2022-2023学年黑龙江省哈尔滨市第九中学校高二上学期12月期中考试 物理 解析版

哈尔滨市第九中学高二上学期

12月阶段性考试物理学科试卷

Ⅰ卷（选择题，14小题，共47分）

一、单项选择题（本题共9小题，每题3分，共27分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 红外遥感技术是利用了红外线穿透本领强的特性

B. 无线电波波速在任何情况下都等于真空中的光速

C. 普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，提出了能量量子化的观点

D. 麦克斯韦预言和验证了电磁波的存在

【答案】C

【解析】

【详解】A．红外线的穿透本领很弱，应用在遥感技术中是利用红外线探测器接收物体发出的红外线，来探知被测物体的特征的，A错误；

B．无线电波是一种电磁波，电磁波只有真空中速度才等于真空中的光速，B错误；

C．普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，C正确；

D．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实电磁波存在，D错误。

故选C。

2. 如图，图中的粒子不计重力，下列说法不正确的是（　　）

A. 甲图要增大粒子的最大动能，可增大磁感应强度B

B. 乙图是磁流体发电机，可判断出A极板是发电机的负极

C. 丙图中若载流子带负电，稳定时D板电势高

D. 丁图可以判断基本粒子的电性，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是

【答案】D

【解析】

【详解】A．当粒子的动能达到最大时，其在D形盒中的做圆周运动的半径为D形盒的半径，故有

解得

由上述式子可知，粒子的最大动能与电压U无关，同时增大D形盒半径R和磁感应强度B可以增大粒子的动能，故A正确，不符题意；

B．当带有正负粒子的等离子体通入两板间时，根据左手定则，带正电的离子向下偏转，负离子向上偏转，所以B板相当于电源正极，A板是发电机的负极，故B正确，不符题意；

C．丙图中若载流子带负电，根据左手定则可知负电荷向C板偏转，则稳定时D板电势高，故C正确，不符题意；

D．丁图是速度选择器，它只能选择速度为的粒子沿直线匀速通过，但并不能判断电性，故D错误，符合题意。

本题选不正确的，故选D。

3. 两根材料相同的均匀导线X和Y，X长为L，Y长为2L，串联在电路中，沿导线长度方向电势变化如图所示，则X、Y两导线的横截面积之比为（　　）

A. 2：3 B. 3：2 C. 1：3 D. 3：1

【答案】C

【解析】

【详解】X、Y两端的电势差分别为6V，4V，电流相等，根据欧姆定律得

根据电阻定律

解得

根据题意可知

故选C。

4. 图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0。一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为25eV和4eV。当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为11eV时，它的动能应为（　　）

A. 0eV B. 7eV C. 14eV D. 21eV

【答案】A

【解析】

【详解】设相邻两等势面之间的电势差为U，则等势面1、4之间的电势差为3U，则点电荷从a到b过程中只有电场力做功，由动能定理得

3qU=Ek2-Ek1

则可得

qU=-7eV

设点电荷经过等势面3时动能为Ek3，则有

2qU=Ek3-Ek1

代入解得

Ek3=11eV

等势面3的电势为0，故总能量为11eV，电势能变为11 eV时，它们动能应为0 eV。

故选A。

5. 在正三角形ABC的三个顶点A、B、C处，各固定有一根垂直于三角形的长直导线，每根导线通有大小相同的恒定电流，电流方向如图所示，已知导线A受到的安培力大小为F，则导线C受到的安培力（　　）

A. 大小为F，方向平行AB向左下

B. 大小为F，方向平行AB向右上

C. 大小为，方向垂直AB向右下

D. 大小为，方向垂直AB向左上

【答案】C

【解析】

【详解】设两长直导线间的相互作用力大小为F1，反向电流相互排斥，同向电流相互吸引，对长直导线A研究，根据力的合成可得

解得

对长直导线C研究，根据力的合成可得，C受到的安培力为

方向垂直AB向右下。

故选C。

6. 如图甲所示，一带正电粒子以水平初速度（）先后进入方向垂直的宽度相同且紧相邻在一起的匀强电场和匀强磁场区域，已知电场方向竖直向下，在带电粒子穿过电场和磁场的过程中（重力忽略不计），电场力和磁场力对粒子所做的总功大小为；若把电场和磁场正交重叠，如图乙所示，粒子仍以水平初速度穿过重叠场区，在粒子穿过电场和磁场的过程中，电场力和磁场力对粒子所做的总功大小为。则（　　）

