高二物理上学期期末考试模拟卷02（全解全析）（人教版2019）-A4

这是一份高二物理上学期期末考试模拟卷02（全解全析）（人教版2019）-A4，共19页。试卷主要包含了本试卷分第Ⅰ卷两部分，测试范围，难度系数等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B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。写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．测试范围：[必修三+选必一第一章+选必二第一、二章](人教版2019)。
5．难度系数：0．8
6．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题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。
1．某电场线的分布如图中实线所示，M、N为电场中的两点，虚线为两点间的连线，长度为d，下列说法正确的是（ ）
A．电场强度大小的关系：
B．电势高低的关系：
C．M、N两点间的电势差U与M点电场强度的关系：
D．将一负点电荷沿虚线从M点移动到N点，点电荷的电势能增加
【答案】D
【详解】A. 电场线是描述电场强度的理想模型，电场线越密电场强度越大，由图可知，电场强度大小的关系：，故A错误；
B. 电势沿着电场线方向降低的最快，由图可知，电势高低的关系：，故B错误；
C. 在匀强电场中，电场强度与电势差的关系为
图中M、N两点间的电场强度并非匀强电场，M点的电场强度比两点间的电场强度弱，所以
故C错误；
D. 电势能公式为
对于负电荷而言，电势越低，电势能越高，所以将一负点电荷沿虚线从M点移动到N点，点电荷的电势能增加，故D正确。
故选D。
2．如图所示，在水平面内的M、N两点各固定一个点电荷，带电量均为。O为MN的中点，过O点固定一个绝缘杆，杆水平且与MN垂直。一光滑带孔小球P穿在绝缘杆上，小球带负电，开始时在MN的左侧，现给小球一向右的初速度，则小球向右运动的过程中（ ）
A．小球从开始到O点，做加速度增大的加速运动
B．小球受到绝缘杆的弹力先增大后减小
C．若把N点变为，小球做匀速运动
D．若把N点变为，小球受到绝缘杆的弹力始终不变
【答案】C
【详解】A．应用矢量合成可知，等量同种正电荷中垂线上的场强，方向沿中垂线，大小从无限远到中点O先增大后减小，题中没有明确给出小球开始时是处在最大场强的左侧还是右侧，所以加速度变化无法判断，A错误;
B．绝缘杆所在处场强与杆平行，由平衡可知，杆对小球弹力总等于其重力，B错误;
C．应用矢量合成可知，等量异种电荷中垂线上的场强方向垂直中垂线，大小从无限远到中点O一直增大，小球运动方向不受任何力作用，则做匀速运动，C正确;
D．小球从开始到O点，场强水平且与杆垂直，不断增大，电场力增大，由平衡条件可知，杆对小球的弹力总等于其重力与电场力的合力，则弹力从开始到O点一直增大，过O点后，向右运动过程中弹力逐渐减小，D项错误。
故选C。
3．如图把一个带电小球A固定在光滑的绝缘水平桌面上，在桌面的另一处放置带电小球B，现给小球B一个垂直A、B连线方向的速度v0，使其在水平桌面上运动，则下列说法中正确的是（ ）
A．若A、B带同种电荷，B球可能做速度减小的曲线运动
B．若A、B带同种电荷，B球一定做加速度增大的曲线运动
C．若A、B带异种电荷，B球一定做类平抛运动
D．若A、B带异种电荷，B球可能以A为圆心做匀速圆周运动
【答案】D
【详解】AB．若A、B带同种电荷，则B受到库仑斥力作用，由于库仑力与速度方向始终不在同一直线上，所以B做曲线运动，且斥力方向和速度方向夹角越来越小，库仑力对B做正功，B的速度增大，而A、B间距离越来越大，库仑力越来越小，加速度越来越小，AB错误；
CD．若A、B带异种电荷，则B受到的库仑引力的作用，且方向始终指向A，而类平抛运动的受力是恒力，所以B不可能做类平抛运动。当库仑力的大小满足下列关系时
B将以A为圆心做匀速圆周运动，故C错误，D正确。
故选D。
4．由光敏电阻和电磁继电器设计的自动控制电路如图所示，该电路能实现灯泡白天不亮、晚上亮的功能。电路中的光敏电阻在晚上没有受到光照射（或光较暗）时，阻值较大，在白天有光照射时阻值较小。则下列说法正确的是（ ）

A．通电螺线管产生的磁场白天比晚上强
