2023-2024学年天津市第九十五中学益中学校高二上学期第三次学习情况调查（12月）物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年天津市第九十五中学益中学校高二上学期第三次学习情况调查（12月）物理试卷（含解析），共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列有关电磁波的说法，正确的是( )
A. 恒定电场可以在其周围产生电磁波
B. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
C. 电磁波的传播不需要介质
D. 和可见光相比，无线电波是波长较短的电磁波
2.下列关于电荷的说法正确的是( )
A. 摩擦能起电，是因为摩擦创造了新的电荷B. 物体所带的电荷量可以是任意值
C. 只有很小的球形带电体才叫做点电荷D. 点电荷是一种理想化模型，实际不存在
3.关于电场和磁场的概念，以下说法正确的是( )
A. 同一个电荷放入电场中某区域内的任意位置，电荷受到的电场力都相同，则该区域内的电场一定是匀强电场
B. 放入电场中某位置的电荷受到的电场力不为零，则该位置的电场强度可以为零
C. 一小段长为L的通有电流为I的导体，在磁场中受到的作用力为F，则该磁场的磁感应强度B一定为FIL
D. 物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时S极所指的方向为该点磁场的方向
4.真空中的两个点电荷q1、q2，当他们的距离为r0时，它们之间的库仑力F，若将它们的距离增大为原来的2倍而各自电荷量保持不变，它们间的库仑力为
( )
A. 12FB. 14F
C. 2F D. 4F
5.如图，空间有一电场，电场中有两个点M和N，下列表述正确的是
( )
A. 该电场是匀强电场
B. M点的电场强度比N点的小
C. M点的电势比N点的高
D. M点与N点间的电势差大小与零电势面的选取有关
6.如图所示，匀强磁场中有一个矩形闭合导线框绕轴线AB顺时针转动。在线框由水平位置转动90∘的过程中，下列说法正确的是( )
A. 磁场的磁感应强度不断减小B. 穿过线框的磁通量保持不变
C. 穿过线框的磁感线条数增多D. 在线框中会产生感应电流
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
7.如图所示，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用的屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是( )
A. 采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破
B. 采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽
C. 电工穿上屏蔽服后，体内场强为零
D. 屏蔽服中的金属网不能起到屏蔽作用
8.如图所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点(先后经过a、b两点)。若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用，下列说法正确的是
( )
A. 粒子一定带正电
B. 带电粒子在a点的加速度一定小于在b点的加速度
C. 带电粒子在a点的动能一定大于在b点的动能
D. 带电粒子在a点的电势能一定小于在b点的电势能
9.如图所示是一个常用的电容器，关于它的说法中正确的是( )
A. 电容器可以储存电荷，且电荷量越多电容越大
B. 加在这个电容器两端的电压低于50V时它就不能工作
C. 加在这个电容器两端的电压为25V时，它的电容是220μF
D. 这个电容器两端电压变化了10V，它的电荷量变化了2.2×10−3C
10.在如图电路中，电源内阻不能忽略，当滑动变阻器滑片向右移动时( )
A. 电源的效率减小
B. 电源的输出功率增大
C. 通过滑动变阻器的电流变大
D. 当滑片滑到最右端时，电阻R2消耗的功率最大
三、实验题：本大题共3小题，共27分。
11.测定金属的电阻率：某同学要测量一均匀新材料制成的柱体的电阻率ρ。步骤如下：
(1)用螺旋测微器测量其直径如图所示，由图可知其直径为___________mm。

(2)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值约为___________Ω。

(3)若用R、L和d分别表示导体的电阻、长度和直径，则所测电阻率的表达式为：ρ=___________。
12.在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路。单刀双掷开关S先跟2接触，某时刻开关改接1。一段时间后，把开关再改接2，实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。
