2022-2023学年陕西省宝鸡市渭滨区高二上学期期末物理试题含解析

  高二年级物理试题一、选择题（本题共15小题，共50分，在每小题的四个选项中，第1-10题只有一项符合题目要求，每题3分。第11-15题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但选不全得2分，有错或不选的得0分，并把选项填涂在答题卡上）1. 使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上－3Q和＋5Q的电荷后，将它们固定在相距为a的两点，它们之间库仑力的大小为F1.现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a的两点，它们之间库仑力的大小为F2.则F1与F2之比为A. 2∶1 B. 4∶1 C. 16∶1 D. 60∶1【答案】D【解析】【详解】开始时由库仑定律得：；现用绝缘工具使两小球相互接触后，各自带电为Q，因此此时：；联立得：F2=F1，则F1与F2之比为 60：1，故选D.2. 边长为1cm的正三角形ABC处于匀强电场中，电场方向平行于三角形所在平面．将电子由A点移动到B点，电场力做功4eV；将电子由A点移动到C点，电场力做功2eV．电场强度大小为A. 200V/m B. 300V/m C. 200V/m D. 400V/m【答案】D【解析】【详解】电子由A点移动到B点，电场力做功4eV，则；电子由A点移动到C点，电场力做功2eV，；设AB的中点为D，C、D两点电势相等，CD为等势线，电场方向沿BA方向．则，故D正确，ABC错误． 故选：D．3. 图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸板接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面，在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，a、b是其路径上的两点，不计液滴重力，下列说法正确的是（　　）A. a点的电势比b点的低B. a点的电场强度比b点的小C. 液滴在a点的加速度比在b点的小D. 液滴在a点的电势能比在b点的大【答案】D【解析】分析】【详解】A．高压电源左为正极，则所加强电场的场强向右，而沿着电场线电势逐渐降低，可知故A错误；B．等差等势线的疏密反映场强的大小，由图可知a处的等势线较密，则故B错误；C．液滴的重力不计，根据牛顿第二定律可知，液滴的加速度为因，可得故C错误；D．液滴在电场力作用下向右加速，则电场力做正功，动能增大，电势能减少，即故D正确；故选D。4. 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab=10 cm，bc=5 cm，当将C与D接入电压恒为U的电路时，电流为2 A，若将A与B接入电压恒为U的电路中，则电流为(　　)A. 0.5 A B. 1 A C. 2 A D. 4 A【答案】A【解析】【详解】设厚度为D，根据电阻定律公式，有 ① ② 故；根据欧姆定律，电压相同时，电流与电阻成反比．故两次电流之比为4:1，故第二次电流为0.5A．5. 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v。则金属棒内的电场强度大小为（　　）A.  B.  C. ρnev D. 【答案】C【解析】【分析】考查电路和电场知识【详解】，I=neSv，，，联立得E=ρnev，故选C。 6. 如图所示，在匀强磁场B区域中有一光滑斜面体，在斜面上放了一根长L，质量为m的导线，当通以如图示方向的电流I后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B必须满足（　　）A. ，方向垂直纸面向外B. ，方向垂直斜面向下C. ，方向竖直向上D. ，方向水平向右【答案】BD【解析】【详解】A．当所加磁场方向垂直纸面向外时，磁场与电流方向平行，所以不受磁场力的作用，无法保持平衡，故A错误；B．当所加磁场方向垂直斜面向下，由左手定则可以判断受到的安培力的方向沿斜面向上，根据平衡得故B正确；C．当所加磁场方向竖直向上，由左手定则可以判断受到的安培力的方向水平向左，则导体棒受力不可能平衡，故C错误；D．方向水平向右，由左手定则可以判断导体棒受到的安培力的方向竖直向上，此时根据得故D正确。故选BD。7. 如图所示，矩形虚线框MNPQ内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹．粒子重力不计．下列说法正确的是A. 粒子a带负电B. 粒子c的动能最大C. 粒子b在磁场中运动的时间最长D. 粒子b在磁场中运动时的向心力最大【答案】D【解析】【详解】根据左手定则知粒子a带正电，粒子b、c带负电；粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，根据 ，可得： ，粒子的动能EK=mv2，则可知三个带电粒子的质量、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，c粒子速率最小，b粒子速率最大．b粒子动能最大，向心力最大．故B错误，D正确．