B．白天流过的电流小于晚上流过的电流
C．白天光敏电阻的电压小于晚上上降落的电压
D．继电器所在电路，电源内阻消耗的功率晚上比白天的大
【答案】C
【详解】AB．由图可知，电路结构为、螺线管串联后再与、串联后进行并联，接到、电源的两端，白天时阻值较小，干路电流变大，与电源的内阻分担的电压增大（可以把和看成内阻），而并联部分的电压减小，故通过和螺线管的电流减小，螺线管的磁性减弱，AB均错误；
C．白天时，由于并联部分电压较小，而、所在支路的阻值较小，根据串联分压可知，其分担的电压更小，而晚上时，的阻值增大，干路电流减小，并联部分电路的电压增大，这时分担的电压更多，所以白天光敏电阻的电压小于晚上上降落的电压，C正确；
D．根据
可知，白天干路中的电流更大，电源内阻消耗的功率白天更大些，D错误。
故选C。
5．如图所示，闭合矩形线圈abcd以速度v从无磁场区域垂直磁场匀速穿过匀强磁场区域。以顺时针方向为电流的正方向，能正确反映bc两点间的电势差、线圈中电流I随时间t变化关系的图像是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】CD．根据楞次定律判断可知，线圈进入磁场时，感应电流方向为顺时针方向，为正值；线圈穿出磁场时，感应电流方向为逆时针方向，为负值；由知线圈进入和穿出磁场时感应电流的大小不变；线圈完全在磁场中运动时，磁通量不变，没有感应电流产生，故C正确，D错误；
AB．线圈进入磁场时，bc边切割磁感线相当于电源，感应电流方向为顺时针方向，则c点为高电势
线圈进入磁场时，ad边切割磁感线相当于电源，感应电流方向为逆时针方向，则c点为高电势
线圈完全在磁场中运动时，磁通量不变，没有感应电流产生，此时bc两点间的电势差为零，故AB错误。
故选C。
6．电磁轨道炮发射的基本原理如图所示，水平地面上两条平行的金属导轨A和导轨B充当炮管，弹丸放置在两导轨之间，当强大的电流I流过弹丸时，弹丸获得加速度，最终高速发射出去，下列说法正确的是（ ）
A．导轨之间的磁场方向可能竖直向下
B．导轨之间的磁场方向可能水平向右
C．电磁炮的本质是一种大功率型发电机
D．若要增大发射速度，可增大流过弹丸的电流
【答案】D
【详解】AB．根据安培定则可知，两导轨中的强电流（如图示）在导轨之间产生的磁场方向竖直向上，故AB错误；
C．电磁炮的本质是电磁发射技术，不是大功率的发电机，故C错误；
D．增大流过弹丸的电流，安培力将增大，根据牛顿第二定知，弹丸获得的加速度增大，则其他条件不变的情况下，发射速度增大，故D正确。
故选D。
7．自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，一块磁铁安装在前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。如图乙所示，电源输出电压为，当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差（前表面的电势低于后表面的电势）。下列说法中错误的是（ ）

A．图乙中霍尔元件的载流子带负电
B．若电流I变大，则霍尔电势差变大
C．自行车的车速越大，则霍尔电势差越大
D．若传感器的电源输出电压变大，则霍尔电势差变大
【答案】C
【详解】A．由题意可知，前表面的电势低于后表面的电势，结合左手定则可知，霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的，A正确，不符合题意；
BC．根据
解得
由电流的微观定义式
n是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所带的电量，S是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度，整理得
联立解得
可知霍尔电压与车速大小无关，若电流I变大，则霍尔电势差变大，B正确，不符合题意；C错误，符合题意；
D．由公式
可知若传感器的电源输出电压变大，那么电流I变大，则霍尔电势差将变大，D正确，不符合题意；
故选C。
8．某同学制作了一个简易的稳定装置，如图所示，N极朝右的条形磁铁正中心被细线悬挂在天花板下，沿条形磁铁中轴线的左右两侧放置两个完全相同的闭合圆形线圈，线圈始终与地面保持相对静止，需要稳定的实验设备悬挂于条形磁铁下方（图中未画出），当条形磁铁左右摆动或前后转动时，可快速地回到初始的稳定状态，则（ ）
