2022-2023学年广东省汕头市聿怀中学高二上学期期末线上考试物理试题含解析

  聿怀中学2022-2023学年度自主测试试卷（物理科）

测试时间：75分钟

第I卷（选择题）

一、单选题（每道题4分，共32分）

1. 如图所示，一个带电球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的、和处。当小球N静止时，观察丝线与竖直方向的夹角，通过观察发现：当小球N挂在时，丝线与竖直方向的夹角最大；当小球N挂在时，丝线与竖直方向的夹角最小。根据三次实验结果的对比，下列说法中正确的是（　　）

A. 在距球体M越远的位置，绝缘丝线对小球N的作用力不变

B. 在距球体M越远的位置，绝缘丝线对小球N的作用力变小

C. 小球N与球体M间的作用力与它们电荷量的乘积成正比

D. 小球N与球体M间的作用力与它们电荷量的乘积成反比

【答案】B

【解析】

【详解】AB．设丝线与竖直方向的夹角为，绝缘丝线对小球的拉力为，根据小球静止时受力平衡，有

即

所以可得在距球体M越远的位置，越小，则绝缘丝线对小球的拉力越小，A错误，B正确；

CD．根据库仑力公式

小球N与球体M间的距离在变化，库仑力在变化，同时因为两球的带电量不变，所以实验不能反映小球N与球体M间的作用力与它们电荷量的乘积的关系，CD错误。

故选B。

2. 用金属做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示。对上述现象的判断与分析，下列说法不正确的是（　　）

A. 摩擦使笔套带电

B. 笔套靠近圆环时，圆环上、下感应出的电荷是异种的

C. 圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力

D. 笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和

【答案】D

【解析】

【详解】A．笔套与头发摩擦后，摩擦使笔套带电，故A正确，不符合题意；

B．带电的笔套靠近圆环，圆环上下感应出异种电荷，圆环上部电荷与笔套电荷相反，由于圆环整体电荷守恒，则下部为与上部相反的电荷，故B正确，不符合题意；

C．当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，则圆环所受静电力的合力大于圆环的重力，使其产生向上的加速度，故C正确，不符合题意；

D．摩擦使笔套带电，但圆环不带电，笔套碰到圆环后，笔套的一部分电荷转移给圆环，但由于总体来说仍带电荷，故没有全部被中和，中和指是正负电荷相互抵消，故D错误，符合题意。

故选D

3. 如图所示，Q是真空中固定的点电荷，a、b、c是以Q所在位置为圆心、半径分别为r或2r球面上的三点，电量为-q（q>0）的试探电荷在a点受到的库仑力方向指向Q，则（　　）

A. Q带负电

B. b、c两点电场强度相同

C. a、b两点的电场强度大小之比为4︰1

D. a、b两点的电场强度大小之比为2︰1

【答案】C

【解析】

【详解】A．电量为-q的试探电荷在a点受到的库仑力方向指向Q，电场强度方向背离Q，则Q带正电，A错误；

B．根据公式

知，b、c两点电场强度大小相同，方向不同，B错误；

CD．根据公式

a、b两点与Q距离之比为1: 2，所以a、b两点的电场强度大小之比为4: 1， C正确，D错误。

故选C。

4. 如图甲，高大建筑物上通常都装有避雷针，雷雨天气时避雷针发生尖端放电现象，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。图乙所示是某次避雷针放电时的电场线分布，电场线关于直线ac对称，且。以下说法正确的是（　　）

A. Ucb<Uba

B. 接近建筑物的雷雨云带负电

C. 电子在c点的加速度大于在a点的加速度

D. 将质子从图中d点由静止释放，质子可能沿电场线运动

【答案】A

【解析】

【详解】A．电场线的疏密程度表示场强的大小，由图可知ab段的平均电场强度要大于bc段的电场强度，根据

U=Ed

可得

故A正确；

B．由图乙电场线分布可知，接近建筑物的雷雨云带正电，故B错误；

C．a点电场线较密，场强较大，电子在a点所受电场力大于c点，c点的加速度小于在a点的加速度，故C错误；

D．质子的受力方向沿电场线的切线的方向，将质子从图中d点由静止释放，由于电场线是曲线，质子不可能沿电场线运动，故D错误。

故选A。

5. 如图所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势面。两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb，a、b两点的电场强度大小分别为Ea和Eb，则（　　）

