2024-2025学年福建省泉州市高二上学期1月期末考试物理试卷（解析版）

这是一份2024-2025学年福建省泉州市高二上学期1月期末考试物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，填空，计算题等内容，欢迎下载使用。
（考试时间90分钟，总分100分）
一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1. 如图，带电小球A置于绝缘底座上，带电小球B通过绝缘细线悬挂于支架上处于静止状态。已知A球的电荷量小于B球的电荷量，则（ ）
A. 两球一定都带正电
B. 两球一定都带负电
C. 两球受到的静电力大小一定相等
D. A球受到的静电力一定小于B球受到的静电力
【答案】C
【解析】AB．由图可知两球相互排斥，两球带同种电荷，可能都带正电，可能都带负电，故AB错误；
CD．两球间的静电力是一对相互作用力，等大反向，故两球受到的静电力大小一定相等，故C正确，D错误。
故选C。
2. 奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应，一个可自由转动的小磁针放在金属导线正下方，导线两端与一电池相连，接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。下列说法正确的是（ ）
A. 接通电源前，小磁针N极指向地理南极
B. 接通电源瞬间，小磁针上方导线的电流方向从右向左
C. 接通电源瞬间，小磁针N极垂直纸面向外转
D. 接通电源瞬间，小磁针N极垂直纸面向里转
【答案】D
【解析】A．根据地磁场分布，接通电源前，小磁针N极指向地理北极，故A错误；
B．导线左端与电池正极相连，接通电源瞬间，小磁针上方导线的电流方向从左向右，故B错误；
CD．根据安培定则，接通电源瞬间，小磁针N极垂直纸面向里转，故C错误，D正确。
故选D。
3. 一带电粒子仅在静电力作用下沿x轴正方向运动，运动过程中速度v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是（ ）
A 场强方向一定沿x轴正方向
B. 场强方向一定沿x轴负方向
C. 粒子在时刻的电势能比时刻的大
D. 粒子在时刻受到的静电力比时刻的小
【答案】C
【解析】ABD．图像的斜率表示加速度，由图可知图像的斜率不变，则带电粒子的加速度不变，根据牛顿第二定律可知，带电粒子受到的静电力不变，故粒子在时刻受到的静电力等于时刻受到的静电力，由于带电粒子沿x轴正方向运动，且带电粒子做匀加速直线运动，可知带电粒子受到的静电力沿x轴正方向，带电粒子的电性未知，故无法判断场强方向，故ABD错误；
C．由图可知，时间内，带电粒子的速度逐渐增大，带电粒子的动能逐渐增大，根据能量守恒，粒子的电势能逐渐减小，故粒子在时刻的电势能比时刻的大，故C正确。
故选C。
4. 小明同学用欧姆表测电阻，选择开关置于“×100”挡时，表针停在图中的100与500之间的中间位置上。为了使测量结果比较精确，下列操作正确的是（ ）
A. 换“”挡，需重新进行欧姆调零
B. 换“”挡，需重新进行欧姆调零
C. 无需换挡，直接读数并乘上100即可
D. 选择任意挡都行，都需进行欧姆调零
【答案】A
【解析】选择开关置于“×100”挡时，表针停在图中的100与500之间的中间位置上，可知待测电阻的阻值较大，表针位于表盘中央附近时，实验误差较小，为减小实验误差，应换“×1k”挡，需重新进行欧姆调零。
故选A。
5. 如图所示的电路中，为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片由b向a滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表V示数变大B. 电流表A示数变大
C. 流过的电流变小D. 流过的电流变大
【答案】B
【解析】AB．闭合开关S，将滑动变阻器的滑片由b向a滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，电源电动势不变，电路总电流增大，电流表A示数增大，电源内阻两端的电压增大，电源路端电压减小，电压表V示数变小，故A错误，B正确；