A．当条形磁铁向右摆动时，从右往左看，右侧线圈将产生逆时针的感应电流
B．当条形磁铁向右摆动时，左侧线圈有收缩的趋势，右侧线圈有扩张的趋势
C．无论条形磁铁向哪边摆动，两侧线圈总是同时对磁铁提供排斥力
D．无论条形磁铁向哪边摆动，两侧线圈的感应电流方向总是相反
【答案】D
【详解】A．条形磁铁向右摆动时，穿过右侧线圈向右的磁通量增加，根据楞次定律可知，右侧线圈将产生向左的感应磁场，从右往左看为顺时针的电流，故A错误；
B．条形磁铁向右摆动时，穿过右侧线圈的磁通量增加，根据楞次定律，右侧线圈有收缩的趋势，穿过左侧线圈的磁通量减少，左侧线圈有扩张的趋势，故B错误；
C．条形磁铁摆动时，靠近线圈时会受到排斥力作用，远离线圈时会受到吸引力作用，故两侧线圈总是一个提供排斥力，一个提供吸引力，故C错误；
D．条形磁铁摆动时，两侧线圈的磁通量总是朝同一方向且一个增加一个减少，故线圈内会产生反方向的感应磁场，从而形成反方向的感应电流，故D正确。
故选D。
9．学生李华研发了一款名字叫做“AD-case”的手机壳，从外观上：可以看到这个手机壳长有8个触角，当手机坠落时，接触地面瞬间8个触角会瞬间弹出来，起到很好的缓冲作用。研究缓冲效果的实验中，总质量为200g的手机从距离地面1．8m的高度跌落，平摔在地面上，保护器撞击地面的时间为0．2s，然后手机保持静止，不计空气阻力，，则以下说法正确的是（ ）
A．保护器的缓冲作用是减小了手机落地过程的动量变化量
B．保护器使得手机撞击地面的时间延长
C．手机从开始掉落到恰好静止的过程中重力冲量的大小为1.2N·s
D．手机从开始掉落到恰好静止的过程中地面对手机的平均作用力大小为8N
【答案】BD
【详解】AB．根据动量定理
可知保护器使得手机撞击地面的时间延长，即保护器的缓冲作用是减小了手机落地过程的动量变化率，故A错误，B正确；
C．由自由落体运动规律可知
解得
故手机从开始掉落到恰好静止的过程用时
根据冲量定义可得
手机从开始掉落到恰好静止的过程中重力冲量的大小为
故C错误；
D．设手机落地前速度为，以上分析可知
手机从开始掉落到恰好静止的过程中地面对手机的平均作用力为F＇，规定向下为正方向，则根据动量定理
解得
故D正确。
故选BD 。
10．浙江在国内率先启用可出租的微公交，该微公交由蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力。该车的主要技术参数如表，下列说法正确的是（ ）
A．蓄电池的参数指的是蓄电池的工作电流为1.20A
B．电动机在额定电压下工作时，额定电流为250A
C．蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作4.8h
D．电动机在额定电压下工作，汽车以最高速度运行时的牵引力约为72N
【答案】CD
【详解】A．蓄电池的参数指的是蓄电池的工作电流为时可以供电，这一参数指的是电量，A错误；
B．电动机在额定电压下工作时，额定电流为
B错误；
C．蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作时间
C正确；
D．电动机在额定电压下工作，汽车以最高速度运行时的牵引力约为
D正确。
故选CD。
11．如图所示，一带正电粒子从K发出（初速度为零），经K与A板间的加速电场加速，从A板中心沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中，经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，板长为L，粒子的质量为m，电荷量为e，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）
A．增大加速电压U1，P点会往上移动
B．增大M、N两板间的电压U2，P点会往上移动
C．若把粒子的质量增加为原来的2倍，则P点位置不变
D．若把粒子的带电量增加为原来的2倍，则P点位置不变
【答案】BCD
【详解】在电场中加速时
在偏转电场中时
解得
A．增大加速电压U1，则y变小，即P点会往下移动，选项A错误；
B．增大M、N两板间的电压U2，则y变大，P点会往上移动，选项B正确；
CD．偏转距离y与粒子质量m和电荷量q无关，则若把粒子的质量增加为原来的2倍，或者把粒子的带电量增加为原来的2倍，则P点位置都不变，选项CD正确。