A. Wa=Wb，Ea>Eb B. Wa≠Wb，Ea>Eb

C. Wa=Wb，Ea<Eb D. Wa≠Wb，Ea<Eb

【答案】A

【解析】

【详解】同一电场中，a点的电场线比b点的密集，可知

Ea>Eb

又a、b两点处于同一等势面，电子从a、b两点运动到c点，由于电场力做的功与路径无关，可知

Wa=Wb

故选A。

6. 如图所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成，当电源接通后，磁场对流过炮弹电流产生力的作用，使炮弹获得极大的向左发射速度。下列各俯视图中正确表示磁场方向的是（    ）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

详解】AB．由图示可知，电流与磁场平行，炮弹不受安培力作用，不能把炮弹发射出去，故AB错误；

C．由左手定则可知，图示磁感应强度方向，磁场对流过炮弹电流产生向前的力的作用，符合实际，故C正确；

D．由左手定则可知，图示磁感应强度方向，磁场对流过炮弹电流产生向后的力的作用，不符合实际，故D错误。

故选C。

7. 如图，在电子射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则电子束将会（　　）

A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向纸内偏转 D. 向纸外偏转

【答案】A

【解析】

【详解】根据安培定则可知，通电长直导线在阴极射线管处的磁场方向垂直纸面向外，由图可知电子束运动方向由左向右，根据左手定则可知电子束受到的洛伦兹力方向向上，所以向上偏转，故A正确，BCD错误。

故选A。

8. 随着生产技术的成熟，打印机、扫描仪、复印机成为了我们的生活中必不可少的工具。霍尔元件作为其中的重要器件，丰富了这些办公设备的功能，使它们变得更智能更方便。如图所示是金属导体材质的霍尔元件工作原理示意图，磁场方向垂直霍尔元件工作面向下，磁感应强度为，霍尔元件宽为（、间距离），厚为（图中上下面间距离），当通以图示方向的电流时，用电压表测得导体左、右表面间稳定的电压为，已知自由电子的电荷量大小为，则（　　）

A. 板电势比板高

B. 导体单位体积内自由电子数越多，电压表示数越大

C. 导体中自由电子定向移动的速度为

D. 导体单位体积内的自由电子数为

【答案】D

【解析】

【详解】A．由左手定则可知，自由电子向N板偏转，则板电势比板低，故A错误；

B．电子定向移动相当长度为d的导体切割磁感线产生感应电动势，电压表的读数U等于感应电动势E，则有可见，电压表的示数与导体单位体积内自由电子数无关，故B错误；

C．由

可得

故C错误；

D．电流的微观表达式

则导体单位体积内的自由电子数

又

联立得

故D正确。

故选D。

二、多选题

9. 如图所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（　　）

A. 充电宝输出的电功率为

B. 手机电池内阻

C. 手机电池产生的焦耳热为

D. 手机电池储存的化学能为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．充电宝的输出电压U、输出电流I，则充电宝输出的电功率为，故A错误；

B．手机电池内阻

而

故B错误；

C．手机电池内阻为r，电流I，根据焦耳定律，时间t内，手机电池产生的焦耳热为，故C正确；

D．根据能量守恒定律，手机电池储存的化学能为，故D正确。

故选CD。

10. 在如图所示的电路中，电源的电动势为E、内阻为r，R1、R2、R3均为定值电阻，R4为滑动变阻器。在开关S闭合的状态下，一带电油滴悬浮在平行板电容器两极板a、b之间的P点处于静止状态。当R4的滑片向下移动时，下列说法正确的是（　　）