CD．电源路端电压减小，即两端的电压减小，则流过的电流变小，电路总电流增大，则流过的电流变大，故CD错误。
故选B。
6. 如图，竖直平面内有平行于该平面的匀强电场，一带电小球由M点斜向上抛出，速度大小为v、方向与水平面成角，经过时间t到达N点，速度大小仍为v、方向水平向右。已知小球运动轨迹在该竖直平面内，重力加速度大小为g，。下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度方向水平向右
B. 小球受电场力大小为重力的
C. 从M到N的过程，电场力做功为
D. 从M到N的过程，小球的电势能先减少后增大
【答案】C
【解析】AB．分析可知带电小球在电场中做匀变速曲线运动，以M点为坐标原点，水平向右为轴正方向，竖直向上为轴正方向，竖直方向的加速度
水平方向的加速度
设电场力为，其水平方向的分力
其竖直方向的分力为，则
得
故电场力大小，方向
得，即电场力与正方向成斜向上，因小球带电性质未知，故不能判断电场强度方向，故AB错误；
C．从M到N的过程，竖直方向的高度，设电场力做功为，由动能定理得，解得，故C正确；
D．由AB选项分析可知，电场力与正方向成斜向上，M点电场力和速度方向垂直，从M到N的过程，电场力与速度方向为锐角，故电场力一直做正功，电势能减小，故D错误。
故选C。
二、双项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每题只有两项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。）
7. 当带负电云层接近装有避雷针的建筑物时，避雷针上的感应电荷在其附近产生强电场，其电场线如图所示。强电场使避雷针与带电云层间的空气电离，电荷通过避雷针和导线被直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。M、N是避雷针正上方的两个点，则（ ）
A. M点的电势比N点高B. M点的电势比N点低
C. M点的场强比N点小D. M点的场强比N点大
【答案】AD
【解析】A B．沿电场线方向电势逐渐降低，电场线从M点指向N点，故M点的电势比N点高，故A正确，B错误；
C D．电场线疏密表示电场的强弱，M点电场线比N点电场线密集，故M点的场强比N点大，故C错误，D正确。
故选AD。
8. 如图，a、b、c、d、e、f为真空中边长为L的正六边形的六个顶点，O为正六边形的中心，在a、d两点分别固定电荷量为和的两个点电荷，静电力常量为k，则（ ）
A. O点场强大小为0B. O点场强大小为
C. b、c两点电场强度相同D. b、e两点电场强度相同
【答案】BD
【解析】AB．根据场强叠加原则可知O点场强大小为
故A错误，B正确；
CD．根据等量异种点电荷场强分布特点，结合对称性可知，b、c两点电场强度大小相等，方向不同；b、e两点电场强度大小相等，方向相同，故C错误，D正确
故选BD。
9. 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。如图所示，静止时，M、N两极板平行正对，N板固定，当手机运动状态变化时，M板可在一定范围内“上下左右”平动。下列说法正确的是（ ）
A. 静止时，电流表示数为零，两极板不带电
B. M板由静止向左平移时，电流由b流向a
C. M板由静止向上平移时，电流由b流向a
D. M板由静止向下平移时，电流由b流向a
【答案】BC
【解析】A．静止时，电流表示数为零，但两极板与电源连接，M板带正电荷，N板带负电荷，故A错误；
B．M板由静止向左平移时，正对面积减小，根据可知，电容减小，两极板间电势差不变，根据可知，电容器带电量减小，电流由b流向a，故B正确；
C．M板由静止向上平移时，两极板间的距离增大，根据可知，电容减小，两极板间电势差不变，根据可知，电容器带电量减小，电流由b流向a，故C正确；
D．M板由静止向下平移时，两极板间的距离减小，根据可知，电容增大，两极板间电势差不变，根据可知，电容器带电量增大，电流由a流向b，故D错误。
故选BC。
10. 如图，匀强电场中有一半径为0.1m的光滑绝缘圆轨道竖直固定放置，电场与轨道所在平面平行，轨道上A、B、C三点连线构成等边三角形，C点位于圆轨道最高点，A、B、C三点的电势分别为30V、、0V。一电荷量为、质量为的带正电小球在轨道内做圆周运动，经过A点时速度大小为。取重力加速度大小，则（ ）
