A线圈的电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，电流表G中有感应电流，故C正确，不符合题意；
D．闭合开关S后，滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电阻减小，流过A线圈的电流增大，则穿过线圈B的磁通量增大，电流表G中有感应电流，故D正确，不符合题意。
故选A。
8. 如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场磁感应强度为B和匀强电场（电场强度为E）组成的速度选择器，然后粒子通过平板上的狭缝进入另一匀强磁场（磁感应强度为），最终打在上，下列表述正确的是（ ）
A. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B. 所有打在上的粒子，在磁感应强度为的磁场中的运动时间都相同
C. 能通过狭缝的带电粒子的速率等于
D. 粒子打在的位置越靠近，粒子的比荷越小
【答案】C
【解析】
【详解】AC．粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，由左手定则可知速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，有
则
即通过速度选择器的所有粒子速率相同，故A错误，C正确；；
B．所有打在上的粒子，在磁场中做匀速圆周运动，运动的时间等于
由于粒子在下方磁场中运动的半径不同，则在磁感应强度为的磁场中的运动时间不相同，故B错误；
D．经过速度选择器进入磁场的粒子速率相等，根据半径公式
知比荷
粒子打在上的位置越靠近，则半径R越小，粒子的比荷越大，故D错误。
故选C。
二、多项选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，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. 如图所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是（ ）
A. A点的场强比B点的场强大
B. A点的电势比B点的电势低
C. 将同一点电荷分别放在A、B两点，放在A点的加速度比放在B点的加速度小（不计重力）
D. 将同一正点电荷分别放在A、B两点，放在A点电场力比放在B点的电场力小
【答案】AB
【解析】
【详解】A．根据电场线疏密表示场强大小，由图可知，A点场强大于B点场强，故A正确；
B．根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，A点的电势比B点的电势低，故B正确；
CD．由于A点场强大于B点场强，则同一点电荷在A点所受电场力更大，由牛顿第二定律可知，同一点电荷在A的加速度更大，故CD错误。
10. 电吉他琴身上装有线圈，被磁化的琴弦振动时，会使线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电流，经信号放大器放大后传到扬声器，其简化示意图如下。当图中琴弦向右靠近线圈时（ ）
A. 线圈有缩小的趋势B. 线圈中的磁通量减小
C. 线圈不产生感应电流D. 线圈受向右的磁场力
【答案】AD
【解析】
【详解】琴弦向右靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增大，线圈中产生感应电流，由“来拒去留”可知琴弦受到向左的磁场力，线圈受到向右的磁场力，由“增缩减扩”可知线圈有收缩趋势。
故选AD。
11. 如图所示，当开关闭合、滑动变阻器滑片位于某位置时，水平放置的平行板电容器间一带电液滴恰好处于静止状态，灯泡L正常发光。现将滑动变阻器滑片由该位置向a端滑动过程中（ ）
A. 灯泡将变亮B. 电源的路端电压增大，输出功率也增大
C. R中有电流流过，方向竖直向上D. 带电液滴电势能将减小
【答案】CD
【解析】
【详解】AB．将滑片由该位置向a端滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，电路中总电阻增大，电路中总电流减小，灯泡消耗的功率减小，则灯泡将变暗。外电路总电阻增大，路端电压增大，由于电源的内电阻与外电阻大小关系未知，所以不能判断输出功率如何变化，故AB错误；
C．因为电容器极板间电压等于滑动变阻器两端电压，即
滑片由该位置向a端滑动时，电路中总电流减小，所以电容器极板间电压增大，根据
可知，电容器电荷量增大，即电容器要充电，则R中有电流流过，且通过R的电流方向竖直向上，故C正确；
D．液滴受力平衡，因电容器上极板带负电，极板间场强向上，则知液滴带正电。经分析知，滑片由该位置向a端滑动时，电容器板间电压增大，由
可知，极板间场强增大，电场力增大，则液滴向上运动，则电场力做正功，则液滴的电势能减小，故D正确。
故选CD。
12. 武汉病毒研究所是我国防护等级最高P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图乙所示模型。废液内含有大量正、负离子，从圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中N点的电势高于M点的电势
B. 只需要测量磁感应强度B、直径d及M、N两点电压U，就能够推算污水的流量
C. 当污水中离子浓度升高，M、N两点电压将增大
D. 只需要测量磁感应强度B及M、N两点电压U，就能够推算污水的流速
【答案】AB
【解析】
【详解】A．废液从圆柱形容器右侧流入，左侧流出，根据左手定则可知：正离子受到竖直向下的洛伦兹力，向下偏转，负离子受到竖直向上的洛伦兹力，向上偏转，所以N点比M点电势高，故A正确；