根据 ，则c粒子圆弧转过的圆心角最大，时间最长，选项C错误；故选D．8. 如图所示电路中，当滑动变阻器的滑片从端向端滑动时，以下判断正确的是（　　）A. 电压表读数变大，通过灯的电流变大，灯变亮，电源功率变大B. 电压表读数变小，通过灯的电流变小，灯变亮，电源功率变小C. 电压表读数变小，通过灯的电流变大，灯变暗，电源功率变大D. 电压表读数变大，通过灯的电流变小，灯变暗，电源功率变小【答案】C【解析】【详解】当滑动变阻器的滑片从端向端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电源外电路的总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知，总电路的电流增大，则流经灯的电流增大，灯变亮，电源的内电压和L2的电压增大，则路端电压减小，灯两端的电压减小，灯的电流变小，灯变暗，电压表读数变小，由电功率公式可知，电源的功率P=EI变大，ABD错误，C正确。故选C。9. 截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线，若中心直导线通入电流，四根平行直导线均通入电流，，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】C【解析】【分析】【详解】因，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线要受到吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线要受到排斥的安培力，形成凸形，故变形后的形状如图C。故选C。10. 在一个很小的矩形半导体薄片上制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件。在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，此时M、N间的电压为UH。已知半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的是（　　）A. N板电势低于M板电势B. 磁感应强度越大，M、N间的电势差越大C. 将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，UH不变D. 将磁场和电流同时反向，N板电势低于M板电势【答案】B【解析】【详解】A．根据左手定则，带正电的载流子受力的方向指向N端，向N端偏转，则N点电势高，故A错误；B．设左右两个表面相距为d，上下表面相距h，材料单位体积内载流子的个数为n，垂直电流方向的截面积为S，载流子所受的电场力等于洛伦兹力，则解得所以磁感应强度越大，M、N间的电势差越大，故B正确；C．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，则带电粒子不会受到洛伦兹力，因此不存在电势差，故C错误；D．若磁场和电流分别反向，依据左手定则，则N板电势仍高于M板电势，故D错误。故选B。11. 如图所示，固定在点的正点电荷的电场中有、两点，已知，下列叙述正确的是（　　）A. 把正电荷从点移到点，则电场力做正功，电势能减少B. 把正电荷从点移到点，则电场力做负功，电势能增加C. 把负电荷从点移到点，则电场力做正功，电势能减少D. 把负电荷从点移到点，则电场力做负功，电势能增加【答案】AD【解析】【详解】A B．由正点电荷产生的电场的特点可知，M点的电势高，N点的电势低，所以将正的点电荷从M点移到N点，静电力做正功，电势能减少，A正确，B错误；C D．将负的点电荷由M点移到N点，电场力做负功，电势能增加，C错误，D正确。故选AD。12. 示波器是一种多功能电学仪器，它是由加速电场和偏转电场组成的。如图所示，不同的带负电粒子在电压为U1的电场中由静止开始加速，从M孔射出，然后射入电压为U2的平行金属板间的电场中，入射方向与极板平行，在满足带负电粒子能射出平行板电场区域的条件下，则（　　）A. 若电荷量q相等，则带负电粒子在板间的加速度大小相等B. 若比荷相等，则带负电粒子从M孔射出的速率相等C. 若电荷量q相等，则带负电粒子从M孔射出时的动能相等D. 若不同比荷的带负电粒子由O点射入，偏转角度θ相同【答案】BCD【解析】【详解】A．设加速电场的板间距离为d，由牛顿第二定律得a＝由于粒子的质量未知，所以无法确定带负电粒子在板间的加速度大小关系，故A错误； B．由动能定理得qU1＝mv02可得v0＝所以当带负电粒子的比荷相等时，它们从M孔射出的速度相等，故B正确；C．粒子从M孔射出时的动能Ek＝mv02＝qU1所以当带负电粒子的电荷量q相等时，它们从M孔射出时的动能相等，故C正确；D．如图所示，设偏转电场的板间距离为d′，在偏转电场中有tanθ=偏转角度θ与粒子的比荷无关，所以不同比荷的带负电粒子从O点射入，偏转角度θ相同，故D正确。故选BCD。13. 如图所示，闭合开关S后，电动机两端的电压为60V，电动机恰好正常工作，此时质量m＝10kg的物体以v=1m/s的速度被匀速提升，理想电流表的示数为2A．重力加速度g＝10m/s2，不计空气阻力．下列说法正确的是A. 电动机的内阻为30Ω B. 电动机的内阻为5ΩC. 电动机的发热功率为100 W D. 电动机正常工作的效率为83.3%【答案】BD【解析】【详解】AB.