2021-2022学年广东省深圳市光明区高二（上）期末物理试卷（PDF版含答案）

2021-2022 学年广东省深圳市光明区高二（上）期末物理试卷
一、单项选择题：本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 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．（4 分）如图所示，在真空中点电荷 Q 的电场中 P 点放一个试探电荷 q，试探电荷到点电荷 Q的距离为 r，它在
电场中受到的静电力是 F，下列关系式正确的是（ ）
A．F＝k B．F＝k C．F＝k D．F＝k
2．（4 分）真空中两等量异种点电荷的电场线分布如图所示，a、b 为两电荷连线的中垂线上两点，下列说法正确的
是（ ）
A．a、b 两点场强大小相等，电势不相等
B．a、b两点场强大小相等，电势相等边
C．a、b两点场强大小不相等，电势相等
D．a、b 两点场强大小不相等，电势不相等
3．（4 分）如图所示，在地球赤道表面，一沿南北方向水平放置的直导线正下方有一小磁针。直导线中通有由南向
北的电流，小磁针静止时 N极指向北偏西 30°方向，则电流在小磁针处产生的磁场与地磁场的磁感应强度的比
值为（ ）
A．1：1 B．1： C． ：2 D．1：2
4．（4 分）在光滑杆下面铺一张白纸，一带有铅笔的弹簧振子受到外力控制，在 A、B两点间做简谐运动，当白纸
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垂直于杆方向以 2cm/s 的速度匀速移动时，白纸上留下如图所示痕迹。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧振子的振动周期为 4s
B．弹簧振子的振动振幅为 8cm
C．从 x＝3cm到 x＝5cm，振子动能变大
D．x＝4cm 时，振子向负方向运动
5．（4 分）如图所示，某品牌汽车正在进行安全测试。汽车发生碰撞时，安全气囊弹开，减少了对驾驶员的伤害，
则在汽车碰撞过程中，下列说法正确的是（ ）
A．安全气囊使驾驶员动量变化量减小
B．安全气囊使驾驶员动能变化量减小
C．安全气囊使驾驶员所受平均撞击力的冲量减小
D．安全气囊使驾驶员所受平均撞击力减小
6．（4 分）如图所示电路，电源的电动势为 E、内阻为 r，电动机 M 的线圈电阻为 r0，定值电阻为 R，当开关 S 闭
合后，电动机正常转动，电动机两端电压为 UM，电路中电流为 I，下列说法正确的是（ ）
A．电动机的两端电压 UM＝Ir0
B．电动机输出的机械功率 PM＝U 2MI﹣I r
C．电源两端的电压 U＝E﹣Ir
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D．电源的输出功率 P＝I2（R+r0）
7．（4 分）如图所示，光滑水平面上有两个相同的光滑弧形槽，左侧弧形槽静止但不固定，右侧弧形槽固定，两个
弧形槽底部均与水平面平滑连接。一个小球从左侧槽距水平面高 h 处自由下滑，已知小球质量为 m，弧形槽质量
均为 2m，下列说法正确的是（ ）
A．小球从左侧弧形槽下滑过程中，小球和槽组成的系统动量守恒
B．小球从左侧弧形槽下滑过程中，小球和槽组成的系统机械能守恒
C．小球滑上右侧弧形槽后，上升的最大高度为 h
D．小球第二次滑上左侧弧形槽，上升的最大高度为 h
二、多项选择题：本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全
部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错或不答的得 0 分。
8．（6 分）如图所示的电磁感应实验中，线圈 B 与灵敏电流计 G 组成闭合电路，线圈 A与电池、滑动变阻器、开
关组成闭合电路，线圈 A置于线圈 B中，闭合开关瞬间，灵敏电流计 G表针右偏，下列操作能使表针左偏的是
（ ）
A．滑动变阻器滑片 P加速向左滑动
B．滑动变阻器滑片 P减速向左滑动
C．线圈 A加速向上拔出 B
D．将开关由闭合到断开瞬间
9．（6 分）固定光滑圆弧面上有一个小球，将它从最低点移开一小段距离，t＝0 时刻将小球由静止释放，小球以最
低点为平衡位置左右振动。已知圆弧半径 R＝1m，当地的重力加速度大小 g＝9.8m/s2，π2≈9.8，下列哪些时刻
小球运动到最低点（ ）
A．0.5s B．1s C．1.5s D．2s
10．（6 分）沿电场中某条直线电场线方向建立 x 轴，该电场线上各点的电场强度 E 随 x 的变化规律如图所示。将
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一个带正电的粒子从 O点由静止释放，粒子仅在电场力的作用下，由坐标原点 O运动到位置 x3过程中，下列说
