2022-2023学年重庆市第十八中学高二上学期末测试物理试题含解析

  重庆市第十八中学2022-2023学年（上）期末线上素质测评

高二物理试题

考试说明：1．考试时间90分钟2．试题总分100分3．试卷页数8页

第Ⅰ卷（选择题，共48分）

一、选择题（本题共12小题，每小题4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. 下列选项对公式认识正确的是（　　）

A. 公式，只适用于真空中点电荷产生的电场

B. 公式，只适用于纯电阻电路电热的计算

C. 由电动势公式可知，电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能，非静电力做功本领越强的电源，电动势越大

D. 由公式可知，磁感应强度与电流元所受磁场力大小成正比

【答案】C

【解析】

【详解】A．是电场强度的定义式，适用于任何电场，A错误；

B．公式，适用于所有电路电热的计算，B错误；

C．电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能，电动势物理意义是描述非静电力做功本领，非静电力做功本领越强的电源，电动势越大，C正确；

D．公式利用的是比值定义法，磁感应强度与电流元及所受电场力无关，由磁场本身的性质决定，故D错误。

故选C。

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 图甲中静电除尘装置两极板间存在匀强电场

B. 图乙中验电器能够直接检测出带电物体的电性

C. 图丙中话筒线使用金属网状编织层包裹着导线是为了减少信号衰减

D. 图丁中人用手接触起电机的金属球时头发竖起来是因同种电荷相互排斥

【答案】D

【解析】

【详解】A．图甲中静电除尘装置两极板间存在非匀强电场，故A错误；

B．图乙中验电器能检测物体是否带电，不能直接检测出带电物体的电性，故B错误；

C．图丙中话筒线使用金属网状编织层包裹着导线是为了屏蔽外部干扰，实现高保真信号传输，故C错误；

D．图丁中人用手接触起电机的金属球时头发竖起来是因同种电荷相互排斥，故D正确。

故选D。

3. 如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流和，且 ；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直．磁感应强度可能为零的点是

A. a点 B. b点 C. c点 D. d点

【答案】C

【解析】

【详解】试题分析：两电流在该点的合磁感应强度为0，说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系，根据右手螺旋定则在两电流的同侧磁感应强度方向相反，则为或，又，所以该点距远距近，所以是点，故选项C正确，选项ABD错误．

考点：通电直导线和通电线圈周围磁场的方向

【名师点睛】由安培定则可判出两导线在各点磁感线的方向，再由矢量的合成方法可得出磁感应强度为零的点的位置；本题考查了安培定则及矢量的合成方法，特别应注意磁场的空间性，注意培养空间想象能力．

4. 如图所示，魔法球（又名等离子球）外层为高强度透明玻璃球壳，球中央有黑色球状电极，通电后，在电极周围空间产生高压电场，球内稀薄气体受到电场的电离作用，电离出的负离子在电场作用下向外运动产生辐射状的辉光，站在大地上的人用手触摸球壳时辉光会随手移动，好像人施了魔法一样，关于通电后的魔法球下列说法正确的是（　　）

A. 球内各处电场强度不为零，但电势均为零 B. 球内电极产生的电场方向沿球半径向外

C. 用手触摸球时，不会有电流从手流过 D. 用手触摸球时，球内的电场、电势分布不对称

【答案】D

【解析】

【详解】B．球内稀薄气体受到高频电场的电离负离子向外运动，球内电极产生的电场方向沿球半径向里，B错误；

A．球内存在高压电场电场强度不为零，存在一定电势差，各处电势不均为零，A错误；

C．用手触摸球时，会有电流从手流过，C错误；

D．用手触摸球时，球内的电场、电势分布不对称，因为用手触摸后，电场强弱发生了变化，D正确。

故选D。

5. 如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角为，金属杆垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好．整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中．当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆刚好处于静止状态，要使金属杆能沿导轨向下运动，不可以采取的措施是（　　）

