2022-2023学年四川省达州市第一中学高二上学期期末物理试题含解析

这是一份2022-2023学年四川省达州市第一中学高二上学期期末物理试题含解析，共28页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1. 关于电场线的性质，下列说法正确的是（ ）
A. 电场线是为了形象描述电场的曲线，是真实存在的
B. 静电场中的电场线一定是闭合的
C. 电场线的疏密表示电场的强弱
D. 电场线在特殊情况下可以相交
【答案】C
【解析】
【详解】A．电场是客观的存在，而电场线是人为假想的曲线的，不是客观的存在，故A错误；
BD．电场线起于正电荷，止于负电荷，电场线不闭合，不相交，故BD错误；
C．电场线疏密描述电场的强弱，电场线密的地方，电场强度大，疏的地方电场强度弱，故C正确；
故选C。
2. 如图所示是一匀强电场的电场线，一个电子只在电场力作用下从a点运动到b点，它的轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A. 场强方向水平向右B. 电场力一定做正功
C. 电子在a点的速率一定大于在b点的速率D. 电子所受电场力方向可能沿轨迹的切线方向
【答案】B
【解析】
【详解】A．电子所受电场力方向指向轨迹凹侧，所以场强方向水平向左，故A错误；
BC．电子在沿电场方向存在位移，电场力一定做正功，所以电子在a点的速率一定小于在b点的速率，故B正确，C错误；
D．电子在匀强电场中做抛体运动，速度方向始终不与电场力方向平行，即电子所受电场力方向不可能沿轨迹的切线方向，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，在场强大小为E0的匀强电场中，当正方形abcd中心放一正电荷Q时，正方形的顶点a的场强为零，则正方形顶点b的场强大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设点电荷在a点的电场强度为E1
匀强电场的方向为由a点指向c点，顶点b的场强大小为
解得
故选B。
4. 如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中R3为滑动变阻器，R1、R2为定值电阻，R4为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小）。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。则下列说法中正确的是（ ）
A. 微粒带负电
B. 滑动变阻器的触头P向下端移动时，带电微粒向下运动
C. 减小R4的光照强度，带电微粒向上运动
D. 增大R4的光照强度，R1消耗的电功率变小
【答案】D
【解析】
【详解】A．微粒静止在电容器两极板之间， 受向上的电场力与重力平衡，根据电路结构可知电容器上极板带负电，下极板带正电，板间电场方向向上，与微粒所受电场力方向相同，所以微粒带正电，故A错误；
B．P向下端移动时，电容器两极板间电压增大，板间场强增大，电场力增大，微粒将向上运动，故B错误；
C．减小R4的光照强度，则R4阻值增大，由动态电路“串反并同”可知通过R3的电流减小，电容器两板间电压减小，场强减小，微粒将向下运动，故C错误；
D．增大R4的光照强度，则R4阻值减小，电路总电流增大，路端电压减小，R1两端电压减小，电功率变小，故D正确。
故选D。
5. 如图所示，平面内直线和垂直相交于点，、关于点对称，、也关于点对称，是的中点，是的中点，且，下列说法错误的是（ ）
A. 若将电荷量为的点电荷放置在点，则四点场强相同
B. 若将电荷量为和的点电荷分别放置在点和点，则电势
C. 若在点和点各放置一个等量同种正点电荷，将一电子从点由静止释放， 电子将在间做往返运动
D. 若空间存在一平行于所在平面的匀强电场，且、三点的电势分别为、、，则匀强电场的场强大小为
【答案】A
【解析】
【详解】A．若将电荷量为的点电荷放置在点，则四点场强大小相同，方向不同，故A错误，符合题意；
B．若将电荷量为和的点电荷分别放置在点和点，根据等量异种点电荷的中垂线电势为零，更靠近正点电荷，更靠近负点电荷，所以电势， 故 B 正确，不符合题意；
C．若在点和点各放置一个等量同种正点电荷，关于中点对称的两点场强等大反向，所以电子在间受力与间受力具有对称性，所以将一电子从点由静止释放，电子将在间做往返运动，故C正确，不符合题意；
D．若空间存在一平行于所在平面的匀强电场，且三点的电势分别为、、，在匀强电场中沿任意方向电势降落是均匀的，可知将间的电势降分成4等份，则
