2022-2023学年安徽省滁州市定远县民族中学高二上学期期末考试 物理试题（含答案）

2022-2023学年安徽省滁州市定远县民族中学

高二上学期期末考试 物理试题（含答案）

一、单选题（本大题共6小题，共24分）

1.  三个相同的金属小球、、分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球的电荷量为，球的电荷量为，均为正电荷。球不带电且离球和球很远，此时球、之间作用力的大小为。现使球先与球接触，再与球接触，然后将球移至远处，此时球、之间作用力的大小仍为，方向不变。由此可知  (    )

A.  B.  C.  D.

2.  如图所示，匀强电场中的，，三点的连线构成边长为的等边三角形。把带电量为的电子从移动到，电场力做功；把带电量为的质子从移到，电场力也做功，则下列说法中正确的是 (        )
 

A. ，，三点的电势关系为
B. ，间的电势差为
C. 电场强度的方向一定与垂直
D. 若场强与纸面平行，则场强大小等于

3.  图甲为两水平金属板，在两板间加上周期为的交变电压，电压随时间变化的图线如图乙所示质量为、重力不计的带电粒子以初速度沿中线射入两板间，经时间从两板间飞出下列关于粒子运动描述错误的是 (        )

A. 时入射的粒子离开电场时偏离中线的距离最大
B. 时入射的粒子离开电场时偏离中线的距离最大
C. 无论哪个时刻入射的粒子离开电场时的速度方向都水平
D. 无论哪个时刻入射的粒子离开电场时的速度大小都相等

4.  在如图所示的电路中，电压表和电流表均视为理想电表，闭合电键，将滑动变阻器滑片缓慢向左移动过程中，灯泡的电阻恒定不变，电压表示数变化量的绝对值为，电流表示数变化量的绝对值为，则下列判断正确的是(    )

A. 灯泡变亮 B. 电容器的带电量变大
C. 电源的效率减小 D. 变大

5.  如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直流导线，电流方向指向读者，、、、是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（     ）

A. 、两点磁感应强度相同 B. 点磁感应强度最大
C. 、两点磁感应强度大小相等 D. 点磁感应强度最大

6.  如图所示，一质量为的炮弹运动到水平地面点的正上方时，速度沿水平方向，距离地面高度为，炮弹动能为。此时炮弹发生爆炸，炸为质量相等的两部分，两部分炮弹的动能之和为，速度方向和炮弹爆炸前的速度方向在同一直线上，爆炸时间极短。重力加速度为，不计空气阻力和火药的质量。下列说法正确的是(      )
 

A. 在爆炸的整个过程中，炮弹机械能守恒
B. 爆炸后炮弹的两部分不能同时落地
C. 炮弹的两部分都落在点的前方
D. 炮弹的两部分落地点之间的距离为

二、多选题（本大题共4小题，每小题2分，共16 分。全部选对的得4分，选对但不全对得2分，有选错的得0分。）

7.  如图所示，匀强电场中有一圆心角为的扇形，半径为，且扇形所在的平面平行于电场线，点为弧的中点把一个电荷量为的负点电荷由电势为零的某点移到点，克服静电力做功将该电荷从点移动到点，电势能增加将该电荷沿圆弧从点移到点，静电力做功，则(         )

 

A. 点的电势为 B. 点的电势高于点的电势
C. 该电荷在点的电势能为 D. 电场强度大小为

8.  空间中某一静电场的电势在轴上的分布情况如图所示，其中。下列说法中正确的是  (    )

A. 空间中各点的场强方向均与轴垂直
B. 电荷在处和处受到的电场力相同
C. 正电荷沿轴从处移到处的过程中，电势能减小
D. 负电荷沿轴从处移到处的过程中，电场力先做负功后做正功

9.  机动车的尾气含有铅等大量有害物质，也是造成地球“温室效应”的重要因素之一．电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素，正在逐渐被人们接受．某国产品牌电动汽车的铭牌如下，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是(       )

A. 电动汽车正常工作时消耗的电功率
B. 电动机的内阻为
C. 蓄电池充满电后储存的电能约为
D. 充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为

10.  如图甲所示，电源的电动势，内阻为，闭合开关，滑动变阻器的滑片从端滑至端的过程中，电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示：图描述电源的输出功率随端电压的变化规律，图描述端电压随电流的变化规律、图描述电源的效率随外电阻的变化规律，电表、导线对电路的影响不计。则下列说法正确的是(    )
 

A. 电源的内阻为 B. 滑动变阻器最大阻值
C. 图上点的坐标 D. 图上点的坐标

三、实验题（本大题共2小题，共16分）

11. （8分） 某同学设计实验测定金属的电阻率，要求电压从零开始调节。用米尺测量金属丝的长度为，用螺旋测微器和游标卡尺分别测量金属丝的直径时如图甲、乙所示。
金属丝的电阻大约为，在用伏安法对金属丝进行进一步测定时，有如下实验器材供选择：