A. 减小磁感应强度B B. 调节滑动变阻器滑片向下滑动

C. 增大导轨平面与水平面间的夹角 D. 将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变

【答案】B

【解析】

【详解】A．金属杆ab刚好处于静止状态，根据平衡条件可得

减小磁感应强度B，安培力减小，金属棒将沿导轨向下运动，故A正确；
 

B．调节滑动变阻器滑片向下滑动，其接入阻值减小，根据

电流增大，安培力增大，金属棒将沿导轨向上运动，故B错误；

C．增大导轨平面与水平面间的夹角θ，导致

金属棒将沿导轨向下运动，故C正确；

D．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变，安培力将沿导轨向下，金属棒将沿导轨向下运动，故D正确。

故选B。

6. 如图所示，一立方体空间平行x轴方向存在匀强电场，处于平面内粒子源P能同时发射速率相同的同种粒子，其中沿x轴、z轴正方向的粒子分别从该空间的M、N点离开电场。不计重力和粒子间的相互作用，则（　　）

A. P点的电势一定高于M点的电势

B. 从M、N点离开电场的粒子速度相同

C. 从M、N点离开电场的粒子在电场中运动的时间相等

D. 从M点离开时电场力的功率大于从N点离开时电场力的功率

【答案】D

【解析】

【详解】A．题干给出的信息为同种粒子，未说明电荷的正负，所以无法证明平行于x轴方向的匀强电场方向，当电场方向水平向右时，M点的电势低于P点，当电场方向水平向左时，M点的电势高于P点，故A错误；

B．M点出来的粒子处于加速电场，速度水平向右，沿z轴正方向的粒子能够从N点出来，则粒子必定受到的电场力做功相同，又粒子的初动能相同，即粒子的速度大小相同，但方向不同，M点水平向右，N点向右下（水平速度和竖直速度的合成），故B错误；

C．两粒子水平加速度相同，但水平初速度不同，水平位移相同

所以运动时间不同，故C错误；

D．根据功率

电场力相同，但是水平速度不同，根据题意从M点离开水平速度大，则从M点离开时电场力的功率大于从N点离开时电场力的功率。故D正确。

故选D。

7. 下列关于磁场的应用，不正确的是（　　）

A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图，若增大加速电场的电压U，粒子在加速器中运动的时间t减小，粒子获得的最大动能Ekm增大

B. 图乙是磁流体发电机示意图，由此可判断A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极

C. 图丙是速度选择器示意图，不考虑重力的带电粒子能够沿直线匀速通过的条件是

D. 图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的磁场中偏转，可通过增加线圈匝数n或磁感应强度B等方式提高电表的灵敏度

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由于带电粒子在磁场中匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，有

可知

粒子获得的最大动能为

所以要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径，而与加速电场的电压无关，故A错误，符合题意；

B．根据左手定则，正电荷向下偏转，所以B板带正电，为发电机的正极，A极板是发电机的负极，故B正确，不符合题意；

C．带电粒子能够沿直线经过速度选择器，大小应满足

所以

且速度方向要满足从P到Q，故C错误，符合题意；

D．线圈在磁极间受到的安培力为

当增加线圈匝数n或磁感应强度B时，线圈所受安培力增大，线圈转动带动指针转过的角度增大，而指针转过的角度与电流的比值为灵敏度，所以灵敏度增加，故D正确，不符合题意。

故选AC。

8. 如图所示，图（a）为小灯泡的U－I曲线，将该小灯泡接入图（b）所示的电路中，则小灯泡的实际工作功率约为（　　）

A. 0.5W B. 1W C. 1.5W D. 2W

【答案】C

【解析】

【详解】通过闭合电路欧姆定律可得

解得

在图（a）中作出此直线，与灯泡曲线的交点即为灯泡的工作点，如图

可得电压3.7V，电流0.42A，故此时的功率为

故选C。

9. 如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，电流表为理想电表，两个灯泡A、B的电阻不变，当滑动变阻器的滑片P缓慢向上移动时，下列说法正确的是（　　）

