2021-2022学年安徽省宣城市高二（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年安徽省宣城市高二（上）期末物理试卷

1.     了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合物理学历史的是(    )

A. 麦克斯韦预言并实验证实了电磁波的存在
B. 密立根通过油滴实验测得了元电荷e的数值
C. 特斯拉提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像
D. 安培提出了分子电流假说，并且发现了电流的磁效应

2.     如图所示，设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为实验中，极板所带电荷量不变，若(    )

A. 保持S不变，增大d，则变大 B. 保持S不变，增大d，则变小
C. 保持d不变，减小S，则变小 D. 保持d不变，减小S，则不变

3.     如图所示，在空间直角坐标系Oxyz中存在有沿x轴正方向的匀强磁场，在直角坐标系中选取如图所示的棱柱形空间。通过面积所围的面积、所围的面积和所围的面积的磁通量大小分别为、和，则(    )

A.  B.  C.  D.

4.     安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设电量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是(    )

A. 电流强度为，电流方向为顺时针 B. 电流强度为，电流方向为顺时针
C. 电流强度为，电流方向为逆时针 D. 电流强度为，电流方向为逆时针

5.     在如图所示的电路中，和为定值电阻，电表均为理想电表。保持电源电动势E和内电阻r不变，其中与r的阻值相等，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动头向下移动时(    )

A. 电压表示数变大，电流表示数变小 B. 电压表示数变小，电流表示数变大
C. 电阻的电功率变大 D. 电源的输出功率一定减小

6.     如图所示，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线、，中的电流方向向左，中的电流方向向上；a、b、c、d是纸面内位于正方形上的四个顶点，它们相对于、对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为和，方向也垂直于纸面向外。则(    )

A. 流经的电流在a点产生的磁感应强度大小为
B. 流经的电流在b点产生的磁感应强度大小为是
C. d点的磁感应强度大小为是
D. c点的磁感应强度大小为

7.     下列选项中的操作能使如图所示的三种装置产生感应电流的是(    )
    

A. 甲图中，使导体棒AB顺着磁感线运动
B. 乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈
C. 丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A插入大螺线管B中不动
D. 丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A插入大螺线管B中不动，移动滑动变阻器的滑片

8.     电流表的内阻为、满刻度电流为那么以下结论中正确的是(    )

A. 如并联一个阻值为的定值电阻，就可以改装为量程是的电流表
B. 如串联一个阻值为的定值电阻，就可以改装为一个量程是的电压表
C. 如并联一个阻值为的定值电阻，就可以改装为一个量程是的电流表
D. 如果串联一个阻值为的定值电阻，就可以改装为一个量程是的电压表

9.     如图，圆心为O的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，ab和cd为该圆直径。将电荷量为的粒子从a点移动到b点，电场力做功为；若将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为W。下列说法正确的是(    )

A. 该匀强电场的场强方向与ab平行
B. 将该粒子从d点移动到b点，电场力做功为
C. a点电势低于c点电势
D. 若只受电场力，从d点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动
 

10. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为L的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为若三个小球均处于静止状态，下面说法中正确的是(    )

A. 带电小球c的电荷量为
B. 匀强电场场强的大小为
C. 带电小球a、b对c的合力大小为
D. 正三角形中心场强大小为

11. 某实验小组用图所示装置探究库仑力与电荷量的关系。A、B是均匀带电的塑料小球，其中A球质量为m，用一根绝缘细线将A悬挂起来，实验时改变两小球所带电荷量，移动B并保持A、B两球球心连线与细线垂直。用Q和q分别表示A、B的电荷量，d表示A、B球心间的距离，表示绝缘细线偏离竖直方向的角度，k为静电力常量，当地的重力加速度为g。
    该实验运用到的实验方法是______，在实验中应控制______填写题中所给字母不变。
    关于实验下列说法正确的是______。
    A.两个小球可以换成金属小球进行实验
    B.两个小球可以换成异种电荷进行实验
    C.绳子的拉力随着角的增大而增大
    D.库仑力随着角的增大而增大
    E.实验中两塑料小球的带电荷量必须相等
    通过实验数据可得，下列图象正确的为______。
     
