2022-2023学年天津外国语大学附属外国语学校高二上学期期末线上质量监测物理试题含解析

  天津外大附校2022—2023学年第一学期期末线上质量监测

一、单项选择题（本题共7小题，每题4分，共28分。在每题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的）

1. 如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支撑使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开（　　）

A. 此时A带正电，B带负电

B. 此时A带正电，B带正电

C. 移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合

D. 先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合

【答案】C

【解析】

【详解】AB．带正电的物体C靠近A附近时，根据异种电荷相互吸引，AB中的自由电子一部分移动到A的左端，故A带上负电，B带上正电，AB错误；

C．移去C后，由于电荷间相互作用，重新中和，达电中性状态，两金属箔均闭合，C正确；

D．先把AB分开，则A带负电，B带正电，移去C后，电荷不能再进行中和，故两金属箔仍然张开，D错误。

故选C。

2. 如图所示，圆心为O、半径为R的圆周上有A、B、C、D四点，A、B是一条直径的两个端点，CD与AB平行，A、C之间的距离也为R。在A、B两点分别放置电荷量绝对值均为Q的正、负点电荷，静电力常量为k。下列说法正确的是（    ）

A. C、D两点电场强度相同，大小都为

B. 负电荷在C点的电势能大于在D点的电势能

C. 一正电荷沿着圆弧从C点移动到D点电场力不做功

D. C、O两点的电势差等于O、D两点的电势差

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据等量异种电荷的电场线特点可知C、D两点电场强度大小相等，但方向不同，即C、D两点电场强度不相同；故A错误；

B．根据等量异种电荷的电场线特点可知C点电势高于D点电势，根据负电荷在电势低的地方电势能大，可知负电荷在C点的电势能小于D点的电势能，故B错误；

C．根据等量异种电荷的电场线特点C点电势大于D点电势，根据正电荷在电势高的地方电势能大，正电荷在C点的电势能大于D点的电势能，故正电荷从C到D电场力做功正功，故C错误；

D．等量异种电荷的电场线特点中垂线为等势面，根据对称性可知C、O的电势差等于O、D两点的电势差，故D正确。

故选D。

3. 某同学将一闭合电路电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示，则下列判断正确的是

A. 直线a表示电源内部的发热功率随电流I变化的图线

B. 曲线b表示电源的总功率随电流I变化的图线

C. 曲线c表示电源的输出功率随电流I变化的图线

D. 电源的电动势E=3V，内电阻r=2Ω

【答案】C

【解析】

【分析】根据电源消耗的总功率的计算公式可得电源的总功率与电流的关系，根据电源内部的发热功率可得电源内部的发热功率与电流的关系，从而可以判断abc三条线代表的关系式，在由功率的公式可以分析功率之间的关系；

【详解】A、由电源消耗总功率和电源内部消耗功率表达式，，可知，a是直线，表示的是电源消耗的总功率，b是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率，c表示外电阻的功率即为电源的输出功率=EI-I2r，所以AB错误，C正确；

D、由图可知，当短路时电流为，总功率，则可知电动势为：，则内阻为：，故D错误．

4. 如图所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，开关始终处于闭合状态，则下列说法正确的是（　　）

A. 电流表、电压表的读数均变小

B. 电源内阻消耗的功率变大

C. 液滴将向上运动

D. 电源的输出功率变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．当灯泡L的灯丝突然烧断时，外电路电阻增大，回路中总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，回路中的总电流减小，内电压减小，路端电压增大，但R1两端的电压减小，则电容器两端电压增大，即R2和R3的总电压增大，流过它们的电流增大，所以电流表和电压表的读数均变大，故A错误；

