河北省石家莊市西山學校2023-2024學年高二上學期期末考試物理試題-試卷下載-教習網

高二年級物理答案
一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。
1．物理學的發(fā)展離不開科學家們的貢獻，他們的發(fā)現和研究成果對生活生產產生了很大的影響。下列符合物理學史的是（）
A．庫侖通過油滴實驗精確測定了元電荷e的數值
B．奧斯特發(fā)現了電磁感應現象，法拉第發(fā)現了電流的磁效應
C．通電螺線管的磁場與條形磁鐵的磁場相似，安培由此受到啟發(fā)提出分子電流假說
D．牛頓提出了萬有引力定律，并通過實驗精確測量了引力常量G的數值
【答案】C
【詳解】A．由物理學史知密立根完成的測量微小油滴上所帶電荷的實驗即油滴實驗，是物理學發(fā)展史上具有重要意義的實驗。這一實驗首次證明了電荷的不連續(xù)性，即任何帶電體所帶的電量都是基本電荷的整數倍，并精確測定了元電荷e的數值。故A錯誤；
B．由物理學史知法拉第發(fā)現了電磁感應現象，奧斯特發(fā)現了電流的磁效應，故B錯誤；
C．通電螺線管的磁場可通過安培定則判斷等效的南北極是與條形磁鐵的磁場相似，安培由此受到啟發(fā)提出在原子、分子等物質微粒內部，存在著一種環(huán)形電流即分子電流，分子電流使每個物質微粒成為微小的磁體，它的兩側相當于兩個磁極，即分子電流假說，故C正確；
D．牛頓提出了萬有引力定律，并沒有測出引力常量，歷史上第一個在實驗室里比較準確地測出萬有引力常量的科學家是英國科學家卡文迪許，故D錯誤。
故選C。
2．大小相同的兩個金屬小球A、B帶有等量電荷，相隔一定距離時，兩球間的庫侖引力大小為F，現在用另一個跟它們大小相同的不帶電金屬小球，先后與A、B兩個小球接觸后再移開，這時A、B兩球間的庫侖力大?。? ）
A．一定是B．一定是C．可能是D．可能是
【答案】C
【詳解】設兩球開始所帶電荷量都為，距離為，開始時庫侖力為，用不帶電的金屬小球先后與A、B兩個小球接觸后再移開，兩球所帶電荷量分別為、，由庫侖定律可知此時兩球間的庫侖力為
設兩球開始所帶電荷量分別為和，距離為，開始時庫侖力的大小為，用不帶電的金屬小球先后與A、B兩個小球接觸后再移開，兩球所帶電荷量分別為、，由庫侖定律可知此時兩球間的庫侖力的大小為
綜上所述，可知A、B兩球間的庫侖力大小可能是
故選C。
3．如圖所示，當架空線路的一根帶電導線斷落在地上時，電流就會從導線的落地點向大地流散，在地面上形成一個以導線落地點為中心的電勢分布區(qū)域。其電勢分布在地表區(qū)域可等效為以落點為中心的點電荷形成的電場。如果人或牲畜行走時就可能發(fā)生觸電事故，這種觸電叫做跨步電壓觸電。下列說法正確的是（）

A．人向中心行走過程中，如果每步步長一致，每步兩腳間電壓相同
B．下落的導線輸電電壓高低不影響每步之間的電壓
C．做立定跳姿勢兩腳并攏跳離導線觸地點中心是防跨步觸電的一種有效方法
D．跨大步跑開遠離導線觸地點中心觸電風險較小
【答案】C
【詳解】A．類比點電荷電場，靠近點電荷的電場強度越大，相等距離電勢差越大，則人向中心行走過程中，如果每步步長一致，每步兩腳間電壓不相同，故A錯誤；
B．下落的導線輸電電壓越高，等效的點電荷形成的電場強度越大，每步的電壓越高，故B錯誤；
C．做立定跳姿勢兩腳并攏跳離導線觸地點中心時，兩腳之間的距離小，根據
兩腳之間電壓很小，是防跨步觸電的一種有效方法，故C正確；
D．跨大步跑開遠離導線觸地點中心，兩腳之間的距離增大，兩腳之間電壓增大，觸電風險較大，故D錯誤。
故選C。
4．如圖所示，一對面積較大的平行板電容器AB水平放置，A板帶正電荷，B板接地，P為兩板中點，再使A、B分別以中心點O、O?為軸在豎直平面內轉過一個相同的小角度θ，下列結論正確的是（）
A．電容器AB的電容不變B．兩板間電場強度變大