(1)开关S改接2后，电容器进行的是____________(选填“充电”或“放电”)过程。此过程得到的I−t图像如图2所示，图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是__________________________。
(2)如果不改变电路其它参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I−t曲线与坐标轴所围成的面积将(选填“减小”、“不变”或“增大”)___________。
13.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，现有电流表(0～0.6A)，相关导线若干，以及以下器材：
A.电压表(0～3V)
B.电压表(0～15V)
C.滑动变阻器(0～20Ω)
D.滑动变阻器(0～100Ω)
(1)为了减小实验误差和方便操作，选择如图甲所示实验电路进行实验，其中电压表应选___________，滑动变阻器应选___________。(只填器材前的序号)
(2)某同学根据实验测得电压表的读数U和电流表的读数I，画出的U−I图像如乙图所示，由图像可得电池的电动势约为___________V，内阻约为___________Ω。(保留到小数点后1位)
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
14.如图所示，某空间中有一水平向右的匀强电场，电场强度E=0.02 N/C，A、B为匀强电场中同一电场线上的两个点，A、B两点间的距离d=0.5m。电荷量为q=+1.0×10−5C的点电荷从A点运动到B点。求：
(1)点电荷受到的静电力F的大小和方向；
(2)A、B两点间的电势差UAB；
(3)若规定A点的电势为零，q=+1.0×10−5C的点电荷在B点的电势能是多少？
15.如图所示，电源电动势E=24V，内阻r=1Ω，灯泡上标有“6V 12W”字样，直流电动机线圈电阻R=2Ω，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率。
16.如图所示，一质量为m、电量为+q、重力不计的带电粒子，从A板的S点由静止开始释放，经A、B加速电场加速后，穿过中间偏转电场，再进入右侧匀强磁场区域．已知AB间的电压为U，MN极板间的电压为2U，MN两板间的距离和板长均为L，磁场垂直纸面向里、磁感应强度为B、有理想边界．求：
(1)带电粒子离开B板时速度v0的大小；
(2)带电粒子离开偏转电场时速度v的大小与方向；
(3)要使带电粒子不能从右边界射出磁场，磁场的宽度d至少多大？
答案和解析
1.【答案】C
【解析】A.恒定电场在周围不能产生磁场，则不可以在其周围产生电磁波，选项A错误；
B.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项B错误；
C.电磁波的传播不需要介质，选项C正确；
D.和可见光相比，无线电波是波长较长的电磁波，选项D错误。
故选C。
2.【答案】D
【解析】A.摩擦起电的本质是电子的转移，没有创造出新的电荷，A错误；
B.物体所带的电荷量一定是元电荷的整数倍，不是任意值，B错误；
C.当带电体的大小、形状对所研究的问题影响可以忽略时，就可以把带电体看成点电荷，与本身的大小没有必然关系，C错误；
D.点电荷是一种理想化模型，实际不存在，D正确。
故选D。
3.【答案】A
【解析】A.同一个电荷放入电场中某区域内的任意位置，电荷受到的电场力都相同，则该区域内的电场一定是匀强电场，选项A正确；
B.放入电场中某位置的电荷受到的电场力不为零，则该位置的电场强度一定不为零，选项B错误；
C.一小段长为L的通有电流为I的导体，若在磁场中受到的最大作用力为F，则该磁场的磁感应强度B才为 FIL ，选项C错误；
D.物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指的方向为该点磁场的方向，选项D错误。
故选A。
4.【答案】B
【解析】根据库仑定律有
F=kq1q2r2
所以将它们的距离增大为原来的2倍而各自电荷量保持不变，它们间的库仑力为 14F ，则B正确；ACD错误；
故选B。
5.【答案】C
【解析】A.由电场线分布可知，该电场是非匀强电场，选项A错误；
B.电场线越密的位置场强越大，可知M点的电场强度比N点的大，选项B错误；
C.沿电场线电势逐渐降低，可知M点的电势比N点的高，选项C正确；
D.M点与N点间的电势差大小与零电势面的选取无关，选项D错误。
故选C。
6.【答案】D
【解析】A.磁场的磁感应强度不变，A错误；
B.磁感线穿过线圈的面积发生变化，故穿过线框的磁通量发生变化，B错误；
C.磁感线穿过线圈的面积减小，给穿过线框的磁感线条数减小，C错误；
D.磁感线穿过线圈的面积发生变化，故穿过线框的磁通量发生变化，故在线框中会产生感应电流，D正确。
故选D。
7.【答案】BC
【解析】屏蔽服的作用是在穿上后，使处于高压电场中的人体内电场强度处处为零，从而使人体免受高压电场及电磁波的危害，可知BC正确，AD错误;
故选BC。
8.【答案】CD
