2022-2023学年吉林省长春市第五中学高二上学期期末物理试题（解析版）

长春市第五中学 长春市田家炳实验中学2022—2023学年度高二年上学期期末测试物理试卷

一、选择题（每小题5分，共50分）

1. 如图所示用金属网把原来不带电的验电器罩起来，再使带正电的金属小球靠近验电器，在此过程中（   ）

A. 金属网的左侧感应出负电荷 B. 验电器的箔片感应出正电荷

C. 验电器的箔片不张开 D. 金属网中的感应电荷在箔片处的合电场强度为零

【答案】C

【解析】

【详解】A．带正电的金属小球靠近金属网右侧，右侧感应出负电荷，左侧感应出正电荷，A错误；

BC．金属网内部处于静电平衡状态，所以验电器的箔片没有感应电荷产生，所以箔片不张开，B错误，C正确；

D．金属网内部处于静电平衡状态，金属网中的感应电荷在箔片处的合电场强度与金属小球在该处的场强等大反向，所以金属网中的感应电荷在箔片处的合电场强度不为零，D错误。

故选C。

2. 如图所示，正电荷q均匀分布在半球面ACB上，球面半径为R，CD为通过半球顶点C和球心O的轴线．P、M为CD轴线上的两点，距球心O的距离均为，在M右侧轴线上点固定正点电荷Q，点、M间距离为R，已知P点的场强为零，若带电均匀的封闭球壳内部电场强度处处为零，则M点的场强大小为（　　）

A. 0 B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】设另一半球面带电荷量也为q，由对称性可知，半球面ACB上电荷q在P点的场强与另一半球面上电荷在M点形成的场强大小相等、方向相反，由带电均匀的封闭球壳内部电场强度处处为零可知，半球面ACB上电荷q在M点的场强与在P点的场强相同。由于P点场强为零，故半球面ACB上电荷q在P点的场强与正点电荷Q在P点的场强大小相等、方向相反，故半球面ACB上电荷q在M点的场强为

（方向向右）

点固定正点电荷Q在M点的场强为

（方向向左）

则M点场强为

（方向向左）

C正确，A、B、D错误。

故选C。

3. 如图所示，虚线为位于 O位置的点电荷形成电场中的等势面，已知三个等势面的电势差关系为，图中的实线为一带负电的粒子进入该电场后的运动轨迹，与等势面相交于图中的 a、b、c、d四点，已知该粒子仅受电场力的作用，则下列说法正确的是（　　）

A. 该粒子只有在 a、d两点的动能与电势能之和相等

B. 场源电荷是正电荷

C. 粒子电势能先增加后减小

D.

【答案】C

【解析】

【详解】A．粒子运动的过程中只有电场力做功，则粒子的动能与电势能之和不变，四个点都是相等的，故A错误；

B．由图结合曲线运动的特点可知，粒子受到的电场力得方向向右，粒子带负电，所以电场的方向向左，结合常见电场的特点可知，该电场的场源电荷是负电荷，故B错误；

C．粒子受到的电场力得方向向右，所以粒子向左运动的过程中电场力做负功，而向右运动的过程中电场力做正功，即电场力对该粒子先做负功后做正功，粒子电势能先增加后减小,故C正确

D．电场的方向向左，沿电场线的方向电势降低，所以电势的关系为：，故D错误；

故选：C。

4. 如图所示，等边△ABC所在平面与匀强电场平行，其中电势，，（），保持该电场的大小和方向不变，让等边三角形以A点为轴在纸面内顺时针转过30°，到△AB′C′位置，则此时的C′点电势为（　　）

A.  B. 2 C.  D. （1＋）

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】利用等分法确定匀强电场方向从C指向A，设AC长度为L，则

由几何知识得，沿电场线方向的距离为

由电势差与电场强度的关系

解得

故D正确，ABC错误。

故选D。

5. 如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为（　　）

A. qv B.  C. qvS D.

【答案】A

【解析】

【详解】1 s内棒通过的长度

l＝vt

总电荷量

Q＝ql＝qvt

则

故选A。

6. 图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。实验发现多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。对这一现象的分析正确的是（    ）

A. 灯泡两端电压不变，由于并联分电流，每个小灯泡分得的电流变小，因此灯泡亮度变暗

B. 电源电动势不变，外电路电压变大，但由于并联分电流，每个小灯泡分得的电流变小，因此灯泡亮度变暗

C. 电源电动势不变，外电路电压变小，因此灯泡亮度变暗

D. 并联导致电源电动势变小，因此灯泡亮度变暗

【答案】C

【解析】

【详解】电动势反映不同电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量。由于使用同一个电源，故电源电动势不变，故D错误；根据闭合电路的欧姆定律