A. 一定是 B. 一定是

C. 一定是 D. 可能是，也可能是

【答案】A

【解析】

【详解】不论带电粒子带何种电荷，由于

所以电场力qE大于洛伦兹力qBv0，根据左手定则判断可知：洛伦兹力有与电场力方向相反的分力，所以带电粒子在电场中的偏转位移比重叠时的偏转位移大，所以不论粒子带何种电性，甲中带电粒子在电场中偏转位移一定大于乙中的偏转位移，而洛伦兹力对带电粒子不做功，只有电场力做功，所以一定是

W1＞W2

故A正确，BCD错误。
故选A。

7. 如图所示，电源电动势为，内阻为，闭合开关，不考虑灯丝电阻阻值随温度的变化，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，下列说法正确的是（　　）

A. 电流表示数变小，电流表读数减小，小灯泡变暗

B. 电流表读数增大，电压表读数变大，小灯泡变暗

C. 电压表示数变化，电流表示数变化，等于

D. 电压表示数变化，电流表示数变化，等于

【答案】C

【解析】

【详解】AB．当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，变大，总电阻变大，电流表读数

减小，电压表读数

变大，小灯泡实际功率

变小，小灯泡变暗，小灯泡实际功率

变大，小灯泡变亮，AB错误；

C．电压表示数变化，电流表示数变化

C正确；

D．电压表示数变化，电流表示数变化

D错误。

故选C。

8. 两电荷量分别为和的点电荷固定在x轴上的O、M两点，规定无穷远处为电势能零点，一带负电的试探电荷在x轴上各点具有的电势能随x变化关系如图所示，其中试探电荷在A、N两点的电势能为零，在段中C点电势能最大，则下列说法正确的是（　　）

A. 为正电荷，为负电荷

B. 电荷量小于的电荷量

C. 将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小

D. 将一正点电荷从N点静止释放后会沿x轴正方向运动且到达C点时速度最大

【答案】D

【解析】

【详解】AB．由图知无穷远处的电势为能0，A点的电势能也为0，由于负电荷沿着x轴运动，电势能先为正值，后为负值，说明沿x轴电势升高，所以O点的电荷带负电，M点电荷带正电，由于A点距离O比较远而距离M比较近，所以电荷量大于的电荷量，故AB错误；

CD．由题可知，A、N两点的电势能为零，在这两点电势为零，由图可知负电荷由N到C电势能增加，而由C到D电势能减小，可知在C点左侧电场方向向右，C点右侧电场方向向左，则正点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功，则在C点时动能最大，即速度最大，故C错误，D正确。

故选D。

9. 如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻忽略不计，ab是总电阻为2R的滑动变阻器，滑片P刚开始位于中间位置，定值电阻的阻值为R，平行板电容器的电容为C，其下极板与地（取为零电势）相连，一电量为q、带正电的粒子固定在两板中央e处，闭合开关S，待稳定后，下列判断正确的是（　　）

A. e处的电势为

B. 若将上极板向上移动使板间距变为原来的2倍，稳定后粒子所受电场力不变

C. 若把滑片P移至b端，稳定后粒子的电势能减少了

D. 若把上极板向上移动，使板间距变为原来的2倍，稳定后电容器的带电量变为原来的2倍

【答案】B

【解析】

【详解】A．依题意，根据闭合电路欧姆定律，可得干路电流为

电容器两端的电压

因e是中点，则e处的电势为，故A错误；

D．将上极板向上移动仅使板间距变为原来的2倍，根据电容决定式

可知电容C是原来一半，根据，电压不变，可知稳定后电容器的带电量将变为原来的0.5倍，即电容器将放电，但是由于二极管具有单向导电性，可知电容器无法放电，所以电容器上的电荷量将保持不变，故D错误。

B．若将上极板向上移动使板间距变为原来的2倍，根据

由于电容器极板上所带电荷量保持不变，所以极板间电场强度不变，则粒子所受电场力不变，故B正确；

C．若把滑片P移至b端，则电容器的两端电压为E，那么e点电势变为原来的3倍，为，因粒子带正电，且e点的电势为正，根据可知，粒子的电势能增大了

故C错误；

故选B。

二、不定项选择题（本题共5小题，每题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，选不全的得2分，有选错的得0分）

10. 如图a、b所示的两个电路中，电阻R、电流表、电压表和电池都是相同的，电池的内阻相对于电阻R的大小可以忽略，电表内阻不能忽略。闭合开关后，图a、b电路中电压表和电流表的示数Ua、Ub和Ia、Ib的大小不相同，它们的关系正确的是（　　）