【解析】A.由图可知粒子的运动轨迹向右下方弯曲，说明粒子在a、b两点受到的电场力沿电场线向左，由于电场线方向不明，则无法确定粒子的电性，故A错误；
B.根据电场线的疏密程度可知a点的电场强度大于在b点的电场强度，根据牛顿第二定律得
a=qEm
所以带电粒子在a点的加速度大于在b点的加速度，故B错误；
CD.带电粒子由a到b，电场力方向与运动方向的夹角为钝角，则电场力做负功，粒子电势能增加，又由动能定理可知粒子动能减小，故C、 D正确。
故选CD。
9.【答案】CD
【解析】A.电容器可以储存电荷，电容器的电容是由其本身决定的，与电荷量无关，故A错误；
B.加在这个电容器两端的电压低于 50V 时它仍能工作，故B错误；
C.电容器的电容与加在它两端的电压无关，加在这个电容器两端的电压为25V时，它的电容是220μF，故C正确；
D.这个电容器的电容为 C=220μF ，两端电压变化 10V ，它的电荷量变化量
ΔQ=CΔU=220×10−6×10C=2.2×10−3C
故D正确。
故选CD。
10.【答案】AC
【解析】A.当滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器的接入阻值变小，总电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，由
η=UIEI×100%=UE×100%
可知， U 减小， η 减小，故A正确；
B.由于不知道外电路总电阻和电源内阻的大小关系，则无法确定电源输出功率的变化情况，故B错误；
C.当滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器的接入阻值变小，总电阻减小，干路电流增大，电路中并联部分电路的电压
U1=E−IR1+r
可知，由于 I 增大，则 U1 减小，则流过 R2 的电流减小，则通过滑动变阻器的电流变大，故C正确；
D.把 R1 看成电源的内阻，则当外电阻最大时， R2 的功率最大，则滑动变阻器的滑片应在最左端，故D错误。
故选AC。
11.【答案】 4.700 220 ρ=πd2R4L
【解析】(1)[1]用螺旋测微器测量其直径为4.5mm+0.01mm×20.0=4.700mm
(2)[2]该电阻的阻值约为22×10Ω=220Ω
(3)[3]根据
R=ρLS=ρL14πd2
解得
ρ=πd2R4L
12.【答案】 放电 电容器0.2s内电容器放出的电荷量 不变
【解析】(1)[1]开关S改接2后，电容器与左侧形成一个闭合回路，进行的是放电过程；
[2]图中横坐标分成许多很小的时间间隔，在这些很小的时间间隔里，放电电流可以视为不变，则 IΔt 为这段时间内的电荷量，所以图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是电容器0.2s内电容器放出的电荷量。
(2)[3] I−t曲线与坐标轴所围成的面积表示整个放电过程中流过电流传感器的电荷量，也就是充电时电容器的最大电荷量。根据Q=CU可知，电容器的最大电荷量与电阻值R无关，如果不改变电路其他参考数，只减小电阻 R 的阻值，则此过程的 I−t 曲线与坐标轴所围成的面积将不变。
13.【答案】 A C 1.5 1.0
【解析】(1)[1]一节干电池的电动势约为1.5V，若使用电压表(0～15V)，由于其量程太大，则读数误差较大，所以电压表应选A；
[2]为了调节方便，应选最大阻值较小的滑动变阻器C。
(2)[3]由闭合电路欧姆定律可得
U=E−Ir
图乙所示U−I图像的纵截距为该电源的电动势，可知电动势约为
E=1.5V
[4]图像斜率的绝对值为电池的内阻，可知内阻约为
r=1.5−0.90.6Ω=1.0Ω
14.【答案】(1) 2×10−7N ，方向向右；(2)0.01V；(3) −1.0×10−7J
【解析】(1)点电荷受到的静电力F的大小
F=Eq=2×10−7N
方向向右；
(2)A、B两点间的电势差
UAB=Ed=0.01V
(3)若规定A点的电势为零，则
UAB=φA−φB=0.01V
B点的电势为
φB=−0.01V
则 q=+1.0×10−5C 的点电荷在B点的电势能
EpB=φBq=−1.0×10−7J
15.【答案】24W
【解析】因灯泡正常发光，所以
I=PLUL=126A=2A
可得电动机电压为
UM=E−Ir−UL=24−2×1−6V=16V
则电动机输出的机械功率为
P出=UMI−I2R=(16×2−22×2)W=24W
16.【答案】(1) v0= 2qUm ；(2) v=2 qUm 。方向与水平方向成45°；(3) d=2+ 2B mUq
【解析】(1)带电粒子在加速电场中，由动能定理得
qU=12mv02
得带电粒子离开B板的速度
v0= 2qUm
(2)粒子进入偏转电场后，有
t=Lv0
电场强度
E=2UL
由牛顿第二定律
a=qEm
竖直速度
vy=at
解得
vy= 2qUm
所以带电粒子离开偏转电场时速度v的大小
v= 2vy=2 qUm
方向与水平方向成45°；
(3)根据洛伦兹力提供向心力，则有
Bvq=mv2R
由于与水平方向成45°入射，粒子恰不射出磁场，所以磁场的宽度为
d=R+Rsin45∘
解得
d=2+ 2B mUq