A. 匀强电场的场强方向由A指向B
B. 匀强电场的电场强度大小为
C. 小球运动过程中电势能最小值为
D. 小球运动过程中对轨道压力最小值为0.3N
【答案】AC
【解析】A．设中点为点，则
则连线为一条等势线，根据沿电场线电势降低，可知匀强电场的场强方向由A指向B，故A正确；
B．根据几何关系可得
匀强电场的电场强度大小为
故B错误；
C．根据几何关系可知点在等势线上，点的电势为零，根据沿电场线电势降低，可知小球运动到最右端点时，电势最低，小球电势能最低，则
又
小球运动过程中电势能最小值为
故C正确；
D．小球所受电场力
设等效重力最高点所在的半径与竖直方向夹角为，则有
解得
等效重力
根据几何关系可知，E点即为等效重力最高点，小球运动至E点速度最小，小球运动过程中对轨道压力最小，小球从A点运动到E点过程，根据动能定理有
解得
在E点，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知小球运动过程中对轨道压力最小值为0，故D错误。
故选AC。
三、填空、实验题（本题共4小题，第11、12题各4分，第13题5分、第14题7分，共20分）
11. 如图，不可伸长的细绳上端固定，下端系在面积为的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。磁感应强度B随时间t的变化关系为（国际单位制）。时，穿过金属框的磁通量为_______Wb，金属框中_______（选填“有”或“没有”）感应电流。
【答案】0.02 有
【解析】[1]时，
穿过金属框的磁通量为
[2]金属框磁通量减小，则会有感应电流。
12. 如图，一块均匀的长方体金属样品，长、宽、厚分别为。电流沿AB方向时，测得样品的电阻为R，则样品的电阻率为_______。电流沿AB方向时，样品中电子定向移动的速率为；等大的电流沿CD方向时，电子定向移动的速率为，则_______（选填“>”“=”或“
【解析】[1]根据
可得电阻率
[2]根据
可知
即
13. 某同学测量一段长度已知的金属丝的电阻率。实验操作如下：
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，选择金属丝的不同位置进行多次测量，取其平均值作为金属丝的直径。某次测量示数如图甲所示，读出其测量值为___________mm；
（2）利用图乙所示的电路测量金属丝电阻Rx。实验时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将c点先后与a、b点连接，发现电压表示数变化较明显，电流表示数几乎不变，则测量时应将c点接___________（选填“a点”或“b点”）；按此连接测量，测量结果___________（选填“小于”、“等于”或“大于”）Rx的真实值。
（3）测出金属丝的阻值，根据电阻定律可得到金属丝的电阻率。
【答案】（1）0.920 （2）a点 小于
【解析】（1）[1]螺旋测微器的读数为
（2）[2][3]发现电压表示数变化较明显，电流表示数几乎不变，说电阻很小，电压表的分流很小，电流表应采用外接法，测量时应将c点接a点，由于电压表的分流，测得的电流比流过的电流大，根据
知电阻测量值小于Rx真实值
14. 为探究充电宝是不是一个有一定电动势和内阻的直流电源，某小组设计了如图甲所示的实验电路，测量充电宝的路端电压U和电流I的关系。
（1）根据图甲，完成图乙中的实物连线_______；
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到_______（选填“左”或“右”）端；
（3）闭合开关，调节滑动变阻器，记录每次操作的电流表和电压表的示数，将示数记录在表格中；
（4）根据数据作出图像，如图丙所示，由该图像可以得出的结论是：_______；
（5）该充电宝的电动势为_______V，内阻为_______Ω。
【答案】（1） （2）右 （4）充电宝是一个有一定电动势和内阻的直流电源 （5）5.08 0.16
【解析】[1]实物连线如图所示
[2] 滑动变阻器采用限流式接法，为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器接入电路的电阻最大，应将滑动变阻器的滑片移到右端。