C．兩板間的P點電勢增大D．兩板間的P點電勢降低
【答案】D
【詳解】A．根據題意，兩極板在豎直平面內轉過一個相同的小角度θ，兩極板間的距離d減小，根據電容的決定式和定義式
，
由此可知，d減小，C增大，故A錯誤；
B．根據公式
可知，兩板間電場強度不變，故B錯誤；
CD．由圖可知，P與B板間的距離減小，由于電容器內部電場強度不變，所以P與B板間的電勢差減小，B板接地，其電勢為零，所以P點電勢降低，故C錯誤，D正確。
故選D。
5．如圖所示，某同學在玻璃皿中心放一個圓柱形電極接電源的負極，沿邊緣放一個圓環(huán)形電極接電源的正極做“旋轉的液體”實驗，若蹄形磁鐵兩極間正對部分的磁場可視為勻強磁場，磁感應強度為B＝0.1T，玻璃皿的橫截面的半徑為a＝0.05m，電源的電動勢為E＝3V，內阻r＝0.1Ω，限流電阻R0＝4.9Ω，玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R＝0.9Ω，閉合開關后，當液體旋轉時，電壓表的示數為1.5V，則（）
A．由上往下看，液體做順時針旋轉
B．液體所受的安培力大小為1.5×10－4N
C．閉合開關后，液體熱功率為0.81W
D．閉合開關10s，液體具有的動能是3.69J
【答案】D
【詳解】A．由于中心放一個圓柱形電極接電源的負極，沿邊緣放一個圓環(huán)形的電極接電源的正極，在電源外部電流由正極流向負極，因此電流由邊緣流向中心；玻璃皿所在處的磁場豎直向上，由左手定則可知，導電液體受到的安培力沿逆時針方向，因此液體沿逆時針方向旋轉，故A錯誤；
B．電壓表的示數為1.5V，則根據閉合電路歐姆定律有
E＝U＋IR0＋Ir
所以電路中的電流
I＝＝A＝0.3A
液體所受的安培力大小
F＝BIL＝BIa＝0.1×0.3×0.05N＝1.5×10－3N
故B錯誤；
C．玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R＝0.9Ω，則液體熱功率為
P熱＝I2R＝0.32×0.9W＝0.081W
故C錯誤；
D．10s末液體的動能等于安培力對液體做的功，通過玻璃皿的電流的功率
P＝UI＝1.5×0.3W＝0.45W
所以閉合開關10s，液體具有的動能
Ek＝W電流－W熱＝（P－P熱）·t＝（0.45－0.081）×10J＝3.69J
故D正確。
故選D。
6．如圖甲所示，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方固定一螺線管Q，P和Q共軸，Q中的電流i隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，取甲圖中電流方向為正方向，P所受的重力為G，桌面對P的支持力為FN，則（）
A．在t?時刻，FN>G，P中有順時針方向感應電流
B．在t2時刻，FN=G，P中有順時針方向感應電流
C．在t3時刻，FN=G，P中有順時針方向感應電流
D．在t?時刻，FN>G，P中無感應電流
【答案】C
【詳解】A．在t?時刻，線圈Q中電流均勻增加，則穿過線圈P的磁通量增加，根據楞次定律可知，線圈P受磁場力向下，則FN>G，P中感應電流的磁場向上，可知P中有逆時針方向感應電流（從上往下看），選項A錯誤；
B．在t2時刻，線圈Q中電流不變，則P中磁通量不變， P中無感應電流，則此時FN=G，選項B錯誤；
C．在t3時刻，線圈Q中電流正向減小，則穿過線圈P的磁通量向下減小，則根據楞次定律可知，P中感應電流的磁場向下，則P中有順時針方向感應電流，因此時Q中電流為零，則P不受磁場力，則FN=G，選項C正確；
D．在t?時刻，線圈Q中電流不變，則P中磁通量不變， P中無感應電流，則此時FN=G，選項D錯誤。
故選C。
