2024~2025学年四川省德阳市高中高二上学期期末教学质量监测物理试卷（解析版）

这是一份2024~2025学年四川省德阳市高中高二上学期期末教学质量监测物理试卷（解析版），共18页。
1.本试卷分第I卷和第II卷，共6页。考生作答时，须将答案答在答题卡上，在本试卷、草稿纸上答题无效。考试结束后，将答题卡交回。
2.本试卷满分100分，75分钟完卷。
第I卷（选择题 共43分）
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的，选对得4分，选错得0分）
1. 下列关于电场的说法正确的是（ ）
A. 库仑最早通过油滴实验测出了电子的电量
B. 法拉第发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系
C. “元电荷”是最小的电荷量，用表示，则，元电荷就是电子
D. 电场是法拉第首先提出来的，电荷A对电荷B的作用力就是电荷A产生的电场对B的作用
【答案】D
【解析】A．密立根最早通过油滴实验测出了电子的电量，故A错误；
B．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系，故B错误；
C．“元电荷”是最小的电荷量，用表示，则，即电子带的电荷量，而不是电子本身，故C错误；
D．电场是法拉第首先提出来的，电荷A对电荷B的作用力就是电荷A产生的电场对B的作用，故D正确。
2. 下列判断正确的是（ ）
A. 图甲所示的蓄电池端为负极
B. 图乙中两条异向通电长直导线相互吸引
C. 图丙的线框与通电导线在同一平面内，当线框向右平移时其中有感应电流
D. 图丁是真空冶炼炉，耐火材料制成的冶炼锅外的线圈通入低频交流电时，被冶炼的金属内部产生很强的涡流，从而产生大量的热量使金属熔化
【答案】C
【解析】A．根据小磁针N极可知，螺线管左侧为N极，根据右手螺旋定则可知，蓄电池端为正极，故A错误；
B．图中电流方向相反，则通电长直导线相互排斥，故B错误；
C．原理导线的位置磁场越小，当线框向右平移时磁通量有变化，线框中有感应电流，故C正确；
D．图丁是真空冶炼炉，耐火材料制成的冶炼锅外的线圈通入高频交流电时，被冶炼的金属内部产生很强的涡流，从而产生大量的热量使金属熔化，故D错误；
故选C。
3. 如图所示，光滑绝缘水平面上有三个可以自由移动的带电小球A、B、C（均可视为点电荷），三球沿一条直线摆放，水平方向它们之间只有静电力相互作用，三球均处于静止状态，则以下判断正确的是（ ）
A. A、C两个小球可能带异种电荷
B. 三个小球的电荷量大小可能为
C. 摆放这三个小球时，可以先固定C球，摆放A、B使其能处于静止状态，再释放C球
D. A、B和B、C小球间的距离分别是、，则
【答案】C
【解析】A．依题意，B球处于平衡状态，则A、C两球对B球的库伦力等大反向，即A、C必定带同种电荷，故A错误；
B．设A、B、C三球的电荷量分别为、、，对B球分析受力，可知
又
可得
对C球分析受力可知，
故有
所以，故B错误；
C．摆放这三个小球时，可以先固定C球，摆放A、B使其能处于静止状态，再释放C球，故C正确；
D．对B受力分析，左右两个方向的库仑力大小相等，可得
解得
故D错误。
故选C。
4. 如图所示，在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，长为的金属杆在平行金属导轨上以速度向右匀速滑动。金属导轨电阻不计，金属杆与导轨的夹角为，电阻为，间电阻为，、两点间电势差为，、两点电势分别为、，则下列正确的是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】B
【解析】根据右手定则可知M点电势高于N点，即
感应电动势
可得MN间的电势差
故选B。
5. 在轴上有两个点电荷、，其静电场的电势在轴上分布如图所示。下列说法正确的有（ ）
A. 和带异种电荷
B. 处的电场强度为零
C. 正电荷从移到，电势能减小
D. 正电荷从移到，受到的电场力增大
【答案】A
【解析】A．由图可知：无穷远处电势为零，又有电势为正的地方，故存在正电荷；又有电势为负的地方，故也存在负电荷，所以和是异种电荷，故A正确；
B．根据图像的切线斜率表示电场强度，由图可知在处切线的斜率不为零，故此处的电场强度不为零，故B错误；
C．正电荷在电势越低的地方，电势能越小，由图可知，从移到电势逐渐增大，故正电荷的电势能在增大，故C错误；
D．根据图像的切线斜率表示电场强度，由图可知，从到切线的斜率越来越小，故电场强度越来越小，所以正电荷受到的电场力在减小，故D错误。