A. 油滴将向下运动 B. 油滴将向上运动

C. 电源的路端电压一定减小 D. R2消耗功率一定增大

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．当R4的滑片向下移动时，接入电阻增大，根据“串反并同”，电阻R3两端电压减小，则平行板电容器两端电压减小，根据

可知，极板间电场强度减小，油滴所受电场力减小，则油滴将向下运动，A正确，B错误；

C．当R4的滑片向下移动时，接入电阻增大，电路总电阻增大，干路电流减小，根据

可知电源的路端电压一定增大，C错误；

D．当R4的滑片向下移动时，接入电阻增大，根据“串反并同”，电阻R2两端电压增大，根据

可知，R2消耗功率一定增大，D正确。

故选AD。

11. 回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、频率为f的交流电源上，若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法正确的是（　　）

A. 若只增大交流电压U，则质子获得的最大动能增大

B. 若只增大交流电压U，则质子回旋加速器中运行时间会变短

C. 若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当减小才能正常工作

D. 需要改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器才能用于加速α粒子

【答案】BD

【解析】

【详解】A．设回旋加速器D形盒的半径为R，质子获得的最大速度为vm，根据牛顿第二定律有

   ①

解得

   ②

质子的最大动能为

   ③

由③式可知Ekm与交流电压U无关，只增大交流电压U，质子获得的最大动能不变，故A错误；

B．设质子在回旋加速器中加速的次数为n，根据动能定理有

   ④

解得

   ⑤

质子在回旋加速器中运行时间为

⑥

由⑥式可知若只增大交流电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短，故B正确；

CD．质子每个运动周期内被加速两次，交流电源每个周期方向改变两次，所以交流电源的周期等于质子的运动周期，即

   ⑦

所以

    ⑧

由⑧式可知若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当增大才能正常工作，且由于α粒子和质子的比荷不同，所以需要改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器才能用于加速α粒子，故C错误、D正确。

故选BD。

12. 如图所示，倾角为θ的斜面静止在水平面上，将一带电荷量为+q的小球固定在斜面底端，另一质量为m、电荷量为+q的小球静止在斜面上，小球与斜面间的动摩擦因数为μ，且μ<tanθ，两小球间距为a，重力加速度为g，静电力常量为k，试判断电荷量q的取值范围（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】q的值很大时，摩擦力沿斜面向下，此时

解得

q的值很小时，摩擦力沿斜面向上，此时

解得

故选AC。

第II卷（非选择题）

三、实验题

13. 为测量一大捆铜导线的长度，实验小组设计方案如下：

（1）割去该铜导线的外皮，用螺旋测微器测定裸露铜丝的直径，如图（甲）所示，直径d=______mm。

（2）设计如图乙的电路图测定铜丝电阻Rx。闭合开关S1，把单刀双掷开关S2拨向________（选填“1”、“2”），调节电阻箱R1，记下电流表读数为I0；把开关S2拨向另一位置，调节电阻箱R2的阻值，使电流表的示数也为I0.则电阻Rx 的阻值为___________的示数。（选填“R1”、“R2”）

（3）根据以上测得的数据和铜的电阻率，得出铜导线长度L=________（用Rx，d，表示）。

【答案】    ①. 0.398；    ②. 1    ③. R2    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]螺旋测微器固定刻度的读数为0，可动刻度的最小分度为0.01mm，读数为，该裸露铜丝的直径为

（2）[2][3]实验中将待测电阻和电阻箱R1串联、再保持电阻箱R1不变和电阻箱R2串联，保持电路中的电流不变，则待测电阻阻值和电阻箱R2阻值相等，所以实验过程先闭合开关S1，把单刀双掷开关S2 拨向“1”，再把开关S2 拨向另一位置“2”，.则电阻Rx 的阻值为R2

（3）[4]根据电阻定律有

根据几何知识有

解得

14. 用如图1所示的电路，做测定两节串联电池组的电动势和内阻的实验.

