2021-2022学年山西省大同市高二上学期期末质量检测物理试题含解析

  大同市2021-2022学年（上）高二年级期末考试

物理

考生注意：

1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~6小题只有一项符合题目要求；第7-10小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. 关于电荷与静电场，下列说法错误的是（　　）

A. 点电荷与质点一样都是一种理想化模型

B. 正负电荷是法国科学家库仑命名的

C. 电场中某点的电场强度与检验电荷无关

D. 利用金属网也可以实现静电屏蔽

【答案】B

【解析】

【详解】A．点电荷与质点一样都是一种理想化模型，所以A正确，符合题意；

B．正负电荷是美国科学家富兰克林命名的，所以B错误，符合题意；

C．电场中某点的电场强度与检验电荷无关，由场源电荷及在电场中的位置决定，所以C正确，不符合题意；

D．利用金属网也可以实现静电屏蔽，所以D正确，不符合题意；

故选B。

2. 如图所示，在水平向左的匀强电场中，一带电小球从A点以竖直向上的初速度抛出，经最高点B（未画出）后落到与A在同一水平线上的C点，则下列说法正确的是（　　）

A. 小球带正电荷

B. 小球在A点的电势能比在B点的电势能少

C. 小球在A点的机械能小于在B点的机械能

D. B点在A、C两点连线中点的正上方

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据力的独立性原理，小球受到水平向右的电场力作用，所以小球带负电荷，则A错误；

BC．小球从A点到B点过程中，电场力做正功，则电势能减小，机械能增加，所以小球在A点的电势能比在B点的电势能大，小球在A点的机械能小于在B点的机械能，则B错误；C正确；

D．小球在水平方向做匀加速直线运动，所以B点不在A、C两点连线中点的正上方，则D错误；

故选C。

3. 如图所示，在某次实验中得到了A、B两电阻的图像，电阻A的图像为曲线，电阻B的图像为直线，且与横轴的夹角为，关于两电阻的描述正确的是（　　）

A. 当流过电阻的电流为时，电阻A的阻值大于B

B. 当流过电阻的电流为时，两电阻的值都是

C. 随着电流的增大，电阻A的阻值减小

D. 随着电流的增大，电阻B的阻值不变，大小一定为

【答案】B

【解析】

【详解】AB．由欧姆定律

可知当流过电阻的电流为时，电阻A的阻值等于B的阻值，均为

故B正确，A错误；

C．图像上的点与原点的连线的斜率表示电阻大小，可知随着电流的增大，电阻A的阻值增大，故C错误；

D．对于电阻，图线为过原点的直线，所以图线斜率即为图线上横、纵坐标的比值，但是两坐标的标度并不一定相同，所以不能直接根据图线斜率求解电阻，故D错误。

故选B。

4. 如图所示为一保温箱温度报警器的简化电路图，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当电键闭合后，两小灯泡（电阻保持不变）均能发光。为热敏电阻（阻值随温度的升高而增大），下列说法正确的是（　　）

A. 当保温箱的温度升高时，灯泡、均变暗

B. 当保温箱的温度升高时，电流表A的读数变大

C. 小灯泡变亮，说明保温箱的温度降低

D. 电压表V的读数变小，说明保温箱的温度降低

【答案】D

【解析】

【详解】AB．当保温箱的温度升高时，Rt的阻值增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，电流表A的读数变小，灯泡L2变暗，电源的内电压减小，根据闭合电路欧姆定律得知路端电压增大，电压表V的读数变大。路端电压增大而L2灯电压减小，所以L1灯的电压增大，L1灯变亮，故AB错误；

C．由以上分析可知，小灯泡变亮，说明保温箱的温度升高，C错误；

D．由以上分析可知，电压表V的读数变小，说明保温箱的温度降低，D正确。

故选D。
【点睛】

5. 在如图1所示电路中，定值电阻阻值为，滑动变阻器调节范围为，事先测得电源的路端电压与电流的关系图像如图2所示，当滑动变阻器的滑片从左端滑到右端的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 电源的电动势为3V，内阻为 B. 电源的最大效率为90%