6. 自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，自行车前轮的辐条上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就通过传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件的工作原理图。当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场，电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差。下列说法正确的是（ ）
A. 自行车的车速不影响霍尔电势差的高低
B. 图乙中霍尔元件的电流是由正电荷定向运动形成的
C. 根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的幅条数即可获知车速大小
D. 如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差增加
【答案】A
【解析】A．设霍尔电势差，则
解得
由电流的微观表达式
其中n为单位体积内的电子数，S为横截面积，v为电子定向移动的速度，解得电荷定向移动的速度
联立解得
可知，电流一定时，霍尔电势差与车速无关，故A正确；
B．由左手定则可知，形成电流的粒子向外侧偏转，图乙可知，外侧为负极，即图乙中霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的，故B错误；
C．设单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径r，则自行车的速度为
根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的幅条数不可计算车速大小，故C错误；
D．如果长时间不更换传感器的电源，电源内阻增大，电流减小，由上述分析可知
则霍尔电势差将减小，故D错误。
故选A。
7. 在如图所示的电路中，电源电动势和内阻为定值，为定值电阻，为滑动变阻器，闭合电键S，理想电流表A的示数为，理想电压表、和的示数分别为、和，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，各电表示数变化量分别为、、、，下列说法正确的是（ ）
A. 变大，变大B. 不变，不变
C. G表电流的方向从流向D. 电源的总功率增大
【答案】B
【解析】A．当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，电路中总电阻变大，则电流减小，根据
可知变大，故A错误；
B．根据欧姆定律有
根据闭合电路欧姆定律有
可知
则不变，不变，故B正确；
C．根据闭合电路欧姆定律有
可知变大，则电容器两端电势差变大，根据
可知电容器电荷量变大，电容充电，G表电流方向从流向，故C错误；
D．电源的总功率为，电流减小，则总功率变小，故D错误；
故选B。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分，每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的不得分）
8. 如图所示，直角三角形区域内有垂直于纸面、磁感应强度大小为的匀强磁场，已知边长为，。一个质量为，电荷量为的带正电的粒子，从点（点为的中点）射入磁场，经一段时间后与边相切，最终从边射出。则（ ）
A. 磁场的方向垂直纸面向外
B. 轨道半径为
C. 带电粒子在磁场中运动的时间为
D. 该粒子的入射速度为
【答案】AD
【解析】A．正电粒子向下偏转，根据左手定则可知，磁场的方向垂直纸面向外，故A正确；
B．粒子运动如图
根据几何关系有可知圆心为C，则有
故B错误；
CD．根据洛伦兹力提供向心力有
由图可知粒子运动的圆心角为60°，则带电粒子在磁场中运动的时间为
解得，
故C错误，D正确；
故选AD。
9. 某同学设计了圆形轨道的电磁炮模型如图甲所示，半径为的半圆形轨道，正对平行竖直摆放，轨道间距也为，空间有辐向分布的磁场，使得轨道所在处磁感应强度大小恒为，用质量为、长度为的细导体棒代替炮弹，与轨道接触良好，正视图如图乙所示，轨道最高位置与圆心齐平。给导体棒输入垂直纸面向里的恒定电流，将其从轨道左端最高位置由静止释放，使得导体棒在半圆形轨道上做圆周运动，到达另一侧最高位置时完成加速。忽略一切摩擦，且不考虑导体棒中电流产生的磁场及电磁感应现象的影响，下列说法正确的是（ ）
A. 加速完成瞬间，其加速度方向一定竖直向上
B. 导体棒到达轨道最低点时，轨道对导体棒的支持力大小为
C. 加速完成瞬间，导体棒获得的速度大小为
D. 导体棒运动到右半圆，且该位置和圆心的连线与竖直方向的夹角为时，导体棒的加速度为0
【答案】BC
