安徽省蚌埠市2021-2022学年高二物理上学期期末试卷（Word版含解析）

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bD.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④.1.45⑤.2.90【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