故选BCD。
12．某抽油烟机的主要部件是照明灯L和抽气扇M（电动机），抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个档挡，内部电路如图所示。抽气扇额定电压为220V，额定功率为220W，线圈内阻为20Ω，则（ ）
A．保持S1、S2闭合，断开S3，抽油烟机处于“弱吸”档
B．保持S1、S2闭合，断开S2，抽油烟机处于“弱吸”档
C．闭合S1、S2，抽气扇的输出功率为200W
D．闭合S1、S2，若电动机被卡住，则抽气扇消耗的功率小于220W
【答案】BC
【详解】A．保持S1、S2闭合，断开S3，定值电阻被短路，抽油烟机两端的电压为额定电压，抽油烟机处于“强吸”档，故A错误；
B．保持S1、S2闭合，断开S2，抽油烟机与定值电阻串联，抽油烟机两端的电压小于，抽油烟机处于“弱吸”档，故B正确；
C．闭合S1、S2，通过抽气扇的电流为
抽气扇的输出功率为
故C正确；
D．闭合S1、S2，若电动机被卡住，则抽气扇消耗的功率
故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷（非选择题）
实验题：本题共2小题，共16分。
13．（8分）现有一某种金属制成的粗细均匀的圆柱体，一实验小组为测量该圆柱体的电阻率，除了待测金属圆柱体、多用电表、螺旋测微器之外，实验室还准备了如下器材：
A．游标卡尺
B．电流表（量程，内阻约为）
C．电流表（量程，内阻）
D．滑动变阻器（阻值范围为，最大电流为3A）
E.滑动变阻器（阻值范围为，最大电流为3A）
F.定值电阻
G.电源（输出电压恒为4V）
H.开关，导线若干
（1）分别用螺旋测微器测量圆柱体的直径、用游标卡尺测量圆柱体的长度，其中某次测量结果如图甲、乙所示（该值均接近多次测量的平均值），其读数分别为 、 。
（2）用多用电表粗略测量圆柱体的电阻，选择“”倍率的欧姆挡，欧姆调零后再进行测量，多用电表的示数如图丙所示。
（3）实验电路图如图丁所示，该电路中滑动变阻器的选择 （填“合理”或“不合理”）。因实验室没准备电压表，电路中电流表与定值电阻串联当作电压表使用，它的量程为 V。
（4）小组同学正确选择器材和组装电路后，测得多组电流表、的值、。若以为横轴，为纵轴，绘得图像如图戊所示，则该金属圆柱体电阻 ，电阻率 。（结果均用金属圆柱体长度、直径和图戊中的、表示）
【答案】 1.050 （1分） 42.75 （1分） 不合理 （1分） 0~4 （1分） （2分） （2分）
【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图甲可知圆柱体的直径为
[2]20分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知圆柱体的长度为
（3）[3]多用表粗测圆柱体电阻为
使用分压式电路所用滑动变阻器阻值远小于待测电阻，电压变化会更均匀，故选更合理，则图丁该电路中滑动变阻器的选择不合理；
[4]因实验室没准备电压表，电路中电流表与定值电阻串联当作电压表使用，则有
则它的量程为。
（4）[5][6]根据电路图可得
可知图戊图像的斜率为金属圆柱体电阻，则有
根据电阻定律得
可得电阻率为
14．（8分）如图甲所示，是标称电压为的方形“叠层电池”，具有体积小输出电压高的特点，主要应用于便携式设备，如对讲机、遥控玩具、万用表等，某实验小组利用如图乙所示的电路图来测量从玩具车上换下来的叠层电池的电动势和内阻，可供选择的器材有：
①电流表，量程为，内阻
②电流表，量程为，内阻约为
③滑动变阻器，最大值为
④电阻箱，调节范围
⑤一个开关、导线若干
(1)该实验小组将电流表与电阻箱串联后改装为量程为的电压表，则电阻箱应调至 。
(2)改变滑动变阻器的位置，测得多组实验数据，并作出如图丙所示的关系图线，如果图线与纵轴的交点坐标为，图线的斜率的绝对值为，则通过计算可得电源的电动势为 ，电源内阻 。（结果均保留一位小数）
(3)如图丁所示为某型号小灯泡的伏安特性曲线，如果三个该型号的灯泡串联起来接在上述电池组上，如图戊所示，则一只灯泡消耗的功率为 W（结果保留两位小数）。
【答案】(1)9500(2) 8.4 6.9(3)0.57（每空2分）
【详解】（1）根据电表的改装原则可知，电阻箱的阻值为