12. 某同学在实验室练习使用多用电表测电阻：
    
    他找来一段电阻丝，先使用螺旋测微器测了其直径，读数如图中a所示，则该电阻丝的直径为______ mm。
    接着他找来多用表来测量该段电阻丝的电阻，请根据下列步骤完成电阻测量：
    ①将选择开关旋转到电阻挡“”的位置。
    ②将红、黑表笔短接，旋动______填图b中的“S”、“K”或“T”，使指针对准电流的______刻线填“0”或“满偏电流”。
    ③将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过大。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按______的顺序进行操作，再完成测量。
    A.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
    B.将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行欧姆调零
    C.将K旋转到电阻挡“”的位置
    D.将K旋转到电阻挡“”的位置
    正确操作后，读数如图c所示，则阻值为______保留3位有效数字
    若将一个满偏电流为3mA的电流表改装成欧姆表，调零后用它测量阻值为的标准电阻时，指针恰好在刻度盘的正中间。如果用它测量某待测电阻时，指针指在1mA处，则该待测电阻的阻值为______。
    A.
    B.
    C.
    D.
13. 如图所示，一质量、电荷量绝对值的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，电场足够大，静止时悬线与竖直方向夹角。若小球的电荷量始终保持不变，重力加速度，，。
    小球带什么性质的电荷；
    求绳子的拉力T大小为多少；
    求匀强电场的电场强度的大小E。
14. 2、如图所示，在的竖直匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道QPN与一水平绝缘轨道MN在N点平滑相接，半圆形轨道平面与电场线平行，其半径，N为半圆形轨道最低点，P为QN圆弧的中点，一带负电的小滑块质量，与水平轨道间的动摩擦因数，位于N点右侧的M处，g取，求：

要使小滑块恰能运动到半圆形轨道的最高点Q，则小滑块应以多大的初速度向左运动？

这样运动的小滑块通过P点时对轨道的压力是多大？

15. 如图所示，已知电源电动势，小灯泡L的规格为“3V，”，开关S接1，当滑动变阻器调到时，小灯泡L正常发光。现将开关S接2，当滑动变阻器调到时，电动机刚好正常工作且此时电源输出功率最大.已知直流电动机电阻，电动机正常工作时额定输出功率为2W。求：
    电源内阻大小；
    电动机正常工作时，滑动变阻器的阻值。
16. 如图所示，在xOy直角坐标系中，第一象限内的等腰直角三角形ABO区域内有水平向左的匀强电场电场强度大小未知，在第二象限边长为L的正方形CBOM区域内有竖直向下的匀强电场，电场强度大小为，现有一带正电的粒子重力不计从AB边上的AO中点由静止释放，恰好能通过M点。
    求ABO区域内的匀强电场的电场强度大小E；
    若ABO区域内的匀强电场的电场强度为，从A点由静止释放题中所述带电粒子，求粒子经过x轴的位置坐标。
    

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】解：A、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故A错误；
B、密立根通过油滴实验测得了元电荷e的数值，故B正确；
C、法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像，故C错误；
D、安培提出了分子电流假说，奥斯特发现了电流的磁效应，故D错误。
故选：B。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
 

2.【答案】A 

【解析】解：A、根据电容的定义式\(C=\dfrac{ɛS}{4\pi kd}\)，保持S不变，增大d，电容C减小，再根据\(U=\dfrac{Q}{C}\)，知U增大，所以\(θ\)变大。故A正确，B错误；
C、保持d不变，减小S，电容减小，再根据，知U增大，所以变大。故CD错误。
故选：A。
静电计指针偏角大小表示极板间电势差的大小，抓住电量不变，根据，通过C的变化，从而判断U的变化．
解决电容器的动态分析问题关键抓住不变量．若电容器与电源断开，电量保持不变；若电容器始终与电源相连，电容器两端间的电势差保持不变．
 

3.【答案】C 

【解析】解：匀强磁场沿x轴正方向的，与平行，故；
由图可知，面积在垂直磁感应强度方向的投影面积为，根据可知，此时；故有，故ABD错误，C正确。
故选：C。
根据磁通量的表达式，结合题意可以求出通过各面积的磁通量的大小的关系。
在处理磁通量问题时，要注意通过某一面积的磁通量与磁感应强度、面积有关，还与磁感应强度与的夹角有关。
 