所以为等势线，作出垂线可得电场线的方向，如图
由此可得电场强度大小为
故D正确，不符合题意。
故选A。
6. 如图甲所示，直线表示某电场中的一条电场线，是直线上的两点，将一质子从点处由静止释放，该质子仅在电场力作用下从运动到过程中的图像如图乙所示。设两点的电势分别为，场强大小分别为、，质子在两点的电势能分别为、，则（ ）
A B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A．质子仅在电场力作用下由静止开始从运动到，说明受电场力向右，则场强向右，沿电场线方向电势降低，则
故A错误；
BC．从图乙所示，质子的运动是匀加速直线运动，电场力不变，所以有
故BC错误；
D．质子从运动到过程中，只有电场力做功，由于动能增大，可知，电场力做正功，则质子的电势能减小，则有
故D正确。
故选D。
7. 如图所示，在以O点为圆心的一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中，已知A2A4与A1A3的夹角为60°。一质量为m、带电量为的正电粒子以某一速度从Ⅰ区域的边缘点A1处沿与A1A3成30°角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入Ⅱ区域，最后再从A4处射出磁场。不计粒子重力，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子在磁场区域Ⅰ、Ⅱ中做圆周运动的半径和之比为
B. 粒子在磁场区域Ⅰ、Ⅱ中做圆周运动的周期和之比为
C. 粒子在磁场区域Ⅰ、Ⅱ中运动的时间和之比为
D. 磁场区域Ⅰ、Ⅱ中的磁感应强度大小和之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．粒子的运动轨迹如图所示
根据几何关系可知，粒子在磁场区域Ⅰ、Ⅱ中做圆周运动的半径和之比为，所以A错误；
D．根据
解得
则磁场区域Ⅰ、Ⅱ中的磁感应强度大小和之比为1:2，所以D错误；
B．根据周期公式有
则粒子在磁场区域Ⅰ、Ⅱ中做圆周运动的周期和之比为2:1，所以B错误；
C．根据
则粒子在磁场区域Ⅰ、Ⅱ中运动的时间和之比为
所以C正确；
故选C。
8. 如图所示，边界水平的区域I、II宽度均为，两区域内存在水平匀强磁场，磁感应强度相同。边长为的正方形导线框从Ⅰ区域上方某位置由静止释放，已知线框恰能匀速穿过Ⅱ磁场，重力加速度为g。则下列说法错误的是（ ）
A. 线框穿过Ⅰ区域磁场过程加速度大小一定小于g
B. 线框穿过Ⅰ区域磁场和穿过II区域磁场过程安培力的冲量相同
C. 线框穿过Ⅰ区域磁场比穿过II区域磁场产生的焦耳热小
D. 线框穿过I、II两区域磁场的过程所用时间可能相同
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意可知，恰能匀速穿过II磁场，则有
穿出I磁场后，还需要经过一段加速过程，才能到达II磁场，因此穿出I磁场时的速度必然小于。假设线框穿过磁场过程的加速度大于，则刚进入磁场时做减速运动，减速过程所能达到的最小速度即为，与上述分析不符，故线框穿过磁场过程的加速度大小一定小于，故A正确；
B．线框穿过磁场过程安培力的冲量
线框穿过I磁场和穿过II磁场过程，磁通量变化量大小相同，则安培力的冲量相同，故B正确；
CD．由A选项分析可知，线框穿过磁场过程仍然向下加速，且最大速度小于，穿过磁场速度为，则线框穿过磁场的过程所用时间大于穿过磁场的过程所用时间，穿过磁场的过程，线框产生焦耳热为
易知，两个过程中磁通量变化量相同，所以线框穿过磁场比穿过II磁场产生的焦耳热小，故D错误，C正确。
故选D。
二、多选题（每题4分，共5道小题，共计20分）
9. 下列说法中正确的是（ ）
A. 磁感应强度是矢量，磁感应强度的方向就是磁场的方向
B. 磁感应强度的方向与放在该处的通电直导线所受安培力方向相同
C. 磁通密度越大，则磁感应强度越大
D. 穿过某一面积的磁通量为零，则该处磁感应强度一定为零
【答案】AC
【解析】
【详解】A．磁感应强度是矢量，磁感应强度方向就是磁场的方向，A正确；
B．磁感应强度的方向与放在该处的通电直导线所受安培力方向相互垂直，B错误；
C．磁通密度是磁感应强度的一个别名，它表示垂直穿过单位面积的磁感线的多少，故磁通密度越大，磁感应强度越大，C正确；
D．穿过某一面积的磁通量为零，则该处磁感应强度为零或者磁感应强度的方向与该面平行，D错误；
故选AC。