（2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律
解得
由关系图线的截距和斜率，结合表达式可知
，
解得电动势为
电源内阻
（3）设每个灯泡中的电流为，电压为，则由闭合电路欧姆定律可得
则
将其与灯泡的图像画到同一坐标系中，如图所示
交点电压为，电流为，则一只灯泡消耗的功率为
三、计算题：本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。
15．（9分）如图所示，匀强磁场方向垂直于导轨平面竖直向下，磁感应强度大小为，两根间距为的平行光滑金属导轨水平放置在匀强磁场中，金属杆垂直放在金属导轨上。若用大小为的水平拉力作用在金属杆上，可使其向右匀速运动。已知定值电阻的阻值为，金属杆的电阻为，其余电阻不计，整个过程中金属杆均与导轨垂直接触良好。求：
（1）通过金属杆的电流及方向；
（2）金属杆运动的速度大小；
（3）0.5s的时间内通过定值电阻R的电量及金属杆的焦耳热。
【答案】（1），；（2）；（3），
【详解】（1）对金属杆受力分析，根据平衡条件有
（1分）
解得通过金属杆的电流为
（1分）
根据左手定则，可知金属杆中的电流方向为；（1分）
（2）根据闭合电路欧姆定律，有
（1分）
金属杆匀速运动过程中产生的感应电动势为
（1分）
解得金属杆运动的速度大小为
（1分）
（3）的时间内，通过定值电阻的电量为，（1分）的时间内，金属杆的焦耳热为
（2分）
17．（10分）如图，圆弧轨道的圆心为，半径，圆弧轨道的点与水平地面相切，点在点的正下方，与夹角是53°，在点的右侧有一竖直虚线，点至竖直虚线的距离，竖直虚线的左侧有场强大小为、水平向左的匀强电场，竖直虚线的右侧有场强大小为、竖直向上的匀强电场。竖直虚线的右侧有一竖直墙壁，墙壁到竖直虚线的距离，墙壁底端点与水平地面相连接，墙壁的高度也为。将一电荷量、质量的绝缘小球放在点，恰好能静止。现给小球一个初速度，小球到达竖直虚线时速度大小，并刚好从点飞离墙壁。已知小球可视为质点，圆弧轨道和水平地面均光滑，重力加速度取，， ，。求：
（1）电场强度大小；
（2）初速度大小；
（3）电场强度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）滑块在A点静止时
（2分）
得
（1分）
（2）滑块从A点运动到竖直虚线CD的过程中，
（2分）
解得
（1分）
（3）从C点到F点做类平抛运动，水平方向有
（1分）
竖直方向有
（1分）
（1分）
（1分）
解得
（1分）
16．（17分）如图甲所示，空间中一半径为R的圆形区域（包括边界）内有方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。磁场左侧宽度为R的区域里，大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子以相同的水平速度平行射入圆形磁场，其中从A点沿AO方向射入的粒子，恰好能从圆形磁场最高点M点飞出，已知过A、O两点的直线水平且是有带电粒子射出区域的中心线，不计粒子重力及粒子间的相互作用。
（1）求粒子的初速度大小；
（2）求粒子在磁场中运动的最大时间差；
（3）若在圆形磁场外部到O点的距离为的区域内加一电场，电场方向指向圆心O，如图乙所示。从电场外边界由静止释放一个上述粒子，该粒子仍能从A点进入磁场，粒子在第六次进入磁场后，恰好能第一次从A点射出磁场。求：沿电场方向的最大电势差。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由几何关系得
（1分）
由洛伦兹力提供向心力得
（2分）
解得粒子的初速度大小为
（1分）
（2）如图所示
由点入射的粒子运动时间最短；设运动轨迹对应的圆心角为，有
（1分）
粒子做圆周运动的周期为
（1分）
粒子运动的最短时间
（1分）
同理，由点入射的粒子运动时间最长，对应的圆心角为，则最长时间为
（1分）
故最大时间差为
（2分）
（3）由题意可得，粒子每次在磁场中偏转
（1分）
又
（1分）
解得
（1分）
由洛伦兹力提供向心力得
（1分）
解得
（1分）
由动能定理有
（1分）
解得
（1分）
整车质量
600kg
铅酸蓄电池
电压
48V
最高车速
60km/h
容量
承载人数
2人
电动机
额定电压
48V
最大承载质量
200kg
额定功率
1.2kW