2023年天津市南开中学滨海生态城学校物理高二上期末学业水平测试试题含解析.doc

2023年天津市南开中学滨海生态城学校物理高二上期末学业水平测试试题
注意事项
1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回．
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．
3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．
4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．
5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、如图所示为某静电除尘装置的原理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区。图中虚线是某一带负电的尘埃（不计重力）仅在电场力作用下向集尘极迁移并沉积的轨迹，A、B两点是轨迹与电场线的交点。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电量变化，则以下说法正确的是(　)

A.A点的电场强度小于B点的电场强度
B.A点的电势高于B点的电势
C.尘埃在A点的电势能大于在B点的电势能
D.尘埃在A点受到的静电力小于在B点的受到的静电力
2、在匀强磁场中，一不计重力的带电粒子穿过一块金属薄板运动轨迹如图所示，下列判断正确的是（　　）

A.带电粒子带正电
B.带电粒子的运动方向为顺时针
C.带电粒子在金属板上部分运动的时间大于在下部分运动的时间
D.带电粒子在金属板上部分运动的时间小于在下部分运动的时间
3、回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，两个D形金属盒处于方向垂直于盒底的匀强磁场中，下列说法正确的是（　　）

A.粒子每次在D2盒中运行的时间是固定不变的
B.粒子每次在D2盒中运行的路程是固定不变的
C.粒子在D型盒内做圆周运动的周期是所加交流电周期的2倍
D.回旋加速器的原理是利用磁场中的洛伦兹力做功使带电粒子速度增大
4、如图所示，理想变压器原线圈接在正弦交变电压上，副线圈通过输电线连接两只相同的灯泡L1、L2，输电线的等效电阻为R，在图示状态下，开关S是断开的，当开关S闭合时，下列说法正确的是（）

A.副线圈两端的输出电压减小 B.等效电阻R两端的电压减小
C.通过灯泡L1的电流减小 D.原线圈中的电流减小
5、在气候干燥的秋冬季节，人们常常会碰到这些现象：晚上脱衣时，常会听到噼啪的声响；早上起来梳头时，头发常会“飘”起来。这就是发生在我们日常生活中的静电现象。有一次，小明的手指靠近金属门把手时，突然有一种被电击的感觉。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成的放电现象。若放电前，小明的手指带负电。有关金属门把手的两端被感应带电的情况，下列图中标示正确的是（　　）
A. B.
C. D.
6、如图所示，线圈两端与电阻和电容器相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下．在将磁铁的S极插入线圈的过程中 （ ）

A.通过电阻的感应电流的方向由a到b,线圈与磁铁相互排斥
B.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥
C.电容器的B极板带正电，线圈与磁铁相互吸引
D.电容器的B极板带负电，线圈与磁铁相互排斥
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图，实线为等量异种点电荷周围电场线，虚线是以正点电荷为中心的圆，M点是两点电荷连线的中点，N点在虚线上．若将一试探正点电荷沿逆时针方向从M点经虚线移动到N点，则（ ）

A.电荷所受电场力逐渐减小
B.电荷所受电场力大小不变
C.电荷将克服电场力做功
D.电荷的电势能保持不变
8、如图所示，平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为B．一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v从O点沿着与y轴夹角为30°的方向进入磁场，运动到A点时速度方向与x轴的正方向相同，不计粒子的重力，则

A.该粒子带正电
B.A点与x轴的距离为
C.粒子由O到A经历时间t＝
D.运动过程中粒子的速度不变
9、在“用伏安法测电阻”的实验中，测量电路中电表的连接方式如图甲或乙所示，把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值，考虑到实际电表内阻对测量的影响，两种连接方式都存在系统误差。下列判断正确的是（ ）

A.若采用甲图，误差是由电压表分流引起的
B.若采用甲图，误差是由电流表分压引起的
C.若采用乙图，电阻的测量值大于真实值
D.若采用乙图，电阻的测量值小于真实值
10、如图所示，直线I、II分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是

A.电源1与电源2的内阻之比是11∶7 B.电源1与电源2的电动势之比是1∶1
C.在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2 D.在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分））分在“用伏安法测定一条金属丝（总电阻约10Ω）电阻率”的实验中

①某同学用螺旋测微器测得金属丝直径d如图甲所示，可读得d =_________mm
②他又把金属丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在金属丝上夹上一个小金属夹P，移动金属夹P的位置，从而改变接入电路中金属丝的长度．把这样的装置接入实验电路中，如图乙所示．但他连接线路时却出现了两处错误，请用“×”标在错误的导线上，再用笔画线代替导线给予改正___________
③闭合开关前，滑动变阻器触头应移至_____（填“左”或“右”）端．闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，以后通过多次改变P点的位置，得到多组U、I、L的数据，U/I即得到金属丝长L时对应的电阻R．把这多组L和R的数据，绘成如图丙所示图线，则该图线斜率表示的物理意义是_____________________
（要求用文字表述）
④如果图线的斜率k=1Ω/m，则该金属丝电阻率r =_____Ω·m．（保留二位有效数字）
12．（12分）在正确操作的情况下，多用电表的指针指在图示位置

