2022-2023学年广东省实验中学等五校高二上学期期末联考物理试题 （解析版）

2022学年上学期高二期末试卷

物理

本试卷分选择题和非选择题两部分，共6页，满分100分，考试用时75分钟。

注意事项:

1．开考前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的校名、姓名、班级、考号等相关信息填写在答题

卡指定区域内。

2．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案；不能答在试卷上。

3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内的相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。

4．考生必须保持答题卡的整洁。

第一部分选择题（共44分）

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（　　）

A．电磁波在任何介质中传播速度均为

B．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波

C．紫外线的波长比红外线小

D．普朗克通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论

2．如图甲是某同学设计的一实验装置，两端开口的空塑料瓶中固定着一根钢锯条和一块金属片，图乙为塑料瓶俯视图。将钢锯条和金属片分别跟静电起电机的两极相连。将点燃的蚊香放入塑料瓶内，很快就看见塑料瓶内烟雾缭绕。摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。当起电机摇动时，下列说法正确的是（　　）

A．该实验装置演示的是静电除尘现象，烟尘带了正电荷

B．锯条附近的电场强度小于在金属片附近的电场强度

C．锯条附近的电势高于金属片附近的电势

D．电场力对烟尘做正功

3．高大的建筑物上安装接闪杆（避雷针），阴雨天气时云层中的大量电荷可以通过接闪杆直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。如图，虚线是某次接闪杆放电时，带电云层和接闪杆之间三条等势线的分布示意图；实线是空气分子被电离后某个电荷q的运动轨迹，M点和N点为运动轨迹上的两点，不计该电荷的重力，则（　　）

A．若云层带负电，则接闪杆尖端也带负电   B．q在N点电势能大于在M点的电势能

C．q在N点的速度一定大于在M点的速度    D．q越靠近接闪杆尖端，其加速度越小

4．正三角形ABC的三个顶点处分别有垂直于三角形平面的无限长直导线，导线中通有恒定电流，A、B导线电流方向垂直纸面向内，C导线电流方向垂直纸面向外，a、b、c三点分别是正三角形三边的中点，若A、B、C三处导线中的电流分别为3I、2I、I，已知无限长直导线在其周围某一点产生的磁场磁感应强度B的大小与电流成正比，与电流到这一点的距离成反比，即B=k，则a、b、c三点的磁感应强度大小关系为

A．a点最大   B．b点最大   C．c点最大   D．b，c两点一样大

5．一种能自动测定油箱内油面高度的装置如图所示，装置中金属杠杆的一端接浮球，另一端触点P接滑动变阻器R，油量表由电流表改装而成，有一定的内阻。当汽车加油时油箱内油面上升，下列分析正确的有（　　）

A．触点P向上滑动  B．电路中的电流变小  C．两端电压增大 D．整个电路消耗的功率减小

6．如图甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点。将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，从a运动到b过程中的v-t图线如图乙所示。设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb

，粒子在a、b两点的电势能分别为Epa、Epb，不计重力，则有

A．Epa>Epb  B．Ea=Eb  C．Ea<Eb  D．φa>φb

7．如图，固定在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球A、B，A位于筒底靠在左侧壁处，B在右侧筒壁上受到A的斥力作用处于静止。若筒壁竖直，A的电量保持不变，B由于漏电而下降少许后重新平衡，下列说法中正确的是（   ）

A．小球A、B间的库仑力变小 B．小球A、B间的库仑力不变

C．小球A对筒壁的压力变小 D．小球A对筒底的压力不变

8．如图，边长为1m的正方体ABCD—EFGH所处空间中存在匀强电场（图中未画出）。已知A、B、F三点的电势分别为20V、10V、0，则下列判断正确的是（　　）

A．电场方向从F指向A

B．A、E两点电势差和H、D两点电势差相等

C．场强大小一定为V/m

D．把负电荷从A移到E电场力做正功

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。

9．笔记本电脑机身和显示屏分别安装有磁体和霍尔元件。当显示屏闭合时霍尔元件靠近磁体，屏幕熄灭电脑休眠．如图为显示屏内的霍尔元件：宽为a、长为c，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v．当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面方向向下的匀强磁场中，此时元件的前后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭．下列关于该元件的说法正确的是A．前表面的电势比后表面的低（　　）