7．在如圖所示的電路中，L是自感系數足夠大的線圈，它的電阻可忽略不計，L1和L2是兩個完全相同的小燈泡，下列說法正確的是（）
A．當閉合開關S時，L1、L2同時亮，最后兩燈一樣亮
B．閉合開關S后，L1亮后逐漸變暗，L2亮后逐漸變亮
C．當斷開開關S時，兩燈同時熄滅
D．斷開開關S時，L2立即熄滅，L1亮一下然后逐漸熄滅，流過L1的電流方向從A通過L1流到B
【答案】B
【詳解】AB.開關閉合瞬間，L1和L2同時亮，由于線圈L的自感現象，L中的電流逐漸增大并達到最大，此時L1中電流逐漸減小并趨于零，L2中電流增大，因此閉合開關后，L1亮后逐漸變暗，L2亮后逐漸變亮，故A錯誤，B正確；
CD.開關斷開后，由于L2中無電流，因此L2立即熄滅，L1與線圈L構成閉合回路，由于自感現象，因此L1會亮一下然后逐漸熄滅，電流方向從B通過L1流到A，故CD錯誤。
故選B。
二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有兩個或兩個以上選項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但選不全的得3分，有選錯的得0分。
8．如圖，直線 a、拋物線 b 和 c 為某一穩(wěn)恒直流電源在純電阻電路中的總功率 PE、輸出功率 PR、電源內部發(fā)熱功率 Pr隨路端電壓 U 變化的圖象，但具體對應關系未知，根據圖象可判斷（）
A．圖象中任意電壓值對應的功率關系為 PE=Pr+PR
B．Pr﹣U 圖象的對應圖線 b，由圖知電動勢為 3V，內阻為 1Ω
C．PE﹣U 圖象對應圖線 a，由圖知電動勢為 9V，內阻為 3Ω
D．外電路電阻為 1Ω 時，輸出功率最大為 2W
【答案】AB
【分析】根據功率公式分別寫出三個功率PE、PR、Pr與路端電壓U的關系式，結合數學知識求電源的電動勢和內阻．根據內外電阻相等時，電源的輸出功率最大，求得輸出功率最大值．
【詳解】根據功率分配關系可得：PE=Pr+PR，故A正確；因，根據由數學知識可知，Pr-U圖象的對應圖線b，當Pr=0時E=U=3V，當U=0時，解得內阻r=1Ω，故B正確．總功率，可知PE-U圖象對應圖線a，由B分析可知電動勢為3V，內阻為1Ω，故C錯誤；當內外電阻相等時，電源的輸出功率最大，即當外電路電阻為1Ω時，輸出功率最大，最大輸出功率為，故D錯誤；故選AB．
【點睛】本題的關鍵要根據功率公式得到三種功率的解析式，利用圖象信息進行研究．要有基本的讀圖能力，根據數學知識來理解圖象的物理意義．
9．如圖甲所示，在兩平行金屬板間加有一交變電場，兩極板間可以認為是勻強電場，當時，一帶電粒子從左側極板附近開始運動，其速度隨時間變化關系如圖乙圖所示。帶電粒子經過4T時間恰好到達右側極板，（帶電粒子的質量m、電量q、速度最大值、時間T為已知量）則下列說法正確的是（）
A．帶電粒子在兩板間做往復運動，周期為T
B．兩板間距離
C．兩板間所加交變電場的周期為T，所加電壓
D．若其他條件不變，該帶電粒子從開始進入電場，該粒子能到達右側板
【答案】BD
【詳解】A．由圖像可知，運動過程中粒子速度方向未發(fā)生改變，帶電粒子在兩板間做單向直線運動，A錯誤；
B．速度—時間圖像與坐標軸圍成的面積表示位移，由圖像可知兩板間距離為
B正確；
C．設板間電壓為U，則粒子加速度為
則
解得
C錯誤；
D．開始進入電場的粒子，速度—時間圖像如圖，由圖像可知，粒子正向位移大于負向，故運動方向時而向右，時而向左，最終打在右板上，D正確。
故選BD。
10．如圖所示，虛線OM、ON的夾角為45°，且兩虛線間存在垂直紙面向外的勻強磁場，一系列質量為m、電荷量為-q的粒子垂直O(jiān)M以不同的速率射入磁場。已知,磁感應強度大小為B，忽略粒子的重力。則下列說法正確的是（）
A．粒子從ON間離開磁場的速度
B．粒子從ON間離開時，所需的最短時間為
