2023重庆市两江育才中学校高二上学期期末考试物理试题含解析

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一、单项选择题（共32分，每小题4分，每题有且仅有一个选项是正确的，选错或不答得0分）
1. 在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法中符合物理学发展史的是（ ）
A. 奥斯特发现了点电荷的相互作用规律
B. 库仑发现了电流的磁效应
C. 安培发现了磁场对运动电荷的作用规律
D. 法拉第最早引入电场的概念
【答案】D
【解析】
【详解】本题是物理学史问题，根据奥斯特、库仑、安培、洛伦兹、法拉第等科学家物理学的成就进行解答。
AB．库仑发现了点电荷的相互作用规律，奥斯特发现了电流的磁效应，故AB错误；
C．洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，故C错误；
D．法拉第最早引入电场的概念，并发现了电磁感应现象，即发现了磁场产生电流的条件和规律，故D正确。
故选D。
【点评】通过物理学史的学习，在学到科学家科学成就的同时，还可以学到科学研究方法和科学精神。
2. 关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是：（ ）
A. 磁感线从磁体的N极出发，终止于S极
B. 磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向
C. 沿磁感线方向，磁场逐渐减弱
D. 在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小
【答案】D
【解析】
【详解】磁感线从磁体的N极出发，进入S极,形成闭合曲线．电流所受磁场力方向垂直于磁场和电流所确定的平面．磁感线的疏密能表示磁场强弱，沿着磁感线磁场不一定减弱．安培力的大小除了和磁场强弱电流大小有关以外，还与磁场与电流的方向夹角有关，所以在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小．答案选D．
3. 关于产生感应电流的条件，下述说法正确的是
A. 位于磁场中的闭合线圈，一定能产生感应电流
B. 闭合线圈和磁场发生相对运动，一定能产生感应电流
C. 闭合线圈作切割磁感线运动，一定能产生感应电流
D. 穿过闭合线圈的磁通量发生变化，一定能产生感应电流
【答案】D
【解析】
【分析】由题意可知考查电磁感应电流产生条件，据此分析可得．
【详解】A. 位于磁场中的闭合线圈，磁通量不一定变化，不一定产生感应电流，故A错误；
B. 闭合线圈和磁场发生相对运动，磁通量不一定变化，不一定产生感应电流，故B错误；
C. 闭合线圈作切割磁感线运动，磁通量不一定发生变化，不一定产生感应电流，故C错误；
D. 穿过闭合线圈的磁通量发生变化，一定能产生感应电流，符合实际，故D正确．
【点睛】产生感应电流的条件：（1）闭合电路（2）磁通量发生变化，同时满足时才能产生感应电流．
4. 万有引力可以理解为：任何有质量的物体都要在其周围空间产生一个引力场，而一个有质量的物体在其他有质量的物体所产生的引力场中，都要受到该引力场的引力（即万有引力）作用，这种情况可以与电场类比，那么，在地球产生的引力场中的重力加速度，可以与电场中下列哪个物理量相类比( )
A. 电场力B. 电场强度C. 电势D. 电势能
【答案】B
【解析】
【详解】重力场的基本性质是对其周围物体由引力作用，而电场的基本特性是对放入其中的电荷有力的作用，说明重力与电场力类似．电荷量与物体的质量类似，则由G=mg，F=qE分析可知，重力加速度g与电场中电场强度E可类比，故C正确，ABD错误．故选B．
【点睛】电场与重力场类似，电场力与重力类似，电荷量与物体的质量类似，根据重力与质量的关系、电场力与电荷量的关系，分析重力加速度与电场中电场强度可类比．
5. 如图所示，P、Q是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是O，A、B是中垂线上的两点。，用、、、分别表示A、B两点的场强和电势，则（ ）
A. 一定大于，一定大于B. 不一定大于，一定大于
C. 一定大于，不一定大于D. 不一定大于，不一定大于
【答案】B
【解析】
【详解】由两个等量正点电荷产生的电场线分布规律可知，P、Q连线中点场强是零，中垂线上场强方向总沿中垂线远离中点O，在中垂线上从O点到无限远处电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱。设场强最大的点为Ｐ点，Ｐ点可能在A、B两点之间，也可能在O、A之间，也可能在B点的外侧，当Ｐ点可能在A、B两点之间时，EA可能大于EB，也可能小于EB，还可能等于EB；当Ｐ点可能在O、A之间时，EA大于EB；当Ｐ点在B点的外侧时，EA小于EB。中点O处电势最高，在中垂线上交点处的电势最高，从O点向两侧电势逐渐降低，因此一定大于，所以ACD错误，B正确。
