2022-2023学年黑龙江省佳木斯市汤原县中学高二上学期期末物理试题含解析

汤原高中2022-2023年度高二第一学期期末考试

物理试卷

一、单选题（每题4分，共计28分）

1. 下列关于电场的说法中，正确的是（　　）

A. 电场中电场强度越大的地方电势越高

B. 公式不适用于真空中点电荷产生的电场

C. 负电荷在电场中电势越高的地方所具有的电势能越小

D. 电场中某点的电场强度方向与试探电荷在该点所受电场力方向相同

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．沿着电场线方向，电势逐渐降低，A错误；

B．公式适用于真空中点电荷产生的电场，B错误；

C．由可知，负电荷在电场中电势越高的地方所具有的电势能越小，C正确；

D．电场中某点的电场强度方向与带正电的试探电荷在该点所受电场力方向相同，与带负电的试探电荷在该点所受电场力方向相反，D错误。

故选C。

2. 某电场的电场线如图所示，A、B是电场线的两点，则A、B两点的电势高低判断正确的是（　　）

A. A点电势高 B. B点电势高

C. A、B两点电势相同 D. 无法判断

【答案】A

【解析】

【详解】ABCD．沿电场线方向，电势降低，A点电势高，A正确，BCD错误。

故选A。

3. 如图所示，、闭合时，一质量为m、带电荷量为q的小球，静止在电容器的A、B两平行金属板间。现保持闭合，将断开，然后将B板向下平移到图中虚线位置，则下列说法正确的是（    ）

A. 小球带正电 B. 调节可使A、B间电势差不变

C. A板的电势比电路中Q点的电势高 D. 小球的电势能增加

【答案】C

【解析】

【详解】A．由于电容器上极板带正电，电场强度的方向向下，小球处于静止状态，受到电场力向上，因此小球带负电荷，A错误；

B．电路稳定后，电阻R1两端电势差为零，无论如何调整R1，对A、B间电势差没有影响，不能使A、B之间电势差不变，B错误；

C．电键S2断开后，电容器的带电量保持不变，由于

，，

可得

电容器内部的电场强度保持不变，两板间的距离增大，电势差增大，由于B板电势为零，因此A板电势高于Q点的电势，C正确，

D．同理，小球所在处的电势与下极板的电势差增大，即小球所在处的电势升高，由于小球带负电荷，根据

可知小球的电势能减小，D错误。

故选C。

4. 在如图所示的图像中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图像判断错误的是（　　）

A. 电源的电动势为3 V，内阻为0.5Ω B. 电阻R的阻值为1Ω

C. 电源的效率为80% D. 电源的输出功率为4 W

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据闭合电路欧姆定律得

U=E-Ir

当I=0时

U=E

由读出电源的电动势

E=3V

内阻等于图线的斜率大小，则

A正确；

B．根据图像可知电阻

B正确；

C．电源的效率

C错误；

D．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U=2V，电流I=2A，则电源的输出功率为

P出=UI=4W

D正确。

本题选择错误的，故选C。

5. 如图所示电路中，定值电阻R大于电源内阻r，当滑动变阻器滑动端向右滑动后，理想电流表A1、A2、A3的示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2、ΔI3，理想电压表示数变化量的绝对值为ΔU，下列说法中正确的是(　　)

A. 电流表A2的示数一定变小

B. 电压表V的示数一定变小

C. ΔI3一定大于ΔI2

D ΔU与ΔI1比值一定小于电源内阻r

【答案】CD

【解析】

【分析】当滑动变阻器滑动端向右滑动后，先分析变阻器接入电路的电阻如何变化，再分析外电路总电阻如何变化，确定总电流的变化情况，即可知电流表A3的示数变化情况．根据串联电路的特点分析并联部分电压的变化情况，确定电流表A2的示数变化情况，根据并联电路的电流规律，分析A2与A3的变化量大小．根据闭合电路欧姆定律分析△U与△I1比值．

【详解】AB．当滑动变阻器滑动端向右滑动后，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，总电流减小，所以电流表A3的示数减小，根据串联电路分压的特点分析可知，并联部分电阻增大，其电压增大，即电压表V的示数一定增大，电流表A2的示数一定变大，根据并联电路的电流规律