A. Ua＜Ub B. Ia＜Ib C.  D.

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由于电池的内阻相对于电阻R的大小可以忽略，故b图电压表测定的是电动势，而a图电压表测的是部分电压，所以

故A正确；

B．图a中电流表测量的是流过电阻和电压表的电流之和，图b中电流表测量的是流过电阻的电流，由于电压表存在电阻要分流，故有

故B错误；

CD．由a图知

由b图知

所以

故C错误，D正确。

故选AD。

11. 如图所示，在平板PQ上方有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。某时刻有a、b、c三个电子（不计重力）分别以大小相等、方向如图所示的初速度va、vb和vc经过平板PQ上的小孔O垂直射入匀强磁场。这三个电子打到平板PQ上的位置到小孔O的距离分别是、和，电子在磁场中运动的时间分别为ta、tb和tc。整个装置放在真空中。则下列判断正确的是（　　）

A. =< B. << C. ta＞tb＞tc D. ta=tc＜tb

【答案】C

【解析】

【详解】AB．三个电子的速度大小相等，轨迹如图所示

垂直进入同一匀强磁场中。由于初速度va和vc的方向与PQ的夹角相等，所以这两个电子的运动轨迹正好组合成一个完整的圆，则这两个电子打到平板PQ上的位置到小孔的距离是相等的。而初速度vb的电子方向与PQ垂直，则它的运动轨迹正好是半圆，所以电子打到平板PQ上的位置到小孔的距离恰好是圆的直径。由于它们的速度大小相等，因此它们的运动轨迹的半径均相同。所以速度为vb的距离最大。故A错误，B错误；

CD．从图中可得，初速度va的电子偏转的角度最大，初速度vc的电子偏转的角度最小，根据粒子在磁场中运动的时间与偏转的角度之间的关系

可得偏转角度最大的a运动的时间最长，偏转角度最小的c在磁场中运动的时间最短。故C正确，D错误。

故选C。

12. 如图所示，、和三种粒子都沿平行金属板中心线方向射入两板间，板内存在匀强电场，粒子从板间射出后都能打在荧光屏上。下列说法中正确的是（　　）

A. 若它们射入电场时的速度相等，在荧光屏上将出现3个亮点

B. 若它们射入电场时的动量相等，在荧光屏上将只出现3个亮点

C. 若它们射入电场时的动能相等，在荧光屏上将只出现2个亮点

D. 若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的，在荧光屏上将出现2个亮点

【答案】BC

【解析】

【详解】A．三个粒子进入匀强电场中都做类平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，则得到，加速度为

偏转距离为

运动时间为

解得

若它们射入电场时的速度相等，y与比荷成正比，而三个粒子中质子的最大，和粒子的比荷相等，在荧光屏上将出现2个亮点，故A错误；

B．若它们射入电场时的动量相等

可见y与成正比，三个都不同，则在荧光屏上将只出现3个亮点，故B正确；

C．若它们射入电场时的动能相等，y与q成正比，在荧光屏上将只出现2个亮点。故C正确；

D．若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的，由

可知

y都相同，故荧光屏上将只出现1个亮点，故D错误。

故选BC。

13. 如图所示，质量为m、带电量为q的小球，用长为L的细线固定在O点，当加上水平向右的匀强电场时静置于图示A位置，此时细线与竖直方向夹角为30°。当给小球以垂直于细线的某一初速度后，小球刚好可在该竖直平面内完成圆周运动。则下列判断正确的是（　　）

A. 小球一定带正电

B. 电场强度大小为

C. 在A点的速度大小为

D. 圆周运动过程中的最小速度大小为

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．小球在A点受竖直向下的重力，水平向左的电场力，因场强方向水平向右，故小球一定带负电，故A错误；

B．由力的三角函数关系可求得电场力大小为

联立可得电场强度大小为

故B正确；

CD．采用等效重力法分析，等效重力大小为

在最高点B小球有最小速度，由牛顿第二定律可得

联立可得

B到A，由动能定理可得

联立可得

故CD正确。

故选BCD。

14. 均匀带电球壳，其内部电场强度处处为零。若选无穷远处的电势为零，则孤立的均匀带电球壳外某点的电势为φ＝，其中Q为球壳的带电荷量、r为球壳外的某点到球心的距离。如图所示，固定的半径为R、带电荷量为＋Q的均匀带电球壳的球心处，有质量为m、初动能为Ek0、带电荷量为－q的带电粒子，初速度方向指向球壳上的A点。若粒子穿过球壳时无能量损失，且不与球壳发生电荷交换，在仅考虑静电力的情况下，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子向A点运动的过程中，其动能不变

