2023-2024学年天津市滨海新区高二（上）期末物理试卷
一、选择题
1.如图所示，将带正电的导体球靠近不带电的导体。若沿虚线将导体分成、两部分，这两部分所带电荷量分别为、；若沿虚线将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为和。下列说法正确的是( )
A. ，部分带正电 B. ，部分带负电
C. ，部分带正电 D. ，部分带负电
2.真空中有两个点电荷，它们之间静电力的大小为。如果保持它们所带的电荷量不变，将它们之间的距离增大为原来的倍，那么它们之间静电力的大小等于( )
A. B. C. D.
3.一表头内阻为，满偏电流为。要把它改装为量程的电压表，需( )
A. 串联一个的电阻 B. 串联一个的电阻
C. 并联一个的电阻 D. 并联一个的电阻
4.下列有关磁感应强度的说法中正确的是( )
A. 若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
B. 若有一小段长度为、通以电流为的导体，在磁场中某处受到的磁场力为，则该处的磁感应强度大小一定是
C. 由可知，磁感应强度大小与磁场中通电导体的电流大小有关
D. 磁感应强度的方向就是该处小磁针静止时极所指的方向
5.如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除器的电容器电容为，充电至电压，如果电容器在时间内完成放电，这次通过人体组织平均放电电流为( )
A.
B.
C.
D.
6.如图所示，在匀强电场中，将带电量为的点电荷从电场中的点移到点，电场力做了的功，再从点移到点，电场力做了的功。已知电场的方向与所在的平面平行。下列说法正确的是( )
A. A、两点的电势差 B. B、两点的电势差
C. 点的电势比点的电势高 D. 场强的方向垂直于指向
7.电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。如图是电饭锅的电路图，是电阻，是加热用的电热丝。下列说法正确的是( )
A. 开关接通时，电饭锅处于保温状态
B. 开关断开时，电饭锅处于加热状态
C. 当：：时，电饭锅在保温状态下的功率是电饭锅在加热状态下功率的一半
D. 当：：时，在保温状态下的功率是在加热状态下功率的一半
8.如图所示，两段长度和材料相同、粗细均匀的金属导线、，单位体积内的自由电子数相等，横截面积之比为：：。已知内有个自由电子通过导线的横截面，电子电荷量为，则( )
A. 内有个自由电子通过导线的横截面
B. 流经导线的电流为
C. 自由电子在导线和中移动的速率之比：：
D. 、两端电压之比为：
9.下列几种情况下，匀强磁场中的线框或线圈能产生感应电流的是( )
A. 甲图中保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动
B. 乙图中保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动
C. 丙图中线框绕轴线转动
D. 丁图中撑开的线圈在收缩
10.无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线等按顺序排列起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波具有不同的特性，因而其用途也不同。下列关于电磁波的应用符合实际的是( )
A. 微波可以用于卫星通信 B. 红外线可以用于杀菌消毒
C. 紫外线可以用于加热理疗 D. 射线片可以用于诊断病情
11.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，电场线关于直线对称，且。以下说法正确的是( )
A. 、两点的电场强度大小小于
B. 、两点的电势小于
C. 、两点间电势差大于、两点间电势差
D. 电子从图中点运动到点的过程中，电场力做正功，电势能减少
12.如图所示的电路中，电源的电动势和内阻恒定，电流表、电压表均为理想电表，开关闭合后，当滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数变小
B. 电压表的示数变小
C. 定值电阻消耗的功率变大
D. 电源的总功率变大
二、非选择题
13.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻。现提供的器材如下：
A.电压表量程为；
B.电压表量程为；
C.电流表量程为；