I3=I1+I2

A2的示数I2变大，A3的示数I3变小，则A1的示数I1变小，而且有△I1一定大于△I3，选项AB错误；

CD．电压表测量路端电压，根据闭合电路欧姆定律

U=E-I3r

可知

而△I1大于△I3，所以

根据

据题R＞r，则得△I3一定大于△I2。故CD正确。

故选CD。

【点睛】本题是一道闭合电路的动态分析题，首先要分析清楚电路结构、明确电表所测电压，再根据欧姆定律和串并联电路的特点进行分析。

6. 关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是(  )

A. 磁感线可以形象地描述各点磁场的方向

B. 磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的

C. 由B=可知，某处磁感应强度大小与放入该处的通电导线IL乘积成反比

D. 一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度一定为零

【答案】A

【解析】

【详解】磁感线的切线方向为磁场的方向，则磁感线可以形象地描述各点磁场的方向，选项A正确； 磁场是客观存在的物质，磁感线是为了解释磁极间的相互作用而人为假想的，选项B错误；某处磁感应强度大小只由磁场本身决定，与放入该处的通电导线IL乘积无关，选项C错误； 一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，可能是直导线的放置方向与磁场平行，该处的磁感应强度不一定为零，选项D错误；故选A.

7. 利用质谱仪检测电量相等（4价）的气态C14和C12离子的浓度比，结合C14衰变为N14的半衰期，可以判断古代生物的年龄。如图所示，离子从容器A下方的狭缝S1飘入电场，经电场加速后通过狭缝S2、S3垂直于磁场边界MN射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子经磁场偏转后发生分离，检测分离后离子的电流强度可得离子的浓度比。测得，则C14和C12的浓度比为（　　）

A  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】带电粒子在电场中加速得

解得

带电粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力得

故粒子的电量相同，质量越大，轨迹半径越大，到达Q点的是C14，根据电流的微观表达式得

故

C正确，ABD错误。

故选C。

二、多选题（每题4分，选对得4分，有错答或者不答0分，选不全2分，共计20分）

8. 如图所示,一个枕形导体AB原来不带电,将它放在一个负点电荷的电场中,点电荷的电荷量为Q,与AB中心O点的距离为R，由于静电感应,在导体A,B两端分别出现感应电荷当达到静电平衡时

A. 导体A端电势高于B端电势

B. 导体A端电势低于B端电势

C. 导体中心O点的场强为0

D. 枕形导体两端的感应电荷在O点产生感应电场强度,方向水平向左

【答案】CD

【解析】

【详解】AB.当达到静电平衡时整个导体是一个等势体，则导体A端电势等于B端电势．故AB错误．

CD.当达到静电平衡时导体中心O点的场强为0；枕形导体两端的感应电荷在导体中心O点的场强大小与点电荷-Q产生的场强大小相等，为；方向相反，为水平向左；故CD正确．

9. 如图甲所示，一宽为l的匀强磁场B区域，磁场方向垂直于纸面向里。一个边长为a（l>a）的正方形导线框ABCD位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v通过该磁场区域，导线框电阻为R，在运动过程中，线框有一条边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻t＝0，线框中感应电流随时间变化规律的I­t图象如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 在第1s内，线框中感应电流为逆时针方向，大小恒定为0.3A

B. 在第2s内，穿过线框的磁通量最大，感应电流大小恒定为0.6A

C. 在第3s内，线框中感应电流方向为顺时针方向，大小恒定为0.3A

D. 在第1s内，线框中C点电势高于D点电势，感应电流大小为0

【答案】AC

【解析】

【详解】A．在第1s内，线框进入磁场，穿过线框的磁通量均匀增加，据楞次定律可知，感应电流为逆时针方向（取为正方向），大小I＝0.3A，A正确；

B．在第2s内，整个线框在磁场中运动，穿过线框的磁通量最大且不变，没有感应电流，B错误；

C．在第3s内，线框从磁场中出来，穿过线框的磁通量均匀减小，感应电流为顺时针方向（为负方向），大小I＝0.3A，C正确；

D．在第1s内，感应电流方向沿逆时针方向，AB边等效为电源，A为电源正极，B为电源负极，则C点电势低于D点电势，D错误。

故选AC。

10. 如图所示，边长为L的正方形单匝线框有一半水平放置在与水平方向夹角为30°的匀强磁场中，线框的左侧接入电阻R，右侧接入电容为C的电容器，其余电阻不计。若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示（规定斜向下为正方向），则在时间内（　　）

