【物理】上海市金山区金山中学2019-2020学年高二上学期期末考试（等级）试题（解析版）

【物理】上海市金山区金山中学2019-2020学年高二上学期期末考试（等级）试题（解析版）

金山中学2019学年度第一学期高二年级物理学科 期末考试(等级)‎ 一、单选题(共40分。第1～8小题，每小题3分，第9～12小题，每小题4分。每小题只有一个正确答案。)‎ ‎1.元电荷是（　　）‎ A. 电荷量 B. 点电荷 C. 电子 D. 质子 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 元电荷又称“基本电量”，在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷，常用符号e表示，任何带电体所带电荷都是e的整数倍．‎ ‎【详解】元电荷又称“基本电量”，元电荷是带电量的最小值，它不是电荷，不是指质子或者是电子，也不是电荷，故A正确，BCD错误；故选A．‎ ‎【点睛】点电荷是电荷，有电荷量与电性，而元电荷不是电荷，有电荷量但没有电性．‎ ‎2.下列属于影响点电荷之间相互作用力大小的因素的是（　　）‎ A. 质量 B. 距离 C. 温度 D. 运动状态 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由库仑定律的表达式分析影响点电荷之间相互作用力大小的因素.‎ ‎【详解】根据库仑定律：，可知两个点电荷之间的作用力的大小与两个点电荷电荷量的乘积、电荷之间的距离有关，与点电荷的质量、温度以及运动状态都无关．故ACD错误，B正确，故选B．‎ ‎3.首先发现电流周围存在磁场的科学家是 A. 奥斯特 B. 法拉第 C. 麦克斯韦 D. 赫兹 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】首先发现电流周围存在磁场的科学家是奥斯特，故选A.‎ ‎4.关于磁感应强度，下列说法正确的是 A. 磁感应强度是矢量，方向与小磁针在该点静止时S极指向相同 B. 某处的磁场方向就是该处磁感强度的方向 C. 放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同 D. 一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力，则该处的磁感应强度一定为零 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A项：磁感应强度是矢量，方向与小磁针在该点静止时S极指向相反，故A错误；‎ B项：某处磁场方向就是该处磁感强度的方向，故B正确；‎ C项：由通电导线受安培力F=BILsinθ可知，放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小还与导线与磁场的方向有关，所以安培力的大小不一定处处相同，故C错误；‎ D项：一小段通电导体在某处不受磁场力作用，有可能是导线与磁场平行，此处磁感应强度不一定为零，故D错误．‎ 故应选：B．‎ ‎5.某闭合电路中，干电池电动势为1.5V，工作电流为1A，则( )‎ A. 电源内电压为1.5V B. 电源路端电压为1.5V C. 电路中每秒非静电力做功1.5J D. 电路中有1.5J的化学能转变成电能 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电源是一种把其它形式的能转化为电能的装置，电动势E的大小等于非静电力做的功与电量的比值，其大小表示电源把其它形式的能转化为电能本领大小，而与转化能量多少无关；‎ ‎【详解】AB、设干电池电动势的内阻为，外电阻为，由闭合电路欧姆定律得，电源内电压为，电源路端电压为，由于内阻和外电阻未知，所以电源内电压和电源路端电压无法确定，故A、B错误；‎ CD、非电场力每秒做功为，电源把1.5J的化学能转变为电能，不是1s内将1.5J的化学能转变成电能，故C正确，D错误；故选C．‎ ‎【点睛】电动势E大小表征电源把其它形式能转化为电能本领大小，而电压U大小表征电能转化为其它形式的能的大小，要注意区分．‎ ‎6.关于能量转化下列说法中正确的是（　　）‎ A. 满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行 B. 不但能量的总量保持不变，而且能量的可利用性在逐步提高 C. 空调机既能致热又能制冷，说明热传递不存在方向性 D. 热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】热力学第二定律反映了自然界的宏观过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量可以利用的品质降低了．