B．当废液中正、负离子竖直向下、向上偏转后，在NM之间形成方向竖直向上的电场，设NM间电势差为U，当稳定时有
根据公式
联立得
可知：若已知磁感应强度B、直径d及M、N两点电压U，则能够推算污水的流量，故B正确；
C．由B可知：电压为
与污水中离子浓度无关，故C错误；
D．由公式
可知
则若磁感应强度B及M、N两点电压U，不能够推算污水的流速，故D错误。
故选AB。
13. 如图所示，在的范围内有垂且于平面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，质量为m、电荷量为q的带正电粒子（重力不计），从坐标原点O处与y轴正方向成角垂直磁场方向射入磁场（其中，入射范围边界如图中虚线所示），P点是速度大小为、沿x轴正方向射入的粒子离开磁场的点，下列说法正确的是（ ）
A. P点坐标为
B. 粒子在磁场中运动最长时间为
C. 当粒子射入的速度大小满足时，粒子都将从P点离开磁场
D. 粒子在磁场中运动的最短时间为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由于P点是速度大小为，沿x轴正方向射入的粒子离开磁场的点，粒子轨迹如下图①所示。圆心在位置，由
可得
故P点的坐标为，A错误；
B．粒子在磁场中运动的时间与转过的圆心角有关，运动时间最长的粒子是沿入射的粒子，轨迹见图中②。由几何知识可得转过的圆心角为，根据公式
得
可得运动最长时间为
，
故B正确；
C．当粒子射入的速度大小满足，粒子运动半径为
由几何关系得，这些粒子的轨迹圆心均在连线的中垂线上，故粒子都将从P点离开磁场，故C正确；
D．结合B选项分析，运动时间最短的粒子是沿入射的粒子，轨迹见图中③，由几何知识可得转过的圆心角为，可得运动最短时间为
故D错误。
故选BC。
三、实验题（本题共2小题，共14分）
14. 胡丽同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示。
（1）为了探究电磁感应规律，胡同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是_______（填“向上拔出”或“向下插入”）。
（2）胡丽同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好，A线圈已插入B线圈中，请问灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向_（选填“有”或者“没有”）关系。她合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是__。
A.在A线圈中插入铁芯 B.拔出A线圈
C.变阻器的滑片向右滑动 D.变阻器的滑片向左滑动
（3）通过本实验可以得出：感应电流产生的磁场，总是___________。
【答案】 ①. 向下插入 ②. 有 ③. BC##CB ④. 阻碍引起感应电流的磁通量的变化
【解析】
【详解】（1）[1]根据图甲可知，电流从灵敏电流计的左接线柱流入，指针往左偏；由乙可知，螺线管中的电流方向为逆时针方向，根据安培定则，螺线管中感应电流的磁场方向竖直向下；条形磁铁在螺线管中的磁场方向（原磁场方向）竖直向上，可见感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，根据楞次定律可知穿过线圈的原磁通量增加，所以条形磁铁向下插入线圈。
（2）[2]由右手螺旋定则可知，用右手握住螺线管，四指的方向和电流方向相同，大拇指指的方向为N极方向，螺线管B中导线的绕向不同，则右手握住螺线管的方式不同，故灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向有关。
[3]胡丽合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了，说明B线圈中磁通量增加时，电流计指针右偏；现在要使灵敏电流计的指针向左偏转，因此穿过B线圈的磁通量应该减小；
A．在A线圈中插入铁芯，穿过B线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈中产生的电流方向与开关合上瞬间线圈B中的电流方向相同，灵敏电流计指针右偏，故A错误；
B．拔出A线圈，则穿过B线圈的磁通量应该减小，根据楞次定律可知，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈中的感应电流方向相反，灵敏电流计左偏，故B正确；
C．由图丙可知，变阻器的滑片向右滑动，电路中的电流减小，线圈A的磁感应强度减小，穿过线圈B的磁通量减小，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相反，灵敏电流计左偏，故C正确；
D．由图丙可知，变阻器的滑片向左滑动，电路中的电流增大，线圈A的磁感应强度增大，穿过线圈B的磁通量增大，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相同，灵敏电流计右偏，故D错误。
故选BC。
（3）[4]根据楞次定律可知感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
15. 某小组测量某金属细杆的电阻率，应用了学生电源E、定值电阻R0、电压表V1和V2、电阻箱R等器材，操作步骤如下：
（1）用游标卡尺测其长度用L表示，示数如图甲所示可知其长度为___________mm；用螺旋测微器测量其横截面直径用D表示，示数如图乙所示，可知其直径为___________mm。
（2）先用多用电表粗测其电阻，选用“ × 10”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转角度过大，因此需选择___________（选填“ × 1”或“ × 100”）倍率的电阻挡，然后必须重新___________，再测出金属杆电阻。
