2022-2023学年陕西省榆林市神木市第四中学高二上学期期末物理试题含解析

这是一份2022-2023学年陕西省榆林市神木市第四中学高二上学期期末物理试题含解析，共22页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答或论述题等内容，欢迎下载使用。
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题只有一个选项正确，第9~12题有多个选项正确，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. 关于静电场，下列说法正确的是（ ）
A. 处于静电平衡的导体，内部场强处处相等，电势也处处相等
B. 电势等于零的物体一定不带电，电势为零的点电场强度一定为零
C. 电场强度大的位置电势一定高，电场强度为零的点，电势一定为零
D. 任一点的电场强度总是指向该点电势降落最慢的方向
【答案】A
【解析】
【详解】A．处于静电平衡状态的导体是等势体，内部场强处处相等且为0，电势也处处相等，故A正确；
B．电势零点的选取是任意的，电势为零的物体可以带正电或者负电，电势和电场强度无直接关系，所以电势为零的点电场强度不一定为零，故B错误；
C．电场强度取决于电场线的疏密程度，而电势的高低则与在电场中的位置有关，两者无直接关系，所以电场强度大的位置电势不一定高，电场强度为零的点，电势不一定为零，故C错误；
D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向，故D错误。
故选A。
2. 2022年2月20日，第24届冬季奥林匹克运动会闭幕，北京冬奥会成为历史上首届100％使用光伏风电等绿色电能的奥运会。利用风能发电的某旋转电枢式发电机产生的感应电动势为，若叶片带动发电机的转速增加到原来的2倍，其他条件不变，则感应电动势为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由感应电动势瞬时值表达式为可知
ω1=100πrad/s
感应电动势最大值为
若叶片带动发电机的转速增加到原来的2倍，角速度是
ω2=200πrad/s
电动势最大值也增加到原来的2倍，电动势最大值为
则其感应电动势为
A正确，BCD错误。
故选A。
3. 下列关于传感器的说法中正确的是（ ）
A. 金属热电阻是一种可以将热学量转换为电学量的传感器
B. 电饭锅是通过压力传感器实现温度的自动控制
C. 干簧管是一种能够感知电场的传感器
D. 火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了压力传感器
【答案】A
【解析】
【详解】A．金属热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化来测量温度的一种温度敏感元件，是可以将热学量转换为电学量的传感器，故A正确；
B．电饭锅是通过温度传感器实现温度的自动控制，故B错误；
C．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，故C错误；
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了光传感器，在发生火灾时有烟雾挡住了光传感器接收光源，故D错误。
故选A。
4. 关于电容器的电容，下列说法中正确的是（ ）
A. 电容器的电容与电容器的电荷量Q以及电势差U均有关
B. 电容大小可以由来量度，但决定因素是电容器本身
C. 电容器甲的电容比乙的大，说明甲的带电荷量比乙多
D. 电容器所带的电荷量为两个极板所带电荷量的绝对值之和
【答案】B
【解析】
【详解】A．电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q以及电势差U均无关，A错误；
B．电容器容纳电荷的本领，即电容的大小可以由来量度，但决定因素是电容器本身，如平行板电容器的、S、d等因素，B正确；
C．电容器甲的电容比乙的大，只能说明电容器甲容纳电荷的本领比乙强，与是否带电无关，C错误；
D．电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值，D错误。
故选B。
5. 如图所示，图线甲、乙分别为电源和某金属导体的U－I图像，当该导体直接与该电源相连时，电路消耗的总功率是（ ）
A. 40WB. 60WC. 80WD. 100W
【答案】D
【解析】
【详解】由图像的物理意义可知电源的电动势