‎ ‎【详解】根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行，选项A错误；能量在转化过程会由高品质能源转化为低品质的能源，故可利用性会降低，选项B错误；空调机既能致热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物体，故C错误；根据热力学第二定律，热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化，选项D正确；故选D.‎ ‎7.一电荷量为 q 的正点电荷位于电场中 A 点，具有的电势能为 Ep，则 A 点的电势为j = EqP ．若把该点电荷换为电荷量为 2q 的负点电荷，则 A 点的电势为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 根据电势的物理意义：电势是反映电场本身性质的物理量，仅由电场本身决定，与试探电荷无关．可知，将该点电荷换为电荷量为2q的负点电荷，A点的电势不变，故C正确，ABD错误；故选C.‎ ‎8.在如图所示的ABCD四种电场中，分别标记有a、b两点，其中a、b两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.在正点电荷形成的电场中，a、b两点处于同一等势面上，电势相等，电场强度大小相等，但方向不同，故A错误； B.两等量异种电荷连线的中垂线是一条等势线，则a、b两点的电势相等，根据对称性和电场线的分布可知，a、b两点的电场强度大小相等、方向相同，故B正确； C.带电平板表面是一个等势面，则a、b两点的电势相等，由电场线的疏密看出，a点的场强小于b点的场强，故C错误； D.带电平行金属板内部是匀强电场，a、b两点的电场强度相同，但b点的电势高于a点的电势，故D错误。故选B。‎ ‎9.如图，两圆环共面且彼此绝缘，对圆环通电，图中区域Ⅰ、Ⅱ面积相等.设Ⅰ中的磁通量为，Ⅱ中的磁通量为，则的大小关系为（ ）‎ A. B. C. D. 无法确定 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由图结合安培定则可知，该环形电流产生的磁场在区域I内的方向垂直于纸面向里，在区域Ⅱ内的磁场方向垂直于纸面向外，结合环形电流的磁场特点可知，环形电流内部磁场的磁感应强度大于环形电流外部磁场的磁感应强度，可知当区域Ⅰ、Ⅱ面积相等时，1中的磁通量大于Ⅱ中的磁通量，故A正确，BCD错误.‎ ‎10.如图所示，导线框中电流I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则MN所受安培力大小为(　　) ‎ ‎ ‎ A. F＝BId B. F＝ ‎ C. F＝BIdsin θ D. F＝BIdcos θ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 通电导线在磁场中的受到安培力作用，由公式F=BIL可以直接求出安培力大小．‎ ‎【详解】导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，AB与CD相距为d，此时切割磁场的导线的长度为，此时受到的安培力的电场线为,，所以B正确；故选B.‎ ‎【点睛】本题是安培力的分析和计算问题．安培力大小的一般计算公式是F=BILsinα，α是导体与磁场的夹角，当B、I、L互相垂直的时候安培力最大为F=BIL．‎ ‎11.如图所示，实线是电场中一簇方向未知的电场线，虚线是一个带正电粒子从a点运动到b点的轨迹，若带电粒子只受电场力作用，粒子从a点运动到b点的过程中（　　）‎ A. 粒子运动的加速度逐渐增大 B. 粒子所在位置的电势逐渐减小 C. 粒子的电势能逐渐增加 D. 粒子运动的速度逐渐增大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据运动轨迹弯曲方向判定电场力方向，然后根据电性判断电场线方向，从而判断电势高低，根据电场力做功判断电势能的变化．‎ ‎【详解】由粒子的运动轨迹可知，带电粒子所受的电场力向左，由于粒子带正电，故电场线向左．由于a点运动到b点过程中，电场线越来越稀疏，故电场强度减小，粒子所受的电场力减小，则加速度逐渐减小，故A错误；沿电场线方向电势降低，a点运动到b点，电势升高，故B错误；电场力与速度方向的夹角为钝角，则电场力做负功，动能减小，速度减小，电势能增大，故C正确，D错误．所以C正确，ABD错误．‎ ‎【点睛】解决这类带电粒子在电场中运动问题的关键是根据轨迹判断出电场力，利用电场中有关规律求解．