安徽省宣城市2024-2025学年高二（上）期末调研测试物理试卷

这是一份安徽省宣城市2024-2025学年高二（上）期末调研测试物理试卷，共16页。试卷主要包含了质谱仪是分离和检测同位素的仪器等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.关于电磁学有关的物理学史，下列说法正确的是( )
A. 16世纪，英国科学家吉尔伯特在研究琥珀吸引轻小物体现象时创造了英语中的“electricity”(电)这个词
B. 库仑首先提出了电场的概念，并引用电场线形象地表示电场的强弱和方向
C. 法拉第发现了电流的磁效应
D. 楞次发现了电流的热效应
2.下列说法正确的是( )
A. 根据公式F=kq1q2r2可知，当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力变得无限大
B. 电动势在数值上等于非静电力在电源内把1C的电子从正极移送到负极所做的功
C. 由公式UAB=WABq可知，若将电荷量为1C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功1J，则A、B两点的电势差为1V
D. 由B=FIL可知，磁场中某点磁感应强度B与磁场力F成正比，与电流元IL成反比
3.下列说法不正确的是( )
A. 图甲中，建筑物顶端的避雷针利用了尖端放电原理
B. 图乙中，当带电小球靠近金属网时，验电器箔片会张开
C. 图丙中，高压输电线上方的两条接地导线可把高压线屏蔽起来，使它免遭雷击
D. 图丁中，电工穿着含金属丝织物制成的工作服，是为了屏蔽高压线周围的电场
4.如图所示，M、N为两个固定的等量同种正点电荷，在其连线的中垂线上的P点有一带正电的试探电荷q自P点以初速度v0沿直线向O点运动，已知粒子恰好到达O点，粒子仅受电场力作用，下列说法中正确的是( )
A. 从P到O的过程中，速度可能先变大，再变小
B. 整个运动过程中，粒子的电势能一直减小
C. 整个运动过程中，粒子在O点时，加速度最大
D. 从P到O的过程中，加速度可能先变大，再变小
5.合肥工业大学科研团队成功研制出兼具自修复性和高导电性的弹性导体，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图，电压表和电流表是理想电表，电源内阻忽略不计，a、b两点之间连接一弹性导体，未悬挂重物时，其阻值与定值电阻R恰好相等。在中间悬挂重物后，下列说法正确的是( )
A. 弹性导体电阻变小
B. 电压表与电流表示数之比变小
C. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变
D. 弹性导体消耗的功率变大
6.被人们誉为“天眼之父”的物理学家南仁东主持设计制造了我国球面射电望远镜(FAST)，是世界上最大的单口径射电望远镜，被称为“超级天眼”。“天眼眼眶”的直径为D，其所在处地磁场的磁感应强度大小为B，与“眼眶”平面平行、垂直的分量大小分别为B1、B2，则( )
A. B、B1、B2三者大小关系满足B=B1+B2
B. 穿过“眼眶”的磁通量大小为B2πD2
C. 在地球自转90∘的过程中，穿过“眼眶”磁通量的变化量为0
D. 在地球自转180∘的过程中，穿过“眼眶”磁通量的变化量为12B2πD2
7.如图所示，直线a、b分别为电源A、B的U−I图线，曲线c为某小灯泡L的U−I图线的一部分，三线交于一点P。小灯泡L分别直接与电源A、B构成回路甲、乙，下列说法正确的是( )
A. A的内阻小于B的内阻B. 小灯泡的电阻随电压增大而减小
C. 两回路中电源的输出功率相等D. 回路甲中电源的输出功率为最大输出功率
8.如图所示，等腰三角形ABC中，∠A=∠C=30∘。在A点和B点分别垂直纸面放置一条通电长直导线，在C处产生的磁场的方向由C指向B。已知通电长直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度B=kIr，其中k为常量，I为导线中的电流，r为该点到导线的距离。下列说法正确的是
A. A点处导线中的电流方向垂直纸面向外
B. B点处导线中的电流方向垂直纸面向里
C. A，B两点处导线中的电流之比为1:2
D. A，B两点处导线单独在C点产生的磁感应强度大小之比为2: 3
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.质谱仪是分离和检测同位素的仪器。如图所示，用质谱仪测量氢元素的同位素，让氢元素的三种同位素氕(11H)、氘( 12H)、氚( 13H)的离子流从容器A下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条质谱线，不计所有粒子的重力。下列说法正确的是( )
A. 在进入磁场时，氕的动能最小B. 氚在磁场中运动的时间最长