内阻
该导体与该电源相连时，电阻的电压、电流分别为
则
此时，电路消耗的总功率
故D正确，ABC错误。
故选D。
6. 如图所示，一匀强磁场磁感应强度，磁场方向垂直纸面向外，在磁场中有一个用比较软的均匀金属导线制成的单匝闭合长方形线圈abcd，线圈的面积，电阻。现同时在ab的中点向上、cd的中点向下拉动线圈，线圈的两侧在时间内合到一起，则线圈在上述过程中（ ）
A. 磁通量的变化量为
B. 感应电动势平均值为
C. 感应电流的平均值为，感应电流的方向为逆时针
D. 通过导线横截面的电荷量为
【答案】C
【解析】
【详解】A．磁通量的变化量
A错误；
B．感应电动势的平均值
B错误；
C．感应电流的平均值
根据楞次定律知，感应电流的方向为逆时针， C正确；
D．通过导线横截面的电荷量
D错误。
故选C。
7. 如图所示，圆形导管用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷（正、负离子）在洛伦兹力作用下会发生纵向偏转，使得a、b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间电势差就保持稳定，测得圆形导管直径为d、平衡时ab间电势差为U、磁感应强度大小为B，单位时间内流过导管某一横截面的导电液体的体积称为液体流量，则下列说法正确的是（ ）
A. a点电势比b点电势高，液体流量为
B. a点电势比b点电势高，液体流量为
C. a点电势比b点电势低，液体流量为
D. a点电势比b点电势低，液体流量为
【答案】D
【解析】
【详解】根据左手定则和平衡条件，带正电的离子向下偏转，则判断a、b电势高低得，a点电势比b点电势低，导管的横截面积
设导电液体的流速为v，自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时有
可得
液体流量
故选项D。
8. 某乡村学校在距学校较远的地方修建了一座小型水电站，输电电路如图所示，发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为，允许线路损耗的功率为输出功率的。不计变压器的损耗，乡村学校需要220V电压时，升压变压器原、副线圈的匝数比和降压变压器原、副线圈的匝数比分别为（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】D
【解析】
【详解】由
%
得
则
升压变压器原、副线圈匝数比
输电线上电压损失
故降压变压器输入电压
故降压变压器原、副线圈匝数比
ABC错误；D正确。
故选D。
9. 将带电荷量为的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服静电力做功，取无限远处的电势为零，下列说法正确的是（ ）
A. q在A点的电势能为B. A点的电势
C. q未移入电场前，A点的电势为0D. q未移入电场前，A点的电势为
【答案】AB
【解析】
【详解】A．电荷从无限远处移到电场中的A点克服静电力做功，电荷的电势能增加，电势能的增加量为
无限远处的电势为零，无限远处电势能也为零，则q在A点的电势能为
故A正确；
B．根据电势能与电势的关系可得A点的电势
故B正确；
CD．A点的电势是由电场本身决定的，与A点是否有电荷存在无关，所以在q未移入电场前，A点电势仍为，故CD均错误。
故选AB。
10. 如图所示电路中，R为滑动变阻器，电容器的电容C=30μF，定值电阻R0=1Ω，电源电动势E=4V，内阻r=1Ω。闭合开关S，将R的阻值调至2Ω时，下列说法中正确的是（ ）
A. 电容器两端电压为2VB. 电容器的电荷量为3×10－5C
C. 滑动变阻器消耗的功率达到最大D. 电源的输出功率为最大值
【答案】AC
【解析】
【详解】A．将R的阻值调至2Ω时，由闭合电路欧姆定律，可计算出滑动变阻器中电流
A=1A
电容器两端电压
U=IR=2V
选项A正确；
B．电容器的电荷量
Q=CU=30×10－6×2C=6×10－5C
选项B错误；
C．把定值电阻R0看作电源内阻的一部分，根据电源输出功率最大的条件，将R的阻值调至2Ω时，外电阻R等于定值电阻和内阻之和，滑动变阻器的功率为最大值，选项C正确；
D．将R的阻值调至2Ω时，定值电阻和滑动变阻器相对于电源来说，是外电阻大于电源内阻，电源的输出功率不是最大值，选项D错误。
故选AC。
11. 图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比，输入端M、N所接的正弦式交变电压u随时间t的变化关系如图乙所示。为定值电阻，为滑动变阻器，两电压表均为理想交流电表，下列判断正确的（ ）