B. 粒子向A点运动的过程中，其动能变大

C. 粒子运动的最大位移为

D. 粒子运动的最大位移为

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．球壳内电场强度为零，粒子在球壳内运动不受电场力，动能不变，A正确，B错误；

CD．根据能量守恒定律得

解得

C错误，D正确。

故选AD。

Ⅱ卷（非选择题，6小题，共53分）

三、实验题

15. 图a为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为100μA，内阻为450Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡。

（1）关于多用电表的使用，下列说法正确的是________。

A．用电压挡测电压前，需调整指针定位螺丝，使指针指到表盘最左端零刻度处

B．多用电表没有OFF挡时，使用完后应将选择开关拨至交流电压最低挡

C．测量某一电阻时，应在其所在电路中直接测量，不必拆下被测电阻

D．测量电阻时用手指紧紧按住红、黑表笔与电阻接触部分，这样测量较为准确

E．用欧姆挡测电阻时，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越大

F．用欧姆挡测电阻时，改变不同倍率的欧姆挡，必需重新进行欧姆调零

（2）某次测量时该多用电表B端是与“1”相连的，指针位置如图b所示。则读数为________mA；

（3）该同学选取“×100挡”测量一定值电阻，发现指针偏角过大，于是将挡位调至________（填“×10”或“×1k”）挡。换挡后，重新进行欧姆调零，然后测量该定值电阻，表盘示数如图c所示，则此定值电阻测量值为________Ω。

【答案】    ①. AF##FA    ②. 1.40    ③. 10    ④. 190

【解析】

【详解】（1）[1]A．用电压挡测电压前，需调整指针定位螺丝，使指针指到表盘最左端零刻度处，故A正确；

B．多用电表没有OFF挡时，使用完后应将选择开关拨至交流电压最高挡，故B错误；

C．测量某一电阻时，应将待测电阻与外部完全断开，然后再用多用电表欧姆表测量，故C错误；

D．由于人体有电阻，所以测量电阻时不能用手指紧紧按住红、黑表笔与电阻接触的部分，否则这样测量的电阻为人体与待测电阻的并联阻值，测量值将偏小，故D错误；

E．欧姆表电阻刻度是最左边无穷大，最右边刻度为0，所以用欧姆挡测电阻时，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越小，故E错误；

F．用欧姆挡测电阻时，改变不同倍率的欧姆挡，必需重新进行欧姆调零，故F正确。

故选AF。

（2）[2]某次测量时该多用电表B端与“1”相连时，多用电表为电流表，量程为直流电流2.5mA挡，指针位置如图b所示，则读数为

（3）[3]该同学选取“×100挡”测量一定值电阻，发现指针偏角过大，说明所选倍率过大，应换用较小倍率，于是应将挡位调至“×10”挡。

[4]换挡后，重新进行欧姆调零，然后测量该定值电阻，表盘示数如图c所示，则此定值电阻的测量值为

16. 干电池（Dry cell）是一种以糊状电解液来产生直流电的化学电池（湿电池则为使用液态电解液的化学电池），干电池是一次性电池，是日常生活之中普遍使用的电池。它们可以使用于很多电器用品上。为了进一步了解干电池的各个参量，小明同学利用如图1所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。

（1）在实验中调节滑动变阻器，得到多组电压表和电流表的示数记录如下表：

请根据表中的数据，在坐标纸（如图2）上作出U﹣I图线______。

由图线求得：电动势E＝_______V，内阻r＝_______Ω。（结果保留三位有效数字）

（3）实验时，本实验中由于电表的内阻的影响，测得的电动势和内阻存在误差，根据实验电路分析可得E测_______E真，r测_________r真（在横线上填写“>”“ =”“ <”）。