A. 电流表的示数变小、电容器的电荷量变小 B. 灯泡A变暗，灯泡B变亮

C. 电源的工作效率减小 D. 滑动变阻器中的电流减小量大于灯泡B中的电流增加量

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．当滑动变阻器的滑片P向上移动时，滑动变阻器阻值增大，总电阻变大，则总电流减小，则内电压减小，灯泡A电压变大，电流变大，变亮，所以经R和电流表的电流减小，所以电流表示数变小，电阻R的电压减小，则灯泡B电压增大，变亮，电阻R的电压减小，电容器的电荷量，变小，故A正确，B错误；

C．电源工作效率

滑动变阻器阻值增大，外电路总电阻变大，效率变大，故C错误；

D．滑动变阻器与灯泡B的电流之和等于通过电流表的电流，即

I滑+IB=IA

因为电流表电流减小，灯泡B电流增大。可知，滑动变阻器中的电流减小量大于灯泡B中的电流增加量，故D正确。

故选AD

10. 为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计。该装置由绝缘材料制成，长、宽高分别为，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极与电压表相连．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压，若用表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是（　　）

A. 若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高

B. 若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高

C. 电压表的示数与污水中离子的浓度无关

D. 污水流量与成正比，与无关

【答案】CD

【解析】

详解】AB．正、负离子向右移动，受到洛伦兹力，根据左手定则，正离子向后表面偏，负离子向前表面偏，所以前表面比后表面电势低，故AB错误；

CD．最终正、负离子会受到电场力、洛伦兹力而处于平衡，有

即

而污水流量

可知与离子的浓度无关，与成正比，与无关，故CD正确。

故选CD

11. 图甲是一台医用电子直线加速器，该加速器通过加速电场使电子直线加速获得能量，轰击重金属靶产生射线，可用于放射治疗。其基本原理如图乙所示，电子由阴极射线发出，经B板的小孔进入两板间被加速，不计电子的重力，下列说法正确的是（　　）

A. A板带正电，B板不带电

B. 若极板所带的电荷量一定，增大板间距离，电子在A、B板间的运动时间将变长

C. 若两板间电压一定，增大板间距离，电子获得的动能增大

D. 若两板间电压一定，减小板间距离，电子的加速度与板间距离的乘积保持不变

【答案】BD

【解析】

【详解】A．电子在电场中加速，所以A板带正电，B板带负电，故A错误；

B．若极板所带的电荷量一定，增大板间距离

， ，

整理得

场强不变，加速度不变，增大板间距离，位移变大，时间边长，故B正确；

C．根据

可知，两板间电压一定，增大板间距离，电子获得的动能不变，故C错误；

D．根据牛顿第二定律有

解得

所以若两板间电压一定，改变板间距离，电子的加速度与板间距离乘积保持不变，故D正确。

故选BD

12. 如图甲所示，在平面内存在磁场和电场，磁感应强度B和电场强度E的大小随时间周期性变化，B、E的变化周期分别为、，如图乙和图丙所示．在时刻从O点发射一带负电的粒子，初速度大小为，方向沿y轴正方向，在x轴上有一点A（图中未标出），坐标为（，0）。若规定垂直纸面向里为B的正方向，y轴正方向为E的正方向，、、为已知量，B与E的大小满足：，粒子的比荷满足：，不计重力，下列说法正确的是（　　）

A. 在时，粒子的位置坐标为（，0）

B. 运动过程中粒子的最大速度为

C. 粒子偏离x轴的最大距离为

D. 粒子运动至A点的时间为

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．由题意，可判断知在时间内，粒子在第一象限内做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得

解得

则粒子在时间内转过的圆心角为，所以此时粒子的位置坐标为（，0），即（，0），故A正确；

B．在时间内，粒子将向y轴负方向做匀加速直线运动，设粒子经电场加速后的速度为，根据运动学公式有

在时间内粒子又做匀速圆周运动，运动轨迹为半个圆周，接着时间内，粒子将向y轴正方向做匀减速直线运动，根据对称性可知，粒子在时到达x轴，且速度大小为，至此粒子完成一个周期内的运动，周而复始，可画出粒子的运动轨迹如图所示