（3）按丙图电路图连接电路，a、b间器件表示金属杆，闭合开关，调节电阻箱，记录两电压表和电阻箱的读数，绘制出丁图，可计算出金属杆的阻值R′ = ___________Ω，用L、D、R′表示出该金属杆的电阻率ρ = ___________；
（4）从系统误差角度看，由丁图计算出的阻值R′___________真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【答案】 ①. 50.25 ②. 2.150 ③. × 1 ④. 欧姆调零 ⑤. 2.6 ⑥. ⑦. 等于
【解析】
【详解】（1）[1][2]游标卡尺读数为
螺旋测微器读数为
（2）[3][4]欧姆表的0刻线在最右端，指针偏转角度过大，则被测电阻太小，所以选更小倍率，即选“ × 1”倍率的电阻挡，重新选倍率后要重新欧姆调零。
（3）[5][6]金属杆和电阻箱是串联，所以有
整理得
则丁图斜率为R′，所以
根据电阻的决定式得
解得
（4）[7]考虑电压表的内阻，设电压表V1的内阻为RV，电阻箱先和电压表V1并联，并联的整体再和金属杆串联，所以有
整理得
可得图像的斜率还是R′，所以填“等于”。
四、计算题（本题共4小题，共42分。解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分。有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
16. 利用电动机提升重物的示意图如下。已知电源电动势，电源内阻，电动机线圈电阻，定值电阻，重物质量，当电动机匀速提升重物时，理想电压表的示数，不计空气阻力和摩擦，取。求：
（1）电动机两端的电压；
（2）重物匀速上升时的速度v；
【答案】（1）70V；（2）
【解析】
【详解】（1）流经电源的电流
解得
电动机两端的电压
解得
（2）重物匀速上升过程有
解得
17. 如图甲所示，一不可伸长的轻绳上端固定，下端系一个半径为的圆形单匝金属框，金属框的水平直径上方有垂直于金属框所在平面向里的匀强磁场，已知构成金属框的导线阻值，磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图乙所示，求：
（1）金属框中的感应电流大小和方向；
（2）时金属框所受安培力的大小和方向。
【答案】（1）0.1A，逆时针；（2），竖直向下
【解析】
【详解】（1）由乙图可知磁场均匀增强，根据楞次定律可知金属框中产生的感应电流产生的磁场应向外，再由右手螺旋定则可知金属框中的感应电流方向为逆时针。
根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势
代入数据得
则感应电流
（2）由乙图知时磁感应强度为
金属框处于磁场中的有效长度为
此时金属框所受安培力大小为
由左手定则可判断金属框所受安培力方向竖直向下。
18. 如图所示，光滑绝缘的半圆形轨道固定在竖直面内，圆心为O，轨道半径为R，B为轨道最低点，该装置右侧的圆弧置于水平向右的足够大的匀强电场中。某一时刻一个带电小球从A点由静止开始运动，到达B点时，小球的动能为，进入电场后继续沿轨道运动，到达C点时小球的电势能减少量为，重力加速度大小为g。
（1）求小球所受重力和电场力的大小；
（2）如果以B点为坐标原点，水平向右为x轴正半轴，竖直向上为y轴正半轴，求最高点的位置坐标。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，小球从A→B的过程中，只有重力做功，设小球的重力为，由动能定理有
解得
小球由B→C的过程中，设电场力为F，由功能关系有
解得
（2）根据题意，小球由A→C过程中，设小球到达C点时速度为，则由动能定理有
解得
小球脱离轨道后，竖直方向上做初速度为的竖直上抛运动，到达最高点所用时间为
竖直方向上，上升的高度为
小球脱离轨道后，水平方向上，做初速度为0匀加速运动，设加速度为a，由牛顿第二定律有
解得
则小球到达最高点时，小球的速度为
水平方向运动的位移为
如果以B点为坐标原点，水平向右为x轴正半轴，竖直向上为y轴正半轴，由（2）分析可知，最高点的横坐标为5R，纵坐标为3R，即最高点的位置坐标为。
19. 如图所示，竖直面内边长为L的正三角形ACD区域有垂直于竖直面向外的匀强磁场，在MN上方有垂直于MN竖直向下的匀强电场，AC与MN重合，。在A点正上方L处的P点，沿平行AC方向向右射出一个初速度大小为、质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子从AC边上与A点距离L处的F点进入磁场，粒子在磁场中运动的轨迹恰好与AD边相切，不计粒子的重力，求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）粒子在电场和磁场中运动的总时间为多少。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动
时间
粒子水平方向位移为
竖直方向的位移为
解得
粒子磁场中做匀速圆周运动，第一次进入磁场与左侧边界相切，分析几何关系知，粒子进入磁场时与水平边界夹角，进入磁场时速度
联立得
（2）由（1）中分析知粒子进入磁场时速度
设带电粒子进入外部磁场做匀速圆周运动半径为r,分析几何关系知
得
洛伦兹力提供向心力
得
（3）粒子进入磁场时与A点相距，运动时间为
进入磁场后做圆周运动，圆心角，经
粒子再进入电场做上下对称的斜抛运动，时间2t，
则
粒子一个周期时间
粒子每次进出磁场对应弦长为
粒子每次进出电场对应水平距离
粒子每经过一个周期水平右移
分析几何关系知，粒子完成了两个个周期运动后离开电场
粒子在电磁场中共经历时间