广东省汕头市聿怀中学2022-2023学年高二物理上学期期末线上考试试卷（Word版附解析）

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D3.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︰1D.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<UbaB.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>EbB.Wa≠Wb，Ea>EbC.Wa=Wb，Ea<EbD.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；②.1③.R2④.【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##CA②.2.30③.3.00④.4.35【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）。