A．前表面的电势比后表面的低

B．前后表面间的电压U与v有关

C．前后表面间的电压U与c成正比

D．电压稳定后，自由电子受到的洛伦兹力大小为

10．微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。原理如图，M和N为电容器两极板，M极板固定，N板两端与两轻弹簧连接，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的前后方向运动。下列对传感器描述正确的是（　　）

A．保持向前匀速运动，电阻R将以恒定功率发热

B．由匀速突然向前减速时，电容器所带电荷量增加

C．由静止突然加速后退时，电流由a向b流过电流表

D．保持向前匀减速运动时，MN间的电场强度持续减小

11．地磁场能有效抵御宇宙射线的侵入，赤道剖面外地磁场可简化为包围地球一定厚度的匀强磁场，方向垂直该剖面，如图所示。图中给出了速度在图示平面内，从O点沿平行与垂直地面2个不同方向入射的微观带电粒子（不计重力）在地磁场中的三条运动轨迹a、b、c，且它们都恰不能到达地面。则下列相关说法中正确的是（　　）

A．沿a轨迹运动的粒子带负电

B．若沿a、c两轨迹运动的是比荷相同的粒子，则c粒子的速率更大

C．某种粒子运动轨迹为a，若它速率不变，只是改变射入地磁场的速度方向，则只要其速度在图示平面内，粒子可能到达地面

D．某种粒子运动轨迹为b，若它以相同的速率在图示平面内沿其他方向入射，则有可能到达地面

12．如图为一款热销“永动机”玩具示意图，其原理是通过隐藏的电池和磁铁对小钢球施加安培力从而实现“永动”。小钢球从水平光滑平台的洞口M点静止出发，无磕碰地穿过竖直绝缘管道后从末端N点进入平行导轨PPʹ-QQʹ，电池、导轨与小钢球构成闭合回路后形成电流，其中电源正极连接导轨PQ，负极连接PʹQʹ；通电小钢球在底部磁场区域受安培力加速，并从导轨的圆弧段末端QQʹ抛出；然后小钢球恰好在最高点运动到水平光滑平台上，最终滚动至与挡板发生完全非弹性碰撞后再次从M点静止出发，如此循环。已知导轨末端QQʹ与平台右端的水平、竖直距离均为0.2m，小钢球质量为40g，在导轨上克服摩擦做功为0.04J，其余摩擦忽略不计，重力加速度g取10m/s2，则（　　）

A．磁铁的N极朝上

B．取下电池后，小钢球从M点静止出发仍能回到平台上

C．小钢球从导轨末端QQʹ抛出时速度为2m/s

D．为了维持“永动”，每个循环需安培力对小球做功大于0.04J

第二部分非选择题（共56分）

三、实验题

13．（6分）在测定一根粗细均匀合金丝Rx的电阻率的实验中：

(1)利用螺旋测微器测定合金丝的直径，示数如图（a）所示，则可读得合金丝的直径为___________ mm。

(2)待测合金丝的电阻约为，实验室另外还提供的仪器有：

A．电压表V（内阻约为10kΩ，量程为3V）

B．电流表A1(内阻约为3Ω，量程为0.6A)

C．电流表A2(内阻约为0.1Ω，量程为3A)

D．滑动变阻器R(阻值为0～5Ω，额定电流为2A)

E．电源E（电动势为5V，内电阻为1Ω）

F．一个开关、若干导线

①要求较准确地测出其阻值，电流表应选___________。（填序号）

②请根据以上仪器，设计实验电路图，并在图（b）中完成电路图的实物连线，要求实验时电流表和电压表的示数变化范围尽量大．

14．（9分）多用电表是实验室中常用的测量仪器，如图甲所示为多量程多用电表示意图，其中电流有1.0A、2.5A 两个挡位，电压有2.5V、10V 两个挡位，欧姆表有两个挡位。