4.【答案】C 

【解析】解：电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期为
根据电流的定义式得：电流强度为
因为电子带负电，所以电流方向与电子定向移动方向相反，即沿逆时针方向，故C正确。
故选：C。
电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期，根据电流的定义式求解电流强度。电子带负电，电流方向与电子定向移动的方向相反。
本题是利用电流强度的定义式求解电流，这是经常用到的思路。要知道电流方向与正电荷定向移动方向相同，而与负电荷定向移动方向相反。
 

5.【答案】D 

【解析】解：AB、电路的连接情况是：与并联后与串联，电流表测通过的电流，电压表测路端电压。当滑动变阻器的滑动头向下移动时，滑动变阻器接入电路中的阻值增大，回路中总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律知干路电流I减小，由知路端电压U变大，即电压表的示数变大；电表均为理想电表，则两端的电压，U变大，I变小，其它量不变，故变大，电流表示数变大，故AB错误；
C、流过电阻的电流变小，电阻的电功率为，I变小，不变，则的电功率变小，故C错误；
D、当外电阻和电源的内阻相等时，电源的输出功率最大。因与r的阻值相等，则外电路总电阻大于电源的内电阻，当滑动变阻器的滑动头向下移动时，外电阻增大，内外电阻的差值增大，电源的输出功率一定减小，故D正确。
故选：D。
根据滑动变阻器接入电路阻值的变化，分析外电路总电阻的变化，判断干路电流的变化，再分析内电压的变化和路端电压的变化，即可知道电压表示数的变化，最后分析电流表示数的变化。根据内外电阻的关系分析电源的输出功率变化情况。
本题考查电路的动态变化分析问题，解题方法一般是先分析总电阻的变化、再分析总电流的变化、内电压的变化、路端电压的变化，最后分析各部分电压和电流的变化。
 

6.【答案】D 

【解析】解：AB、整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外，且a、b两点的磁感应强度大小分别为和，方向也垂于纸面向外，根据右手螺旋定则，直导线电流，在a、b两点磁场方向垂直纸面向里，大小相等，设其大小分别为，；
同理，直导线的电流，在a点磁场方向垂直纸面向里，在b点磁场方向垂直纸面向外，但两点的磁场大小相等，设其大小分别为，；
依据矢量叠加法则，因a点的磁感应强度大小为，则有：；
同理，；
联立上式，可解得：；
；故AB错误；
C、直导线的电流，在d点磁场方向垂直纸面向里，大小等于，直导线电流，在d点磁场方向垂直纸面向外，大小等于；故d点磁感应强度为；故C错误；
D、直导线的电流，在c点磁场方向垂直纸面向外，大小等于，直导线电流，在c点磁场方向垂直纸面向外，大小等于；故d点磁感应强度为；故D正确；
故选：D。
根据右手螺旋定则来判定两直导线在a、b两处的磁场方向，再结合矢量的叠加法则，即可求解。
考查右手螺旋定则的应用，掌握矢量的合成法则，注意通电导线在对称位置的产生的磁场大小是相等的。
 

7.【答案】BD 

【解析】解：产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化。例如，闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
A、甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，穿过闭合回路的磁通量没有变化，不会产生感应电流，故A错误；
B、乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈，穿过闭合回路的磁通量发生了变化，有感应电流产生，故B错误；
C、丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动，小线圈产生的磁场不变，穿过大螺线管的磁通量没有改变，故没有感应电流产生，故C错误；
D、丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动，移动滑动变阻器的滑片，则小螺线管内的电流发生变化，小螺线管产生的磁场发生变化，穿过大螺线管的磁通量发生变化，故有感应电流产生，故D正确。
故选：BD。
根据感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，进行分析判断。
本题考查了感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化。理解掌握磁通量的变化是关键。
 