A. 电容器a板带负电

B. 电容器所带的电荷量为零

C. 线框中产生的感应电动势大小为

D. 线框中产生的感应电动势大小为

【答案】AD

【解析】

【详解】A．依据楞次定律，结合规定斜向下为正方向，则在t0时间前，线圈的感应电流方向逆时针方向，当t0时间后，线圈的感应电流方向仍为逆时针方向，依据电源内部电流方向由负极到正极，因此电容器a板带负电，故A正确；
CD．根据法拉第电磁感应定律，线框中产生的电动势为

故C错误，D正确；

B．由上可知，在时间内线圈产生的感应电动势为，根据

Q=CU

可知电容器所带的电荷量不为零，故B错误。

故选AD。

11. 某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则（　　）

A. 一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功

B. 一电子从a点运动到d点，电场力做功为4eV

C. b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左

D. a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．根据

由于b、e两点在同一等势面上，电势差为0，则一正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，所以A错误；

B．根据

则一电子从a点运动到d点，电场力做功为

所以B正确；

C． 根据电场线总是垂直于等势面，其方向由高电势指向低电势的方向，则b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左，所以C正确；

D．根据等势面越密的位置场强越强，则a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大，所以D正确；

故选BCD。

12. 如图1所示，变化的磁场中放置一固定的导体圆形闭合线圈，图1中所示的磁感应强度和电流的方向为设定的正方向，已知线圈中感应电流i随时间t变化的图像如图2所示，则在下面可能是磁感应强度B随时间t变化的图像是（    ）

A.  B.

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】A．在0—0.5s，电流为负值，可推得磁感强度向内的增加或向外的减少，即磁感强度值正值越来越大或负值越来越小，A错误；

C．在0.5—1.5s内，电流为正值，在这段时间内，磁感强度向内的减少或向外的增加，当然也可以先是向内的减少，然后是向外的增加，C错误；

BD．在01.5s—2s，电流为负值，可知磁感强度向内的增加或向外的减少，在以后的变化过程中，磁场都做周期性的变化，BD正确。

故选BD。

三、实验题

13. 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需要测量一个规格为“”的小灯泡两端的电压和通过它的电流．现有如下器材：

A.直流电源（电动势，内阻不计）

B.电流表（量程，内阻约为）

C.电流表（量程，内阻约）

D.电压表（量程，内阻约）

E.电压表（量程，内阻约为）

F．滑动变阻器（最大阻值，额定电流）

（1）实验中，电流表应选择_________；电压表应选择____________．（填所选器材前的字母）

（2）为了尽可能地减小实验误差，请根据正确选择的器材设计电路并在方框中作出电路图______．

（3）在正确操作的情况下，某同学根据实验所得的数据画出该小灯泡在伏安特性曲线如图所示．实验中，若把该小灯泡和一个阻值为的定值电阻串联在电动势为3、内阻为的直流电源上，则小灯泡此时的电阻为_________．（结果保留两位有效数字）

【答案】    ① C    ②. D    ③.     ④.

【解析】

【分析】明确灯泡的额定值，从而根据安全和准确性原则进行分析，确定电表；根据实验原理明确实验中采用的接法，明确本实验采用滑动变阻器分压接法和电流表外接法；在灯泡的伏安特性曲线中作出电源的伏安特性曲线，两图象的交点即为灯泡的工作点，再根据欧姆定律即可求得电阻大小；

【详解】解：(1)由题意可知，灯泡的额定电压为2.5V，电流为0.5A，因此为了保证实验中的安全和准确，电压表应选择D，电流表选择C；

(2)本实验中要求电流由零开始调节，故滑动变阻器应采用分压接法，同时由于灯泡内阻较小，故本实验采用电流表外接法，故原理图如图所示；

(3)在灯泡伏安特性曲线中作出电源的伏安特性曲线，如题图所示，由图可知，灯泡的电压为0.4V，电流为0.26A，故电阻；

14. 某实验兴趣小组为了研究电表的改装原理和练习使用多用电表，设计了如下实验。

（1）图甲为某同学随意设计的电流表、电压表两用表的电路图，已知电流计的量程是，内阻是，电阻，，则选择开关接到___________（填“1”或“2”）时是电流表，电流表、电压表的量程分别是__________、__________；