C. c质谱线对应氢元素的氕D. c质谱线对应氢元素的氚
10.如图所示，平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是( )
A. 电压表读数减小
B. 带电质点P的电势能减小
C. 电源的效率变高
D. 若电压表、电流表的示数变化量的绝对值分别为ΔU和ΔI，则ΔUΔI=r+R1
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。2024年暑假期间，某中学物理课题研究小组的同学为了撰写关于纯净水电导率(电导率σ是电阻率的倒数，是检验纯净水是否合格的一项重要指标)是否合格的实践报告，对市场上出售的纯净水进行了抽测，结果发现有不少样品不合格。
(1)为了方便测量纯净水样品的电阻，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，容器内径为d，装水部分长为L，容器两端用金属圆片电极密封。该同学先用多用电表粗略测量容器内水样的电阻。当选择欧姆表“×100”挡时，欧姆表示数如图1所示，对应的读数R=_______kΩ，用游标卡尺测量圆柱形容器内径，测得的读数如图2所示，则内径d=_______cm。
(2)为了准确测量水样的电导率，该同学选取的电压表和电流表，内阻分别约为5kΩ和1Ω。则下列图中符合实验要求且连线正确的是________。
A. B． C. D．
(3)该水样电导率的表达式为σ=_______(用测得的物理量U、I、d、L表示)。
12.将铜片和锌片相隔约1cm插入一个苹果中，可制成一个水果电池。
(1)甲同学使用多用电表的欧姆挡，将红、黑表笔分别接到水果电池的铜、锌两极上，粗略测量出水果电池内阻。该同学的做法_______(选填“合理”或“不合理”)。
(2)乙同学用图1所示方法测量该水果电池电动势和内阻，实验室准备了如下实验器材：
电流表A1(量程0.6A，内阻约0.5Ω)
电流表A2(量程20mA，内阻约10Ω)
电压表V(量程3V，内阻约1kΩ)
滑动变阻器R1(0∼10Ω)
滑动变阻器R2(0∼1000Ω)
待测水果电池(电动势E约为4V，内阻r约为200Ω)
开关S，导线若干
为尽量减小实验误差，实验中电流表选择_______；滑动变阻器选择_______(填写字母代号)。
(3)乙同学根据实验数据画出U−I图线，如图2所示。由图线可得水果电池的电动势E=_______V，内阻r=_______Ω(计算结果均保留3位有效数字)。
(4)乙同学又利用图像对所选实验电路进行误差分析。在图中实线是根据实验数据描点得到的；虚线是不考虑电表内阻影响情况下的U−I图像。下列图像表示正确的是________。
A. B．
C. D．
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.如图为利用某直流电动机提升重物的装置，所用电源内阻为r=2.0Ω。闭合开关K，当电动机以v=1m/s的恒定速度竖直向上提升质量为m=1.0kg的重物时，理想电压表V的示数为U=8.0V，理想电流表A的示数为I=2.0A。不计空气阻力和各处摩擦，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)电源的电动势E；
(2)电动机的内阻R0。
14.如图所示，一个带正电的小球，质量为m，电荷量为q，固定于绝缘轻杆一端，轻杆的另一端光滑铰接于O点，重力加速度为g。
(1)未加电场时，将轻杆向左拉至水平位置，无初速度释放，小球到达最低点时，求轻杆对它的拉力大小。
(2)若在空间中施加一个平行于纸面的匀强电场，大小方向未知。将轻杆从左边水平位置无初速度释放，小球到达最低点时，受到轻杆的拉力为4mg；将轻杆从右边水平位置无初速度释放，小球到达最低点时，受到轻杆的拉力为8mg。求电场强度的水平分量Ex和竖直分量Ey。
15.如图，在平面直角坐标系xOy中，y轴左侧存在沿x轴正方向的匀强电场，y轴右侧存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，两侧电场的电场强度大小相同，电场、磁场的范围均足够大。一质量为m、电量为q(>0)的带电粒子以一定的初速度v0(未知)沿y轴正方向从坐标点(−d,0)射入第二象限，在此后的运动过程中，粒子由(0,3d)第一次穿过y轴，并在右侧区域做匀速圆周运动，第二次恰好在原点O穿过y轴。已知重力加速度为g，求：
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)粒子第一次穿过y轴的速度和匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)粒子第五次经过y轴的坐标。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】A、16世纪，英国科学家吉尔伯特在研究琥珀吸引轻小物体现象时创造了英语中的“electricity”(电)这个词，故 A正确；
