天津市培杰中学2022-2023学年高二上学期期末物理试题（解析版）

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天津市培杰中学高二年级2022-2023学年度上学期期末测试物理试卷一、单选题（共11小题，每小题4分）1.下列符合物理学史实的是（　　）A.奥斯特发现了电磁感应现象，梦圆磁生电B.楞次通过大量的实验，得到了判定感应电流方向的方法C.法拉第发现了电流的磁效应D.法拉第提出了著名的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质【答案】B【解析】【详解】AC．奥斯特发现电流的磁效应，法拉第发现感应现象，AC错误;B．楞次总结了感应电流方向的判断，称为楞次定律，B正确；D．安培提出了著名的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质，D错误。故选B。2.A、B、C三点在同一直线上，AB:BC=1:2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷．当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，它所受到的电场力为F；移去A处电荷，在C处放电荷量为-2q的点电荷，其所受电场力为（）A.-F/2B.F/2C.-FD.F【答案】B【解析】【详解】设AB的距离为r，在A处放电荷量为＋q的点电荷，在B处放电荷量为Q的点电荷，据库仑定律有：；移去A处电荷，在C处放－2q的点电荷，该电荷受到的电场力为：，据同种电荷相斥，异种电荷相吸可知，两力方向相同．故选项B正确．3.下列说法正确的是（　　）A.电场强度公式中，q为试探电荷，E与F成正比，与q成反比B.电容器的电容公式表明，C与其所带电荷量Q成正比、与U成反比C.静电除尘、静电复印、静电喷漆都利用了静电吸附原理工作，对静电进行了有效的利用第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

1D.富兰克林通过油滴实验测定了元电荷的电荷量e【答案】C【解析】【详解】A．电场强度由电场本身决定，与试探电荷及电场力无关，故A错误；B．电容器的电容由电容器本身决定，与所带电荷量以及电压无关，故B错误；C．静电除尘、静电复印、静电喷漆都利用了静电吸附原理工作，对静电进行了有效的利用，故C正确；D．密里根通过油滴实验测定了元电荷的电荷量e，故D错误。故选C。4.从如图（侧视图）可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。如果要使电子束在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，则偏转磁场的方向应该为（　　）A.竖直向上B.竖直向下C.垂直纸面向里D.垂直纸面向外【答案】D【解析】【详解】由于电子带负电，且电子向上偏转，根据左手定则判断，偏转磁场的方向应该为垂直纸面向外。故选D。5.当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

2【详解】A．通电直导线电流方向从左向右，根据安培定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，A错误；B．通电直导线电流方向竖直向上，根据安培定则，磁场的方向为逆时针（从上向下看），因此小磁针静止时北极背离读者，B错误；C．环形导线电流方向如题图C所示，根据安培定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，C正确；D．根据安培定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时北极指向左方，D错误。故选C。6.如图所示，Q1，Q2是两个电荷量相等的点电荷，O点为它们连线的中点，M、N为连线中垂线上的两点。下列说法正确的是（　　）A.若Q1，Q2均带正电，则在中垂线上，O点的电场强度为零B.若Q1，Q2均带正电，则M点的电场强度一定大于N点的电场强度C.若Q1带正电、Q2带负电，则M点的电势一定比N点的电势高D.若Q1带正电、Q2带负电，则在中垂线上，O点的电场强度最小【答案】A【解析】【详解】A．若、均带正电，它们在点O处产生的电场强度大小相等，方向相反，互相抵消，则中点O的场强为零，故A正确；B．若、均带正电，中点O的场强为零，中垂线上无穷远处场强也为0，从O点到无穷远处，场强先增大后减小，所以无法确定M、N两点的场强大小，故B错误；C．若带正电、带负电，由等量异种电荷的电场线分布可知，连线的中垂线为等势线，则M点的电势与N点的电势相等，故C错误；第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

3D．若带正电、带负电，由等量异种电荷的电场线分布可知，在中垂线上，O点的电场线最密集，电场强度最大，故D错误。故选A。7.如图所示，实线为某一点电荷所形成的一簇电场线，a、b、c三条虚线为三个带电粒子以相同的速度从O点射入电场的运动轨迹，其中虚线b为一垂直电场线的圆弧，AB=BC，且三个粒子的电荷量大小相等，不计粒子重力及相互作用力。以下说法正确的是（　　）A.由于AB=BC，故UAB=UBCB.a对应粒子的动能在增大，电势能在减小C.b、c对应粒子的动能都在增大，电势能都在减小D.a、c对应粒子的加速度越来越大，b对应粒子的加速度大小不变【答案】B【解析】【详解】A．根据公式，又因为，且AB间场强较小，故故A错误；BC．对应粒子，电场力指向轨迹凹的一侧，电场力做正功，则动能在增大，电势能在减小，对应粒子，做圆周运动，电场力不做功，动能和电势能均不变，故B正确，C错误；D．对应粒子，场强逐渐减小电场力减小加速度减小，对应粒子，场强逐渐增大电场力增大加速度增大，对应粒子，场强大小不变电场力大小不变加速度大小不变，故D错误。故选B。8.第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