B．由于回路中的总电流减小，所以电源内阻消耗的功率变小，故B错误；

C．电容器两端电压增大，其内部电场强度增大，电场力增大，液滴将向上运动，故C正确；

D．电源的输出功率的大小取决于外电阻和内电阻的关系，当二者相等时，电源的输出功率达到最大，根据题意无法确定内、外电阻关系，所以无法确定输出功率的变化，故D错误。

故选C。

5. 如图所示，粗糙木板MN竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。t＝0时，一个质量为m、电荷量为q的带正电物块沿MN以某一初速度竖直向下滑动，则物块运动的v－t图像不可能是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】A．设初速度为v0，若满足

mg=f=μN

因

N=Bqv0

则

mg=μBqv0

则滑块向下做匀速运动，故A正确；

BD．若

mg>μBqv0

则滑块开始有向下的加速度，加速度大小为

可知随速度增加，加速度减小，即滑块做加速度减小的加速运动，最后达到匀速状态，故B错误，D正确；

C．若

mg<μBqv0

则滑块开始有向上的加速度，做减速运动，加速度大小为

可知随速度减小，加速度减小，即滑块做加速度减小的减速运动，最后达到匀速状态，故C正确。

本题选错误项，故选B。

6. 如图，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，能使圆环中产生感应电流的做法是（  ）

A. 使匀强磁场均匀减少

B. 保持圆环水平并在磁场中上下移动

C. 保持圆环水平并在磁场中左右移动

D. 保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动

【答案】A

【解析】

【详解】A．使匀强磁场均匀减少，穿过闭合线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，故A正确；

B．保持圆环水平并在磁场中上下移动，穿过闭合线圈的磁通量没有发生变化，不会产生感应电流，故B错误；

C．保持圆环水平并在磁场中左右移动，穿过闭合线圈的磁通量没有发生变化，不会产生感应电流，故C错误；

D．保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动，穿过闭合线圈的磁通量没有发生变化，不会产生感应电流，故D错误。

故选A。

7. 将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】在内，磁感应强度均匀变化，由法拉第电磁感应定律可得

则闭合电路中产生的感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变。ab边在磁场中所受的安培力

由于匀强磁场Ⅰ中磁感应强度B恒定，则，安培力为平行t轴的直线，方向向左（为负）。同理分析可得在,安培力与时间的关系为内F-t关于时间轴对称一条的直线。

故选B。

【点睛】本题要求学生能正确理解B-t图的含义，故道B如何变化，才能准确的利用楞次定律进行判定。根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势的变化，由欧姆定律判断感应电流的变化，进而可确定安培力大小的变化。

二、多项选择题（本题共3小题，每题4分，共12分。在每题列出的四个选项中，均有多个选项是最符合题目要求的）

8. 如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一沿水平方向的电场，MN是其中的一条直线，线上有A、B、C三点。一带电荷量为＋2×10－3C、质量为1×10－3kg的小物块从A点静止释放，沿MN做直线运动，其运动的v－t图像如图乙所示，其中B点处的切线斜率最大（图中标出了该切线），C点处的切线平行于t轴，运动过程中小物块电量保持不变，则下列说法中正确的是（  ）

A. A、B两点的电势差UAB＝－4V

B. B点为AC间电场强度最大的点，场强大小E＝1V/m

C. 由A到C过程中小物块的电势能先减小后变大

D. 小物块从B点到C点电场力做的功W＝10－2J

【答案】BD

【解析】

【详解】A．物块在由A到B过程，根据动能定理得

解得

UAB＝4V

故A错误；

B．据v－t图像的斜率等于加速度，可得物块在B点的最大加速度为

a＝m/s2＝2m/s2

所受的电场力最大为

F＝ma＝1×10－3×2 N＝2×10－3N

则电场强度的最大值为

E＝＝N/C＝1V/m

故B正确；

C．由v－t图像可知由A到C的过程中小物块的动能一直增大，则电势能一直减小，故C错误；

D．物块从B点到C点电场力做的功

故D正确。

故选BD

9. 如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为，上端接有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B．将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率为P，导体棒最终以的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g，下列选项正确的是（ ）

A.

B.