【解析】A．导体棒做圆周运动，加速完成时，向左的弹力与重力的合力提供加速度，并不是竖直向上，故A错误；
B．导体棒到达轨道最低点时，根据动能定理有
其中
在最低点，根据牛顿第二定律有
解得FN=3mg+πBIR
故B正确；
C．加速过程中，根据动能定理有
解得
故C正确；
D．导体棒运动到右半圆，且该位置和圆心的连线与竖直方向的夹角为时，有
即导体棒的重力沿切线方向分力与安培力等大反向，此时向心加速度由轨道的支持力与重力沿半径方向的分力共同提供，即
不为零，故D错误。
10. 如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为、电荷量为的小球，系在一根长为的不可伸长绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕点做圆周运动。为圆周的水平直径，为竖直直径。已知重力加速度为，电场强度，以点所在水平面为重力势能的零势能面，以点所在的竖直面为电势能的零势能面，下列说法正确的是（ ）
A. 若小球能在竖直平面内绕点做圆周运动，则它运动到点动能最大
B. 若小球恰能在竖直平面内绕点做圆周运动，则它运动的最小速度为
C. 若小球恰能在竖直平面内绕点做圆周运动，则小球运动到点时的机械能为0
D. 若在点静止释放小球，则小球运动到点的速度为
【答案】BD
【解析】A．小球受向右的电场力F电=Eq=mg
和向下的重力G=mg
则合力F=mg
方向与水平方向夹角为45°斜向下，则BC的中点位置为等效“最低点”，可知若小球能在竖直平面内绕点做圆周运动，则它运动到BC中点时的动能最大，选项A错误；
B．若小球恰能在竖直平面内绕点做圆周运动，则在等效“最高点”时速度最小，该位置在AD的中点，根据
它运动的最小速度为
选项B正确；
C．若小球恰能在竖直平面内绕点做圆周运动，则在AD中点时的机械能
从AD中点到C点电场力做功
则小球运动到点时的机械能为
选项C错误；
D．若在点静止释放小球，则小球先沿直线运动到C点由动能定理
到达C点后沿水平方向的速度
从C到B做圆周运动，根据动能定理
解得
选项D正确。
故选BD。
第II卷（选择题 共57分）
三、实验题（本大题共2小题，每空2分，共14分。把答案填在答题卡相应的横线上。）
11. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图甲所示连接电路，电源电动势为，内阻可以忽略。单刀双掷开关先跟1相接，一段时间电路稳定后把开关再改接2，实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况，以开关改接2为计时起点得到的图像如图乙所示。

（1）开关改接2后，电容器进行的是______（选填“充电”或“放电”）过程。如果不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将______（选填“减小”或“不变”或“增大”）；
（2）该电容器的电容约为______μF。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）放电 不变 （2）（）
【解析】（1）[1]单刀双掷开关先跟1相接，此时电容器与电源连接，电容器处于充电状态，之后一段时间电路稳定后把开关再改接2，电容器处于放电状态；
[2]令电源电动势为E，当单刀双掷开关先跟1相接，稳定后，根据
解得电容器极板所带电荷量为
根据电流的定义式有
可知，的曲线与坐标轴所围成的总面积表示电容器极板所带电荷量，即如果不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将不变。
（2）[3]根据图乙，结合上述可知，电容器极板所带电荷量为
则该电容器的电容约为
结合题中数据解得C=4.2×102μF
12. 某小组同学设计了如图甲所示电路同时测量电压表内阻RV与定值电阻的阻值。现有的实验器材如下：
A.待测电压表（量程0~3V，RV未知）
B.待测电阻（约为）
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器
E.电阻箱
F.电阻箱
G.电源（电动势为3V，内阻不计）；
H.开关，导线若干。
（1）根据实验电路，为尽可能精确测量，滑动变阻器，电阻箱应该分别选用______；（填器材前字母序号）
（2）该小组选定实验器材后进行了如下操作：
①先将电阻箱调至零，先后闭合开关，，调节至电压表读数恰好如图乙所示，此时电压表示数为______V；
②断开开关；
③保持滑动变阻器位置不变，调节电阻箱，记录此时电压表示数与电阻箱示数；
④多次改变电阻箱阻值，重复步骤③；
⑤根据图像法科学分析、计算结果。