B、法拉第首先提出了电场的概念，并引用电场线形象地表示电场的强弱和方向，故B错误；
C、奥斯特发现了电流的磁效应，故C错误；
D、焦耳发现了电流的热效应，故D错误。
2.【答案】B
【解析】A. 库仑定律适用于点电荷，当两个电荷之间的距离趋近于零时不能再视为点电荷，库仑定律不再适用，此时的库仑力并不是无限大，故A错误；
B. 电动势在数值上等于非静电力在电源内把1C的电子从正极移送到负极所做的功，故B正确；
C. 根据公式UAB=WABq可知，若将电荷量为1C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功1J，则A、B两点的电势差为UAB=WABq=−11V=−1V，故C错误；
D. 磁场中某点磁感应强度B由磁场本身决定，与磁场力F和电流元IL无关，故D错误。
故选：B。
3.【答案】B
【解析】A.图甲中，建筑物顶端的避雷针利用了尖端放电原理，故A正确，不满足题意要求；
B.图乙中，当带电小球靠近金属网时，根据静电屏蔽可知，验电器箔片不会张开，故B错误，满足题意要求；
C.图丙中，三条高压输电线上方的两条导线与大地相连，形成一个稀疏的金属网，可把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故C正确，不满足题意要求；
D.图丁中，带电作业工人穿着含金属丝织物制成的工作服，金属丝织物能起到静电屏蔽作用，因此能屏蔽高压线周围的电场，D正确，不满足题意要求。
故选B。
4.【答案】D
【解析】解：A.在等量同种电荷连线中垂线上电场强度方向由O到P，正电的试探电荷q从P点到O点运动的过程中，电场力方向由O到P，则速度一直减小，故A错误；
B.试探电荷动能减小，电势能增加，故B错误；
C.粒子在O点时，电场强度为0，加速度为0，故C错误；
D.从P到O的过程中，电场线的疏密情况不确定，电场强度大小变化情况不确定，可能先变大后变小，也可能一直减小，则加速度可能是先变大后变小，故D正确。
故选：D。
在等量同种电荷连线中垂线上电场强度方向由O到P，根据力与速度的方向分析速度变化，根据功能关系分析B，粒子在O点时，电场强度为0，根据牛顿第二定律分析CD。
解决该题的关键是掌握等量的正电荷周围的电场线的分布情况，知道连线的中垂线上的电场强度的变化情况，知道电场力做功与电势能关系；
5.【答案】C
【解析】【分析】在中间悬挂重物后，根据电阻定律分析弹性导体电阻的变化情况，电压表与电流表示数之比等于弹性导体电阻。根据闭合电路欧姆定律分析电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值如何变化。将R看成电源的内阻，根据内外电阻的关系判断电源的输出功率如何变化，即可知道弹性导体消耗的功率变化情况。
本题是电路动态分析问题，关键要知道电压表与电流表示数之比等于弹性导体电阻，能根据闭合电路欧姆定律列式，分析知道电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变。
【解答】AB.根据题中的信息，无法知道弹性导体的电阻是变大还是变小，即无法知道电压表与电流表示数之比变大还是变小，A、B错误；
C.根据
U=E−IR
可知
ΔUΔI=R
即电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值等于电阻R的阻值，保持不变，C正确；
D.将电阻和电源作为等效电源，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，因此初始状态，弹性导体消耗的功率最大，悬挂重物后，无论弹性导体的阻值变大还是变小，弹性导体消耗的功率都变小，D错误。
故选C。
6.【答案】C
【解析】A.B、B1、B2三者大小关系满足B= B12+B22，A错误；
B.地磁场的磁感应强度大小为B，与“眼眶”平面垂直的分量大小为B2，穿过“眼眶”的磁通量大小为14B2πD2，B错误；
CD.在地球自转90∘、180∘的过程中，“眼眶”相对地磁场静止，穿过“眼眶”磁通量的变化量为0，故 C正确， D错误。
故选：C
7.【答案】C
【解析】A.由闭合电路欧姆定律可得路端电压U=E−Ir，结合电源的 U−I 图线，可知图线斜率的绝对值表示电源内阻，所以A的内阻大于B的内阻，A错误；
B、B.根据欧姆定律，小灯泡L的电阻为图线点与原点连线直线的斜率，故小灯泡L的电阻随电压的增大而增大，故B错误;
C.小灯泡在回路中的功率等于电源的 U−I 图线与小灯泡L的 U−I 图线的交点的坐标的乘积，所以小灯泡L在两回路中功率一样大，C正确；
D.对电源BIb=Ebrb，对回路乙分析12Ib=Ebrb+R，所以R=rb