8.【答案】BC 

【解析】解：A、如并联一个阻值为的定值电阻，改装后电流表的量程：，故A错误；
B、如串联一个阻值为的定值电阻，改装后电压表的量程，故B正确；
C、如并联一个阻值为的定值电阻，改装后电流表的量程，故C正确；
D、如串联一个阻值为的定值电阻，改装后电压表的量程，故D错误；
故选：BC。
把电流表改装成大量程电流表需要并联分流电阻，把电流表改装成电压表需要串联分压电阻；应用串并联电路特点与欧姆定律分析答题．
考查电表的改装，知道电压表与电流表的改装原理、应用串并联电路特点与欧姆定律即可正确解题．
 

9.【答案】AB 

【解析】解：A、根据题意可知：粒子从a点移动到b点，电场力做功为；若将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为W，移动距离ab在电场方向的投影，移动距离cd在电场方向的投影，根据电场力做功表达式：，可知是的两倍，设圆形电场区域的半径为R，如图，由几何关系得：cd在ab方向的投影等于R，刚好满足是的两倍，所以电场线的方向由a指向b，场强方向与ab平行，故A正确；

B、由A选项的结论可知：
由图可知：d到b的距离在电场方向的投影，
粒子从d点移动到b点电场力做功：，故B正确；
C、沿电场方向电势逐渐降落，a点电势高于点电势，c与为等势点，所以a点电势高于c点电势，故C错误；
D、如果粒子进入电场时的速度方向与ab平行，即电场力与速度方向共线，则粒子会做直线运动，不会做曲线运动，故D错误；
故选：AB。
将c、d两点投影到ab连线上，根据几何关系以及电场力做功表达式：，即可推得电场线的方向，也可求解粒子从d点移动到b点，电场力做功；沿电场方向电势逐渐降落，可判断电势高低；当粒子受力方向与运动方向共线时，粒子会做直线运动。
解决本题的关键是电场线方向的判断，注意电势与电场方向的关系以及粒子做直线运动、曲线运动的条件。
 

10.【答案】BCD 

【解析】解：A、设c电荷带电量为Q，以c电荷为研究对象受力分析，
根据平衡条件得a、b对c的合力与匀强电场对c的力等值反向，即：
解得c球的带电量为。
故A错误；
B、设c电荷带电量为Q，以c电荷为研究对象受力分析，根据平衡条件得a、b对c的合力与匀强电场对c的力等值反向，即：
；
所以匀强电场场强的大小。
则a、b对c的合力
故BC正确；
D、根据点电荷产生的电场计算公式有：，可知abc在正三角形中心O点的场强为：；
根据矢量合成可知O点电场强度，故D正确；
故选：BCD。
三个小球均处于静止状态，合力为零，以c电荷为研究对象，根据平衡条件求解匀强电场场强的大小。三个小球均处于静止状态，合力为零，以c电荷为研究对象，根据平衡条件求解c球的带电量。
本题首先要灵活选择研究的对象，正确分析受力情况，再根据平衡条件和库仑定律及平行四边形定则解题。
 

11.【答案】控制变量法  d BD B 

【解析】解：该实验运动到的实验方法是控制变量法，探究库仑力与电荷量的关系，则在实验中应控制两电荷间距离d不变；
、两个小球不可以换成金属小球进行实验，因为金属小球间产生感应电荷，两小球不能看成点电荷，故A错误；
B、两个小球可以换成异种电荷进行实验，故B正确；
C、绳子的拉力增大的原因是库仑力增大引起的，故C错误；
D、库仑力随着角的增大而增大，由平衡条件可知，角的增大库仑力也增大，故D正确；
E、实验中两塑料小球的带电荷量不一定相等，故E错误；
故选：BD。
根据平衡条件可知：
整理可得：
故B正确，ACD错误；
故选：B。
故答案为：控制变量法；d；；
根据实验原理分析出实验方法，并由此得到不变量；
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据库仑力结合电荷间的平衡关系，选出正确的图像即可。
本题主要考查了库仑定律的相关实验，根据实验原理分析出对应的实验方法，掌握正确的实验操作，结合库仑定律完成分析即可。
 

