2022-2023学年安徽省蚌埠市高二上学期期末学业水平测试物理试题 （解析版）

蚌埠市2021—2022学年度第一学期期末学业水平监测

高二物理（理科）

本卷满分100分，附加题10分，考试时间90分钟。请将答案写在答题卡上。

一、选择题（本题包括10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

1. 关于物理学史，下列说法中错误的是（　　）

A. 元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测得的

B. 库仑不仅提出了场概念，而且直观地描绘了场的清晰图像

C. 麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在

D. 普朗克通过研究黑体辐射提出能量子概念

【答案】B

【解析】

【详解】A．元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，A正确；

B．法拉利提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像，并非库仑，B错误；

C．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波存在，C正确；

D．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子概念，D正确；

本题选择错误的，故选B。

2. 2018年我国的1100千伏特高压带电作业关键技术填补世界空白。超高压带电作业的电工穿戴的工作服是用包含铜丝的织物制成的，下列说法正确的是（　　）

A. 铜丝电阻小，能对人体起到保护作用

B. 电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用

C. 电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用

D. 铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】屏蔽服作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害。等电位说明电势相等而不是等于0，等电势时电势差为0，电场强度为0。所以C正确，ABD错误；

故选C。

3. 一带负电的物体沿电场线方向运动，则一定有（　　）

A. 受力增大 B. 速度减小 C. 电势能增大 D. 加速度减小

【答案】C

【解析】

【详解】一个带负电物体沿电场线方向运动，因场强不一定变大，则受力不一定变大，也不一定变小，即加速度不一定变小；速度不一定减小，带负电的粒子受电场力的方向沿电场线的方向，可知电场力做负功，电势能增大，ABD错误，C正确。

故选C。

4. 计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空隙的是另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器。其内电路简化如图所示，G表为电流计。当键被按下时，下列说法正确的是（　　）

A. 小电容器的电容变小

B. 稳定后两金属片之间的电压变小

C. 按下过程中电流方向从a流向到b

D. 小电容的电荷量增大

【答案】D

【解析】

【详解】A．当键被按下时，小电容器两极板间距减小，根据

则电容器的电容变大，选项A错误；

B．电容器与电源连接，则两金属片之间的电压不变，选项B错误；

CD．按下过程中，电容变大，根据

Q=CU

两板电压不变，则电容器带电量变大，电容器充电，则电流方向从b流向到a，选项C错误，D正确。

故选D。

5. 下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情景图，其中判断正确的是（　　）

A. 图甲中金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，增大直导线电流，圆线圈中有感应电流

B. 图乙中长方形金属线圈在匀强磁场中垂直磁场向右加速运动时，线圈中有感应电流

C. 图丙中的闭合导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转，都可以产生感应电流

D. 图丁中金属杆在力F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路不一定会产生感应电流

【答案】D

【解析】

【详解】A．图甲中金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，根据安培定则，线圈的磁通量等于零，增大直导线电流，磁通量仍然等于零，圆线圈中无感应电流，A错误；

B．图乙中长方形金属线圈在匀强磁场中垂直磁场向右加速运动时，线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，B错误；

C．图丙中的闭合导线框以bc边为轴在磁场中旋转，不能产生感应电流，C错误；

D． 图丁中金属杆在力F作用下向右运动过程中，回路的面积增大，若磁场减弱，磁通量不一定变化，回路不一定会产生感应电流，D正确。

故选D。

6. 如图所示的电路中，电源的电动势为、内阻为，电阻，滑动变阻器的最大阻值，最初滑动变阻器的滑片处于最下端，当闭合开关S，滑动变阻器的滑片缓慢向上移动时，下列说法正确的是（　　）

A. 电压表的示数增大 B. 整个电路的总功率一定增大

C. 电源内部消耗的功率一定减小 D. 当时，电源的输出功率最大

【答案】B

【解析】

【详解】A．滑片缓慢上滑，接入电路阻值逐渐减小，外电路总电阻变小，由

可知，干路电流增大，又

当电流增大时，由于电动势和电源内阻不变，所以外电压减小，即电压表示数减小，A错误；

B．根据总功率公式，可得

由于滑片缓慢上滑，干路电流增大，故可得总功率增大，B正确；

C．根据公式可得，电源内部消耗的功率为

由于滑片缓慢上滑，干路电流增大，故电源内部消耗的功率增大，C错误；

D．当外电阻电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，当时，外电路电阻为

此时

故当时，电源的输出功率不是最大，D错误。

故选B。

7. 在一个点电荷附近的点放置检验电荷，先后在点放置电荷量不同的检验电荷，检验电荷所受的电场力也不一样。下面的图像描述的是检验电荷受力的大小与其电荷量的关系，A、B各代表一组、的数据，正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】检验电荷所受电场力大小为