（1）通过一个单刀多掷开关S， B可以分别与触点1、2、3、4、5、6接通，从而实现用多用电表测量不同物理量的功能。

①图甲中A是___________（选填 “红”或“黑”）表笔；

②当S接触点_______（选填“1、2、3、4、5、6”）时对应多用电表1.0A挡；

③当S接触点3时，测量倍率比S接触点4时小，则E1________E2（选填“>”“<”或“=”）；

（2）实验小组用该多用电表测量电源的电动势和内阻。器材还有：待测电源（电动势约为9V），定值电阻R0=9.0Ω，电阻箱一只。连接实物如图乙所示，测量时应将图甲中S接触点_______（选填 “1、 2、3、4、5、6”）；改变电阻箱阻值R，测得并记录多组数据后，得到对应的图像如图丙所示，则电源电动势E=________V，内阻r=_______Ω （结果保留两位有效数字）。

四、计算题

15．（10分）如图，M、N两金属圆筒是直线加速器的一部分，M与N的电势差为U；底面半径为L的圆柱体区域其内有竖直向上的匀强磁场。一质量为m，电量为+q的粒子，从圆筒M右侧静止释放，粒子在两筒间做匀加速直线运动，在N筒内做匀速直线运动。粒子自圆筒N出来后，正对着磁场区域的中心轴线垂直进入磁场区域，在磁场中偏转了60°后射出磁场区域，忽略粒子受到的重力。求：

(1)粒子进入磁场区域时的速率；

(2)磁感应强度的大小。

16．（13分）如图甲所示，水平放置的两光滑平行导轨PQ间的距离L=0.5m，垂直于导轨平面有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B=2T，ab棒垂直于导轨放置，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与物块相连，物块放置在电子秤上，质量为2kg。已知当物体静止稳定以后，电子秤的读数FN随滑动变阻器R阻值变化的规律如图乙所示，导轨及ab棒的电阻均不计，g取10m/s2。求：

(1)磁场方向；

(2)电源电动势E和内阻r。

17．（18分）如图，空间直角坐标系Oxyz中，有两个边长均为L的正方体Ⅰ和正方体Ⅱ，它们的公共界面为M，O点为正方体Ⅰ侧面K的中心，x、y、z轴均与正方体边长平行。正方体Ⅰ空间内在y>0的范围内存在着沿y轴负方向的匀强电场，在y<0的范围内存在着沿y轴正方向的匀强电场，两者电场强度大小相等；正方体Ⅱ空间内在y>0的范围内存在着沿x轴正方向的匀强磁场，在y<0的范围内存在着沿x轴负方向的匀强磁场，两者磁感应强度大小相等。有一质量为m、电荷量为+q的粒子，以v0的初速度，从y轴上的P点沿z轴正方向进入正方体Ⅰ，之后经过z轴后从Q点垂直穿过界面M进入正方体Ⅱ，最后垂直打在侧面N上。P点为侧面K底边长的中点（在电场区域中），不考虑粒子的重力，求：

(1)匀强电场的电场强度大小；

(2)粒子进入正方体Ⅰ后，经过z轴时的速度大小；

(3)磁感应强度的大小。

参考答案：

1．C

【解析】A．电磁波在不同介质中的传播速度不同，其在真空中传播的速度为，A错误；

B．麦克斯韦认为周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，空间将产生电磁波，B错误；

C．红外线的波长比紫外线大，C正确；

D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论，D错误。

故选C。

2．D

【解析】A．将钢锯条和金属片分别跟静电起电机的两极相连，摇动起电机，使锯条带负电，金属片带正电，它们之间的空气被电离，电子在往金属片运动的过程中，遇到烟尘，使烟尘带负电，最终烟尘被吸附到金属片上，最后在重力的作用下，聚集在金属片底端的瓶子底部，所以该实验装置演示的是静电除尘现象，A错误；