12.【答案】满偏电流   

【解析】解：图所示螺旋测微器分度值为，读数为：；
①多用电表测电阻时机械调零后，然后选择合适挡位；
③将红、黑表笔短接，旋动T旋钮进行欧姆调零，使使指针对准电流的满偏电流刻线；再进行测量；
④若发现指针偏转角度过大，说明指指针示数过小，挡位选大了，需要跟换更小倍率，重新进行欧姆调零后再测量。故正确操作顺序为：DBA。
根据欧姆表读数规则，图所示读数为：。
由题意有：该欧姆表的内阻即中值电阻为，且欧姆调零时有：，测待测电阻时有：，联立解得：，故ACD错误，B正确，故选：B。
故答案为：均正确；、满偏电流、DBA；；
螺旋测微器读数为固定刻度示数与可动刻度示数之和；
根据欧姆表使用方法作答；
欧姆表读数为表盘示数与倍率乘积；
根据欧姆表的原理，结合中值电阻的意义求待测电阻的值。
本题主要考查欧姆表使用与读数，解题关键要掌握欧姆表的正确使用方法：先进行机械调零，再选挡进行欧姆调零，最后测量读数。通过做题要理解闭合电路欧姆定律是欧姆表的原理。
 

13.【答案】解：对小球受力分析，根据力的平衡条件可知小球带负电；

小球受力分析如图，由几何关系知：

代入数据解得：

答：小球带负电荷；
绳子的拉力T大小为；
匀强电场的电场强度的大小为。 

【解析】小球受重力、拉力、电场力三个力处于平衡状态，根据受力图，利用合成法求出拉力的大小。
根据电场强度的定义式求电场强度。
此题考查了电场强度和电场力的计算，解决本题的关键进行正确的受力分析，然后根据共点力平衡求出电场力，掌握电场强度的定义式即可求解。
 

14.【答案】略 

【解析】小球恰能通过最高点，在最高点重力和电场力的合力提供向心力，根据向心力公式求得最高点速度，再对从M到N过程运用动能定理列式求初速度；
先对从M到P过程运用动能定理求得P点速度，在P点支持力提供向心力，根据向心力公式列式求解。
此题中滑块恰好通过最高点时轨道对滑块没有弹力，由牛顿定律求出临界速度，再根据动能定理和牛顿运定律结合求解小球对轨道的弹力。
 

15.【答案】解：小灯泡正常发光时的电阻
流过小灯泡的电流
当开关S接1时，根据闭合电路欧姆定律得
   
代入数据解得电源内阻：
电源的输出功率为
当时，电源的输出功率P有最大值。
此时电动机的输出功率为，发热功率为
所以电动机的输入功率为
电动机两端的电压为
电阻两端的电压为
所以
另解：能量守恒可得：
代入数据解得：
答：电源内阻大小是；
电动机正常工作时，滑动变阻器的阻值是。 

【解析】当开关S接1时，小灯泡L正常发光，由小灯泡的额定电压和额定功率求出小灯泡的电阻和电流，再由闭合电路欧姆定律可求出电源内阻；
当开关S接2时，根据电源输出功率与电流的关系式求出电源的输出功率最大时电路中的电流，对于整个电路，根据能量守恒定律列式，即可求出滑动变阻器的阻值。
解决本题的关键要明确电动机正常工作时的电路是非纯电阻元件，欧姆定律不适用。要搞清电动机三种功率之间的关系，知道电动机的输入功率等于输出功率与发热功率之和。
 

16.【答案】设进入第二象限时粒子速度为
有
在竖直电场中：
解得：
设进入第二象限时粒子速度为
假设在竖直电场中从CM边离开：
解得：
由于，故假设正确，此后粒子做匀速直线运动：
竖直方向：
水平方向：
解得：
所以经过的x轴位置距离O点：，位置坐标
答：区域内的匀强电场的电场强度大小为
粒子经过x轴的位置坐标 

【解析】根据动能定理求得经过B点的速度，然后由类平抛运动规律，根据位移和加速度求得初速度，进而得到电场强度；
根据动能定理求得进入第二象限的速度，然后根据类平抛运动求得在第二象限电场中的运动时间为竖直位移及离开电场时的速度，然后由匀速运动规律求得电场外的位移，从而由总的竖直方向位移，根据几何关系得到释放点的坐标。
带电粒子在匀强电场中的运动，一般根据受力分析得到加速度，然后由匀变速运动规律可能还需要正交分解为两个互相垂直方向上的运动求解。