（1）若选择开关置于位置a，则测量的物理量是_________，测量结果为_______
（2）若选择开关置于位置b，则测量的物理量是_________，测量结果为_________
（3）若选择开关置于位置c，则测量的物理量是_________，则测量结果为________。
四、计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图，两根间距为L＝0.5m的平行光滑金属导轨间接有电动势E＝3V、内阻r＝1Ω的电源，导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°．金属杆ab垂直导轨放置，质量m＝0.2kg．导轨与金属杆接触良好且金属杆与导轨电阻均不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中．当R0＝1Ω时，金属杆ab刚好处于静止状态，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8

（1）求磁感应强度B的大小；
（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，求金属杆的加速度
14．（16分）如图所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m，a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C，b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的带正电的粒子(不计重力)，从贴近a板的左端以v0 =1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到b板的Q处（图中未画出）．求P、Q之间的距离L

15．（12分）ABC表示竖直放在电场强度为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BC部分是半径为R的圆环，轨道的水平部分与半圆环相切．A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m，把一质量m=0.1kg，带电量为q=+C的小球，放在A点由静止释放后，求：（g=10m/s2）

(1)小球到达C点的速度大小
(2)小球在C点时，轨道受到的压力大小
参考答案

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、C
【解析】根据电场线的疏密可分析场强的大小，进而判断尘埃在A、B两点受到的静电力的大小；根据电场方向，可判断电势高低；分析尘埃所受的电场力的方向，确定电场力对尘埃做功的情况，从而分析出电势能的变化情况。
【详解】AD.由图可知，A点电场线比B点密集，因此A点的电场强度大于B点的电场强度，故尘埃在A点受到的静电力大于在B点受到的静电力，故A、D均错误；
BC.由图可作过B的等势线，交A所在电场线于B′，则可知，B′点靠近正极板，故B点的电势高于A点电势，因为负电荷在电势越高的地方电势能越小，在电势越低的地方电势能越大，所以尘埃在B点的电势能小于在A点的电势能，故B错误，C正确；
故选C。
2、B
【解析】A．由于粒子穿过金属板后速度变小，故其轨道半径变小，因此粒子从上半部分运动到下半部分，初速度如下图所示，由左手定则可知，粒子带负电，故A错误；

B．由A中分析可知，粒子做顺时针圆周运动，故B正确；
CD．由可知，粒子做圆周运动周期与速度无关，故C、D错误；
故选B。
3、A
【解析】A．粒子每次在D2盒中运行的轨迹均为半圆，所以运行周期均为半个周期，粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期

磁感应强度和比荷不变，所以粒子每次在D2盒中运行的时间是固定不变的，故A正确；
B．粒子在磁场中做匀速圆周运动

解得

粒子每次经过电场加速后速度变大，在磁场中运动半径变大，所以粒子每次在D2盒中运行的路程是逐渐增大的，故B错误；
C．为了使粒子经过电场时能够持续的加速，交变电流的周期和粒子在磁场中运动的周期是相同的，故C错误；
D．根据左手定则可知洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，粒子通过狭缝时，电场力做正功实现加速，故D错误。
故选A。
4、C
【解析】A．理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，故A错误；
B．当s接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，等效电阻R两端的电压增大，故B错误；
C．副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L1的电流减小，故C正确；
D．由于变压器的输入的功率和输出的功率相等，由于副线圈的电阻减小了，输出的功率变大了，所以原线圈的输入的功率也要变大，因为输入的电压不变，所以输入的电流要变大，故D错误。
故选C。
5、A
【解析】人的手指带负电，则由于静电感应，门把手中离手指较近的一端感应出正电，离手指较远的一端感应出负电，则图A是正确的。
故选A。
6、B
【解析】AB、当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，即通过电阻的电流方向为b→a．根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥；综上所述：线圈中感应电流的方向为电阻的电流方向为b→a，磁铁与线圈相互排斥，故A错误，B正确；
CD、由上分析可知，B板带正电，且线圈与磁铁相互排斥，故CD错误；
故选B

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、AC
【解析】A、B、由电场线的分布情况可知，N处电场线比M处电场线疏，则N处电场强度比M处电场强度小，由电场力公式F=qE可知正点电荷从虚线上M点移动到N点，电场力逐渐减小，故A正确，B错误．C、D、根据顺着电场线方向电势降低，知虚线上各点的电势比正电荷处的电势低，根据U=Ed知：N与正电荷间的电势差小于M与正电荷的电势差，所以N点的电势高于M点的电势，从M点到N点，电势逐渐升高，正电荷的电势能逐渐增大，则电场力做负功，故C正确，D错误．故选AC.