（1）下列说法正确的是______；

A.接线时开关应处于断开状态

B.实验中滑动变阻器不能移到最左端，否则通过电源的短路电流会无穷大

C.作图线时，用直线拟合数据点，对于难以落在直线上的点，应使它们大致均匀地分布在直线两侧

（2）实验中电压表指针如图2所示，示数为______V；

（3）根据实验数据所作的图线如图3所示，可得两节干电池总电动势______V，总内阻______Ω（结果均保留三位有效数字）。

【答案】    ①. AC##CA    ②. 2.30    ③. 3.00    ④. 4.35

【解析】

【详解】（1）[1] A．为保护电路，接线时开关应处于断开状态，A正确；

B．由图示实物电路图可知，实验中滑动变阻器不能移到最左端，滑片置于最左端时电路短路，短路电流很大，但不会是无穷大，B错误；

C．为减小实验误差，做图像时，用直线拟合数据点，对于难以落在直线上的点，应使它们大致均匀地分布在直线两侧，C正确。

故选AC

（2）[2] 一节干电池的电动势约为1.5V，两节干电池的电动势约为3V，电压表应选3V量程，由图示电压表表盘可知，其分度值为0.1V，示数为2.30V。

（3）[3] 由图示图像可知，两节干电池总电动势

[4] 电源总内阻

四、解答题

15. 如图所示，一平行板电容器水平放置，为两板中央水平线，板长为，板间距也为，在距离电容器右端处竖直放置挡板，挡板上的长也为。一带电粒子以初速度沿中央水平线射入两板间，打在竖直放置挡板上的C点．带电粒子质量为m，电荷量为q，不计粒子重力。求：

（1）电容器两极板间所加的电压大小；

（2）该过程粒子电势能的变化量大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）粒子在平行板电容器间做类平抛运动，则水平方向

竖直方向

粒子出平行板电容器后做匀速直线运动，则

由竖直方向上位移关系

联立解得电容器两极板间所加的电压

（2）电场力做功为

联立解得

故粒子电势能减小。

16. 如图所示，平行板器件中存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度B1=0.20T，方向垂直纸面向里，电场强度E1=1.0×105V/m。坐标系xOy紧靠平行板的右侧边缘，第一象限内有与y轴正方向成45°的边界AO，边界线上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B2=0.25T，边界线下方有竖直向上的匀强电场，电场强度E2=5.0×105V/m，一束带正电的离子，电荷量q=8.0×10-19C、质量m=8.0×10-26kg，从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为（0，0.4m）的Q点垂直y轴射入磁场区，并多次穿越边界线OA。求：（不计离子重力，取π=3.14）

（1）离子运动的速度；

（2）离子从进入磁场到第二次穿趈边界线OA所需的时间；

（3）离子第四次穿越边界线OA的位置坐标。

【答案】（1）5.0×105m/s；（2）8.28×10-7s；（3）（0.5m，0.5m）

【解析】

【详解】（1）离子做直线运动，有

解得

（2）离子进入磁感应强度为B2的磁场中做匀速圆周运动，有

解得

作出离子的运动轨迹，交OA边界C点，如图所示

圆弧对应圆心角90°，其运动时间为

离子过C点速度方向竖直向下，平行于电场线进入电场做匀减速直线运动，加速度为

返回边界上的C点时间t2，由匀变速直线运动规律知

所以离子从进入磁场到第二次穿越边界OA所用时间

（3）离子的运动轨迹如图所示

离子第二次穿越边界线OA的位置C点的坐标（xC，yC），则

，

离子第三次穿越边界线OA的位置D点的坐标（xD，yD），则

，

离子垂直进入电场做类平抛运动，垂直电场线位移为x，沿电场线位移y，则

解得

，

所以第四次穿越边界的E点，坐标为（xE，yE），由几何关系得

，

即离子第四次穿越OA的位置坐标为（0.5m，0.5m）。