（3）该小组同学根据所测数据作出图像如图丙所示，根据该图像可计算出电压表内阻______，待测电阻______。（保留两位有效数字）
【答案】（1）C、F （2）2.00 （3）3.6 0.40
【解析】（1）[1]实验中滑动变阻器采用分压式接法，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，选C；
[2]电阻箱要能够调节电路中的电流，电压表内阻较大，而待测电阻的阻值约为300，电阻箱的阻值应该大一些，即选F。
（2）①电压表的分度值为0.1V，此时电压表示数为2.00V；
（3）[1][2]由欧姆定律，电压表示数U与电阻箱阻值R关系，有
整理有
结合题图可知，对于图像有
解得
四、计算题（本大题共3小题，共43分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能得分，有数字计算的题，答案中必须写出数字和单位。）
13. 如图所示，平面第一象限内存在沿轴正方向的匀强电场，第二象限内存在垂直平面向里的匀强磁场；质量为、带电量为-q的粒子以大小为的初速度从-x轴上的点射入磁场，初速度方向与轴负方向的夹角为，粒子经磁场偏转后从轴上的点垂直轴射入电场，最后从轴上的点射出电场。粒子重力不计，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度的大小；
（2）匀强电场电场强度的大小。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得
根据直角三角形得
解得
（2）粒子在电场中做类平抛运动，在竖直方向上
在水平方向上，由牛顿第二定律有
联立求解得
14. 如图所示，电动机通过一轻绳牵引放在倾角为的斜面底部一质量为的静止物体，绳能承受的最大拉力为，斜面的高度为，物体与斜面间的动摩擦因数为，电动机的额定电压为380V，额定电流为40A，内阻为，通过调节电动机两端的电压将此物体由静止以最快的方式牵引到斜面顶端（已知此物体在接近斜面顶端时，已达到最大速度，物体所受拉力方向一直与斜面平行），最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。求：
（1）物体的最大加速度；
（2）物体速度的最大值；
（3）物体运动到斜面顶端所需的时间。
【答案】（1）5m/s2 （2）15m/s （3）7.75s
【解析】（1）对物体受力分析，由牛顿第二定律有
解得
（2）电动机达到额定功率时
又电动机有内阻，可得
输出功率为
当电动机输出功率达到最大值时，物体做变加速运动，当物体受力平衡时，速度达到最大值，
联立求解得
（3）物体做匀加速运动能达到的最大速度为
由
得
所用时间为
上升高度
之后的运动过程中，对物体有
联立求解得
15. 如图所示，水平面内足够长的两光滑平行金属直导轨，左侧有电动势的直流电源、的电容器和的定值电阻组成的图示电路。右端和两半径的竖直面内光滑圆弧轨道在处平滑连接，与直导轨垂直，左侧空间存在竖直向上，大小为的匀强磁场。将质量为电阻为的金属棒静置在水平直导轨上，图中棒长和导轨间距均为，距足够远，金属导轨电阻不计。开始时，单刀双掷开关断开，闭合开关，使电容器完全充电；然后断开，同时接“1”，从静止开始加速运动直至速度稳定；当匀速运动到与距离为时（速度已经稳定），立即将接“2”，并择机释放另一静置于圆弧轨道最高点、质量为的绝缘棒，、恰好在处发生第1次弹性碰撞。已知之后与每次碰撞前均已静止，所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，、始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度，求：
（1）电容器完成充电时的电荷量；
（2）稳定时的速度；
（3）自发生第1次碰撞后到最终两棒都静止，金属棒的总位移。
【答案】（1）3.6C （2）9m/s （3）0.18m
【解析】（1）根据电容的定义式有
求得
（2）金属棒M最终匀速直线时
对金属棒M应用动量定理可得
即，其中
联立求解得
（3）在开关接2时，对金属棒M应用动量定理
即
又由，联立求得
绝缘棒N滑到圆周最低点时，由动能定理可得
求得
金属棒M，绝缘棒N弹性碰撞，
求得，
发生第一次碰撞后，金属棒M向左位移为，根据动量定理可得
即
又由
则
由题可知，绝缘棒第二次与金属棒碰前速度为，方向水平向左，碰后速度为，金属棒速度为，由弹性碰撞可得，
求得，
金属棒向左的位移，则
求得
同理可知，金属棒与绝缘棒第三次碰撞后的瞬时速度，则
金属棒M向左的位移，有
求得
以此类推，金属棒与绝缘棒第次碰撞后的瞬时速度，可知
金属棒M向左位移，有
发生第1次碰撞后到最终两棒都静止，金属棒的总位移
当趋于无穷大时