‎ ‎12.如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻r．闭合电键S后，将滑动变阻器R0滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为△U1、△U2、△U3，理想电流表A示数变化量的绝对值为△I，则（　　）‎ A. 电流表A示数减小 B. △U1＜△U2 C. ＞r D △U2＞（△U1+△U3）‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由于电压表和电流表都是理想电表，所以电路可化简为外电路就是电阻R和滑动变阻器R0串联．其中V1是电阻R两端电压，V2是路端电压，V3是R0两端电压．当滑动变阻器R0滑片向下滑动时，电阻↓，电路总电阻↓，干路电流I总↑，即电流表A示数增大，故A错．V1示数变化量，V2示数变化量，因为R﹥r,故△U1 ﹥△U2，故B错．路端电压减小，R两端电压增大，且电源输出电压变化量小于电阻R两端电压变化量，所以R0两端电压一定减小，且=+，所以﹥r,故C对．=+，故D错．故选C．‎ 二．填空题(共5小题，每空2分)‎ ‎13.电场是电荷周围空间存在的___________，用于反映电场的能的性质的物理量是___________．‎ ‎【答案】 (1). 一种物质 (2). 电势 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电荷周围存在着一种特殊物质，这种物质叫电场，其力的性质由电场强度来描述，能的性质可由电势描述；‎ ‎【详解】电荷的周围产生电场，它是一种物质，只对放入其中的电荷有力的作用，用于反映电场的能的性质的物理量是电势．‎ ‎14.人们知道鸽子有很强的返巢能力，有人猜想鸽子体内可能有______，通过地磁场对它的作用来辨认方向．为了证实这个假设，在鸽子翅膀下系上一小块______，以扰乱鸽子对地磁场的“感觉”，结果鸽子不能飞回家了．由此，猜想得到了证实．‎ ‎【答案】 (1). 生物磁体； (2). 磁石 ‎【解析】‎ ‎【详解】人们知道鸽子有很强的返巢能力，有人猜想鸽子体内可能有生物磁体，通过地磁场对它的作用来辨认方向．为了证实这个假设，在鸽子翅膀下系上一小块磁石，以扰乱鸽子对地磁场的“感觉”，结果鸽子不能飞回家了．由此，猜想得到了证实．‎ ‎【点睛】在关于信鸽是靠什么来辨别方向的实验中，一群信鸽的身上绑了小磁体，一群信鸽身上绑了小铜块，放飞后，结果是绑了铜块的信鸽大部分回到了巢穴，而绑了小磁铁的信鸽一只也没有飞回巢穴，由此可以验证信鸽的辨别方向靠的是地磁场．‎ ‎15.电荷量为2.0×10﹣8C的正点电荷，在电场中的A点所受电场力的大小为2.0×10﹣6N，A点的场强大小为_____N/C；若A点电势为10V电场中另一点B点电势为15V，则该点电荷从A运动到B过程中电场力做功为_____J．‎ ‎【答案】 (1). 100 (2). ﹣1×10﹣7 J ‎【解析】‎ ‎【分析】（1）根据F＝qE求E的大小．‎ ‎（2）点电荷所受的电场力是恒力，由功的定义式W＝qUAB可得电场力对电荷做的功W．‎ 详解】（1）A点的场强大小为：．‎ ‎（2）点电荷从A点移动到B点的过程中，电场力对电荷做的功为：‎ W＝qUAB＝q（∅A﹣∅B）＝2.0×10﹣8×（10﹣15）J＝﹣1×10﹣7 J．‎ ‎【点睛】解决本题时要知道E＝F/q 和W＝qU，直接根据功的计算公式可求电场力做功，要注意W＝qU，电场力做功与路径无关．‎ ‎16.如图所示的由伏打电池供电的闭合电路中，沿电流方向电路一周，在___地方电势升高；在___地方电势降低。(选填“a”“r”“b”“R”)‎ ‎【答案】 (1). a、b (2). R、r ‎【解析】‎ ‎【详解】 在电源内部，两电极附近的接触层a、b为非静电力作用的范围，非静电力移动电荷做功的过程中是把化学能转化为电荷的电势能，正电荷在接触层克服非静电力做功，电势能增大，电势升高，所以沿电流方向电路一周，在a、b地方电势升高；‎ 在电源的内阻r和外电阻R上，电荷移动的过程中是静电力做功，静电力对正电荷做正功，电荷的电势能减小，电势降低，所以沿电流方向电路一周，在R、r地方电势降低。‎ ‎17.如图所示，电源E，导线，导电细软绳ab、cd，以及导体棒bc构成合回路，导电细软绳ab、cd的a端和d端不动，加上恰当的磁场后，当导体棒保持静止时，闭含回路中abcd所在平面与过ad的竖直平面成30°，已知ad和bc等长且都在水平面内，导体棒bc中的电流I=2A，导体棒的长度L=0.5m，导体棒的质量m=0.5kg，g取10m/s2，关于磁场的最小值为____，方向___。