根据并联电阻特点

可知多个并联的小灯泡小于单个小灯泡内阻，电路的总电阻减小，总电流增大，电源内阻r消耗的电压增大，外电路电压变小，通过各小灯泡的电流减小，故AB错误，C正确。

故选C。

7. 有人根据公式，提出以下看法，其中正确的是（ ）

A. 磁感应强度的数值跟通电导线受到的磁场力F的大小成正比

B. 磁感应强度的数值跟通电导线的电流I成反比

C. 磁感应强度数值跟通电导线的长度L成反比

D. 磁感应强度是表示磁场强弱的物理量，它是客观存在的，它与外加导线的长度、电流的强弱和受力情况均无关

【答案】D

【解析】

【详解】公式，这只是求磁感应强度的定义式，磁感应强度本身只与磁场场源有关，是磁场本身的固有属性，与试探电流元无关。

故选D。

8. 如图示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直平面内有一根通电导线CD，已知CD∥AB。当CD竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将（　　）

A. 逐渐增大 B. 逐渐减小

C. 始终为0 D. 不为0但保持不变

【答案】C

【解析】

【详解】根据安培定则判断可知，在AB外侧半圆中磁感线向下穿过圆面，在AB内侧磁感线向上穿过圆面，根据对称性可知，穿过整个圆面磁感线总条数为零，磁通量为零，当CD竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量始终为零，保持不变。

故选C。

9. 如图所示，甲、乙、丙为三个相同的铝管，甲、乙两管的侧壁分别开有横槽和竖槽，丙管未开槽，现将三个铝管分别套在竖直圆柱形强磁铁上，由上端口静止释放，忽略管与磁铁间的摩擦以及开槽后管的质量变化。关于铝管穿过强磁铁的时间，下列判断正确的是（　　）

A. 甲最短 B. 乙最短

C. 丙最短 D. 甲、乙相同

【答案】B

【解析】

【详解】下落过程中，铝管中磁通量变化会产生感应电流，根据楞次定律“阻碍”含义可知，受到向上的安培力阻碍其运动，乙管开有竖槽，电阻最大，产生的感应电流最小，因此安培力最小，运动最快，因此乙向下运动的时间最短，故ACD错误，B正确。

故选B。

10. 如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨相同的光滑金属棒P、Q静止在导轨上。时用水平恒力F向右拉动金属棒Q运动过程中金属棒PQ始终与导轨垂直并接触良好金属棒P、Q与导轨构成的回路中的电流用I表示、磁通量用中表示：金属棒Q的加速度用a表示，其相对金属棒P的速度用表示。下列关于I、、a、与时间t的关系图像中正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】ABD．由题意可知Q棒由静止开始加速，受水平向右的恒力F和反向的安培力作用；Р棒在安培力作用下同样由静止开始加速。对Q棒有

对Р棒有

又

所以I刚开始一段时间内逐渐增大，也逐渐增大，而逐渐减小，逐渐增大，且有

，故

增大；当和相同时达到稳定状态，不变，电流不再改变，所以金属棒Q先做加速度减小的加速运动，然后做匀加速运动；故选项A、B均错误，选项D正确；

C．又两金属棒达到稳定状态时

故P、Q间的距离增大。根据

可知，不断增大，故选项C错误。

故选Ｄ。

二、实验题（共16分）

11. 用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别为0.1Ω和1kΩ，如图为所需的器材。

(1)请完成它们的实验电路，注意两个电表要选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大_____；

(2)一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图中画出U－I图线_____，根据图线求出电池的电动势E=_____V，内阻r=____Ω。