所以，在整个过程中粒子的最大速度为，故B错误；

C．由选项B分析可知，粒子偏离x轴的最大距离为

其中

可得

故C正确；

D．由选项AB分析可知，粒子在平面内做周期性运动的周期为，故粒子在一个周期内向右运动的距离为

由于的距离为

粒子运动至A点的时间为

故D正确。

故选ACD。

第Ⅱ卷（非选择题，共52分）

二、实验题（本大题2个小题，共14分，解答时按要求把答案填在相应的位置．）

13. 某小组通过实验测定金属丝的电阻率。

（1）测量金属丝直径时，螺旋测微器如图甲所示，把金属丝置于小砧和测微螺杆之间，接下来需调节部件①、②、③，其调节顺序是_______；测量结果如图乙所示，则读数_______。

（2）某同学设计了图丙电路测量金属丝的电阻。闭合开关，滑动变阻器调至某一合适位置后不动，多次改变线夹的位置，测得多组电压表的读数和段电阻丝的长度、电流表的读数，作出图象如图丁，该图象的斜率为，则金属丝的电阻率_______（用、、表示）。

【答案】    ①. ②③①    ②. （均给分）    ③.

【解析】

【详解】解：（1）[1]先粗调②，再微调③，最后锁定开关①，再读数，应是②③①。

[2]固定刻度读数为0.5mm，可转动刻度读数为

0.01mm×40.7=0.407mm

读数

0.5mm+0.407mm=0.907mm=9.07×10-4m

（2）[3]由欧姆定律可得

由图象斜率为可有

解得

14. 小明同学通过实验探究多用电表欧姆挡的工作原理。

（1）小明同学利用自己所学物理知识，自制了一个欧姆表，他采用的内部等效电路图为甲图中的___________，表笔a为___________（选填“红”或“黑”）色。

（2）已知G表的满偏电流为，制作好欧姆表后，小明同学对欧姆表进行欧姆调零，他将上图中欧姆表的红黑表笔短接，G表指针位置如图乙，调节欧姆调零旋钮，使G表指针指在________位置（选填“0刻度”、“满偏”），即完成欧姆调零。用此欧姆表粗测某电阻的阻值，当用“”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用________（选填“”或“”）挡，并重新欧姆调零后进行测量。

（3）经欧姆调零后，小明同学打算测量此欧姆表的电动势和内阻，他找到5个规格相同的标准电阻，他将n个（，2，3，4，5）电阻串联后先后接在该欧姆表的红黑表笔之间，记下串联电阻的个数n和对应电流表的读数。根据所得数据做出图像，如图丙所示，可求得欧姆表中电源的电动势为________V，该欧姆表的内阻为________。（结果保留三位有效数字）

（4）小明同学发现该欧姆表使用一段时间后，电源电动势减少，内阻增加，但仍然能欧姆调零，结合上述分析，则调零后用该表测量的电阻的测量值________真实值。（选填“大于”、“小于”或“等于”）

【答案】    ①. C    ②. 红    ③. 满偏    ④. ×1    ⑤. 1.58    ⑥. 256    ⑦. 大于

【解析】

【详解】（1）[1][2]根据欧姆表的原理可知其内部有电源，有滑动变阻器调节其内阻，并且黑表笔接电源的正极，红表笔接电源的负极。

故选C。

（2）[3][4]欧姆调零当两表笔短路时，接入电路的外电阻最小，由欧姆定律知，可以通过调节滑动变阻器使电流表满偏，令指针指电流表的满偏电流刻度处，进行调零；

[4]用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，示数较小，说明倍率挡选择过高，他应该换用“×1”挡；

（3）[5][6]根据闭合欧姆定律可知

整理得

由图丙可知

即

（4）[7]当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式

欧姆表内阻R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由

可知当R内变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了。

三、计算题（本大题4个小题，共38分，解答时应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤．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. 如图所示，质量均为m、带等量异种电荷的A、B两个小球放在光滑绝缘的固定斜面上，给B球施加沿斜面向上、大小为F=2mg（g为重力加速度）的拉力，结果A、B两球以相同的加速度向上做匀加速运动，且两球保持相对静止，两球间的距离为L，小球大小忽略不计，斜面的倾角θ=30°，静电力常量为k。求∶