检验电荷的位置一直放在c点，根据

所以检验电荷所受的电场强度大小相同，图像的斜率表示场强大小，所以A点与坐标原点连线的斜率和B点与坐标原点连线的斜率相同，且为过原点的图像。

故选C。

8. 某次闪电前云地之间的电势差约为，云地间距离约为1km，一次短时闪电过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪电持续时间约为。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是（　　）

A. 闪电电流的平均值约为 B. 闪电电流的平均值约为

C. 闪电前云地间的电场强度约为 D. 闪电前云地间的电场强度约为

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．闪电电流的平均值

故A正确，B错误；

CD．电场强度大小

故C正确，D错误。

故选AC。

9. 如图，实线、、是某一电场中的三条等势线，虚线为电子仅在电场力作用下的运动轨迹，、是轨迹上的两点，则（　　）

A. 等势线的电势比等势线的电势高 B. 电子在点的速度小于在点的速度

C. 电子在点的加速度大于在点的加速度 D. 电子在点的电势能小于在点的电势能

【答案】BC

【解析】

【详解】A．电子的运动轨迹与等势线b的交点处受力垂直等势面向下，因此电场方向垂直等势线b向上，所以等势线a的电势比等势线c的电势低，A错误；

B．电子从P点到Q点，速度方向与受力方向的夹角小于，则电子做加速运动，所以电子在P点的速度小于在Q点的速度，B正确；

C．由图可知，P点所在位置的等势线比Q点所在位置的等势线更密，所以P点的电场强度大于Q点的电场强度，所以电子在P点的加速度大于在Q点的加速度，C正确；

D．电子从P点到Q点电场力作用正功，电势能减小，所以电子在P点的电势能大于在Q的电势能，D错误。

故选BC。

10. 如图所示，一质量为m、电荷量为（）的粒子以速度从连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达连线上的某点时（　　）

A. 所用时间为 B. 速度大小为

C. 与P点的距离为 D. 速度方向与竖直方向的夹角为30°

【答案】BC

【解析】

分析】

【详解】A．粒子在电场中做类平抛运动，水平方向

竖直方向

由

可得

故A错误；

B．由于

故粒子速度大小为

故B正确；

C．由几何关系可知，到P点的距离为

故C正确；

D．由于平抛推论可知

可知速度正切

可知速度方向与竖直方向的夹角小于30°，故D错误。

故选BC。

二、填空题（本题共4小题，每空2分，共16分）

11. 如图所示，、分别表示蓄电池两极，、分别表示螺线管两端。当闭合开关时，发现小磁针N极偏向螺线管端。则为蓄电池的______（选填“正”或“负”）极，螺线管端为______（选填“S”或“N”）极。

【答案】    ①. 正    ②. N

【解析】

【详解】[1]由右手螺旋定则可知，电流由F流出，故F为蓄电池正极；

[2]小磁针N极转向Q端，这说明磁感线指向Q端，故Q端为S极，P端为N极。

12. 如图，在磁感应强度为的匀强磁场中，有一边长为的匝正方形线圈，线圈平面与磁场方向垂直，则穿过线圈的磁通量的绝对值为______，若线圈绕转过180°角，则穿过线圈的磁通量变化量的绝对值为______。

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1]当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量的绝对值为

[2]以原来磁感线垂直穿过线圈的方向为磁通量的正值，则

线圈绕转过180°角，磁感线相对线圈穿过的方向与原来相反，磁通量为负值

则磁通量变化绝对值大小为

13. 图中、、、为匀强电场中电势差相等的四个等势面。一个质子飞经等势面时，动能为10eV；飞经等势面时，电势能为；飞经等势面时，速度刚好为零。已知、间距离为0.15m，则等势面的电势______V，电场的场强大小______V/m。

【答案】    ①.     ②. 100

【解析】

【详解】[1]等势面D和C，等势面C和B电势差相等，电场力对电子做功相等，故电子动能变化量相等，可知电子经过等势面C时动能为5eV，电子具有的总能量为

电子运动过程具有的总能量不变，电子经过等势面D时具有的动能为10eV，则电势能为-20eV，可得D、C等势面的电势分别为

由于A、B、C、D为等差等势面，可知B面的电势为-10V，A面的电势为-5V。

[2]电场强度为

电场的场强大小为。

14. 如图，一根均匀带电的长直橡胶棒沿轴线方向做速度为的匀速直线运动。若棒横截面积为，单位长度所带的电荷量为，由于棒的运动而形成的等效电流的大小等于______（用题中的字母表示），方向与的方向______（选填“相同”或“相反”）。

【答案】    ①.     ②. 相反

【解析】

【详解】[1]棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动，每秒通过的距离为v米，每秒v米长的橡胶棒上电荷都通过直棒的横截面，每秒内通过横截面的电量为

根据电流的定义式为

又

得到等效电流为

[2]由于棒带负电，则电流的方向与棒运动的方向相反，即与v的方向相反。

三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分）

15. 某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量电阻丝的电阻率，该电阻丝的电阻值约为，材料未知。实验过程如下：

（1）用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，示数如图（a）所示。该电阻丝的直径为______mm。