直流电源：电源电压，内阻可不计

电流表量程，内阻

电流表量程，内阻

电压表量程，内阻

滑动变阻器最大阻值

滑动变阻器最大阻值

开关、导线等。

从甲中读出金属丝的直径          ，从乙中读出金属丝的直径          

在所给的器材中，应选的电流表是          ，应选的滑动变阻器是          填写仪器前的字母代号

根据题目要求，将下面实验电路图补充完整

用待测金属丝的电阻、长度以及直径表示金属丝的电阻率          

实验测出的金属丝的电阻为，根据测量数据，计算出这种金属材料的电阻率为          取，小数点后保留两位数字。

12.  （8分）某实验小组在练习使用多用电表的实验中。

用多用电表测量某元件的电阻，选用“”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针的偏转角度过小，因此需选择________填“”或“”倍率的电阻挡，并需________填操作过程后，再次进行测量，若多用电表的指针如图甲所示，测量结果为________。

如图乙所示，电学实验室的“黑盒子”表面有、、三个接线柱，盒内有一只定值电阻和一个二极管，每两个接线柱之间最多连接一个元件。为了探明盒内元件的连接方式，实验小组用多用电表的欧姆挡进行测量，把红、黑表笔分别与接线柱、、连接，测量结果如表所示。

请在图乙中画出黑箱内的电路结构图。

实验小组最后将一量程为的电压表改装成可测量电阻的仪表欧姆表。

先用如图丙所示的电路测量该电压表的内阻，图中电源内阻可忽略不计，闭合开关，将电阻箱的阻值调到时，电压表恰好满偏；将电阻箱的阻值调到时，电压表的指针恰好半偏，由以上信息可求得电压表的内阻________。

将图丙所示的电路稍作改变，在电压表两端接上两个表笔，就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表，如图丁所示，为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度，进行了如下操作：将两表笔断开，闭合开关，调节电阻箱，使指针指在“”处，此处刻度应标阻值为；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同阻值的已知电阻，找出对应的电压刻度，则“”处对应的电阻刻度为________。

四、计算题（本大题共3小题，共34分）

13.  （10分）如图所示，在匀强电场中有、、三点，已知、两点间的距离为，、两点间的距离为，，且匀强电场方向平行、直线所在的平面。现把一个电荷量的正点电荷放在匀强电场中，当电荷由点移到点时电场力做功，当点电荷由点移到点时电场力做功。若取点电势为零，求：

、两点的电势；

匀强电场的电场强度大小。

14.  （12分）在如下图甲所示的平面直角坐标系内，有三个不同的静电场。第一象限内有由位于原点，电荷量为的点电荷产生的电场仅分布在第一象限内；第二象限内有沿轴正方向的匀强电场；第四象限内有电场强度按图乙所示规律变化、方向平行轴的电场，电场以沿轴正方向为正方向，变化周期。一质量为、电荷量为的离子重力不计从点由静止释放，进入第一象限后恰能绕点做圆周运动。以离子经过轴时为计时起点，已知静电力常量为，求：
 

离子刚进入第四象限时的速度大小及第二象限匀强电场的电场强度大小。

当时，离子的速度大小。

当时，离子的坐标。

15.  （12分）如图所示，光滑水平面上有一质量为、半径为足够大的圆弧曲面，质量为的小球置于其底端，另一个小球质量为，以的速度向运动，并与发生弹性碰撞，不计一切摩擦，小球均视为质点，求：
小球的最大速率；
小球运动到圆弧曲面最高点时的速率；
通过计算判断小球能否与小球再次发生碰撞。

答案和解析

1. 【解析】设球、之间的距离为，则球、之间的作用力为；
球与球接触后，它们带的总电荷量平分，均为，
然后球再与球接触，它们带的总电荷量平分，均为，
将球移至远处后，球、之间的作用力为；
联立以上两式解得，故C正确，、、D错误。

2. 【解析】把带电量为的电子从移动到，电场力做功；把带电量为的质子从移到，电场力也做功，故，所以，；那么，电场强度的方向与垂直；
若场强与纸面平行，则场强大小，故ABD错误，C正确。故选C。  

3. 【解析】A、粒子在电场中运动的时间是相同的。时刻入射的粒子，在竖直方向先加速，然后减速，最后离开电场区域，故时刻入射的粒子离开电场时偏离中线的距离最大，故A正确；
B、时刻入射的粒子，在竖直方向先加速，然后减速，再反向加速，最后反向减速离开电场区域，故此时刻射入的粒子离开电场时速度方向和中线在同一直线上，故B错误；
、因粒子在电场中运动的时间等于电场变化的周期，根据动量定理，竖直方向电场力的冲量的矢量和为零，故所有粒子离开电场时竖直方向的分速度为零，即最终都垂直电场方向射出电场，离开电场时的速度大小都等于初速度大小，故CD正确。
本题是选错误的，故选B。  