10. 如图所示，MN右侧有一正三角形匀强磁场区域（边缘磁场忽略不计），上边界与MN垂直。现有一与磁场边界完全相同的三角形导体框，从MN左侧垂直于MN匀速向右运动，导体框穿过磁场过程中所受安培力F的大小随时间变化的图像以及感应电流i随时间变化的图象正确的是（取逆时针电流为正）（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】CD．设正三角形的边长为a，匀速运动的速度为v，线框匀速进入磁场的过程，由楞次定律可知，电流方向为逆时针为正方向，线框所受的安培力方向向左，t时刻线框有效切割长度
产生的感应电动势
感应电流的大小
电流与时间成正比；同理，线框离开磁场过程，回路中磁通量减小，产生的感应电流为顺时针为负方向
电流随时间均匀减小，故C正确，D错误。
AB．进磁场根据安培力公式
图线是开口向上的抛物线；线框离开磁场
图线是开口向上的抛物线。根据数学知识可知B正确，A错误。
故选BC。
11. 如图甲所示，两平行极板P、Q的极板长度和板间距离均为l，位于极板左侧的粒子源沿两板的中轴线向右连续发射质量为m、电荷量为、速度相同、重力不计的带电粒子。在时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极板边缘的影响）。已知时刻进入两板间的带电粒子恰好在时刻经极板边缘射出。不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况，则下列说法正确的是（ ）
A. 该粒子在平行板间不是一直做曲线运动
B. 该粒子在平行板间偏转时的加速度
C. 两平行板间所加电压大小为
D. 若时刻进入两板间的带电粒子，也恰好经极板边缘射出，则两板间所加电压大小应为
【答案】AD
【解析】
【详解】A. 粒子在水平方向一直做匀速直线运动，竖直方向有电压时做匀变速直线运动，则该粒子在0~t0时间内做匀变速曲线运动，t0-2t0时间内做直线运动，故A正确；
B. 该粒子在平行板间偏转时的加速度a，竖直方向做匀加速直线运动，时刻进入两板间的带电粒子恰好在时刻经极板边缘射出，有
可求得
故B错误；
C. 两平行板上所加电压大小
联立可得
故C错误；
D. 若时刻进入两板间的带电粒子，也恰好经极板边缘射出，因水平速度不变，则运动时间不变为，设电压大小为，则加速度为
有
解得
故D正确；
故选AD。
12. 如图所示，为回旋加速器的原理图.其中和是两个中空的半径为的半圆形金属盒，接在电压为的加速电源上，位于圆心处的粒子源能不断释放出一种带电粒子（初速度可以忽略，重力不计），粒子在两盒之间被电场加速，、置于与盒面垂直的磁感应强度为的匀强磁场中。已知粒子电荷量为、质量为，忽略粒子在电场中运动的时间，不考虑加速过程中引起的粒子质量变化，下列说法正确的是（ ）
A. 加速电源可以用直流电源，也可以用任意频率的交流电源
B. 加速电源只能用周期为的交流电源
C. 粒子第一次进入盒与第一次进入盒的半径之比为
D. 粒子在电场中加速的次数为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．粒子每次经过两盒之间被电场加速，说明加速电源必然是交流电源，故A错误；
B．保证粒子每次经过两盒之间被电场加速，使用周期为粒子运动周期的交流电源，故B正确；
C．粒子第一次进入盒，根据动能定理
第一次进入盒，根据动能定理

根据洛伦兹力提供向心力
故
故C错误；
D．当粒子射出磁场时，其轨迹半径为R，则其速度为
根据动能定理
解得
故D正确。
故选BD。
13. 如图所示，甲图中M为电动机，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如乙图所示。已知电流表读数在以下时，电动机没有发生转动，各电表均视为理想电表。以下判断正确的是（ ）
A. 变阻器的最大阻值为
B. 电路中电源的电动势为，内阻为
C. 电动机的最大发热功率为
D. 电动机的最大输出功率为
【答案】ABC
【解析】
【详解】B．由题意可知，当通过电动机的电流在以下时，电动机属于纯电阻元件，其U-I图线应为直线，当通过电动机的电流在以上时，电动机属于非纯电阻元件，U-I图线将不再是直线。结合图像可知，当I1=0.1A时，路端电压为U1=3.4V，此时滑动变阻器接入回路的电阻最大；当I2=0.3A时，路端电压为U2=3.0V，此时滑动变阻器接入回路的电阻为零。综上所述，根据闭合电路欧姆定律可得
解得
故B正确；
A．电动机线圈电阻为
根据前面分析可知
解得变阻器的最大阻值为
故A正确；
C．电动机的最大发热功率为
故C正确；
D．电动机的最大输出功率为