（1）两球一起向上做加速运动的加速度大小；

（2）A球所带的电荷量。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）整体法，两球一起向上做加速运动，设加速度为a，根据牛顿第二定律

解得

（2）设A球的带电量为q，对A球研究，根据牛顿第二定律有

解得

16. 如图，两个阻值均为的定值电阻与内阻的直流电源组成闭合电路，平行板电容器两极板水平放置，板间距离，板长，空间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为，电荷量为的带正电小球以速度沿水平方向从电容器下板左侧边缘进入电容器，恰做匀速圆周运动并刚好从上板右侧边缘射出．重力加速度g取。忽略空气阻力。求：

（1）求直流电源的电动势；

（2）求小球在两极板间运动的时间t。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）小球在电磁场中做匀速圆周运动，则所受电场力与重力平衡，有

两端的电压为

根据欧姆定律可得

代入数据得

（2）设小球在板间的轨迹半径为R，根据几何关系

解得

小球在板间运动对应的圆心角满足

解得

则小球在两极板间运动的时间

17. 如图所示，光滑绝缘小平台距水平地面高，地面与竖直绝缘光滑圆形轨道在A点连接，整个装置位于水平向右的匀强电场中。现将质量、带电荷量的小球（带正电，可视为质点）从平台上端点N由静止释放，离开平台N后，沿直线运动，恰好由A点沿切线进入右侧绝缘光滑圆形轨道（轨道半径R未知），并沿轨道恰好能运动到C点。图中O点是圆轨道的圆心，B、C分别是圆形轨道的最低和最高点，间的夹角为，取。求：

（1）匀强电场的大小；

（2）小球运动到C点时的速度大小；

（3）小球在圆形轨道上运动时对轨道的最大压力大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由题意，可知小球从N运动到A做匀加速直线运动，则小球所受合力沿NA方向，由几何关系可知NA与水平地面的夹角为，故小球受到的电场力

代入相关数据求得

（2）小球恰好运动到C点，则有

小球从N点到C点的过程中，根据功能关系有

联立两式，代入相关数据求得

（3）由于小球在整个运动过程中，受到的电场力与重力的合力保持不变，可等效看成小球受到的等效重力，大小为

由几何关系，可得方向与水平方向成，与竖直方向成，由于小球在圆轨道上运动到等效最低点时，小球的速度最大，对轨道的压力也最大，由几何关系可判断出小球的等效最低点位于小球与O点连线与OB夹角为的位置，根据功能关系及牛顿第二定律有

联立求得

根据牛顿第三定律，可得小球在圆形轨道上运动时对轨道的最大压力大小为。

18. 如图所示，长为的绝缘弹性挡板沿竖直方向固定，c端正下方L处的b点静止一质量为、电荷量为的粒子乙，质量为m的中性粒子甲由a点以初速度向右运动，经过一段时间粒子甲、乙在b点发生弹性碰撞，碰撞过程中两粒子电量不变，整个空间存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），d、e两点在同一水平线上且，忽略粒子的重力，。

（1）求碰撞后乙粒子的速度大小；

（2）欲使碰撞后乙粒子不打在绝缘挡板上，求磁感应强度B的取值范围；

（3）若磁感应强度为，调整甲粒子的初速度，可使乙粒子与绝缘挡板发生无能量、无电荷量损失的碰撞后恰经过e点，求乙粒子到达e点时在磁场中运动的最长时间。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）甲乙两个粒子在点发生弹性碰撞，设向右为正方向，根据动量守恒定理及能量守恒得

联立解得

（2）在磁场中粒子乙在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，则

解得

欲使碰撞后乙粒子不打在绝缘挡板上，则或，故磁感应强度B的取值范围为

或

（3）根据运动电荷电场中运动的规律可知

解得得粒子乙在磁场中运动的周期为

由题意可知，粒子乙想要经过点，轨迹的半径，粒子与挡板碰撞的次数越多，说明在经过点前完成的周期越多，由此可知，通过点粒子乙最多与挡板碰撞两次，如图所示

为轨迹圆心，设，则

即

联立解之得

由题可知

所以乙粒子到达e点时在磁场中运动的最长时间