C. 当导体棒速度达到时加速度为

D. 在速度达到以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功

【答案】AC

【解析】

详解】AB．当速度达到时开始匀速运动，受力分析可得

导体棒最终以的速度匀速运动时，拉力为

所以拉力功率为

选项A正确B错误．

C．当导体棒速度达到时安培力

加速度为

选项C正确．

D．在速度达到以后匀速运动的过程中，根据能量守恒定律，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功加上重力做的功，选项D错误；

故选AC.

10. 如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为 B0的匀强磁场。下列表述正确的是（　　）

A. 质谱仪是分析同位素的重要工具

B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P，粒子的荷质比越小

【答案】ABC

【解析】

【详解】B．带正电荷的粒子进入速度选择器，所受静电力向右，则洛伦兹力必须向左，根据左手定则可判断速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外。故B正确；

C．能通过狭缝P的带电粒子在速度选择器中做直线运动，受力平衡，则

所以得

故C正确；

AD．粒子进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则

则得

其中E、B、B0都时定值，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P，则粒子的轨道半径R越小，粒子的荷质比越大。所以质谱仪是分析同位素的重要工具。故A确。D错误。

故选ABC。

三、实验题（本大题共2小题，共16分）

11. 某兴趣小组测定某种带状卷成卷盘状的导电物质的电阻率，如图甲所示．

(1)他们先用螺旋测微器测出带的厚度为d，这种物质表面镀了一层绝缘介质，其厚度不计，用游标卡尺测出带的宽度L、内径D1、外径D2(d<<D2－D1)．其中宽度L的读数如图乙所示，则宽度L=___________mm．

(2)然后用伏安法测这根带的电阻，在带的两端引出两个接线柱，先用欧姆表粗测其电阻R约为500Ω，再将其接入测量电路．在实验室里他们找到了以下实验器材：

A、电源E(电动势为4V，内阻约为0.5Ω)

B、电压表V(量程为15V，内阻约为5000Ω)

C、电流表A1(量程为300mA，内阻约为2Ω)

D、电流表A2(量程为250mA，内阻为2Ω)

E、滑动变阻器R1(总阻值为10Ω)

F、滑动变阻器R2(总阻值为100Ω)

G、固定电阻R0=10Ω

H、电键和导线若干

①要更好地调节和较为精确地测定其电阻，则以上不必要器材有___________(填器材前面的序号)

②在方框内画出实验电路图________

③若测出的电阻为R，则其电阻率为ρ=___________(用d、D1、D2、L、R表示)

【答案】    ①. （1） 9.8    ②. （2） B、F    ③. 如图    ④. （3）

【解析】

【分析】（1）注意游标卡尺没有估计值，都是准确值；

（2）电表量程过大时读数误差也较大，所以在选择器材时要注意量程问题；

【详解】（1）根据游标卡尺的读数法则可知读数为：；

（2）①由于电源电压为，而电压表的量程为太大了，不利于读数，故电压表不需要；

滑动变阻器R2(总阻值为100Ω)不利于调节，产生误差较大，故不需要，所以不需要的器材为：B、F；

②将电流表与定值电阻串联改装成电压表，并且将电流表外接，从而减少电流和电压的误差，同时采用滑动变阻器分压式接法，如图所示：

③若测出的电阻为R，则根据电阻定律可以得到：

整理可以得到：．

【点睛】在电学实验的考查中，经常考查到仪表的选择、电流表内外接法的选择及实验数据的处理，故应注意此类问题的解法，在实验中要注意把握准确性及安全性原则．

12. 测定一组干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：

（A）待测的干电池

（B）电流表A1（内阻可忽略不计）

（C）电流表A2（内阻可忽略不计）

（D）定值电阻R0（阻值1000Ω）

（E）滑动变阻器R（阻值0—20Ω）

（F）开关和导线若干

某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的电路完成实验．

（1）在实验操作过程中，该同学将滑动变阻器的滑片P向左滑动，则电流表A1的示数将_____（选填“变大”或“变小”）．

（2）该同学利用测出的实验数据绘出的I1－I2图线（I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，且I2的数值远远大于I1的数值），如图乙所示，则由图线可得被测电池的电动势E＝_____V，内阻r＝______Ω．（计算结果取两位有效数字）