A. 电压表V1的示数为
B. 电压表V2的示数为
C. 若将变阻器的滑片P向上滑动，V2示数变大
D. 若将变阻器的滑片P向下滑动，V1示数不变
【答案】AD
【解析】
【详解】A.电压表V1测的是原线圈电压，也就是输入电压，正弦式交流电的有效值是峰值的倍，所以电压表V1的示数是，选项A正确；
B.因原、副线圈匝数比为，所以副线圈两端电压为，电压表V2测的是两端电压，应该小于，选项B错误；
C.若将变阻器的滑片P向上滑动，电阻减小，阻值不变，分得的电压变小，V2减小，选项C错误；
D.若将变阻器的滑片P向下滑动，电压表V1测的是原线圈电压，也就是输入电压，V1不变，选项D正确。
故选AD。
12. 如图所示，两根足够长的平行的光滑金属导轨放置在水平面内，导轨电阻不计，间距为，导轨间电阻。匀强磁场垂直导轨平面向下，磁感应强度大小。在导轨上有一金属棒PQ，其接入电路的电阻，金属棒与导轨垂直且接触良好，在PQ棒上施加水平拉力使其以速度向右匀速运动，则下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒PQ产生的感应电动势为
B. 通过电阻R的电流大小为
C. 水平拉力的大小为
D. 金属棒P、Q两点间的电势差为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．金属棒PQ产生的感应电动势
代入数值得
A错误；
B．通过电阻R的电流大小
代入数值得
B正确；
C．金属棒PQ受到的安培力
金属棒PQ做匀速直线运动
则
C正确；
D． P、Q两点间的电势差
代入数值得
D错误。
故选BC。
二、实验题：本题共2小题，共15分。
13. 某中学的物理兴趣小组计划测量－组旧蓄电池的电动势和内阻。实验的电路图如图甲所示，实验操作过程如下：闭合开关，读出电流表的示数I和电阻箱的阻值R，记录多组I、R的值，根据实验数据在图乙中作图，回答下列问题：
（1）根据乙图，可知电池的电动势E=________V，内阻r=__________Ω。（计算结果均保留三位有效数字）
（2）分析实验方案发现，电流表内阻对实验精确度有较大影响，测得电流表内阻为1.00Ω，则电源内阻的精确值为___________。
【答案】 ①. 3.86（3.82~3.90均正确） ②. 5.85（5.80~5.86均正确） ③. 4.85（4.80~4.86均正确）
【解析】
【详解】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律得
变形得
所以，图线的纵轴截距代表电动势，图线斜率的绝对值代表内阻。由图线确定电动势为3.86V，内阻为5.85Ω。
（2）[3]电路中把电阻两端电压当作路端电压，所以，电流表的内阻被看电源的内阻，因此，电源的真实内阻应该是测量值减去电流表的内阻，即4.85Ω。
14. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：
（1）用多用电表粗测金属丝的阻值：该同学选择×10倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大，为了较准确地进行测量，应该选择______（填“×1k”“×100”或“×1”）倍率，并重新欧姆调零，正确操作测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如下图中实线所示，测量结果是______Ω。
（2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下，为了测多组实验数据，则下列器材中的滑动变阻器应选用______（填“”或“”）；电压表应选用______（填“V1”或“V2”）；电流表应选用______（填“A1”或“A2”）。
A．电压表（V1：量程3V，内阻约为15kΩ；V2：量程15V，内阻约为75kΩ）
B.电流表（A1：量程0.6A，内阻约为1Ω；A2：量程3A，内阻约为0.2Ω）
C.滑动变阻器（0~5Ω）
D.滑动变阻器（0~200Ω）
的干电池两节，内阻不计
F.电阻箱
G.开关
S。导线若干
（3）请设计合理的实验电路，将电路图完整地画在虚线框中。（ ）
（4）用测得的金属导线长度l、直径d和电阻R，可根据电阻率的表达式______，算出所测金属的电阻率。
【答案】 ① ×1 ②. 6.0 ③. ④. V1 ⑤. A1 ⑥. ⑦.