【点睛】解答本题关键掌握等量异号点电荷电场线分布情况，知道电场线的物理意义：疏密表示电场强势相对大小，方向反映电势的高低．运用公式U=Ed定性分析电势差的大小
8、BC
【解析】根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示：

A．根据左手定则及曲线运动的条件判断出此电荷带负电，故A错误；
B．设点A与x轴的距离为d，由图可得：
r-rcos60°=d
所以
d=0.5r
而粒子的轨迹半径为，则得A点与x轴的距离为：
，
故B正确；
C．粒子由O运动到A时速度方向改变了60°角，所以粒子轨迹对应的圆心角为θ=60°，所以粒子运动的时间为

故C正确；
D．由于粒子的速度的方向在改变，而速度是矢量，所以速度改变了，故D错误
9、BD
【解析】AB.若采用甲图，电流表测得的是通过电阻Rx的真实电流，但电压表测得的是电阻Rx和电流表两端的共同电压，因此误差是由电流表分压引起的，故A错误，B正确；
CD.若采用乙图，电压表测得的是电阻Rx的两端的真实电压，但电流表测得的是通过电阻Rx和电压表的共同电流，因此误差是由电压表分流引起的，由

可知电阻的测量值小于真实值，故C错误，D正确。
故选BD。
10、ABC
【解析】A．根据电源的路端电压随输出电流的变化的特性图线斜率的绝对值表示电源内阻可知，电源1与电源2的内阻之比是11∶7，选项A正确；
B．根据电源的路端电压随输出电流的变化的特性图线在纵轴的截距表示电源电动势可知，电源1与电源2的电动势之比是1∶1，选项B正确；
C．根据曲线交点表示工作点，交点的纵、横坐标的乘积表示电源输出功率，在这两种连接状态下，由可知，小灯泡消耗的功率之比是1∶2，选项C正确；
D．根据曲线交点的纵、横坐标的比值表示小灯泡电阻，在这两种连接状态下，由可知，小灯泡的电阻之比是18∶25，选项D错误；
故选ABC。

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、 (1).0.725mm (2). (3).左 (4).电阻率与金属丝横截面积之比 (5).
【解析】①螺旋测微器读数时要先读整数，再读小数，注意半毫米刻度线，要估读，由图甲所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0.5mm，可动刻度所示为22.5×0.01mm=0.230mm，螺旋测微器的示数为0.5mm+0.225mm=0.725mm
②如图 为了避免电流表的分压，电流表测量连入电路部分的金属丝两端的电压，

③闭合开关前，滑动变阻器的阻值应该最大，滑动变阻器触头应移至左端，由可知，该图线斜率表示的物理意义是：电阻率与金属丝横截面积之比
④由代入数据可得：
12、 ①.直流电压 ②.1.20V ③.直流电流 ④.48mA ⑤.电阻 ⑥.1600Ω
【解析】(1)[1]若选择开关的位置如所示，则测量的物理量是直流电压，[2]多用电表量程为2.5V，分度值是0.05V，测量结果为1.20V；
(2)[3]若选择开关的位置如所示，则测量的物理量是直流电流，[4]其量程为100mA，分度值为2mA，测量结果为48.0mA；
(3)[5]若选择开关的位置如所示，则测量的物理量是电阻，[6]挡位是×100，测量结果为16×100Ω=1600Ω。

四、计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（1）2T；（2）1.5m/s2方向沿斜面向上
【解析】（1）当R0=1Ω时，根据闭合电路的欧姆定律求解电流强度，由平衡条件求解磁感应强度；
（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，此时安培力的方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律求解加速度大小
【详解】（1）当R0＝1Ω时，根据闭合电路的欧姆定律可得
根据左手定则可知安培力方向水平向右；
由平衡条件有：BILcosθ＝mgsinθ
解得B＝2T；
（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，此时安培力的方向沿斜面向上，大小不变；
根据牛顿第二定律可得：BIL﹣mgsinθ＝ma
解得：a＝1.5m/s2，方向沿斜面向上
【点睛】本题主要是考查安培力作用下的导体棒的平衡问题，解答此类问题要明确导体棒的受力情况，结合平衡条件列方程解答
14、8cm
【解析】粒子a板左端运动到P处，由动能定理得

代入有关数据，解得
，代入数据得θ=30°
粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆心为O，半径为r，如图
由几何关系得

联立求得
代入数据解得
15、 (1) (2)3N
【解析】(1)设小球在C点的速度大小是vC，则对于小球由A→C的过程中，由动能定理得：

解得：

(2)小球在C点时受力分析如图

由牛顿第二定律得：

解得：

由牛顿第三定律可知，小球对轨道压力：
NC′=NC=3N