B．根据尖端放电知识可知，锯齿状的铁锯条附件的电场更强一些，所以锯条附近的电场不是匀强电场，B错误；

C．由甲图知，金属片带正电，锯条带负电，所以锯条附近的电势低于金属片附近的电势，C错误；

D．烟尘带负电，电场力对带负电的烟尘做正功，使得烟尘聚集到金属片上，D正确。

故选D。

3．C

【解析】A．若云层带负电，则接闪杆尖端感应出正电，故A错误；

BC．通过图中电荷的运动轨迹可知电荷所受的电场力指向避雷针尖端，从M到N电场力做正功，所以电势能减小，q在M点的速度一定小于在N点的速度，故C正确，B错误；

D．q越靠近接闪杆尖端，电场力越大，其加速度越大，故D错误。

故选C。

4．C

【解析】设正三角形的边长为2L，根据公式，结合矢量的叠加原理，则a、b、c三点的磁感应强度大小分别为：；； ；综上所述，故C正确，ABD错误；故选C．

5．C

【解析】当汽车加油时油箱内油面上升，则浮球上升，则触点P向下滑动，电阻R阻值减小，则回路电流变大，两端电压增大，根据P=IE可知，整个电路消耗的功率变大。

故选C。

6．A

【解析】由题意可知，粒子只受电场力时，其动能和电势能之和保持不变，而由v-t图像可知粒子从a运动到b的过程中速度逐渐增大，加速度逐渐减小，因此粒子受到的电场力方向向右，大小逐渐减小，所以电场强度向左，大小逐渐减小，又沿电场线的方向电势逐渐降低，故a点电势低于b点电势，由于粒子带负电，所以粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，a点场强大于b点场强。

故选A。

7．D

【解析】AB．小球A、B间的库仑力

角变大，cosθ变小，库仑力F变大，AB错误；

CD．以整体为研究对象可知，筒底对A球的支持力大小等于A、B两球的重力，由牛顿第三定律可知A对筒底的压力也等于A、B两球的重力，小球A对筒底的压力不变，C错误，D正确。

故选D

8．B

【解析】A．连接AF和BE相交与O点，则O点的电势为10V，所以OB为等势线，电场线只要垂直于OB（BE）即可，故A错误；

B．根据匀强电场特点可知

故B正确；

C．设电场线绕O点旋转 ，则

当转过 时，电场强度为20V/m，故C错误；

D．A点电势为20V，E点电势为10V，把负电荷从A点移动到E点，负电荷的电势能增加，电场力做负功，故D错误。

故选B。

9．BD

【解析】A．电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向向里，则后表面积累了电子，前表面的电势比后表面的电势高，故A错误；

BC．由电子受力平衡可得

解得

所以前、后表面间的电压U与v成正比，即前、后表面间的电压U与v有关，与c无关，故B正确，C错误；

D．稳定时自由电子受力平衡，受到的洛伦兹力等于电场力，即

故D正确。

故选BD。

10．BC

【解析】A. 匀速运动时，N板不动，电容器的电容不变，则电荷量不变，所以回路无电流，电阻R没有热功率，故A错误；

B．由匀速突然向前减速时，N板向前运动，则板间距变小，据

可知，电容器的电容增大，电容器带电量增大，故B正确；

C．由静止突然加速后退时，N板向前运动，则板间距变小，据

可知，电容器的电容增大，电容器带电量增大，则电容器充电，电流由a向b流过电流表，故C正确；

D．保持向前的匀减速运动时，N板不动，电容器的板间距不变，而电容器的两端电压不变，则MN之间的电场强度不变，故D错误。

故选BC。

11．ABD

【解析】A．由左手定则可知，沿a轨迹运动的粒子带负电，故A正确；

B．由

可得

可知比荷相同时，速率越大，轨迹运动的半径越大，则c粒子的速率更大，故B正确；

C．沿轨迹a运动的粒子平行于地面射入且恰好不能到达地面，轨迹a与地面相切，所以沿轨迹a运动的粒子恰好不能到达地面时在地磁场中的位移为2ra，已达到最大值，故只要该粒子速率不变，不论沿着什么方向入射都不会到达地面，故C错误；