由公式解得，选项A错误、B正确；C.电动机的发热功率，选项C错误；D.电动机正常工作的效率=83.3%，选项D正确．14. 如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源与电源的路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线。曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为、。如果把该小灯泡分别与电源、电源单独连接，则下列说法正确的是（　　）A. 电源与电源的内阻之比是B. 电源与电源的电动势之比是C. 在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是D. 在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是【答案】ABC【解析】【详解】AB．电源1与电源2的电动势为图线的纵轴截距，即电源1与电源2的内阻为图线的斜率大小，即故AB正确；C．该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接时，其图线的交点即为电路中干路电流和路端电压，有所以在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是故C正确；D．根据可得在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是故D错误。故选ABC。15. 如图所示，电荷量相等的两种离子氖20和氖22从容器A下方的狭缝S1飘入（初速度为零）电场区，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，最终到达照相底片D上。不考虑离子间的相互作用，则（　　）A. 电场力对每个氖20和氖22做的功相等B. 氖22进入磁场时的速度较大C. 氖22在磁场中运动的半径较小D. 若加速电压发生波动，两种离子打在照相底片上的位置可能重叠【答案】AD【解析】【详解】A．根据电场力做功公式，氖20和氖22的电荷量相同，加速电场电压相同，所以做的功相同，A正确；B．在加速电场中，根据动能定理有由于氖20的质量小于氖22的质量，所以氖20的速度大于氖22的速度，B错误；C．在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力，可得解得根据动能和动量关系有综上可判断，q、B和Ek相同，由于氖22的质量大，所以氖22的半径也大，C错误；D．在加速电场中，根据动能定理有在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力，可得联立可得对于同位素，加速电压相同时，质量越大做圆周运动的半径越大；对同种离子，加速电压越大，其做圆周运动的半径越大；若电压发生波动，则氖20和氖22做圆周运动的半径在一定的范围内变化，所以氖20在电压较高时的半径可能和氖22在电压较低时的半径相等，两种离子打在照相底片上的位置就重叠，所以D正确。故选AD。二、填空与实验题（每空或每问2分，计20分）16. （1）螺旋测微器如图所示，在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动________（选填“”“”或“”），直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。（2）选择电阻丝的________（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。（3）用螺旋测微器测量该金属丝的直径，某次测量结果如图所示，其读数为________。【答案】    ①. C    ②. 不同    ③. 0.400【解析】【详解】（1）[1]螺旋测微器在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动微调旋钮，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。（2）[2]为了减小实验误差，应选择电阻丝的不同位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。（3）[3]根据图中所示，螺旋测微器读数为17. 某同学组装一个多用电表．可用器材有：微安表头（量程100内阻900）；电阻箱R1 （阻值范围0999.9）；电阻箱R2 （阻值范围099 999.9）；导线若干，要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表．组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡，回答下列问题：（1）在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱___________．