2022-2023学年河南省商丘市第一高级中学高二上学期期末考试物理试题含解析

  商丘市一高2022-2023学年第一学期期末考试

高二物理试卷

一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合題目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1. 现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，你认为下列陈述中符合事实的是（　　）

A. 麦克斯韦首先预言用实验证实了电磁波的存在

B. 在真空中电磁波的传播速度小于真空中的光速

C. 空间有变化的电场（或磁场）存在，不一定能形成电磁波

D. 把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机接收不到电磁波的信号，拨打该手机号码，手机不会响铃（或振动）

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．麦克斯韦首先预言电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误；

B．在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速，B错误；

C．只有周期性变化的电场才能形成电磁波，均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波，C正确；

D．电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，D错误。

故选C。

2. 如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转。首先观察到这个实验现象的物理学家是（    ）

A. 伽利略 B. 安培 C. 奥斯特 D. 牛顿

【答案】C

【解析】

【详解】当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，说明电流产生了磁场，这是电流的磁效应，首先观察到这个实验现象的物理学家是奥斯特。

故选C。

3. 如图所示，一重力不计的带电粒子由平行板的极板边缘以平行极板的速度射入，经过一段时间由下极板的边缘离开，已知两极板之间的距离为d、两极板的长度为L、粒子在极板间运动的时间为t。则下列说法正确的是（　　）

A. 水平方向上前与后电场力做功的比值为1∶1

B. 竖直方向上前与所需时间的比值为

C. 前与后电势能变化量的比值为1∶3

D. 前与后竖直方向下落高度比值为1∶2

【答案】C

【解析】

【详解】AD．根据类平抛运动规律，可得

易知，粒子水平方向上前与后所用时间的比值为

粒子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速运动规律可知这两个运动过程的竖直分位移之比为

根据

可知，电场力做功的比值为1：3，故AD错误；

B．同理，根据匀变速运动规律的推论可知竖直方向上前与所需时间的比值为

故B错误；

C．根据

电场力做功多少，电势能就改变多少，结合A选项分析，可知前与后电势能变化量的比值为，故C正确。

故选C。

4. 如图所示，在溶液中，正、负电荷定向移动，其中水平向左移动。若测得内分别有个和个通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向和大小为（　　）

A. 水平向左 B. 水平向右 C. 水平向左 D. 水平向右

【答案】D

【解析】

【详解】由题意可知，2s内流过截面上的电量

则电流强度

水平向右移动，所以电流方向向右。

故选D。

5. 如图所示，A、B、C是正三角形的三个顶点，O是AB的中点，两根互相平行的通电长直导线垂直纸面固定在A、B两处，导线中通入的电流大小相等、方向相反．已知通电长直导线产生磁场的磁感应强度为通电长直导线的电流大小，r为距通电长直导线的垂直距离，k为常量，O点处的磁感应强度大小为B0，则C点处的磁感应强度大小为

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】设A、B处的电流在O点产生的磁感应强度大小为，方向如图所示，有，即，由及可知，A、B处的电流在C点产生的磁感应强度大小为，方向如图所示，由平行四边形定则及顶角C为120°可知合磁感应强度大小为，C正确．

6. 如图所示，在理想的虚线边界内有范围足够大的匀强磁场，ab，cd段水平，bc，de段竖直，且．在纸面内大量质子从a点垂直于ab以不同速率射入磁场，不计质子间的相互作用力和重力，则从边界de垂直射出的质子与在磁场中运动时间最长的质子的速率之比为（    ）

A. 3：2 B. 36：13 C. 9：4 D. 36：17

【答案】B

【解析】

【详解】画出粒子的运动轨迹如图所示

设bc长度为2L，则ab=cd=3L，从边界de垂直射出的质子，轨迹如图中蓝色圆弧1所示，其半径R1由几何关系可知

R1=ab+ cd=6L

设质子过bcde上一点g，当∠Oag最大时，∠aOg最小，粒子运动时间最长，O为粒子做圆周运动的圆心，由几知，当粒子过c点时，质子运动时间最长，轨迹如图中红色圆弧2所示，设半径为R2，则有

得

由

得

知质子在磁场中运动速率之比等于半径之比，所以从边界de垂直射出的质子与在磁场中运动时间最长的质子的速率之比为

故选B。

7. 如图电路中，为定值电阻，电表均为理想电表。移动滑动变阻器的滑片，V、V1、V2和A四个电表的示数分别记为、、和，则必有（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据欧姆定律可得