‎ ‎ ‎ ‎【答案】 (1). 2.5 (2). b到a ‎【解析】‎ ‎【详解】 对bc棒受力分析，受到竖直向下的重力、绳子的拉力和安培力作用，其中绳子的拉力方向恒定，重力的大小和方向恒定，根据矢量三角形可知，当安培力和绳子方向垂直时，安培力最小，最小为，即 解得。‎ 根据左手定则可知磁场的方向沿ba所在直线，由b指向a。‎ 三、综合题(第18题8分，第19题16分，第20题16分，共40分)‎ ‎18.如图a所示，某同学利用下图电路测量电源电动势和内阻．先将电路中的电压传感器d端与a端连接．‎ ‎（1）若该同学开始实验后未进行电压传感器的调零而其他器材的使用均正确，则移动滑片后，得到的U-I图象最可能为___________．‎ A. B. C. D. ‎ ‎（2）将电压传感器d端改接到电路中c端，正确调零操作，移动滑片后，得到如图b所示的U-I图，已知定值电阻R=10Ω，则根据图象可知电源电动势为_________V、内阻为________Ω．（结果保留2位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). B (2). 3.0 0.53‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）该同学开始实验后未进行电压传感器的调零，则电路电流为0时，电压传感器有示数，不为0，作出的U-I图象中，电压随电流的增大而增大，但纵坐标有截距，观察图b中的图象可知B符合；‎ ‎（2）将电压传感器d端改接到电路中c端，则电压传感器测量的是滑动变阻器的电压，但由于正负接线接反了，因此测量的数值会变为负值，计算时取绝对值即可，根据如图（c）所示的U-I图可知，电源电动势为3V，由闭合电路的欧姆定律有：，当U=2V时，I=0.095A，即，解得：内阻r≈0.53Ω．‎ ‎19.如图所示，光滑斜面倾角为37°，一带有正电的小物块质量为m，电荷量为q，置于斜面上，当沿水平方向加如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强度变为原来的，求：‎ ‎（1）原来的电场强度大小；‎ ‎（2）物块运动的加速度；‎ ‎（3）沿斜面下滑距离为0.5m时物块的速度大小．（sin37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10m/s2）‎ ‎【答案】（1）（2）4 m/s2 （3）2m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）平衡时，物块受重力mg、电场力qE、斜面的支持力N的作用，如图所示：‎ 有：qE=mgtan 37°‎ 可得：‎ ‎（2）当E′=时，将滑块受力沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解，如图：‎ 沿斜面方向，有：mgsin37°﹣cos 37°=ma 代入数据解得：a=4m/s2．‎ ‎（3）物块沿斜面做匀加速直线运动，初速度为0，加速度为a，位移为L，由v2=2aL，解得：‎ v=2m/s。‎ ‎【点评】问题一是平衡条件的应用，受力分析后应用平衡条件即可；问题二是牛顿运动定律的应用，关键是求合力；问题三直接应用动能定理即可，总体难度不是很大，细细分析即可 ‎20.如图所示电路，已知R3=4Ω，闭合电键，安培表读数为0.75A，伏特表读数为2V，经过一段时间，一个电阻被烧坏(断路)，使安培表读数变为0.8A，伏特表读数变为3.2 V，问：‎ ‎ ‎ ‎（1）哪个电阻发生断路故障？‎ ‎（2）R1的阻值是多少？‎ ‎（3）能否求出电源电动势E和内阻r？如果能，求出结果；如果不能，说明理由．‎ ‎【答案】（1）R2被烧断路（2）4Ω（3）只能求出电源电动势E而不能求出内阻r，E=4V ‎【解析】（1）由于发生故障后，伏特表和安培表有示数且增大，说明外电阻增大，故只能是R2被烧断了．‎ ‎（2）R2被烧断后，电压表的示数等于电阻R1两端的电压，则.。‎ ‎（3）第一种情况下，有：电阻R3两端的电压为：U3=I1R1-U1=0.75×4-2=1V，通过电阻R3的电流为，根据闭合电路欧姆定律得：E=I1R1+（I1+I3）（R4+r）‎ 第二情况下，有E=U1′+I1′（R4+r）‎ 代入可得：E=3+（R4+r） ‎ E=3.2+0.8（R4+r）‎ 解得：‎ E=4V，‎ R4+r=1Ω，‎ 由于R4未知，故只能求出电源电动势E而不能求出内阻r。‎ ‎【名师点睛】本题闭合电路的欧姆定律的应用以及电路的分析和计算问题，注意解题时要注意有两种情况，根据闭合电路欧姆定律列出两个方程，求解电动势或内阻，是常用的方法；此题同时给了我们一个测量电动势的方法.‎