（3）若将图线的纵坐标改为________，则图线与纵坐标的交点的物理含义即为电动势的大小．

【答案】    ①. 变大    ②. 3.0    ③. 1.0    ④. I1R0

【解析】

【详解】（1）该同学将滑动变阻器的滑片P向左滑动，滑动变阻器的有效阻值增大，则回路中的总电阻增大，故总电流减小，外电压增大，故流过的电流增大，则示数增大；（2）根据闭合电路的欧姆定律得：，变形得：，则图线的斜率为，解得：，纵截距，解得：；路端电压为，代入，得，即将图线的纵坐标改为时，图线与纵坐标的交点的物理含义即为电动势的大小．

【点睛】遇到根据图象求解的实验题，应先根据物理定律写出表达式，再整理出纵轴物理量与横轴物理量的函数关系，再结合截距与斜率概念求解．

四、计算题（共三题，共44分。写出必要的文字说明和计算过程及答案，只写出最终答案不得分）

13. 如图所示，宽为的光滑导轨与水平面成角，质量为、长也为的金属杆水平放置在导轨上，电源电动势，内阻，金属杆电阻为，轨道电阻不计。金属杆与导轨垂直且接触良好。空间存在着竖直向上的匀强磁场（图中未画出），当电阻箱的电阻调为时，金属杆恰好能静止。取重力加速度大小，，，求：

（1）磁感应强度B的大小；

（2）保持其他条件不变，当电阻箱的电阻调为时，闭合开关S，同时由静止释放金属杆，求此时金属杆的加速度。

【答案】（1）；（2），方向沿斜面向上

【解析】

【分析】

【详解】（1）由安培力公式和平衡条件可得

由闭合电路欧姆定律得

解得

（2）由牛顿第二定律和闭合电路欧姆定律有

解得

方向沿斜面向上。

14. 如图所示，一个质量为 ，电荷量 的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经 电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中．金属板长，两板间距．求：

(1)微粒进入偏转电场时的速度是多大？

(2)若微粒射出电场过程的偏转角为，并接着进入一个方向垂直与纸面向里的匀强磁场区，则两金属板间的电压是多大？

(3)若该匀强磁场的宽度为，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度至少多大？

【答案】（1）m/s   （2）  (3)

【解析】

【详解】(1)带电微粒经加速电场加速后速率为v1，根据动能定理有：

代入数据解得：

(2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，设微粒进入磁场时的速度为v′，则有：

解得：

又

粒子在电场中运动时间

那么粒子在电场中的加速度

依据牛顿第二定律，则有：

所以

代入数据，解得：

(3)带电微粒进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，微粒恰好不从磁场右边射出时运动轨迹与右边边界相切，

设做匀速圆周运动的轨道半径为R，由几何关系知：

由牛顿运动定律及运动学规律：

解得：

15. 如图所示，水平放置的两条长直平行金属导轨相距，导轨左边接有阻值为的定值电阻，在导轨上放置一根金属棒，其质量为，电阻为，导轨电阻不计。整个装置处于磁感应强度的竖直向上的匀强磁场中，不计摩擦。金属棒在外力作用下以的速度向右匀速运动，金属棒始终与导轨垂直且接触良好。

（1）求金属棒中感应电流的大小和方向；

（2）求外力的功率；

（3）撤去外力后，金属棒最终会停下来，求在此过程中电阻上产生的热量。

【答案】（1），方向为；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）由右手定则可知，金属棒中的电流方向为，感应电动势

由闭合电路欧姆定律得

（2）匀速运动时金属棒受到的安培力

则

外力的功率

（3）由能量守恒定律可知，金属棒的动能全部转化为电路中产生的热量，即

故电阻上产生的热量为