根据闭合电路欧姆定律可得

所以有

，

由于和的大小关系未知，所以无法判断和的关系，但一定有

所以一定有

故选B。

8. 如图所示，在点电荷+q的电场中，放着一块带有一定电荷量且电荷均匀分布的绝缘椭圆形薄板，MN过几何中心O点且垂直于板面，点电荷+q与a点、O点、b点之间的距离分别为、和。已知图中a点的电场强度为零，则图中b点的电场强度的大小和方向分别为（　　）

A. 、方向水平向右

B. 、方向水平向左

C. 、方向水平向左

D. 、方向水平向右

【答案】C

【解析】

【详解】由题意可知，薄板在a点产生的电场强度与点电荷+q在a点产生的电场强度等大反向，点电荷+q在a点产生的电场强度为

方向水平向左。

故薄板在a点产生的电场强度大小

方向水平向右。

由对称性可知，薄板在b点产生的电场强度大小

方向水平向左。

图中b点的电场强度的大小

方向水平向左。

故选C。

9. 如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是（　　）

A. 将线框向左拉出磁场

B. 以ab边为轴转动（小于90°）

C. 以ad边为轴转动（小于60°）

D. 以bc边为轴转动（小于60°）

【答案】ABC

【解析】

【详解】产生该应电流的条件：穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路产生感应电流。

A．将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc边做切割磁感线运动，穿过线框的磁通量减少，所以线框中产生感应电流，A正确；

B．当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边右半段在做切割磁感线运动，穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流，B正确；

C．当线框以ab边为轴转动（小于60°），穿过线框的磁通量减少，所以在转动过程中产生感应电流，C正确；

D．当线框以bc边为轴转动时，如果转动角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变（其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积），D错误。

故选ABC。

10. 静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置．如图所示为该透镜工作原理示意图，虚线表示这个静电场在xOy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于x轴、y轴对称，且相邻两等势线的电势差相等，图中实线为某个电子通过电场区域时的轨迹示意图，关于此电子从a点运动到b点过程中，下列的说法正确的是（    ）

A. a点的电势低于b点的电势 B. 电子在a点的加速度大于在b点的加速度

C. 电子在a点的动能小于在b点的动能 D. 电子在a点的电势能小于在b点的电势能

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据等势线与电场线垂直，可作出电场线，电子所受的电场力与场强方向相反，故电子在y轴左侧受到一个斜向右下方的电场力，在y轴右侧受到一个斜向右上方的电场力，故电子沿x轴方向一直加速，对负电荷是从低电势向高电势运动，则a点的电势低于b点的电势，A正确；

B．根据等势线的疏密知道b处的电场线密些，场强大，电子在b点的加速度大，B错误；

CD．根据负电荷在电势高处电势能小，可知电子的电势能一直减小，则电子在a处的电势能大于在b处的电势能；电子的电势能减小，则电子动能增加，电子在a点的动能小于在b点的动能，C正确，D错误。

故选AC。

11. 如图所示电路中，E为电源（内阻为r），、为定值电阻，为滑动变阻器，为光敏电阻（其阻值随光照强度的增大而减小），电压表为理想电压表，开关S闭合后，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法正确的是（    ）

A. 若仅将的滑片向下移动，电压表的示数将变大，电源效率将变大

B. 若仅将的滑片向下移动，消耗的电功率将变大，带电微粒将向上运动

C. 若仅增大光照强度，消耗的电功率将变小

D. 若仅增大光照强度，将有电流向上通过

【答案】AD

【解析】

【详解】A．若仅将的滑片向下移动，变大，外电路总电阻变大，路端电压即电压表的示数变大，电源效率变大，故A正确；

B．若仅将的滑片向下移动，和并联部分的电阻变大，分压变大，消耗的电功率变大，电容器两端的电压减小，带电微粒将向下运动，故B错误；

C．若仅增大光照强度，减小，分压变大，消耗的电功率变大，故C错误；

D．若仅增大光照强度，减小，分压减小，电容器放电，中有向上的电流通过，故D正确。

故选AD。

12. 如图甲所示是处在匀强磁场中的真空室内的两个半圆形的金属扁盒（“D”型盒），若“D”型盒的半径为R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，现在两“D”型盒间接入峰值为的交变电压，电压随时间的变化规律如图乙所示，粒子源S位于“D”型盒的圆心处，产生的带电粒子初速度可以忽略，现用回旋加速器分别加速氦核和质子，不考虑相对论效应和重力作用，下列说法正确的是（    ）