4. 【解析】A.滑动变阻器滑片缓慢向左移动过程中，其接入阻值变大，回路总电阻变大，干路电流变小，灯泡变暗，A错误；
B.由闭合电路欧姆定律可得可知路端电压变大，电容两端电压变大，所带电量变大，B正确；
C.电源的效率可表示为可知电源的效率增大，C错误；
D.由闭合电路欧姆定律可得故保持不变，D错误。故选B。  

5. 【解析】根据安培定则，直线电流的磁感应强度如图

根据平行四边形定则，、、、各个点的磁场情况如图：

显然，点与点合磁感应强度相等，方向不同，点磁感应强度为两点之差的绝对值，最小，电磁感应强度等于两个磁感应强度的代数和，最大，故ABD错误，C正确。  

6. 【解析】A.在爆炸的整个过程中，火药的化学能转化为机械能，所以炮弹机械能增加，故A错误；
设爆炸前炮弹的速度为，所以爆炸之前：，爆炸过程系统动量守恒，以爆炸前炮弹的速度方向与正方向，由动量守恒定律得：，爆炸后系统总动能：，解得：，，所以爆炸后一块弹片做自由落体运动，另一块做平抛运动，，，解得：；爆炸后一块弹片做自由落体运动，另一块做平抛运动，所以两块同时落地，故B错误；爆炸后一块弹片做自由落体运动，落在点，故B错误、C错误、D正确。故选：。  

7. 【解析】设匀强电场中点的电势为零；
A.，则，解得，故A错误；
B.，则点电势比点低，，故B错误；
C.，则，可知，
由几何关系结合匀强电场的特点知，，得：，电荷在点的电势能为，故C正确；
D.场强大小为，故D正确。  

8. 【解析】分析图像可知，沿轴方向电势逐渐降低，即沿方向电场强度的分量不为，空间中各点的场强方向均不与轴垂直，选项错误；
图像斜率的绝对值表示电场强度的大小，该电场为匀强电场，电荷在处和处受到的电场力相同，选项正确；
正电荷沿轴从处移到处的过程中，电势能减小，选项正确；
负电荷沿轴从处移到处的过程中，电势能增大，根据功能关系可知，电场力始终做负功，选项错误。

9. 【解析】A、电动机正常工作时消耗的电功率为：，故A正确
B、电动机内阻的发热功率电动机额定输出功率为：，则电动机内阻为：，故B错误
C、蓄电池充满电后储存的电能为：，故C错误
D、在额定功率下连续行驶最长时间为：，故D正确。
故选AD。  

10. 【解析】A.由图知，当路端电压时，电路中的电流，则电源的内阻，故A正确；
B.电源的效率，外电阻越大，电源的效率越大，因此当滑动变阻器的阻值全部连入电路时电源的效率最高，则，解得，故B错误；
C.电源的输出功率，故I图上点的坐标为，故C正确；
D.路端电压，故当电流最小时，即滑动变阻器的阻值全部连入电路时，路端电压最大，由闭合电路欧姆定律得，路端电压，图上点的坐标为，故D正确。故选ACD。  

11.；；
；；
；
；
 

12.；欧姆调零；；如图所示：；；。 

13.解：由 ，得、间的电势差为：
，

而，，其中：；
所以可得、两点电势分别为：，；
设点是、连线的中点，由匀强电场的性质可知：
可得：，
所以、连线就是匀强电场中的一个等势面，由于，，，
所以可得：
故电场强度的方向由指向；
电场强度的大小为：。
答：点电势为，点电势为；
匀强电场的电场强度大小为，方向由指向。 

14.解：设离子刚进入第四象限的速度为，在第一象限内离子做匀速圆周运动，有，解得；
在第二象限内，由动能定理得，解得；
离子进入第四象限后做类平抛运动，在时，沿轴方向上有
此时，离子的速度；
离子在第四象限中运动时，沿轴负方向做匀速直线运动，沿轴正方向离子在前半个周期做匀加速运动，后半个周期做匀减速运动，直到速度减为，轨迹如图所示。
每半个周期离子沿轴正方向前进的距离

时，离子到轴的距离
  
每半个周期离子沿轴负方向运动的距离
时，离子到轴的距离 
故当时离子的坐标为   。
 

15.解：与发生弹性碰撞，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律和机械能守恒得：
  ；
由机械能守恒得：；
解得，
故B的最大速率为；
冲上并运动到最高点时二者共速设为，则
 
可以得到：；
从冲上然后又滑下的过程，设分离时速度分别为、
由水平动量守恒有
  
机械能也守恒，有
联立可以得到：
由于，所有二者不会再次发生碰撞。
答：小球的最大速率是；
小球运动到圆弧曲面最高点时的速率是；
小球不能与小球再次发生碰撞。