C. 电阻的最大功率为1.5W D. 电阻的最大功率为1W

【答案】C

【解析】

【详解】A．由闭合电路欧姆定律得

所以

所以由U-I图像可得

故A错误；

B．因为电源效率为

所以当滑动变阻器的滑片在左端时，效率最大，为

故B错误；

C．利用等效内阻法，可知当滑动变阻器阻值为

时，有最大功率为

故C正确；

D．因为电阻的功率为

所以当电路电流最大时，功率最大，即滑动变阻器滑片处于右端时，此时电路电流为

解得

故D错误。

故选C。

6. 如图所示，边长为a的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场区域中，当把线圈由正方形变成圆形（周长不变），则关于穿过线圈的磁通量变化情况，下列说法正确的是（　　）

A. 线圈的磁通量增加了 B. 线圈的磁通量减少了

C. 线圈的磁通量不变 D. 回路中不产生感应电流

【答案】A

【解析】

【详解】线圈横截面是正方形时的面积

穿过线圈的磁通量

线圈横截面是圆形时的面积

穿过线圈的磁通量

磁通量增加了

磁通量发生了变化，则回路中产生了感应电流

故选A。

7. 关于静电场与磁场，下列说法正确的是（　　）

A. 尽管电场线与磁感线都是假想线，但电场与磁场都是客观真实存在

B. 电荷在电场中某点所受电场力的方向就是该点电场强度的方向

C. 同一线圈放在磁感应强度大磁场中可能比放在磁感应强度小的磁场中磁通量小

D. 电流元在磁场中某处受到的安培力为F，则该处的磁感应强度大小

【答案】AC

【解析】

【详解】A．尽管电场线与磁感线都是假想线，但电场与磁场都是客观真实存在的，故A正确；

B．正电荷在电场中某点所受电场力的方向就是该点电场强度的方向，故B错误；

C．因为磁通量

同一线圈放在磁感应强度大的磁场中可能比放在磁感应强度小的磁场中磁通量小，故C正确；

D．当电流元与磁场垂直时，在磁场中某处受到的安培力为F，则该处的磁感应强度大小

故D错误。

故选AC。

8. 下列说法正确的是（　　）

A. 图1中导体棒Oc以O点为轴在导轨ab上以角速度转动时能产生感应电流

B. 图2中当两导体棒在匀强磁场中沿图示方向运动且时能产生感应电流

C. 图3中当两导体棒在匀强磁场中沿图示方向运动且时能产生感应电流

D. 图4中条形磁铁穿入不闭合导体环时能产生感应电流

【答案】AB

【解析】

【详解】A．图1中导体棒Oc以O点为轴在导轨ab上以角速度转动时，以组成的闭合回路磁通量发生变化，会产生感应电流，故A正确；

B．图2中当两导体棒在匀强磁场中沿图示方向运动且时，两棒和导轨形成的闭合回路中磁通量发生变化，能产生感应电流，故B正确；

C．图3中当两导体棒在匀强磁场中沿图示方向运动且时，两棒和导轨形成的闭合回路中磁通量没有发生变化，不能产生感应电流，故C错误；

D．图4中条形磁铁穿入不闭合导体环时，不是闭合回路，不能产生感应电流，故D错误。

故选AB。

9. 如图所示，匀强电场中，在P、Q两点放置等量异种点电荷，O为两点电荷连线的中点，A、B、C、D、F、G、H、I是以O为圆心的圆周上均匀分布的8个点，其中D、I两点在P、Q连线上。则下列说法正确的是（　　）

A. A点和F点电场强度大小相等，方向相反

B. I点和D点电场强度大小相等，方向相同

C. B点和G点电场强度大小相等，方向相同

D. F点和H点电场强度大小相等，方向相反

【答案】BC

【解析】

【详解】由等量异种电荷电场分布情况可知，关于二者连线中点对称的两点场强大小相等，方向相同。题目中各点的电场是由点电荷形成的电场与匀强电场叠加而成的。叠加时遵循平行四边形定则。

A．因为A、F两点关于O点对称，所以两点电荷在A、F的场强大小相等，方向相同，故与匀强电场叠加后A点和F点电场强度大小相等，方向相同，A错误；

B．因为I、D两点关于O点对称，所以两点电荷在I与D两点电场强度大小相等，方向相同，故与匀强电场叠加后I点和D点电场强度大小相等，方向相同，B正确；

C．因为B、G两点关于O点对称，所以两点电荷在B与G两点电场强度大小相等，方向相同，故与匀强电场叠加后B点和G点电场强度大小相等，方向相同，C正确；

D．点电荷在H与F两点电场强度大小相等，方向不相同，则与匀强电场叠加后电场强度不相同。D错误。

故选BC。

10. 在如图所示电路中，已知电阻、、、、，当AB端、CD端分别接电动势为12V、内阻不计的电源时，下列说法正确的是（　　）

A. 当AB端接电源时，CD端接理想电压表示数为3V

B. 当AB端接电源时，CD端接理想电压表示数为6V

C. 当CD端接电源时，AB端接理想电压表示数为1.5V

D. 当CD端接电源时，AB端接理想电压表示数为4.5V

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．因为理想电压表内阻无穷大，所以CD端接理想电压表时，相当于导线，所以当AB端接电源时，电路的总电阻为

