2022-2023学年河北省张家口市高二上学期期末物理试题含解析

这是一份2022-2023学年河北省张家口市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，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意，选对得4分，选错或不答得0分。
1. 图中的手机正在进行无线充电。充电底座接入的交变电流激发变化的磁场，使手机内产生感应电流，从而实现无线充电的功能。这种充电方式利用的原理是（ ）
A. 静电屏蔽B. 电荷守恒
C. 电磁感应D. 尖端放电
【答案】C
【解析】
【详解】充电底座接入的交变电流激发变化的磁场，使手机中的受电线圈感应出电流，故手机无线充电利用的原理是电磁感应。
故选C。
2. 如图所示，在真空中把一不带电的绝缘导体AB放在带负电的小球P附近，M、N为导体AB上的两点，下列说法正确的是（ ）
A. 导体A端将感应出负电荷
B. N点的电势φN大于M点的电势φM
C. 导体两端带上异种电荷，说明静电感应在导体上创造了电荷
D. 导体的感应电荷在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．根据静电感应，可知导体A端将感应出正电荷。故A错误；
B．导体是一个等势体，N点电势φN等于M点的电势φM，故B错误；
C．导体两端带上异种电荷，说明静电感应使导体上的正负电荷进行了再分配。故C错误；
D．导体内部合场强为零，即导体感应电荷产生的场强与带电小球产生的场强，等大方向。根据场强的概念可知，带电小球在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度。所以感应电荷在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度。故D正确。
故选D。
3. 电源的电动势为E=30 V，内阻为r=1 Ω，将它与一只“6 V，12 W”的灯泡和一台电阻为2 Ω的小电动机串联组成闭合电路。当灯泡正常发光时，若不计电机摩擦阻力损失的能量，电动机输出机械功率与输入电功率之比为( )
A. 91%B. 82%C. 67%D. 60%
【答案】B
【解析】
【详解】电路的电流等于灯泡的电流
电动机两端的电压
U=E-Ir-U灯=22V
电动机的输入功率
P入=IU=44W
输出的机械功率
电动机输出机械功率与输入电功率之比为
故选B。
【点睛】此题是关于电功率的计算问题；对电动机问题，要知道是非纯电阻电路，不符合欧姆定律，所以计算其两端的电压时要通过电灯和电源来计算；电动机的输出功率等于输入的总功率与内阻上消耗的功率的差值。
4. 在如图所示的电路中，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向右移动一段距离后，下列结论正确的是（ ）
A. 灯L变亮，电压表示数变小，电流表示数变大
B. 灯L变亮，电压表示数变大，电流表示数变小
C. 灯L变暗，电压表示数变小，电流表示数变大
D. 灯L变暗，电压表示数变大，电流表示数变小
【答案】A
【解析】
【详解】根据电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联与电源接通，电压表测路端电压，电流表测电路电流，当滑片右移时，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，导致整个电路中总阻值减小，电路中电流增大，故电流表示数增大；电流增大，灯泡的功率增大，故灯泡变亮；电流增大，电源内阻两端电压增大，故路端电压减小，故电压表示数减小。故选A。
5. 如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP=60°，电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的电场强度大小变为E2.那么，E1与E2之比为（ ）
A. 1∶2B. 2∶1C. 2∶D. 4∶
【答案】B
【解析】
【详解】电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1为
若将N点处的点电荷移到P点，O点的场强如图所示
则O点的场强大小E2为
则E1与E2之比为
故选B。
6. 如图所示电路中，A、B为两块竖直放置的金属板，G是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度。下述做法可使静电计指针偏角增大的是（ ）
A. 使A、B两板靠近一些
B. 使A、B两板正对面积错开一些
C. 断开S后，使B板向左平移拉开一些
D. 断开S后，使A、B两板正对面积错开一些
【答案】D
【解析】
【详解】AB．图中静电计的金属杆接A板，外壳和B板均接地，静电计显示的是A、B两极板间的电势差，指针张角越大，表示两板间的电势差越大。合上S后，A、B两板与电源两极相连，两板间的电势差始终等于电源电压，静电计指针偏角一定不变。故AB错误；
CD．根据
断开S后，板间距离增大或正对面积减小，都将使电容器的电容变小，而电容器所带电荷量不变，由
可知，两板间的电势差U增大，从而使静电计指针偏角增大。故C错误；D正确。