4如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷。以E表示两板间的电场强度，表示点电荷在P点的电势能，表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（）A.增大，E增大B.减小，增大C.减小，不变D.减小，E不变【答案】CD【解析】【详解】AD．将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，电容器两极板之间的距离减小，根据电容器电容增大，由于电容器极板所带电荷量不变，则由可知，电压减小，所以静电计指针偏角减小。根据可知，极板间电场强度不变，A错误，D正确；BC．设P点距离下极板为l，则P点与下极板之间的电势差为P点电势所以P点的电势能所以P点的电势能不变，B错误，C正确。故选CD。9.如图所示，有一圆形匀强磁场区域，O为圆的圆心，磁场方向垂直纸面向里。一个正电子和一个负电子（正负电子质量相等，电量大小相等，电性相反）以不同的速率沿着PO第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

5方向进入磁场，运动轨迹如图所示。不计电子之间的相互作用及重力。a与b比较，下列判断正确的是（　　）A.a为正电子，b为负电子B.b速率较小C.a在磁场中所受洛伦兹力较小D.b在磁场中运动的时间较长【答案】C【解析】【详解】A．电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由左手定则可知，b向上偏转，b应带正电，a向下偏转，a应带负电，A错误；B．由题图可知，b的半径较大，由洛伦兹力提供向心力，则有解得可知电子b的半径较大，速率较大，B错误；C．由洛伦兹力计算公式可知，两电子的电荷量相等，速率较小的电子a受的洛伦兹力较小，速率较大的电子b受的洛伦兹力较大，C正确；D．两电子在磁场中运动的周期为相同，两电子在磁场中运动时间，可有a在磁场中转动的圆心角较大，则a在磁场中运动的时间较长，D错误。故选C。10.火警报警器的电路示意图如图所示。其中，RT为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。电流表为值班室的显示器，电源两极之间接一报警器。当传感器RT所在处出现火情时，通过显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（　　）第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

6A.I变大，U变小B.I变大，U变大C.I变小，U变小D.I变小，U变大【答案】C【解析】【详解】当传感器所在处出现火情时，温度升高，的电阻减小，则电路中的总电阻减小，根据闭合回路的欧姆定律可知，电路中的总电流变大，路端电压变小，则报警器两端的电压U减小，根据可知，电阻两端的电压增大，根据分压原理可知，电阻两端的电压变小，则流过的电流减小，即电流表读数变小。故选C。11.如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角θ=30°，金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态，要使金属杆能沿导轨向下运动，可以采取的措施是（　　）A.增大磁感应强度BB.调节滑动变阻器滑片向下滑动C.将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变D.减小导轨平面与水平面间的夹角θ（磁场方向仍垂直导轨平面向上）【答案】C【解析】【详解】A．金属杆ab刚好处于静止状态，根据平衡条件可得第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

7增大磁感应强度B，安培力增大，金属棒将沿导轨向上运动，A错误；B．调节滑动变阻器滑片向下滑动，其接入阻值减小，电流增大，安培力增大，金属棒将沿导轨向上运动，B错误；C．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变，安培力将沿导轨向下，金属棒将沿导轨向下运动，C正确；D．减小导轨平面与水平面间的夹角θ，导致金属棒将沿导轨向上运动，D错误故选C。二、多选题（共4小题，每小题4分，选不全的得2分）12.如图甲所示，电阻为5Ω、匝数为100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与电阻R相连，R＝95Ω。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化，则（　　）A.在线圈位置上感应电流沿逆时针方向B.A点的电势低于B点的电势C.回路中电流为0.5AD.0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.5C【答案】AC【解析】【详解】AB．线圈相当于电源，垂直于纸面向里穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知在线圈位置上感应电场沿逆时针方向，A相当于电源的正极，B相当于电源的负极，A点的电势高于B点的电势，故A正确，B错误；C．由法拉第电磁感应定律得由闭合电路的欧姆定律得第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

8故C正确；D．0.1s时间内通过电阻R的电荷量为q=It=0.05C故D错误。故选AC。13.如图所示，下列说法正确的是（　　）A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，增加电压即可B.图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出极板是发电机的负极，极板是发电机的正极C.图丙是速度选择器，能够对从右向左沿中线射入的带电粒子（不计重力且只受电场和磁场的作用）进行选择D.图丁是质谱仪的工作原理示意图，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的比荷越大【答案】BD【解析】【详解】A．根据带电粒子在磁场中匀速圆周运动联立得第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