D.滑动变阻器最大阻值为；
E.滑动变阻器最大阻值为；
F.开关和导线若干。
实验器材中电流表的内阻与电池的内阻差不多大，为了尽量减小实验误差，应该选择的实验电路是______选填“甲”或“乙”。
实验中电压表应选用______，滑动变阻器应选用______。选填相应器材前的字母
用所选器材按照选好的电路图连接好电路后，将滑动变阻器的滑片置于合适位置，闭合开关，通过调整滑动变阻器的滑片，得到多组电流和电压。根据实验数据，绘制出如图丙所示的图像，由图线可求出电源的电动势，电源的内阻 ______。结果保留三位有效数字
14.在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学实验过程如下：
用螺旋测微器测金属丝直径时示数如图甲所示，则金属丝的直径为______。
利用多用电表测电阻的电压时，黑表笔应接图乙中的______填“”或“”点。
该同学将欧姆挡的选择开关拨至“”的倍率挡，在进行了正确的连接后，测量时发现指针偏转角度太小，不方便读数，该同学应将欧姆挡的开关拨至______填“”或“”挡。最后欧姆表的示数如图丙所示，示数为______。
15.如图所示，用长为的绝缘丝线把一个质量为、带电量为小球，悬挂于竖直放置的平行板电容器的正中间，两板间距离为。平衡时，小球偏离竖直线的距离为，很小时，，取。求：
平行金属板之间的电场强度的大小；
与电容器相连接的电源电压。
16.图甲所示为某品牌的共享电动自行车。某兴趣小组同学对共享电动自行车的工作原理产生了浓厚的兴趣，现将其电源、车灯、电动机构成的电路简化为图乙所示。查阅资料得知该电动车的电源电动势，内阻，电动机的内阻为，车灯电阻不变，电流表内阻忽略不计。
当只有接通时，求电流表示数及此时车灯的两端电压；
当、都接通时，电流表示数为，此时电动机正常工作。求电动机正常工作时电源的输出功率和电动机的输出功率。
17.某科研团队设计了一款用于收集工业生产中产生的某种固体微粒的装置，其原理简图如图所示。固体微粒通过带电室时带上正电且电量相等，微粒从点无初速地进入加速区域，经点进入静电分析器，沿圆弧运动，再经点沿轴正方向进入偏转匀强电场区域，最终打在竖直轴上的点。建立如图所示坐标系，带电室、加速区域在第三象限，静电分析器在第四象限，偏转电场区域布满第一象限。已知带电固体微粒的比荷为，加速区域板间电压为，圆弧上各点的场强大小相同且为，方向都指向圆弧的圆心点，偏转电场大小，方向沿轴负方向，不计微粒重力、空气阻力及微粒间的作用力，求
带电固体微粒离开加速区域时的速度大小；
圆弧的半径；
点的纵坐标。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：导体球带正电，根据静电感应现象可知，导体近端感应负电荷，远端感应正电荷，即和带正电，和带负电；导体原来不带电，只是在的电荷的作用下，导体中的自由电子向部分移动，使部分多带了电子而带负电；部分少了电子而带正电。根据电荷守恒可知，部分转移的电子数目和部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的，即 ，故AC正确，BD错误。
故选：。
根据静电感应现象，在正点电荷的电场作用下，导体内的自由电荷重新分布，不论沿着哪条虚线切开，都有带正电，带负电，且电量总是相等。
本题考查静电感应的原理，理解带电本质是电子的转移，掌握电荷守恒定律的应用，注意两部分的电量总是相等是解题的突破口。
2.【答案】
【解析】解：由点电荷库仑力的公式可以得到，电量不变，将它们之间的距离增大为原来的倍，库仑力将变为原来的，故D正确，ABC错误。
故选：。
电量不变，只是将距离增大到原来的倍，根据点电荷库仑力的公式，可以求得改变之后的库仑力的大小。
本题就是对库仑力公式的直接考查，掌握住公式就很容易分析了。
3.【答案】
【解析】解：根据串联分压的知识可得
故A正确，BCD错误；
故选：。
根据电压表改装原理串联分压列式并代入相关数据计算解答。
考查电压表的改装原理，熟悉串并联电路的知识，会根据相关参数计算待求量。
4.【答案】
【解析】解：、通电导体如果平行于磁场放置，则其不受磁场力，但磁感应强度不为零，故A错误；
B、有一小段长为，通以电流为的导体，在磁场中某处受到的磁场力为，只有当导体与磁场垂直时，磁感应强度的大小才是，故B错误；
C、是由磁场本身的性质决定的，与及无关；故C错误；
D、根据磁感应强度方向的规定可知，磁感应强度的方向就是该处小磁针静止时极所指的方向，故D正确。
故选：。
通电导体与磁场平行时不受磁场力；明确定义式只有导线与磁场相互垂直时才成立；磁感应强度是由磁场本身来决定的。