A. 氦核和质子在下方“D”型盒中第n个半圆的半径之比为

B. 氦核和质子所能达到的最大动能之比为1∶1

C. 氦核和质子在达到最大动能的过程中通狭缝的次数之比为1∶2

D. 若变为原来的2倍，粒子在“D”型盒中的运动时间变为原来的

【答案】BC

【解析】

【详解】A．在下方“D”型盒中第个半圆时加速次数为次，根据动能定理可得

根据洛伦兹力提供向心力可得轨迹半径为

联立解得

故氦核和质子在下方“D”型盒中第个半圆的半径之比为

故A错误；

B．“D”型盒半径为，根据洛伦兹力提供向心力可得

可得离开回旋加速器的最大动能为

由于

故氦核和质子所能达到最大动能之比为

故B正确；

C．设最大动能时氦核通狭缝加速的的次数为，质子的次数为，由A选项分析可知氦核和质子所能达到的最大动能相等，根据动能定理可得

故

故C正确；

D．设粒子在电场中加速的次数为N，则

根据带电粒子在磁场中运动的周期公式可得

若不考虑粒子在电场中的加速时间，则粒子在“D”型盒中的运动时间为

若变为原来的2倍，粒子在“D”型盒中的运动时间变为原来的，故D错误。

故选BC。

二、实验题（本题共2小题，13题每空1分，14题每空2分，共16分）

13. 小美同学想通过实验测定一个均匀导体的阻值。

（1）用游标卡尺测量有效长度时，测得的结果如图所示，则长度_________mm。在测量电阻时，采用了如下方法：

（2）她先用多用电表的欧姆档粗测，发现用“10”倍率时指针偏角过小，于是需要改“_________”（选填“1”或“100”）倍率，改换倍率后重新测量前还需要将两表笔短接做_________（填“机械”或“欧姆”）调零；

（3）用改换倍率后的欧姆挡测得待测电阻大致阻值如图，现备有下列器材进行进一步测量：后用伏安法更精确地测量其电阻Rx，要求测量数据尽量精确且电压从零开始增加，可供该同学选用的器材除开关、导线、待测电阻Rx外还有：

A．直流电源（24V）

B．电压表（量程0~15V，内阻约10kΩ）

C．电压表（量程0~50V，内阻约50kΩ）

D．电流表（量程0~10mA，内阻约为100Ω）

E．电流表（量程0~25mA，内阻约为30Ω）

F．滑动变阻器（最大阻值50Ω）

G．开关和导线若干

为了保证实验顺利进行，并使测量误差尽量小，电压表应选_________，电流表应选_________（请填写字母代号）；

（4）本实验的测量电路适合用电流表的_________（填“内”或“外”）接法和滑动变阻器的_________（填“分压”或“限流”）式接法；

（5）由于电表内阻的影响，Rx的测量值较真实值_________（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。

【答案】    ①. 42.40    ②. 100    ③. 欧姆    ④. B    ⑤. D    ⑥. 内    ⑦. 分压    ⑧. 偏大

【解析】

【详解】（1）[1]20分度游标卡尺的精确值为，由图可知中长度为

（2）[2][3]欧姆表指针偏转角度太小，说明通过电流过小，倍率选小了，要准确测量电阻，要使指针到表盘中央刻度附近，应选用倍率高点的挡位，故应选择倍率“100”挡位；更改倍率后，要重新进行欧姆调零；

欧姆表读数为指针刻度读数乘以倍率，所以图中测量结果为

15.0Ω×100=1500Ω

（3）[4][5]直流电源电动势为24V，如果电压表选C，则读数时不超过满偏值的二分之一，所以电压表选B，则待测电阻两端的电压最大为15V，待测电阻阻值约为1500Ω，所以通过电阻的电流不超过0.01A，故电流表选D；

（4）[6][7]要求电压从零开始增加，所以滑动变阻器要分压式接法，待测电阻阻值约为1500Ω，根据

可得

故应选用电流表内接法；

（5）[8]由于内接法所用的电压表示数大于Rx两端的真实电压值，因此测量值较真实值是偏大的。

14. 实验小组要测定由三节干电池串联组成的电池组的电动势E（一节新的干电池的电动势为）和内阻r（约），实验可以提供的器材有：待测电池组、电流表（量程为，内阻约为）、电压表（量程为，内阻为）、不同阻值的定值电阻、滑动变阻器R（最大阻值为）、开关、导线若干。