故选B。
6. 如图，A、B、C是相同的三盏灯，在滑动变阻器的滑动触头由a端向c端滑动的过程中（各灯都不被烧坏），各灯亮度的变化情况为
A. C灯变亮，A、B灯变暗B. A、B灯变亮，C灯变暗
C. A、C灯变亮，B灯变暗D. A灯变亮，B、C灯变暗
【答案】A
【解析】
【详解】当触头向右移动时，滑动变阻器接入电阻增大；则总电阻增大，电路中总电流减小，所以A灯变暗，因A灯及电源内阻的电压减小，故并联部分电压增大，所以C灯变亮，而因为总电流减小，而C灯电流增大，故B灯中电流减小，所以B灯变暗，故A正确，BCD错误．
7. 如图所示，直线A为电源的路端电压与总电流关系的伏安图线，直线B为电阻R两端电压与通过该电阻 流关系的伏安图线，用该电源和该电阻组成闭合电路，电源的输出功率和效率分别是（ ）
A. 2W，66.7%B. 2W，33.3%C. 4W，33.3%D. 4W，66.7%
【答案】A
【解析】
【详解】由图象A可知电源的电动势E=3V，由图象B可知，此时电阻R两端的电压为U=2V，流过R的电流为I=1A，电源的输出功率即为电阻R上消耗的功率，根据
P=UI
得：
P=2×1W=2W
电源的总功率为：
P总=EI=3×1W=3W
所以效率：
A正确，BCD错误。
故选A。
8. 如图所示，直角三角形通电闭合线圈ABC处于匀强磁场中，磁场垂直纸面向里，则线圈所受磁场力的合力为（ ）
A. 大小为零
B. 方向竖直向上
C. 方向竖直向下
D. 方向垂直纸面向里
【答案】A
【解析】
【详解】若通以顺时针的电流方向，根据左手定则可知，各边所受的安培力背离中心处，如图所示
由公式F=BIL得出各边安培力的大小，从而得出安培力大小与长度成正比，因而两直角边的安培力的合力与斜边的安培力等值反向，所以线圈所受磁场力的合力为零。
故选A。
二、多项选择题（共16分，答案不止一个，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分。）
9. 传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示，是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用在可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流表和电源串接成闭合电路，则（ ）
A. 当电容减小时，可知压力F向上B. 当电容增大时，可知压力F向上
C. 若电流计有读数，则压力发生变化D. 若电流计有读数，则压力不发生变化
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．当F向上压膜片电极时，膜片电极向上弯曲，使电容器两极之间距离减小，则电容会增大，A错误，B正确；
CD．当压力发生变化时，电容器的电容会发生变化，电容器会不断地充放电，所以电流计会有示数；当压力不变时，因电压恒定，电容器带电量不会发生变化，电流计没有示数，C正确，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，两平行金属导轨CD、EF间距为L，与电动势为E的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计。为使ab棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感强度的最小值及其方向分别为（ ）
A. ，水平向右B. ，竖直向下
C. ，垂直于回路平面向下D. ，垂直于回路平面向上
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示，从图象可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小；由左手定则知，磁感应强度方向垂直于回路平面向下，故安培力的最小值为
故磁感应强度的最小值为
根据欧姆定律，有
故
故选C。
【名师点睛】本题是三力平衡中动态分析问题，即其中第一个力大小和方向都不变，第二个力方向不变，大小可变，则当地三个力与第二个力垂直时，第三个力取最小值；同时要结合欧姆定律、安培力公式列式求解。
11. 如图所示，竖直平行金属板带等量异种电荷（A板带正电，B板带负电），一带电颗粒沿图中直线从A向B运动，则下列说法中正确的是（ ）
A. 颗粒可能带正电B. 颗粒机械能减小
C. 颗粒电势能减小D. 颗粒动能减小
【答案】BD
【解析】
【详解】带电微粒在电场中受到重力和电场力两个力作用，电场力在水平方向，由微粒做直线运动可知，电场力方向必定水平向左，则微粒带负电，故A错误；电场力做负功，机械能减小，电势能增加，故B正确，C错误；微粒的合力方向与速度方向相反，对微粒做负功，则其动能减小，故D正确；故选BD．