所以CD两端电压即为电阻两端电压，所以电压表示数为

故A错误，B正确；

CD．同理当AB端接理想电压表时，相当于导线，所以当CD端接电源时，电路总电阻为

所以AB两端电压即为电阻两端电压，所以电压表示数为

故C错误，D正确。

故选BD。

二、非选择题：本题共6小题，共60分。

11. 某实验小组想测量一小段电阻丝的电阻率，实验步骤如下：

（1）首先用游标卡尺测量电阻丝的长度，用螺旋测微器测量电阻丝的直径，测量结果分别如图1、2所示，则电阻丝的长度______cm，电阻丝直径______mm；

（2）用多用电表粗测其电阻，当选用“×10”挡时，指针指在图3中A位置，则下一步的操作应先把选择开关调至______（选填“×1”或“×100”）挡，再进行______，最后测量时指针指在B位置，则读数为______；

（3）用伏安法进行较准确测量，除待测电阻丝外，实验室还备有的实验器材如下：

A.电压表（量程3V，内阻约为）

B.电压表（量程15V，内阻约为）

C.电流表（量程3A，内阻约为）

D.电流表（量程600mA，内阻约为）

E.滑动变阻器（，1A）

F.滑动变阻器（，0.5A）

G.输出电压为3V的直流稳压电源E

H.开关S，导线若干

实验要求电压表、电流表的读数从零开始逐渐增大，则上述器材中应选用的实验器材有____________（填器材前序号），请在虚线框内设计电路图______（电流表、电压表、滑动变阻器、电阻丝可用A、V、R、表示）。

【答案】    ①. 10.230    ②. 0.860    ③. “×1”    ④. 欧姆调零    ⑤. 6    ⑥. ADEGH    ⑦.

【解析】

【详解】（1）[1]由图可得电阻丝长度为

[2]由图可得电阻丝直径为

（2）[3] 当选用“×10”挡时，指针偏角过大，则应换成小倍率“×1”挡；

[4]换挡后要再进行欧姆调零；

[5]由图可得读数为6；

（3）[6]因为电源电压为3V，所以电压表选A；电路中最大电流约为

所以电流表选择D；因为实验要求电压表、电流表的读数从零开始逐渐增大，则应采用分压式接法，即滑动变阻器选E；此外还需要电源G以及导线开关H，即应选用的实验器材有ADEGH。

[7]由题意，滑动变阻器应分压式接法，因为所测电阻较小，应采用电流表外接法，所以电路图如图

【点睛】

12. 某物理探究小组利用实验测定一节干电池电动势和内阻（内阻较小），实验室提供的部分器材如下：

A.电压表

B.电压表

C.电流表（量程0~0.6A，内阻约）

D.电流表（量程0~3A，内阻约）

E.滑动变阻器

F.滑动变阻器

G.定值电阻（阻值为）

H.定值电阻（阻值为）

（1）为了较为准确地测定干电池的电动势和内阻，同学们设计了如图l所示的实验原理图，根据原理图可知，实验时电压表应选用______，电流表应选用______，滑动变阻器应选用______，定值电阻应选用______；（填器材前序号）

（2）该探究小组根据实验中得到的数据，作出了图像如图2所示，则该干电池的电动势______V，内阻______（均保留2位小数）。

【答案】    ①. B    ②. C    ③. E    ④. G    ⑤. 1.48    ⑥. 0.20

【解析】

【详解】（1）[1][2][3][4]一节干电池电动势大约1.5V，所以电压表选择B；由图像可以看出最大电流为0.4A左右，所以电流表选择C；为方便实验操作，滑动变阻器应选择E；定值电阻起保护电路作用，同时使电压表变化明显，所以应选择G。