安培力的大小还与电流与磁感应强度的方向之间的夹角有关，通电导体在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度不一定为零．该处是磁感应强度与电场强度的不同点。
5.【答案】
【解析】解：电容器所带电荷量为，所以通过人体的平均放电电流为，故B正确，ACD错误。
故选：。
先计算出电容器所带电荷量，然后根据电流定义式即可得到通过人体组织的平均电流。
本题考查了电容器和电流的定义式，基础题。
6.【答案】
【解析】解：、根据公式，则有：，故A错误；
B、同理，，故B错误；
C、由于，，所以点的电势比点的电势高，故C错误；
D、由于该电场为匀强电场，所以等势面在所示平面内投影为直线且电势在任意直线上均匀变化。
设点的电势为零，那么当取、中点，此点电势为，连接点，得到相同电势的一条直线，由于电场强度方向垂直等势面且指向电势减小的方向，所以过点做该直线垂线即得到一条电场线，方向如图所示指向，场强方向并不是垂直于的，故D错误。
故选：。
根据电场力做功与电势差的关系求出间的电势差、间的电势差；
根据电势差等于电势之差，从而判定、点的电势高低；
找出等势线，结合电场线与等势线垂直，由高电势指向低电势，作出电场线。
解决本题的关键知道电场力做功与电势差的关系，电势差与电势的关系。知道电场线与等势线垂直，由高电势指向低电势。
7.【答案】
【解析】解：加热状态下电路总功率较大，保温状态下电路总功率较小。在纯电阻电路中，电路总功率
开关接通时，被短路，电路总功率
开关断开时，与串联，电路总功率
因为
所以开关接通时，电饭锅处于加热状态，开关断开时，电饭锅处于保温状态，故AB错误；
C.代入数据，当
：：
时，保温功率和加热功率之比为
电饭锅在保温状态下的功率是电饭锅在加热状态下功率的一半，故C正确；
D.在保温状态下的功率为
在加热状态下功率为
则在保温状态下的功率与在加热状态下功率之比为
在保温状态下的功率是在加热状态下功率的
故D错误。
故选：。
根据电路中功率的表达式，可得到不同情况下功率的情况，从而得出电饭锅的状态；根据功率表达式，结合串并联电路中的电流规律，可求出项中功率的关系。
学生在解答本题时，应注意熟练掌握电功率的表达式，同时掌握串并联电路中的规律。
8.【答案】
【解析】解：、两段导线串联，所以在相等时间内通过每段导线横截面的电荷量是相等的，故A正确；
B、电路中的电流为，故B错误；
D、根据电阻定律可知，两段导线的电阻之比为：：，根据欧姆定律可知、两端电压之比为：，故D错误；
C、两导线串联，在串联电路中电流处处相等，根据电流的微观表达式可知自由电子在导线和中移动的速率之比：：，故C错误。
故选：。
在串联电路中，电流处处相等，据此可以判断；根据电流的定义式可以判断；根据电阻定律和欧姆定律可以判断；根据电流的微观表达式可以判断。
本题考查了电阻定律、欧姆定律、电流的微观表达式，以及串联电路中电流的特点，基础题。
9.【答案】
【解析】解：、甲图中保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动，穿过线圈的磁通量一直不变，无感应电流，故A错误；
B、乙图中保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动，穿过线圈的磁通量一直不变，无感应电流，故B错误；
C、丙图中线框绕轴线转动，穿过线圈的磁通量变化，一定有感应电流，故C正确；
D、丁图中撑开的线圈在收缩，穿过线圈的磁通量变化，一定有感应电流，故D正确。
故选：。
要使线圈中产生感应电流，则穿过线圈的磁通量要发生变化，回路一定要闭合。
本题考查了感应电流的条件，判断电路中能否产生感应电流，应把握两点：一是要有闭合回路；二是回路中的磁通量要发生变化。
10.【答案】
【解析】解：微波的频率较高，能提供更高的传输速度和品质，可以用于卫星通信，故A正确；
B.红外线频率较低，能量小，不可以用于杀菌消毒，故B错误；
C.紫外线是一种电磁波，它具有能量，但频率较高，对人体有害，不能直接被用作加热理疗，故C错误；
D.射线片具有很强的穿透性，可透过皮肤看到骨骼等其他器官情况，可以用于诊断病情，故D正确。
故选：。
医院里常用射线对病人进行透视；紫外线化学作用强，能杀菌消毒；射线具有较强的穿透能力；红外线可以用于加热理疗。
本题考查物理常识内容，关键在于掌握射线、微波、紫外线及红外线的特点，注重平时积累。
11.【答案】
【解析】解：点的电场线密集，所以小于，故A错误；