故选D
7. 手机充电器中装有变压器。用220V正弦交流电给手机充电时，原线圈两端电压为220V，副线圈两端电压为5V，副线圈电流为2.2A。若将变压器视为理想变压器，则（ ）
A. 原、副线圈的匝数比为1∶44B. 原线圈中的电流为0.05A
C. 副线圈两端电压的最大值为5VD. 原、副线圈的功率之比为44∶1
【答案】B
【解析】
【详解】A．变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比，可得
故A错误；
D．理想变压器不改变功率，即原、副线圈的功率之比为1∶1，故D错误；
B．根据
解得原线圈的电流为
故B正确；
C．原、副线圈均为正弦交流电，副线圈两端电压的最大值为
故C错误。
8. 如图所示，等边三角形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，质量为m、电荷量为q的粒子以不同的速率垂直磁场左边界进入磁场区域，离开磁场时分成两束。速率为v1的粒子射出磁场时与磁场的右边界垂直，速率为v2的粒子射出磁场时与磁场右边界成θ＝60°，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则v1与v2的比值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】在磁场中，粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力
可得
如图所示
由几何关系及正弦定理得
解得
故选A。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
9. 如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。不计重力，则（ ）
A. 若电子从右向左以相同速率飞入，电子也沿直线运动
B. 若电子从右向左以相同速率飞入，电子将向上偏转
C. 若电子从左向右以相同速率飞入，电子将向下偏转
D. 若电子从左向右以相同速率飞入，电子也沿直线运动
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】AB．若电子从右向左飞入，电场力向上，洛伦兹力也向上，所以向上偏，故A错误，B正确；
CD．若电子从左向右飞入，电场力向上，洛伦兹力向下，由题意知电子受力平衡将做匀速直线运动，故C错误，D正确。
故选BD。
10. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该交变电流的频率为50HzB. 该交变电流的有效值是10A
C. 时，穿过线圈的磁通量最大D. 该交变电流瞬时值表达式为
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由乙图可知，该交变电流的周期，因此该交变电流的频率为
故A正确；
B．由乙图可知，该交流电电流的最大值，因此该交变电流的电流的有效值为
故B正确；
C．当时，电流有最大值，此时线圈的速度方向与磁感线方向垂直，线圈位于中性面上，磁通量为零，故C错误；
D．根据图乙所示交流电瞬时值的表达式为
代入数据得
故D错误。
故选AB。
11. 如图所示，三条虚线表示某电场的三个等势面，其中φ1=20V，φ2=5V，φ3=-10V，一个带电粒子只受电场力作用，按图中实线轨迹从M点运动到N点，由此可知（ ）
A. 粒子带负电B. 粒子的加速度变小
C. 粒子的动能变大D. 粒子的电势能增加
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据题意可判断电场线为曲线，方向与等势面垂直且由电势高的电势面指向电势低的电势面，带点粒子在只受电场力作用下由M运动到N，可判断带电粒子带正电，A错误；
B．三个等势面为等差等势面，由图可知从M点运动到N点等差等势面越来越疏，所以电场强度变小，电场力变小，加速度变小，B正确；
CD．带电粒子电场力做正功，电势能减小，根据动能定理，动能变大，C正确，D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共50分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题步骤，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。
12. 用伏安法测电阻，可采用如图所示的甲、乙两种接法。若所用电压表内阻为5000Ω，电流表内阻为0.5Ω。
（1）当测量100Ω左右电阻时，宜采用________（选填“甲”或“乙”）电路。
（2）现采用乙电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为10V、0.5A，则此电阻的测量值为________Ω，真实值为________Ω。
【答案】 ①. 甲 ②. 20 ③. 20.08
【解析】
【详解】（1）[1]当测量100Ω左右的电阻时，因
则宜采用甲电路。
（2）[2]现采用乙电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为10V、0.5A，则此电阻的测量值为