9因此动能与电压无关，故A错误；B．根据左手定则可知，正离子向下偏转，所以下极板带正电，因此A板是电源负极，B板是电源正极，故B正确；C．若粒子带正电，电场力与洛伦兹力方向均向下，向下偏转，若粒子带负电，电场力与洛伦兹力方向均向上，向上偏转，不可能直线运动，无法选择粒子，故C错误；D．根据可知粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的比荷越大，故D正确。故选BD。14.如图，小灯泡L1与电动机M并联，再与小灯泡L2串联接在电源上。闭合电键K，此时两盏小灯泡都刚好正常发光，且电动机正常转动。已知小灯泡L1额定电压6V、额定功率6W，小灯泡L2额定电压3V、额定功率9W，电源内阻r=2Ω，电动机内阻R=2Ω。则下列说法中正确的是（　　）A.通过电动机M的电流为2AB.电动机M的输入功率为12WC.电源的电动势为9VD.电源内阻消耗的热功率为9W【答案】AB【解析】【详解】A．两盏小灯泡都刚好正常发光，由欧姆定律可得，小灯泡中的电流为第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

10小灯泡中的电流为则电动机中的电流为故A正确；B．小灯泡L1与电动机M并联，电压相同，则电动机M与输入功率为故B正确；C．由闭合电路欧姆定律得故C错误；D．电源内阻消耗的热功率为故D错误。故选AB。15.有两材质、长度相同的电阻a和b，当它们接入电路时，得到如右图所示的电流I和电压U的关系，以下说法正确的是（　　）A.图像的斜率代表电阻的倒数，故R1＜R2B.电阻a和b串联后的总电阻的I-U图线应在区域ⅠC.R1表示电阻b，R2表示电阻aD.电阻a和b并联后的总电阻的I-U图线应在区域II【答案】AC【解析】【详解】AC．在I-U图线中斜率的倒数表示电阻，由图线可知R1

11，材质、长度相同的导体横截面积越大，电阻越小，则R1表示电阻b，R2表示电阻a，故AC正确；B．R1和R2串联后的总电阻比任何一个分电阻都大，斜率更小，则总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ，故B错误；D．R1和R2并联后的总电阻比任何一个分电阻都小，斜率更大，则总电阻的I-U图线应在区域I，故D错误。故选AC。第II卷（非选择题）三、解答题16.如图所示，在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E，有一个质量m的带电小球，用绝缘轻细绳悬挂起来，静止时细线偏离竖直方向的夹角θ，重力加速度为g不计空气阻力的作用。求：（1）小球所带的电荷量及电性；（2）若将小球拉至水平位置C并由静止释放，求小球运动到最低点时线的拉力大小。【答案】（1）正电；；（2）【解析】【详解】（1）静止时根据细线偏转方向可以判断电场力向右，与电场方向一致，故小球带正电，根据平衡条件解得（2）小球运动到最低点过程中，根据动能定理在最低点，根据牛顿第二定律第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

12联立解得17.如图所示，板长为L，板间距离也为L的平行板电容器上极板带正电，下极板带负电｡一对体积相同、质量均为m，带电量分别为＋q和－q的粒子从极板正中间以相同速度水平射入（忽略两粒子间相互作用）｡若－q粒子恰能从上极板边缘飞出，不计粒子重力，求（1）两极板间匀强电场E的大小和方向；（2）－q粒子飞出极板时v大小与方向；（3）在极板右边的空间里存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，为使得＋q粒子与-q粒子在磁场中发生正碰，则磁感应强度B应为多少？【答案】（1），方向竖直向下；（2），方向水平向上；（3）【解析】【详解】（1）由于上板带正电，下板带负电，故板间电场强度方向竖直向下，﹣q粒子在水平方向上匀速运动，在竖直方向上匀加速运动，有其中联立得（2）设粒子飞出板时水平速度为vx，竖直速度为vy，水平偏转角为，有第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

13联立可得（3）由于﹢q粒子在电场中向下偏转，且运动轨迹与﹣q粒子对称，它飞出下极板时速度大小与偏转角和﹣q粒子相同，进入磁场后它们均做圆周运动，为了使它们正碰，只须轨迹如下图所示由几何关系易知由洛伦兹力提供向心力得联立可求得18.如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R＝3Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L＝1m。整个装置处于磁感应强度B＝2T第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

14的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上。质量m＝1kg的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻r＝1Ω，电路中其余电阻不计。金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好。不计空气阻力影响。已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数μ＝0.5，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2。（1）判断ab中感应电流的方向；（2）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm；（3）金属棒ab从释放到速度达到最大的过程中，金属棒下降的高度h=3m，求该过程中导体杆上产生的热量。【答案】（1）见解析；（2）；（3）【解析】【详解】（1）金属棒ab由静止释放后沿导轨向下运动，由右手定则可知金属棒ab中感应电流由b流向a。（2）金属棒由静止释放后，在重力、轨道支持力、摩擦力和安培力作用下沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时达到最大速度后保持匀速运动，则有又安培力大小为感应电流为感应电动势为联解得（3）若金属棒从静止到最大速度过程中电路产生的总热量为Q，则第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

15解得该过程中导体杆上产生的热量为第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司

16第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司