【解析】
【详解】（1）[1]选择×10倍率测电阻，指针偏转角度太大，说明所测电阻阻值较小，所需挡位太大，为了较准确地进行测量，应该选择×1倍率；
[2]由题图所示可知，测量结果是
（2）[3]待测电阻大约6Ω，若用滑动变阻器（0~2000Ω，0.1A）调节非常的不方便，所以应用滑动变阻器（0~5Ω）；
[4]两节干电池电动势为3V，所以电压表应选3V量程；
[5]为了测多组实验数据，滑动变阻器应用分压接法，电路中的最大电流约为
所以电流表量程应选0.6A量程
（3）[6]根据以上分析电路图如图所示
（4）[7]由电阻定律，有
三、解答或论述题：本题共3小题，共37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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15. 如图所示，两足够长的平行粗糙金属导轨MN、PQ相距L = 1m，导轨平面与水平面夹角θ = 37°，导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E = 4.5V、内阻r = 0.5Ω的直流电源。现把一个质量m = 0.05kg的导体棒ab放在金属导轨上，闭合开关S，导体棒静止时受到的安培力F安 = 0.5N。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R = 4Ω已知sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，取g = 10m/s2。求：
（1）磁感应强度大小B；
（2）导体棒受到的摩擦力大小f。
【答案】（1）B = 0.5T；（2）f = 0.2N
【解析】
【详解】（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有
导体棒受到的安培力
F安 = BIL
代入数据得磁感应强度
B = 0.5T
（2）导体棒所受重力沿导轨向下的分力为
mgx= mgsin37°
据左手定则，安培力方向沿导轨向上，由于mgx小于安培力，所以导体棒受沿导轨向下的摩擦力，根据共点力平衡条件得
mgsin37° + f = F安
解得
f = 0.2N
16. 如图所示，带负电的A球固定在足够大的光滑绝缘斜面上，斜面的倾角，其带电荷量；质量m＝1kg、带电荷量的B球在离A球L＝0.2m处由静止释放，两球均可视为点电荷。已知静电力常量，，，g取。求：
（1）A球在B球释放处产生的电场强度的大小和方向；
（2）B球的速度最大时两球间的距离；
（3）若B球运动的最大速度为v＝0.2m/s，求B球从开始运动至达到最大速度的过程中电势能怎么变？变化量是多少？
【答案】（1）1.8×107N/C；方向沿斜面向下；（2）0.12m；（3）电势能增加0.38J
【解析】
【详解】（1）A球在B球释放处产生的电场强度大小
方向沿斜面向下。
（2）当静电力等于重力沿斜面向下的分力时B球的速度最大，即
代入数据解得
（3）由于，可知，两球相互靠近，则B球从开始运动到最大速度的过程中电场力做负功，电势能变大；根据功能关系可知：电势能增加量等于机械能的减小，所以
代入数据求得
17. 如图所示，xOy是平面直角坐标系，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从y轴正半轴上y＝h处的M点，以速度垂直于y轴射入电场，经x轴上x＝2h处的P点进入磁场，最后从磁场边界最低点以垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求：
（1）电场强度的大小E；
（2）磁感应强度的大小B。
【答案】（1）；（2）
【解析】
详解】（1）由题意得，带电粒子垂直y轴进入电场后做类平抛运动，则有

联立解得
（2）带电粒子由M到P点过程，运用动能定理得
解得
又
所以
粒子进入匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，如图所示
则
又由几何关系得
联立解得