[3]真实值为
13. 某研究小组用实验测量水果电池的电动势和内阻，把铜片和锌片相隔约1cm插入一个柠檬中，就可制成一个水果电池，查阅资料后得该水果电池的电动势约为1V，内阻约为5000Ω。
（1）该小组设计了如下两种测量方案，如图甲所示，为减少测量误差，应选用方案________（填“一”或“二”）
（2）某同学选用方案二测量电路进行测量。闭合开关S，改变电阻箱R的阻值，并记录电阻箱阻值R和对应的电流表的示数I，然后作出R-图像，就可以求出水果电池电动势E和内阻r。
（i）已知电流表量屋为150μA，某次测量，电流表的示数如图乙所示，则电流表的示数为________μA
（ii）把测量数据标在R-坐标中，获得如图丙所示图像，根据图像可得水果电池的电动势为________V（保留2位有效数字），同时可以求得水果电池内阻；
（iii）若考虑电流表的内阻，则水果电池电动势的测量值________真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】 ①. 二 ②. 100 ③. 0.93（0.87=1.0） ④. 等于
【解析】
【详解】（1）[1]水果电池内阻较大，为减小实验误差，电压表并联在电源两端带来较大误差，因为该方式测量的是电压表与内阻并联后的总电阻，故应选择图二所示电路图。
（2）（i）[2]最小分度值为1μA，故电流表的示数为100μA。
（ii）[3] 电源电动势为
E=I（r+R）
所以
由图丙所示图象可知，图象斜率
（iii）[4]若考虑电流表的内阻，则
E=I（r+R+ RA）
图像斜率不变，则水果电池电动势的测量值等于真实值。
14. 如图所示，长为l的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、带电荷+q的小球，小球静止时处于O´点。现将此装置放在水平向右的匀强电场中，小球静止在A点时细线与竖直方向成θ角。求：
(1)该匀强电场的电场强度大小；
(2)若将小球求从O′点由静止释放，则小球运动到A点时的速度多大？
【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】(1)由平衡条件知
解得
(2)根据动能定理
解得
15. 如图所示，在空间中存在沿轴方向的匀强电场（未画出）；在的空间中存在匀强磁场（未画出），磁场方向垂直平面。一电荷量为、质量为m的带电粒子，经过轴上处的点时速率为，方向沿轴正方向；然后经过轴上处的点进入磁场；运动到轴上点时，带电粒子的运动方向沿轴负方向。不计粒子重力，求：
（1）粒子到达点时速度大小和方向；
（2）粒子从点运动到点的总时间。
【答案】（1），与水平方向成45°角并斜向右下方；（2）
【解析】
【详解】（1）依题意，知粒子在电场中做类平抛运动，有
联立解得
可得，即速度与水平方向成45°角并斜向右下方；
（2）粒子进入磁场中，做匀速圆周运动，由几何关系可知
从B点到C点对应的弧度
由
且
联立得粒子从点运动到点的总时间
16. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距L = 1m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成θ = 30°角，N、Q两端接有R = 1Ω的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终有良好接触，已知ab的质量m = 0.2kg，电阻r = 1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B = 1T。ab在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度v1= 0.5m/s沿导轨向上开始运动，可达到最大速度v = 2m/s。运动过程中拉力的功率恒定不变，重力加速度g = 10m/s2。
（1）求拉力的功率P；
（2）ab开始运动后，经t = 0.09s速度达到v2= 1.5m/s，此过程中电阻R中产生的焦耳热为0.03J，求该过程中ab沿导轨的位移大小x；
（3）金属棒速度达到v2后，立即撤去拉力，棒回到出发点时速度大小v3= 1.0m/s，求该过程中棒运动的时间t1。
【答案】（1）4W；（2）0.1m；（3）0.55s
【解析】
【详解】（1）在ab运动过程中，由于拉力功率恒定，ab做加速度逐渐减小的加速运动，速度达到最大时，加速度为零，设此时拉力的大小为F，安培力大小为FA，有
F－mgsinθ－FA = 0
设此时回路中的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律，有
E = BLv
设回路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律，有
受到的安培力
FA = ILB
由功率表达式，有
P = Fv
联立上述各式，代入数据解得
P = 4W
（2）ab从速度v1到v2的过程中，此过程中ab克服安培力做功
W = 2QR = 0.06J
由动能定理，有
代入数据解得
x = 0.1m
（3）该过程中通过导体横截面的电荷量
沿斜面向下为正，由动量定理得
解得
t1 = 0.55s