故D错误。
故选ABC。
三、实验题（共2道小题，共计14分）
14. 如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：
①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________偏转（填“向左”“向右”或 “不”）；
②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________；
A．插入铁芯 B．拔出A线圈
C．变阻器的滑片向左滑动 D．断开开关S瞬间
【答案】 ①. 向右 ②. BD
【解析】
【详解】①[1]已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转；
②[2]A．要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律知，磁通量应减小。插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加，A错误；
B．拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，B正确；
C．变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，B线圈中的磁通量增大，C错误；
D．断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，D正确。
故选BD。
15. 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除了若干导线和开关外，还有以下实验器材：
A. 直流电源（电动势约为，内阻不计）；
B. 直流电流表（量程，内阻约为）；
C. 直流电流表（量程，内阻约为）；
D. 直流电压表（量程，内阻约为）；
E. 直流电压表（量程，内阻约为）；
F. 滑动变阻器（阻值，电流）；
G. 滑动变阻器（阻值，电流）；
H. 标有“”待测小灯泡.则：
（1）实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测量多组数据.那么，
①实验中电流表应选________，电压表应选_______，滑动变阻器应选_______（均用序号字母表示）；
②请将设计的实验电路图画在图中的虚线方框内（其中，部分电路已画出）. _______
（2）某同学通过实验作出的小灯泡的伏安特性曲线如图所示.现将实验中使用的小灯泡接到如图所示的电路中，其中，电源的电动势为，内阻为，定值电阻，此时小灯泡的实际功率为_______.（结果保留两位有效数字）
【答案】 ①. C ②. E ③. F ④. 见解析 ⑤. 0.84
【解析】
【详解】（1）[1][2][3]灯泡的额定电压为5V，因此电压表选择E；而灯泡的额定电流
故电流表应选择C；因本实验采用分压接法，滑动变阻器应选小电阻；故滑动变阻器选择F；
[4] 描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器采用分压式接法；灯泡的电阻较小，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，所以电路图如图：
；
(3) 把定值电阻与电源整体看做等效电源，根据闭合电路欧姆定律得
U=6-10I
作出电源的U-I图象如图所示：
由图示图象可知，灯泡两端电压
U=2.2V
灯泡电流
I=0.38A
灯泡实际功率
P=UI=0.84W
四、解答题（共4道小题，共计42分）
16. 如图所示，质量均为m、带等量异种电荷的A、B两个小球放在光滑绝缘的固定斜面上，给B球施加沿斜面向上、大小为（g为重力加速度）的拉力，结果A、B两球以相同的加速度向上做匀加速运动，且两球保持相对静止，两球间的距离为L，小球大小忽略不计，斜面的倾角，静电力常量为k，，，求：
（1）两球一起向上做加速运动加速度大小；
（2）A球所带的电荷量的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）对两球整体分析，两球一起向上做匀加速运动，设加速度为，根据牛顿第二定律可得
解得
（2）设球的带电量为，对球研究，根据牛顿第二定律有
解得
17. 如图所示电路中，定值电阻，当开关接点时，电流表示数；当开关接点时，电流表示数，电源的输出功率为.求：
（1）电阻的阻值；
（2）该电源的电动势和内阻.