12. 如图所示，x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场。有两个质量相同，电荷量也相同的带正、负电的离子（不计重力），以相同速度从O点射入磁场中，射入方向与x轴均夹角。则正、负离子在磁场中（ ）
A. 运动时间相同B. 重新回到x轴时速度大小和方向均相同
C. 运动轨道半径相同D. 重新回到x轴时距O点的距离不相同
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据左手定则，正离子逆时针运动，负离子顺时针运动，速度大小相同，正离子的轨迹长，运动时间长，故A错误；
B．洛仑兹力不做功，离子的速度大小不变，重新回到x轴时速度大小相同；射入方向与x轴均夹θ角，重新回到x轴时速度方向与x轴也均夹θ角，速度方向均相同，故B正确；
C．根据牛顿第二定律
解得
运动轨道半径相同，故C正确；
D．两个离子轨迹组合是一个圆周，如图，根据圆的对称性，所以重新回到x轴时距O点的距离相同，故D错误。
故选BC。
三、填空与实验题（本大题共2小题，共14分）
13. 用伏安法测某一电阻：电压表示数为U，电流表示数为I，电阻测量值R＝。如果采用如图甲所示电路，测量值为R1，如果采用如图乙所示电路，测量值为R2，电阻的真实值为R真，它们之间的关系是：R1______R真，R2______R真（填“>”、“＝”或“<”），这种误差属于______误差。
【答案】 ①. > ②. < ③. 系统
【解析】
【详解】[1]甲电路中电压表读数大于电阻上电压的真实值，则根据R＝可知，测量值大于真实值，即它们之间的关系是
R1>R真
[2]乙电路中电流表读数大于待测电阻的电流，根据R＝可知电阻的测量值小于真实值，即
R2[3]这种误差属于仪器本身造成的系统误差。
14. 某学习小组设计了如图1所示的电路测量电源电动势E和内阻r．实验器材有：待测电源，电流表A（量程为0.6A，内阻不计），电阻箱R，电键S，导线若干．闭合S，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应电流I，由测得的数据，绘出了如图2所示的图线，则电源电动势E=__________V，内阻r=__________Ω．
【答案】 ①. 1.5 ②. 3
【解析】
【分析】
【详解】[1][2]由闭合电路欧姆定律可知
即
图象的斜率为
解得
截距
解得
四、计算题。（共3小题，其中15题11分、16题12分，17题15分，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15. 如图所示，半径为的圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。现有一带电离子（不计重力）从A以速度沿圆形区域的直径射入磁场，已知离子从A点入射到C点射出磁场时速度方向改变了60º
（1）该离子带何种电荷；
（2）求该离子的电荷量与质量之比。
【答案】（1）离子带负电 （2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）粒子向下偏转，洛伦兹力向下，由左手定则可知离子带负电。
（2）
离子在磁场中运动轨迹为一段圆弧，所对应圆心角为60º
①，②
联立①②解得
16. 如图所示，电源的电动势E=110V，电阻R1=21Ω，电动机绕组的电阻R0=0.5Ω，电键S1始终闭合．当电键S2断开时，电阻R1的电功率是525W；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是336W，求：
（1）电源的内电阻；
（2）当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率．
【答案】（1）1Ω（2）1606W
【解析】
【详解】设S2断开时R1消耗的功率为P1，则
代入数据可以解得，
设S2闭合时R1两端的电压为U，消耗的功率为P2，则
解得，
U=84V
由闭合电路欧姆定律得，
代入数据，得
流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2，
A
而电流关系:
所以
由
代入数据得，
17. 如图所示，水平放置的两块平行金属板长L=5cm，两板间距d=1cm，两板间电压为U=90V，且上板带正电，一个电子沿水平方向以速度，从两板中央射入（已知电子质量，电荷量），求：
（1）电子偏离金属板的侧位移是多少？
（2）电子飞出电场时的速度是多少？
（3）电子离开电场后，打在屏上的P点，若s=10cm，求OP的长。
【答案】（1）；（2），与水平方向的夹角正切值为；（3）
【解析】
【详解】（1）电子在电场中做类平抛运动，则水平方向有
竖直方向有
联立解得
（2）电子飞出电场时在竖直方向的分速度为
电子飞出电场时的速度大小为
设电子飞出电场时的速度与水平方向的夹角为，则有
（3）电子飞出电场后，做匀速直线运动，则
代入数据解得