C．能回到OM邊界的粒子距離M 點最遠為
D．從OM間離開的粒子，粒子的速度越大在磁場中的運動時間越短
【答案】AC
【詳解】A．當粒子運動軌跡與ON邊相切時速度最小，粒子經過N點時速度最大，粒子運動軌跡如圖所示
根據幾何關系得
解得
根據洛倫茲力提供向心力可得
解得
粒子達到N點時，對應的軌跡半徑為
，
根據洛倫茲力提供向心力可得
解得
所以粒子從ON間離開磁場的速度為
故A正確；
B．粒子運動軌跡對應的圓心角越小時間越短，最小的圓心角為
故粒子在磁場中運動的最短時間為
故B錯誤；
C．當粒子運動軌跡與ON邊相切時，粒子能恰好回到OM邊界，此時距離M點最遠，如果v增大則將從ON邊射出，故C正確；
D．從OM間離開的粒子，粒子在磁場中運動的軌跡對應的圓心角均為，所以粒子在磁場中運動時間相同，故D錯誤。
故選AC。
三、實驗題（共20分）
11．（本題8分）物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數據分析等。
（1）如圖甲所示，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑D= mm；如圖乙所示，用20分度游標卡尺測得金屬絲的長度L= mm。
（2）某同學用多用表歐姆“×10”擋粗測金屬絲的電阻，發(fā)現指針偏轉角度過大，需要進行調整。下列實驗步驟正確的操作順序為（填各實驗步驟前的字母）。
A．將選擇開關置于“×1”位置
B．將選擇開關置于“OFF”位置
C．將兩表筆分別接觸待測電阻兩端，讀出其阻值后隨即斷開
D．將兩表筆直接接觸，調節(jié)歐姆調零旋鈕，使指針指向歐姆零點
（3）某同學利用圖丙所示電路，通過測繪小燈泡的I-U圖像來研究小燈泡的電阻隨電壓變化的規(guī)律。在一次實驗中，閉合開關后發(fā)現電流表有示數，電壓表示數為零。關于電路的故障，下列說法正確的是。
A．可能是小燈泡發(fā)生斷路
B．可能是小燈泡發(fā)生短路
C．可能是變阻器的滑片處斷路
【答案】 2.150 12.30 ADCB B
【詳解】（1）[1]螺旋測微器的精確值為，由圖甲可知金屬絲的直徑為
[2]20分度游標卡尺的精確值為，由圖乙可知金屬絲的長度為
（2）[3]某同學用多用表歐姆“×10”擋粗測金屬絲的電阻，發(fā)現指針偏轉角度過大，可知金屬絲的電阻阻值較小，應將選擇開關置于“×1”位置，接著將兩表筆直接接觸，調節(jié)歐姆調零旋鈕，使指針指向歐姆零點，然后將兩表筆分別接觸待測電阻兩端，讀出其阻值后隨即斷開，最后將選擇開關置于“OFF”位置。故實驗步驟正確的操作順序為ADCB。
（3）[4]在一次實驗中，閉合開關后發(fā)現電流表有示數，電壓表示數為零。
A．如果是小燈泡發(fā)生斷路，則電流表示數為零，故A錯誤；
B．可能是小燈泡發(fā)生短路，則電流表有示數，電壓表示數為零，故B正確；
C．可能是變阻器的滑片處斷路，則電流表示數為零，故C錯誤。
故選B。
12．（本題12分）某同學用電流表和電壓表測一舊電池的電動勢和內阻的實驗過程如下：
（1）此同學利用一內阻，滿偏電流的表頭G改裝一個雙量程電流表，其內部結構圖如圖（a）。已知電阻，，則該電流表的小量程為、大量程為。
（2）此同學利用改裝后的電流表和電壓表，設計了如圖（b）的實驗原理圖。
（3）此同學選擇合理量程的電流表和電壓表測得7組數據，作出如圖（c）所示的圖像，若不考慮電表內阻影響，用作圖法可求得該電池的電動勢 V和內阻。（結果均保留三位有效數字）
（4）此同學認真分析發(fā)現若考慮電表內阻影響，利用第（3）問方法測得電池內阻（填“偏大”、“偏小”或“不變”），電池內阻（結果保留兩位有效數字）。
【答案】 5.00 100 1.50 75.0 偏大 65
【詳解】（1）[1][2]當開關接b時，電流表量程為