（2）对多用电表进行机械调零。

（3）将多用电表的选择开关旋至______（选填“”“”“”或“”）倍率的电阻挡。

（4）将黑、红表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在电阻挡零刻度线。

（5）将黑、红表笔并接在待测电阻丝两端，多用电表的示数如图（b）所示。该电阻丝的电阻值为______。

（6）测量完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋到“OFF”位置。

【答案】    ①.     ②.     ③. 160

【解析】

【详解】（1）[1]该电阻丝的直径为

（3）[2]使用多用电表欧姆挡测电阻时，为了减小误差，应尽可能使指针偏转至刻度盘中央附近，由于该电阻丝的阻值在100~200Ω，而表盘中央刻度在15~20左右 ，所以应选择×10倍率的电阻挡；

（5）[3]15~20之间的分度值为1，所以该电阻丝的电阻值为

16. 用图甲电路测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差，提供如下器材：待测干电池一节，电压表，电流表，滑动变阻器，滑动变阻器，开关S，导线若干。

（1）为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用______（选填“”或“”）。用此方案测出的电动势______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值，内阻______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。

（2）该同学由实验数据得到图乙所示的图像，根据图像求得电源电动势______V，内电阻______。（结果均保留两位小数）

【答案】    ①.     ②. 小于    ③. 小于    ④. 1.45    ⑤. 2.90

【解析】

【详解】（1）[1]因内电阻较小，为了方便调节便于操作，滑动变阻器应选择阻值较小的R1；

[2][3]由于电压表的分流

I测得偏小时，测得电动势E偏小，此时测得内阻为电压表与电池并联后总电阻，比真实值偏小；

（2）[4][5]根据闭合电路欧姆定律有

则

结合图像求得

E=1.45V，r=2.90Ω

四、计算题（第17题8分，第18题10分，第19题10分，共28分，附加题10分。解答要有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分）

17. 如图所示，长的轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角。已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，取重力加速度，，。

（1）求小球的质量；

（2）若只将电场改为竖直向下，大小不变，求小球从图示位置由静止释放后运动到最低点时的速度大小。

【答案】（1） ；（2）

【解析】

【详解】（1）根据电场强度定义式可知，小球所受静电力大小为

小球受重力、绳的拉力和静电力作用，如图所示

根据共点力平衡条件和图中几何关系有

解得

（2）将电场改为竖直向下后，小球将绕悬点摆动，根据动能定理有

解得

（或2.65m/s）

18. 一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转动轴使其不能转动，在线圈两端加电压0.5V时，电流为1.0A。将它与规格为“8V，16W”的灯泡并联接入图示电路。已知电源电动势，内电阻，闭合开关后，电动机正常转动，灯泡刚好正常发光。求：

（1）电源提供电能总功率；

（2）电动机的输入功率；

（3）电动机的输出功率。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据题意，灯泡正常发光，所以灯泡两端的电压，则流过电源的电流

电源提供的总功率

（2）灯泡的电流

电动机中的电流

电动机的输入功率

（3）电动机线圈电阻

电动机线圈的发热功率

电动机的输出功率

19. 如图所示，物体、可视为点电荷，所带电荷量相同。倾角为、质量为的粗糙绝缘斜面体放在粗糙水平面上。将放在斜面上，当固定在与等高（连线水平）且与相距为的右侧位置时，静止且受斜面的摩擦力为0，斜面体保持静止。已知的质量为，重力加速度为，静电力常量为。求：

（1）、所带电荷量的大小；

（2）斜面体对地面的压力大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设、所带电荷量为，如图所示，受到水平向左的库仑力、竖直向下的重力、支持力三个力作用，由平衡条件可知在沿斜面方向上有

可得

由库仑定律有

解得

（2）对物体和斜面体整体受力分析，整体竖直方向受力平衡，所以受地面的支持力大小

由牛顿第三定律得

20. 如图所示，静止于处的带正电离子，经电压为的水平电场加速后沿图中的圆弧虚线转过角，从的中点垂直进入带电平行板和之间的匀强电场，电场沿方向。已知圆弧所在圆的圆心处固定一点电荷，离子转过的角度，离子质量为、电荷量为，静电力常量为，。离子的重力不计，且忽略点电荷对水平加速电场和两带电板间矩形区域电场的影响。

（1）求离子离开加速电场时的速度大小；

（2）求圆心处电荷的电性和电荷量的大小；

（3）若离子恰好能打在点，求两带电板之间的电势差。

【答案】（1）；（2）负电，；（3）

【解析】

【详解】（1）设离子离开加速电场的速度大小为，由动能定理得

解得

（2）由题意可知，离子以点为圆心做匀速圆周运动，电荷间的库仑力提供离子做圆周运动的向心力。所以，固定在处的点电荷带负电，设其电荷量为，则有

又有

解得

（3）由题意可知，离子在矩形区域内做类平抛运动，设两带电平行板之间的电势差为，则有

联立解得