B.沿着电场线方向，电势越低，所以小于，故B正确；
C.根据，当一定时，电场强度越大，电势差越大，根据图可知，之间的电场强度大于之间的电场强度，所以大于，故C正确；
D.电子带负电，电子受到的电场力与电场方向相反，所以电场力做负功，电势能增加，故D错误。
故选：。
根据电场线的疏密判断场强的大小；根据沿电场线方向电势降低判断；根据判断；根据电场力做功与电势能的关系判断。
知道电场线越密集的地方场强越大，电场力做正功电势能减小，电场力做负功电势能增加是解题的基础。
12.【答案】
【解析】解：根据“串反并同”结论法，当滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，阻值变大，电压表和与其并联，故电压表示数变大，消耗的功率变大，故B错误，C正确；
A.电流表与串联，故电流表示数变小，故A正确；
D.电流表示数变小，总电流变小，电源的总功率，故变小，故D错误。
故选：。
根据“串反并同”结论法分析，根据分析电源的总功率。
本题考查的是闭合电路的动态分析，当电源内阻不为零时，可用“串反并同“结论法分析。
13.【答案】甲
【解析】解：一节干电池的内阻较小，为减小实验误差，应选择的实验电路是甲。
一节干电池的电动势约为，则电压表应选B。
为方便实验操作，滑动变阻器应选D。
根据闭合电路欧姆定律，电源的内阻为丙图中图线斜率的绝对值，即
故答案为：甲；；；
明确实验原理和误差来源，从而确定正确电路图；
一节干电池电动势为左右，为了能准确读数，电压表应选择小量程；同时因电动势较小，故应选择总阻值较小的滑动变阻器；
由闭合电路欧姆定律确定表达式，再根据图线的纵截距和斜率求电源的电动势和内阻。
本题考查用伏安法测电源的电动势和内阻实验电路图的选择、器材选择、数据处理等，关键要抓住基本原理，结合实际情况进行估算、分析、推理等。
14.【答案】
【解析】解：螺旋测微器的精确度为，金属丝直径
多用电表测电阻的电压时，黑表笔应接电阻流出电流的一侧，即接图乙中的点。
欧姆表测量时，指针偏转角度太小，欧姆表指针对应示数过大，应将倍率调大，所以应将欧姆挡的开关拨至“”挡；
图丙示数。
故答案为：；；；。
螺旋测微器的精确度为，测量值固定刻度对应示数对齐格数估读一位精确度；
多用表的红表笔插“”插孔，外部电流从红表笔流入，据此分析作答；
欧姆表测电阻，测量值欧姆表指针对应示数倍率；欧姆表指针偏转角度过小，对应的示数过大，应增大倍率，据此更换换挡，进行欧姆调零，然后读数。
本题考查了螺旋测微器读数、欧姆表的正确使用以及欧姆表的读数；要知道欧姆表的红表笔插“”插孔，外部电流从红表笔流入、黑表笔流出。
15.【答案】解：根据共点力平衡条件有
根据题意及图中的几何关系得：
综上解得：
根据电势差与电场强度的关系可知
答：平行金属板之间的电场强度的大小为；
与电容器相连接的电源电压为。
【解析】对小球受力分析，由平衡条件和几何关系求电场强度；
根据电势差与电场强度的关系解答。
解决本题的关键是受力分析，根据共点力平衡求解电场强度，以及知道匀强电场的电场强度与电势差的关系。
16.【答案】解：当只有接通时，由闭合电路欧姆定律得
代入数据可得
由部分电路欧姆定律得，此时车灯的两端电压为
根据题意，由闭合电路欧姆定律得
代入数据解可得
则电源的输出功率为
此时通过车灯的电流为，因此通过电动机的电流为
电动机的输入功率为
电动机的热功率为
电动机的输出功率为
答：当只有接通时，求电流表示数为，此时车灯的两端电压为；
电动机正常工作时电源的输出功率为，电动机的输出功率为。
【解析】根据闭合电路的欧姆定律，可求出只有开关接通时电流表的示数和车灯的两端电压；
根据闭合电路的欧姆定律，可求解开关、都接通时的路端电压，再由求电源的输出功率；根据欧姆定律求解通过灯泡的电流，根据并联电路的电流特点求解通过电动机的电流，根据功率公式求解电动机的输入功率、电动机热功率，最后求电动机的输出功率。
注意：电动机是非纯电阻电路，输入功率等于热功率与输出功率之和。
17.【答案】解：从到的加速过程
则
解得
从到的过程，固体颗粒受到的径向电场力提供向心力
解得
在到过程固体颗粒做类平抛运动，则
，，
解得
答：带电固体微粒离开加速区域时的速度大小为；
圆弧的半径为；
点的纵坐标为。
【解析】利用动能定理求出加速后的速度；
电场力提供向心力可求出半径大小；
根据类平抛运动规律可求出轴的纵坐标。
学生在解决本题时，应该能分析出微粒的运动过程，然后根据动能定理，牛顿第二定律，以及类平抛知识来解答。
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