(3)上述实验的测量结果为E测_____E真（填“>”“<”或“=”）

【答案】    ①.     ②.     ③. 1.46    ④. 0.72    ⑤. <

【解析】

【详解】(1)[1]根据要求，变阻器的滑动触头滑至最左端时，其使用电阻值最大，电源的内阻是比较小的，为了减小误差，采用电流表的内接法，按要求连实验实物图，如图

(2)[2] [3]根据这些数据作出U－I图象如图

在U－I图象中图象与纵坐标的交点等于电源的电动势，所以由图可以读出电源的电动势为1.46V

[4]图象中斜率表示电源的内阻，所以电源的内阻为

(3)[5]由图所示电路可知，由于电压表的分流作用，使所测电源电动势小于电动势真实值。

12. 某学生用多用电表测一电压表3V量程的内阻，使用的实验器材有多用电表、电压表。

（1）先将多用电表挡位调到电阻“×10”挡，再将红表笔和黑表笔短接，调整_______（选填“机械调零”或“欧姆调零”）旋钮，使指针指向“0Ω”。

（2）再将调节好的多用电表黑表笔和电压表的_______（选填“3V”或“负”）接线柱相连，红表笔正确连接另一接线柱。

（3）测量时发现万用表的指针偏角过小（相对于电流0刻度），则应换_______（选填“×100”或“×1”）挡位。

（4）换挡，正确操作后，读数如图乙所示，则被测电阻_______kΩ。

【答案】    ①. 欧姆调零    ②. 3V    ③. ×100    ④. 2.5

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]欧姆表使用前一定要欧姆调零，即红黑表笔直接接触后，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0Ω”；

（2）[2]多用电表的电流由黑表笔流出，则黑表笔接电压表的“3V”接线柱相连；

（3）[3]测量时发现万用表的指针偏角过小（相对于电流0刻度），说明挡位太小，读数太大，应换“×100”挡位；

（4）[4]图乙所示读数即被测电阻为

三、计算题（共34分）

13. 如图，真空中有两个点电荷，为、为，分别固定在轴的坐标为0和的位置上。

(1)轴上哪个位置的电场强度为0？

(2)轴上哪些位置的电场强度的方向是沿轴的正方向的？

【答案】(1)x=12cm；(2)（0，6）之间和x＞12cm

【解析】

【详解】(1)设坐标为x处场强为0，x＞6m，有

化简为

解得

x=12cm或4cm（舍去）

(2)在x坐标轴上（0,6）之间和x＞12cm的地方的电场强度的方向是沿x正方向。

14. 如图所示，一个电子由静止开始经加速电场加速后，又沿中心轴线从O点垂直射入偏转电场，并从另一侧射出，再打到荧光屏上的P点，O′点为荧光屏的中心。已知电子质量m，电荷量e，加速电场电压U0，偏转电场电压U，极板的长度L1，板间距离d，极板的末端到荧光屏的距离L2（忽略电子所受重力）。求：

（1）电子射入偏转电场时的初速度v0；

（2）电子经过偏转电场过程中电场力对它所做的功W；

（3）若粒子射出偏转电场时的竖直偏移量y=0.36cm，极板的长度L1=6.0cm，极板的末端到荧光屏的距离L2=3.0cm，求电子打在荧光屏上的P点到O′点的距离h。

【答案】（1）；（2）；（3）0.72cm

【解析】

【分析】

【详解】（1）根据动能定理有

解得

（2）据题意有

L1=v0t

联立得

电子在偏转电场运动的过程中，电场力对它做的功

（3）电子离开偏移电场时速度的反向延长线过偏转电场的中点，有

解得

15. 如图所示，在xOy平面内，在的区域内有垂直平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B0，第一象限有一与x轴成45°角倾斜放置的挡板PQ，P、Q两点在坐标轴上，其中P点的纵坐标为（+1）a，大量相同的质量为m、电荷量为+q的带电粒子，从O点以大小相同、方向不同的速度平行纸面射入第一、二象限，不计粒子间的相互作用和重力。其中沿方向入射的粒子运动轨迹恰好与挡板相切。

（1）求带电粒子的速度大小；

（2）求挡板上有粒子打中区域的长度l；

（3）若磁场的磁感应强度大小可调，要使所有粒子均不能打在挡板上，求磁场的磁感应强度大小需满足的条件。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据题意，画出沿方向入射的粒子的运动轨迹，如图所示

由图根据几何关系有

解得

粒子进入磁场，洛伦兹力提供向心力有

联立解得

（2）设粒子能打到挡板上的最高处为挡板上的M点，当粒子沿方向入射时，轨迹恰好与PQ相切与F点，F点为最低点，如图所示

去PQ的中点G，根据几何关系和题意可知

，

则

，

挡板上有粒子打中区域的长度为

（3）根据可知

在粒子的比荷和速度大小不变的情况下，磁感应强度越大，半径越小，如图所示

要想粒子能够打在挡板上，则OG为直径的圆的轨迹半径最小，此时的磁感应强度B最大，根据几何关系可知

联立解得

即要使所有粒子均不能打在挡板上，磁感应强度大小满足