【答案】    ①. 见解析    ②. 1.61    ③. 1.25    ④. <    ⑤. <

【解析】

【详解】（1）[1]将表格中的数据图中描点做出图像如图

（2）[2][3]根据图线可得电动势E=1.61V，内阻为

（3）[4][5]理论上当电流表示数为零时，电压表示数等于电动势的测量值，因此电动势的测量值

当电压表示数等于零时，电压表没的分流作用，因此理论上的短路电流

等于真实值，这样内电阻测量值等于图像的斜率绝对值

四、计算题

17. 哈尔滨第九中学创客机器人实验室带领学生根据所学知识对一辆玩具遥控车进行了大灯的加装，已知选用的小灯泡规格为“1V，2W”，加装电路图如图所示，当开关S接1，电阻箱阻值调到R=2Ω时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。已知电源电动势E=6V，电动机的内阻为0.2Ω，求：

（1）电源的内阻r；

（2）该电动机正常工作时的输出功率。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据题意想，小灯泡正常工作的电流为

对应的电阻为

当开关S接1，根据闭合电路欧姆定律有

代入数据解得

（2）开关S接2，电动机正常工作时的输出功率为

代入数据解得

18. 如图所示，两根平行放置的导电轨道，间距为L=1m，倾角为θ=30°，轨道间接有电动势为E=2V（内阻不计）的电源，现将一根质量为m=2kg、电阻为R=1Ω的金属杆ab水平且与轨道垂直放置在轨道上，金属杆与轨道接触摩擦和电阻均不计，整个装置处在匀强磁场（磁场垂直于金属棒）中且ab杆静止在轨道上，重力加速度g=10m/s2，求：

（1）若磁场竖直向上，则磁感应强度B1是多少？

（2）如果通电直导线对轨道无压力，则匀强磁场的磁感应强度的B2是多少？方向如何？

【答案】（1）；（2）10T，方向水平向左

【解析】

【详解】（1）若磁场竖直向上，对金属棒ab进行受力分析，如图所示

根据闭合电路欧姆定律可得

根据平衡条件有

安培力大小为

联立解得磁感应强度为

（2）金属棒ab静止在斜面上且对斜面压力为零，则安培力与重力G构成一对平衡力，根据平衡条件有

又

联立解得

根据左手定则可知磁场方向水平向左。

19. 如图所示，光滑绝缘斜面高度h＝0.45m，斜面底端与光滑绝缘水平轨道用小圆弧连接，水平轨道边缘紧靠平行板中心轴线。正对平行板和电阻及输出电压恒定为U的电源，构成如图所示电路，平行板板长为L＝0.9m，板间距离d＝0.6m，定值电阻阻值为R0（未知），可以看作质点的带电小球电量q＝－0.02C、质量m＝0.03kg，从斜面顶端静止下滑，重力加速度g=10m/s2。

（1）若S断开，小球刚好沿平行板中心轴线做直线运动，求电源的电压U；

（2）在（1）的条件下，若S闭合，调节滑动变阻器，使其接入电路的电阻R1=6Ω，小球离开平行板右边缘时，速度偏转角正切值tanα=0.5，求电阻R0的阻值。

【答案】（1）9V；（2）

【解析】

【详解】（1）当S断开时，极板电势差即为电源电压U，由平衡条件得

代入数据得

（2）小球下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得

代入数据得

当S闭合时，带电小球做类平抛运动，水平方向

竖直方向

又因为

代入数据得

对带电小球，由牛顿第二定律

其中

代入数据得

当S闭合，时，和串联，电容器与并联，两端电压

根据串联分压

代入数据得

20. 在平面坐标系第Ⅰ像限内有沿x轴负方向的匀强电场，虚线PQ为在同一平面内的竖直直线边界，在第Ⅱ、Ⅲ像限内虚线PQ与y轴之间有垂直坐标平面向里的大小为B的匀强磁场。C、D两个水平平行金属板之间的电压为U。一质量为m、电荷量为e的带正电的粒子（不计粒子重力）从靠近D板的S点由静止开始做加速运动，从x轴上x=2L处的A点垂直于x轴射入电场，粒子进入磁场时速度方向与y轴正方向θ=37°，（不计粒子的重力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）。要使粒子不从PQ边界射出，求：

（1）粒子运动到A点的速度大小v0；

（2）匀强电场的场强大小E；

（3）虚线PQ与y轴之间磁场的最小宽度d。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子加速过程由动能定理得

可得粒子运动到A点的速度大小

（2）在第Ⅰ像限做类平抛运动，到达y轴速度为v，有

根据动能定理有

联立解得

（3）带电粒子进入磁场中洛伦兹力提供向心力，有

当粒子运动的轨迹刚好与边界PQ相切时，粒子不从PQ边界射出，根据几何关系可知虚线PQ与y轴之间磁场的最小宽度

联立解得