（2）[5][6]由图像可知，纵截距即为电动势，所以

图像斜为

所以电源内阻为

13. 如图所示，一半圆形光滑绝缘固定轨道处在方向水平向右的匀强电场中，一质量为m、所带电荷量为q的带电小球放置在轨道上。平衡时小球与轨道圆心O的连线与竖直方向的夹角为60°，重力加速度为g，求带电小球所带电性及电场强度的大小。

【答案】，正电荷

【解析】

【详解】对小球受力分析如图

根据平衡条件可得

解得电场强度的大小为

由小球在电场中受力方向判断可知小球带正电荷。

14. 如图所示是某同学设计的一种仪器，可以用来测定沿平直公路运动汽车的加速度。质量为m的金属球穿在光滑水平金属杆上并接触良好，金属球与两相同轻质弹簧相连，弹簧另一端均被固定，金属球在金属杆中间位置时两弹簧恰好处于原长状态，且此时与金属球相连的金属指针恰好指在长为l、电阻均匀的电阻丝中间位置。指针与电阻丝接触良好，指针的质量、摩擦和电阻忽略不计，金属杆电阻忽略不计。理想电压表（零刻度在表盘中央）接在电阻丝中点O和金属杆之间，在AB两端加上大小为的电压，把整个装置固定在向右运动的汽车上，从电压表的示数变化可以测出加速度的大小，已知弹簧的劲度系数为k。

（1）当汽车向右做匀加速运动时，写出加速度a与电压表示数U的对应关系，以便重制电压表表盘使它能直接读出加速度数值。

（2）该同学为什么在电阻丝的中点O焊接导线，这样做的道理是？

【答案】（1）；（2）见解析

【解析】

【详解】（1）设汽车加速度为a时，小球偏离原来位置的距离为，此时小球受力情况如图所示，根据牛顿第二定律得

此时电压表示数有

联立解得

（2）汽车在行驶中不仅有加速过程，也有减速过程，在电阻丝的中点O焊接时既可以测量加速时加速度，也可以测量减速时加速度。

15. 在某个空间存在竖直方向的匀强电场，把质量为m的带正电的金属小球P水平向右抛出，小球恰好沿水平方向运动。另一个相同的金属小球Q与P所带电荷量相等、电性相反，小球Q从距离地面高度为h处以水平抛出，重力加速度g，不计空气阻力。求：

（1）匀强电场的场强方向；

（2）若把小球Q水平向右抛出，小球从抛出到落地过程中的水平位移大小；

（3）若电场方向改为水平向左，把小球Q水平向右抛出，小球从抛出到落地过程中电势能的变化量以及小球落地时的动能（可用根式表示）。

【答案】（l）竖直向上；（2）；（3），

【解析】

【详解】（l）因为带正电的小球P恰好沿水平方向运动，所以电场方向竖直向上。

（2）小球P所带电荷量为＋q，则Q所带电荷量为－q，开始小球P恰好沿水平方向运动，有

小球Q受到的电场力

，竖直向下

小球Q的加速度恒为

，竖直向下

根据匀变速运动规律，竖直方向有

水平方向有

解得

（3）电场方向改为水平向左，小球Q受到电场力水平向右，大小为

小球的水平加速度向右，大小为

把小球Q水平抛出后，水平方向

竖直方向

解得

位移向右、电场力做正功，小球Q的电势能减少，电势能减少量

解得

小球Q落地时动能

代入数据解出

16. 某同学观察到家里汽车如果先打开灯后再启动电动机，车灯会明显变暗。为了研究这一现象，他通过网络研究了汽车电路后设计了如图所示电路进行模拟，图中白炽灯（电阻保持不变）模拟车灯，能够提升重物P的直流电动机模拟汽车电动机。已知电源电动势为12V，电流表和电压表均为理想电表。只闭合时，电流表示数为2A，电压表示数为11V；再闭合，启动电动机，稳定时电流表示数变为1.6A，重物P上升的速度，重物的质量为（重力加速度g取）。求：

（1）和都闭合时，路端电压是多少，通过电动机的电流是多少；

（2）直流电动机的机械效率（保留2位有效数字）；

（3）电动机线圈的电阻R（保留2位有效数字）。

【答案】（1）8.8V，；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）白炽灯电阻

由闭合电路欧姆定律

解得

和都闭合时，路端电压

根据闭合电路的欧姆定律得

则流过电动机的电流

（2）电动机的电功率

电动机的机械功率

电动机的机械效率

（3）电动机线圈电阻R的发热功率为

由

得