D．结合图像可知，沿轨迹b运动的粒子在磁场中的位移还未达到2rb时，就已经与地面相切，因此改变入射方向，该粒子有可能到达地面，故D正确。

故选ABD。

12．AD

【解析】A．由电路可知钢球中电流方向垂直于纸面向里，由左手定则可知磁铁上方轨道处磁场方向向上，故磁铁N极朝上，故A正确；

B．取下电池后，小球缺少安培力做功，即使从导轨末端抛出，初速度减小也将导致不能到达平台，故B错误；

C．斜抛到最高点可反向看作平抛运动，则

解得

，

所以

所以抛出时的速度为

故C错误；

D．为了维持“永动”，每个循环安培力做的功应该补充机械能的损失，一部分是克服摩擦力做的功，还有一部分是碰撞挡板的损失，一定大于0.04J，故D正确。

故选AD。

13．     0.608（均对）      B         

【解析】（1）根据刻度得知主尺读数L0=0.5mm，从图像观察刻度并推理出这是50分度的游标卡尺，故精度，且刻度线n=10.8（10~11之间，小数点估读），所以由游标卡尺的读数=，代入数值可得

计算得出读数为0.608mm。

故，读得合金丝的直径为0.608mm（由于估读0.607~0.609均对）；

（2）①由于被测电阻约为，电源电动势为，内阻为，则电流中出现的最大电流约为，如果选择量程的电流表，指针没超过仪表盘 ，读数误差太大，所以选量程的的电流表，故选B；

②滑动变阻器如果采用限流接法，电路的电流变化范围较小，所以要采取分压法，让滑动变阻器起分压作用，被测电路中的电流变化范围就变大；电路图如下：

14．     红     2     <     6     9.1     1.0

【解析】（1）①根据“红进黑出”的原则，电流从欧姆表内部电源正极流出，所以A应该是红表笔，B应该是黑表笔。

②电流表是通过表头并联电阻改装而成的，并联电阻越大，量程越小，所以1.0A挡对应2。

③在满偏电流相同的情况下，电源电动势越大，所测电阻就越大，当S接触点3时，测量倍率比S接触点4时小，所以

（2）多用表与变阻箱并联做电压表适用，电源电压9.0V，所以应该选用10V的量程，S接6；

由乙图可知

变换得

由图可知

，

解得

，

15．（1）   （2）

【解析】（1）粒子在电场中加速，有动能定理可知：

解得：

（2）根据题意以及“径向进，径向出”的规律，轨迹如图所示，

 分析可得在磁场中运动的轨道半径

在磁场中运动时洛伦兹力提供了向心力

解得：

16．（1）磁场方向向上；（2）、

【解析】解：（1）棒电流方向，由b到a，金属棒水平方向受力平衡可知，绳子拉力与安培力平衡。安培力水平向左。由左手定则得，磁场方向向上。

（2）回路电流

棒所受安培力

电子秤的示数

即

又

,,

得

由图像得两组数据

时

时

解得

、

17．（1）；（2）；（3） (n=1, 2, 3……)

【解析】（1）设匀强电场的电场强度大小为E，根据题意得

又            qE=ma

解得

（2）粒子经过z轴时速度的竖直分量

vy=at

故速度大小为

（3）该粒子在磁场中做匀速圆周运动，其运动轨迹如图所示，

设磁场的磁感应强度大小为，粒子做圆周运动的轨迹半径为r，根据几何关系有

，

或

在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，则有

且                                           L=2nx (n=1, 2, 3……)

联立可得

 (n=1, 2, 3……)