當開關接a時，電流表量程為
所以該電流表的小量程為5.00mA，大量程為100mA。
（3）[3][4]由閉合電路得歐姆定律可得
化簡可得
圖像的縱截距為
所以該電池的電動勢為1.50V。
斜率
所以該電池的內阻為。
（4）[5]若考慮電表內阻的影響，則由閉合電路歐姆定律
化簡可得
斜率為
所以測得電池內阻偏大。
[6]由圖c可知，改裝后的電流表量程為5mA，所以改裝后的電流表內阻為
所以電池內阻為
四、解答題（共34分）
13．（本題9分）已知質量為m的帶電液滴，以速度v垂直射入豎直向下的電場強度為E的勻強電場和水平向里的磁感應強度為B的勻強磁場中，如圖所示，液滴剛好能在此空間豎直平面內做勻速圓周運動。已知重力加速度為g，求：
（1）液滴所帶電荷量及電性；
（2）液滴做勻速圓周運動的半徑；
（3）撤去電場，液滴仍以速度v從左邊界垂直射入，當液滴在豎直方向的位移大小為h時液滴的速度大小。
【答案】(1)負電，；(2)；(3)
【詳解】⑴液滴帶負電，由于能做勻速圓周運動，故滿足
mg＝qE
解得q=。
(2)帶電液滴在復合場中做圓周運動的向心力由洛倫茲力提供
qvB＝m
聯立解得。
(3)洛倫茲力不做功，據動能定理可得
可解得當液滴在豎直方向的位移大小為h時液滴的速度大小為。
14．（本題11分）某興趣小組用電流傳感器測量某磁場的磁感應強度大小。實驗裝置如圖甲所示，不計電阻且足夠長的光滑金屬導軌豎直放置在勻強磁場中，導軌間距d=0.5m，其平面與磁場方向垂直。電流傳感器與阻值R=0.8Ω的電阻串聯接在導軌上端?，F將質量m=0.02kg、有效阻值r=0.2Ω的導體棒AB由靜止釋放，導體棒AB沿導軌下滑，該過程中電流傳感器測得電流隨時間變化規(guī)律如圖乙所示，電流最大值Im=lA。導體棒下滑過程中與導軌保持垂直且良好接觸，不計電流傳感器內阻及空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）該磁場的磁感應強度大?。?br>（2）在t1時刻導體棒AB的速度大?。?br>（3）在0~t1時間內導體棒AB下降的高度h=5m，此過程中電阻R產生的電熱。
【答案】（1）0.4T；（2）5m/s；（3）0.6J
【詳解】（1）根據題意可知，當導體棒速度最大時，產生的感應感應電動勢最大，回路中的感應電流才有最大值，則可知當感應電流最大時導體棒所受安培力與重力大小相等方向相反，合力為零，根據平衡條件有
解得
（2）設t1時刻導體棒AB的速度大小為，導體棒切割磁感線產生感應電動勢
根據閉合電路歐姆定律可得
聯立解得
（3）在0~t1時間內對導體棒由能量守恒有
而此過程中電阻R產生的電熱
聯立解得
15．（本題14分）如圖所示，兩根平行的光滑金屬導軌MN、PQ放在水平面上，左端向上彎曲，導軌間距為L，電阻不計。水平段導軌所處空間存在方向豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為B。導體棒a和b的質量分別為m和2m，電阻值分別為Ra=2R，Rb=R；b棒放置在水平導軌上足夠遠處，a棒在弧形導軌上距水平面h高度處由靜止釋放。運動過程中導體棒與導軌接觸良好且始終與導軌垂直，重力加速度為g。求：
（1）最終穩(wěn)定時兩棒的速度大?。?br>（2）從a棒開始下落到最終穩(wěn)定的過程中，b棒上產生的內能；
（3）求全過程通過a棒的電荷量。

【答案】（1）；（2）；（3）
【詳解】（1）對a棒由動能定理得
解得
取水平向右為正方向，由動量守恒定律得
解得
（2）對系統(tǒng)由能量守恒定律得
解得
b棒上產生的內能為
（3）對b棒由動量定理得
解得
可知全過程通過a棒的電荷量為。

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