（2）电阻箱的阻值 _____________;R2=____________ （保留到个位）【答案】    ①. （1）如图所示      ②. （2）100    ③. 2910【解析】【详解】（1）R1的电阻比较小，所以R1与表头并联构成大量程的的电流表，R2的阻值比较大，与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表，设计电路图如图所示;改装电流表需要并联一个电阻，要改装1mA的电流表需要并联的电阻 ，所以选用与变阻箱R1并联，并联后的总电阻为；要改装3V电压表需要串联电阻，串联电阻的阻值为18. 某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ，电阻R1=9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻．（1）按图示电路进行连接后，发现、和三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，再测量、间电压，若读数不为零，则一定是_______导线断开；若读数为零，则一定是_______导线断开．（2）排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图．由I1–I2图象得到电池的电动势E=_______V，内阻r=_______Ω．【答案】    ①.     ②.     ③. 1.41（1.36~1.44均可）    ④. 0.5（0.4~0.6均可）【解析】【详解】①用电压挡检测电路故障，电压表的表头是电流计，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接在间后有示数，说明电路被接通，即间有断路故障，再测量间电压，电压表读数不为零，说明断路故障的范围被缩小到间，则一定是导线断开；若读数为零，则说明电路仍未被接通，断路故障的范围被确定在间．②根据闭合电路的欧姆定律：，，上式可简化为，读出两点坐标：（60，0.12）和（260，0.05），代入方程解得：电动势E=1.41 V，内阻r=0.5 Ω．点睛:由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义——纵轴截距和斜率表示什么，闭合电路的欧姆定律是核心．三、计算题（共30分。其中第19题8分，第20题10分、第21题各12分。解答应写出必要的文字说明、方程式和必要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）19. 如图所示，电阻均匀的圆环，固定于匀强磁场中，环平面与磁场方向垂直，、与直流电源相连，圆环的劣弧对应的圆心角为90°，它所受的安培力大小为，求整个圆环所受的安培力。【答案】，方向垂直于MN连线向上【解析】【详解】由题意可知，圆环的优弧和劣弧并联接在电路中，由于材质、横截面积均相同，所以两者电阻之比为3:1，进而得出电流之比为1:3，又两部分在磁场中的有效长度相同，劣弧所受安培力为则优弧所受安培力为根据左手定则，可知两者所受安培力方向相同，均垂直于MN连线向上，整个圆环所受的安培力为方向垂直于MN连线向上20. 两个带等量异种电荷的粒子分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为60°和30°，磁场宽度为，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，如图所示，求：（1）、粒子粒子带电性质；（2）、粒子粒子的轨道半径之比是多少；（3）、粒子粒子的质量之比是多少。【答案】（1）a为负电荷、b为正电荷 （2） Ra∶Rb＝∶1   （3）  ma∶mb＝2∶1【解析】【详解】（1）两带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，同时由A点出发同时达到B点，由左手定则可判断，a粒子带负电，b粒子带正电；（2）粒子做匀速圆周运动，粒子运动轨道圆心在AB的垂直平分线和过A点的速度垂直方向的交点，如图所示由几何知识可知，则有Ra∶Rb＝∶1（3）由几何知识可知从A运动到B，a粒子转过的中心角度为，b粒子转过的中心角度为，根据运动时间相同可得运动周期为粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有，解得电荷量相等，则有21. 有一质量为、长度为的矩形绝缘板放在光滑的水平面上，另一质量为、带电荷量的绝对值为的物块（视为质点），以初速度从绝缘板的上表面的左端沿水平方向滑入，绝缘板所在空间有范围足够大的匀强电场，其电场强度大小E=，方向竖直向下，如图所示。已知物块与绝缘板间的动摩擦因数恒定，物块运动到绝缘板的右端时恰好相对于绝缘板静止；若将匀强电场的方向改变为竖直向上，电场强度大小不变，且物块仍以原初速度从绝缘板左端的上表面滑入，结果两者相对静止时，物块未到达绝缘板的右端。求：（1）电场强度方向竖直向上时与竖直向下时，物块对地加速度之比；（2）物块与绝缘板两者相对静止时的对地速度。【答案】（1） 9∶1； （2） 【解析】【详解】（1）由题意可知，物块带负电，当电场强度方向竖直向下时，设物块与绝缘板间的动摩擦因数为μ，物块的加速度为a1，由牛顿第二定律可得 解得当电场强度方向竖直向上时，设物块的加速度为a2，则有解得     可得电场强度方向竖直向上时与竖直向下时，物块对地加速度之比为（2）对带电物块与绝缘板组成的系统，由动量守恒定律可得解得