（2）某同学用多用电表测量电阻时采用“”倍率，结果多用电表表盘指针位置如图乙中虚线所示，为了测量更加准确，这时应该采用_____________（填“”或“”）倍率，换完倍率以后需要___________，如果此时读数如实线所示，则读数是__________。

【答案】    ①. 1    ②. 6.3    ③. 696    ④. ×10    ⑤. 重新欧姆调零    ⑥. 120

【解析】

【详解】（1）[1][2][3]接到“1”时R1与电流计G并联，起分流作用，所以是电流表。

通过电阻R1的电流

电流表的量程为6.3A。

电压表的量程为

（2）[4][5][6]指针指到表盘靠近中间位置时比较准确，虚线所指电阻较小，改用“×10”，换完倍率以后需要重新进行欧姆调零；指针所指为12，再乘以倍率10，所以读数为120。

四、计算题

15. 如图所示，有一质子（质量为、电荷量为）由静止开始经电压为的电场加速后，进入两极板间距离为，板间电压为的平行金属板间，若质子从两板正中间垂直电场方向射入电场，并且恰能从下板右边缘穿出电场，求：

（1）质子刚进入偏转电场时的速度；

（2）质子在偏转电场中运动的时间和金属板的长度；

（3）质子穿出偏转电场时的动能。

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】

【详解】（1）质子在加速电场中运动有

解得

（2）质子在偏转电场中的运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动，水平方向有

竖直方向有

加速度为

联立解得

（3）质子在整个运动过程中由动能定理得

质子射出电场时的动能为

16. 如图，半径为1m的圆形金属导轨固定在水平面上，一长，电阻的金属棒一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电转轴上，该金属棒在电动机A带动下旋转。在圆形金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向下，大小为的匀强磁场。另有一质量为、电阻为的金属棒（长为1m）放在倾角、动摩擦因数为0.5的粗糙金属导轨上，并与导轨垂直且保持良好接触。导轨间距为，中间有大小为的垂直导轨平面向上的匀强磁场，导轨之间还接有阻值的电阻。从圆形金属导轨引出的导线和通过电刷从转轴引出的导线经开关S与导轨连接。，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

（1）当开关S闭合时，要使棒静止，则求棒转动的角速度范围。

（2）当开关S断开后，棒将由静止开始下滑，经一段时间速度达到稳定，求稳定时的速度大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）当圆形金属导轨以ω转动时，棒中产生的电动势为

电阻与并联之后再与串联，电路中总电流为

棒的重力沿斜面向下的分力

最大静摩擦力

根据右手定则可判定，棒中的电流方向为，棒中的电流方向为，根据左手定则可判断，棒上所受的安培力方向沿导轨斜面向上，大小范围为。而

联立解得

（2）棒沿导轨斜面向下运动时，产生的感应电流方向由，其所受安培力的方向沿导轨斜面向上，当速度达到稳定时，有

即有

所以

17. 如图所示，第Ⅰ象限有垂直纸面向外的匀强磁场，第Ⅳ象限有垂直纸面向里匀强磁场，Ⅰ、Ⅳ磁感应强度大小均为B，一带正电粒子以初速度从y轴上的P点进入第Ⅰ象限磁场时速度方向与y轴的正方向成45°角，进入第Ⅳ象限的磁场时又垂直x轴，已知OP之间的距离为d，（不计粒子重力）求：

（1）带电粒子在磁场中做圆周运动的半径；

（2）带电粒子从进入磁场到第二次经过x轴，在磁场中运动的总时间；

（3）带电粒子的比荷．

【答案】(1)   (2) (3)

【解析】

【详解】（1）带电粒子的运动轨迹如图所示．根据几何关系得到，带电粒子在磁场中的偏转轨道半径r = d

（2）带电粒子在第Ⅰ象限中的运动时间为

带电粒子在第Ⅳ象限中的运动时间为

所以 

磁场中：

求得