【答案】（1）9 ；（2）3V，1
【解析】
【详解】（1）当开关接点时，电流表示数，电源的输出功率为。根据
解得
（2）当开关接点时，电流表示数，有
当开关接点时，电流表示数，有
带入数据解得
18. 如图所示，水平面上有一面积为S的圆形线圈与导轨ABCD相连，线圈的电阻为，内有磁场，磁感应强度随时间变化的关系为（常量），导轨AB与CD相距l，虚线PQ把导轨ABCD分为Ⅰ、Ⅱ两个区域，Ⅰ区有水平向左的匀强磁场，Ⅱ区有垂直纸面向外的匀强磁场，两个区域的磁感应强度大小均为B，现有一根质量为m、电阻为R的导体棒以初速度ν从Ⅰ区向右运动到Ⅱ区，不计一切摩擦，导轨的电阻不计，重力加速度为g，求：
（1）在Ⅰ区运动时导轨对棒的弹力FN；
（2）刚进入Ⅱ区瞬间棒的热功率。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）在Ⅰ区时，感应电动势
感应电流大小
根据楞次定律判断知，感应电流方向在圆形线圈中为顺时针方向；根据左手定则，判断知棒所受安培力方向与导体棒重力方向相同，大小为
对棒在竖直方向上，有
可得在Ⅰ区运动时，导轨对棒的弹力
（2）棒刚进入Ⅱ区时，总的感应电动势为
此时电流
又
得刚进入Ⅱ区瞬间，棒的热功率
19. 在平面内，直线与y轴的夹角。第一、第二象限内存在大小均为E，方向分别为竖直向下和水平向右的匀强电场：在x轴下方有垂直于纸面向外的匀强磁场，如图所示。现有一质量为m、电量为的粒子甲从直线上点处由静止释放，然后进入磁场，又从O点进入电场，不计粒子的重力，求：
（1）粒子甲第一次进入磁场时速度的大小与方向；
（2）磁感应强度的大小；
（3）如果在直线上A点释放粒子甲的同时，在第一象限某处由静止释放一质量为m、电量为的粒子乙，当乙第一次离开磁场时正好与第一次进入磁场的甲粒子相遇，求乙粒子释放处的坐标。（不计粒子间相互作用力）
【答案】（1），方向与x轴成45°角；（2）；（3）（2.86L，0.1849L）
【解析】
【详解】（1）粒子在第二象限匀加速直线过程中，由动能定理得
解得
粒子在第一象限做类平抛运动，加速度
进入磁场时竖直速度

进入磁场时速度
方向与x轴成45°角。
（2）粒子进入磁场时沿x轴方向的位移
因
可得
x=2L
粒子进入磁场做圆周运动的半径为
根据

可得

（3）粒子甲第一次进入磁场所用的时间

设粒子乙开始释放位置的坐标为（x，y）粒子乙进入磁场时的速度
时间
粒子乙在磁场中做圆周运动的时间
由题意可知
解得

粒子乙在磁场中做匀速圆周运动的半径
则粒子乙释放点的横坐标为
粒子乙释放点的横坐标（2.86L，0.1849L）