（1）根据实验器材，实验小组设计了如图甲所示的实验电路图，为了使测量结果尽量精确，选阻值为___________（选填“”“”或“”）的定值电阻最好；

（2）将滑动变阻器R接入电路的阻值调至最大，闭合开关S，改变滑动变阻器R接入电路的阻值，记录多组电流表的读数I，电压表的读数U；

（3）忽略从电压表流过的电流，用E、r、I表示U，可得___________；

（4）利用测量所得数据，在坐标纸上作出图像如图乙所示，可得电池组的电动势为___________V（计算结果保留3位有效数字），内阻___________（计算结果保留2位有效数字）。

【答案】    ①.     ②.     ③. 4.36    ④. 1.2

【解析】

【详解】（1）[1]电压表与串联改装为大量程电压表，路端电压最大值约为4.5V，根据

计算得出，当时，U改=6V。选阻值为的定值电阻最好。

（3）[2]根据闭合电路欧姆定律

得

（4）[3][4]由图像可知，纵坐标截距

得

斜率为

得

三、计算题（本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。）

15. 如图所示为某汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路。已知电源的电动势，内阻，电动机的内阻。当闭合S1、断开S2时，电流表的示数为；当S1、S2均闭合时，电动机正常工作，电流表的示数为。不计电流表的内阻和导线电阻，车灯的电阻R1为定值。

（1）求车灯电阻R1的值：

（2）S1、S2均闭合时，求车灯的功率和电动机的机械功率；

（3）S1、S2均闭合时，若电动机突然被卡住不转动，求此时电流表的示数。

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】

【详解】（1）闭合S1、断开S2时，根据闭合电路欧姆定律

解得

（2）S1、S2均闭合时，路端电压为

车灯的电流为

车灯的功率为

电动机的电流为

电动机的机械功率为

（3）S1、S2均闭合时，若电动机突然被卡住不转动，外电阻为

电流表的示数为

16. 如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点。现有一质量为m、电荷量为-q、套在杆上的带负电小球（可视为质点）从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为。求：

（1）小球滑到C点时的速度大小；

（2）若以C点作为参考点（零电势点），试确定A点电势。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据点电荷的电场特征可知，BC所在的圆是一个等势面，所以小球从B到C电场力做的总功为零，由几何关系可得BC的竖直高度为

根据动能定理有

解得

（2）小球从A到C，重力和电场力均做正功，所以由动能定理有

得

又因为

且点为零电势点，则

17. 如图所示，在xOy平面直角坐标系中，直角三角形MNL内存在垂直于xOy平面向里磁感应强度为B的匀强磁场，三角形的一直角边ML长为6a，落在y轴上，∠NML = 30°，其中位线OP在x轴上。电子束以相同的速度v0从y轴上-3a≤y≤0的区间垂直于y轴和磁场方向射入磁场，已知从y轴上y=-2a的点射入磁场的电子在磁场中的轨迹恰好经过点．若在直角坐标系xOy的第一象限区域内，加上方向沿y轴正方向、大小为E=Bv0的匀强电场，在x=3a处垂直于x轴放置一平面荧光屏，与x轴交点为Q．忽略电子间的相互作用，不计电子的重力。试求：

（1）电子在磁场中运动的最长时间；

（2）电子束从+y轴上射入电场的纵坐标范围；

（3）从磁场中垂直于y轴射入电场的电子打到荧光屏上距Q点的最远距离。

【答案】（1）；（2）0≤y≤2a；（3）

【解析】

【详解】（1）由题意可知电子在磁场中的轨迹半径为

r = a

电子在磁场中的周期为

电子在磁场中运动的最长时间的

（2）电子能进入电场中，且离O点上方最远，电子在磁场中运动圆轨迹恰好与边MN相切，电子运动轨迹的圆心为O′点，如图所示。

则

有

=a

即粒子从D点离开磁场进入电场时，离O点上方最远距离为

所以电子束从y轴射入电场的范围为

0≤y≤2a

（3）假设电子没有射出电场就打到荧光屏上，有

3a=v0t

解得

所以，电子应射出电场后打到荧光屏上，电子在电场中做类平抛运动，设电子在电场的运动时间为，竖直方向位移为y，水平位移为x，水平

x=v0t

竖直

代入得

设电子最终打在光屏的最远点距Q点为H，电子射出电场时的夹角为θ有

有

当时，即时，有最大值，由于

所以