[3]由图像可得，充电宝两端电压随电流的增大均匀减小，由闭合电路欧姆定律可得出结论：充电宝是一个有一定电动势和内阻的直流电源。
[4] [5] 由U-I图像可知，充电宝电动势为E=5.08V
内阻
四、计算题（本题共4小题，第15题6分、第16题8分，第17题12分，第18题14分，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的，答案中有单位的必须明确写出数值的单位）
15. 密立根油滴实验是物理学十大经典实验之一。该实验原理如图所示，两块平行带电金属板水平放置，两板间的电场可视为匀强电场。用一个喷雾器把许多油滴从上极板中间的小孔喷入电场，油滴由于摩擦而带电。当极板间的电压为U、间距为d时，一质量为m的油滴恰好悬浮于电场中，取重力加速度大小为g。求：
（1）两板间电场强度的大小E；
（2）该油滴的电荷量q。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）两板间电场强度的大小
（2）由平衡可知
解得
16. 高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示。电路正常工作时，超导部件将限流电阻短路，灯泡正常发光。当灯泡L发生短路时，通过超导部件的电流超过临界电流，造成超导体失超，从超导态（电阻为零）转变为正常态（一个纯电阻）。已知超导部件的正常态电阻，限流电阻，小灯泡L上标有“6V 6W”字样，电源电动势。求：
（1）电源的内阻r；
（2）L发生短路时，电源的输出功率P。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）灯泡正常发光时，超导部件将限流电阻短路，设通过灯泡的电流为I，则
由闭合电路欧姆定律得
解得
（2）L突然发生短路时，超导部件与限流电阻并联，设并联的总电阻为R，则
设L突然发生短路时，通过电源的电流为，则
电阻两端的电压为
电源的输出功率
17. 如图所示，带等量异种电荷的两正对平行金属板M、N间存在匀强电场，两板间的距离为d。M板中点处的粒子源发射速度大小均为的相同带电粒子，速度方向垂直M板向右的粒子，到达N板时速度大小为；速度方向平行M板向下的粒子，恰好从N板下端边缘射出。已知粒子的质量为m，电荷量为q，不计重力和粒子间的相互作用。
（1）求MN两板间的电势差U；
（2）求板的长度L。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）速度方向垂直M板向右的粒子在静电力作用下做匀加速直线运动，根据动能定理得
解得
（2）速度方向平行M板向下的粒子在静电力作用下做类平抛运动，设粒子的加速度大小为a，在电场中运动的时间为t，
两板间场强
由牛顿第二定律
水平方向
竖直方向
解得
18. 如图甲，带电小物块A锁定在光滑水平轨道上，通过一条跨过轻质光滑定滑轮的绝缘轻绳与不带电小物块B相连，轻绳不可伸长，A与滑轮间的轻绳水平。轨道上存在一水平方向的电场，以O点为原点，向右为正方向，建立坐标轴Ox，坐标轴上各点的电场强度E、电势φ与坐标x的关系图像如图乙、丙所示。若A锁定在处，解除锁定后，系统刚好处于静止状态。已知A的电荷量、质量，重力加速度大小。
（1）求B的质量；
（2）若A锁定在位置，求解除锁定瞬间，A的加速度大小和方向；
（3）仅将A的电荷量变为，并将A锁定在位置。求解除锁定后，A运动到处的动能。
【答案】（1） （2），方向向右 （3）
【解析】（1）物块A受静电力和绳子的拉力，处于静止状态，则
由图可知在处
物块B受重力和绳子的拉力，处于静止状态，则
解得
（2）因为位置的电场强度大于处的电场强度，所以解除锁定后，A、B一起向右加速运动，设A的加速度大小为a，物块A受静电力和绳子的拉力，则
对物块B，B受重力和绳子的拉力，则
由图可知在处
联立解得
方向向右。
（3）物块A在位置时，若A仅受静电力，设A的加速度为，则
解得
结合图乙可知，解除锁定后，从位置到位置，B拉动轻绳与A一起加速运动，从位置到位置，A的加速度大于B的加速度，轻绳变松弛。从位置到位置，由于A、B质量相同，A、B的动能相等，对A、B系统，设位置的电势为，位置的电势为，根据能量守恒得
对A，从位置到位置，设位置的电势为，根据能量守恒得
解得