法正确的是（ ）
A．粒子先加速后减速运动
B．粒子的电势能一直减小
C．坐标原点 O和位置 x2的电势差 UOx2＝
D．粒子动能的增加量等于电势能的减小量
三、实验题：本题共 2 小题，共 16 分。请将答案填写在答题卡相应的位置。
11．（6 分）实验小组用如图所示装置验证动量守恒定律。在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指
的位置 O。接下来的实验步骤如下：
步骤 1：用天平测量出小球 1的质量 m1，小球 2 的质量 m2；
步骤 2：不放置小球 2，让小球 1 从斜槽上 A点由静止滚下，并落在地面上，重复多次，用尽可能小的圆，把小
球的所有落点圈在里面，其圆心 P 就是小球落点的平均位置；
步骤 3：把小球 2 放在斜槽前端边缘位置 B，让小球 1 从 A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步
骤 1 同样的方法分别标出碰撞后小球 1 落点的平均位置M 和小球 2落点的平均位置 N；
步骤 4：用刻度尺分别测量三个落点的平均位置M、P、N离 O 点的距离，即线段 OM、OP、ON 的长度 xOM、
xOP、xON。
（1）为保证小球碰撞后均向右抛出，入射小球 1 的质量 m1应 （选填“大于”“等于”或“小于”）被
碰小球 2 的质量 m2；
（2）若满足等式 （用所测物理量 m1、m2、xOM、xOP、xON表示），则小球碰撞过程中动量守恒；
（3）实验过程中，若斜槽轨道不光滑，对实验结论的得出 （选填“有影响”或“无影响”）；若斜槽末
端不水平，对实验结论的得出 （选填“有影响”或“无影响”）。
12．（10 分）某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验，实验室中除小灯泡（标记“3V2.5W”）外，还有以
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下器材可供选择：
A.电压表 V（量程为 0～3V，内阻为 10kΩ）
B.电流表 A1（量程为 0～300mA，内阻为 9Ω）
C.电流表 A2（量程为 0～3A，内阻为 0.1Ω）
D.滑动变阻器 R1（阻值 0～5Ω）
E.滑动变阻器 R2（阻值 0～5kΩ）
F.定值电阻 R（阻值为 3Ω）
G.电源 E（E＝6V，内阻不计）
H.导线和开关若干
实验要求描绘小灯泡在 0～3V范围内完整的伏安特性曲线。
（1）实验中电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 。（均选填器材前的序号）
（2）在图甲中的虚线框内画出电路图。
（3）实验中得到的该灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图像可以得出，小灯泡电压增大时，灯泡灯丝的电阻
率 （选填“变大”“不变”或“变小”），小灯泡电压为 1.8V 时，小灯泡实际功率为 W。（保留
三位有效数字）
四、计算题：本题共 3 小题，共 38 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的
不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
﹣
13．（11 分）如图所示电路，A、B为竖直放置的平行板电容器的两极板。一质量为 2.0×10 3kg 且带正电的小球，
用绝缘细线悬于两极板间的 O点。闭合开关 S 后，小球静止时细线与竖直方向的夹角α＝37°。已知两极板间距
d＝0.2m，电源电动势 E＝15V，内阻 r＝2Ω，电阻 R1＝8Ω，R2＝20Ω，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，
求：
（1）电阻 R2两端的电压；
（2）小球所带的电荷量；
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（3）将细线剪断瞬间，小球的加速度大小。
14．（12 分）如图所示，一不可伸长的轻质细绳长为 R，一端悬于 O点，另一端系一质量为 m的小球 a。上表面为
圆弧轨道、质量为 2m 的小车静止在水平地面上，圆弧轨道的半径也为 R 且最低点与水平面相切，质量为 m
的小球 b 静止于圆弧轨道的最低点。现将小球 a 的悬线拉至水平，然后由静止释放，小球 a 到达最低点时与小球
b相碰，碰撞时间极短且无能量损失，已知重力加速度为 g，所有接触面摩擦忽略不计。求：
（1）小球 a 碰前瞬间的速度大小；
（2）小球 a、b 碰撞后瞬间各自的速度大小；
（3）小球 b 在小车上上滑的最大高度。
15．（15 分）如图所示，竖直放置的平行板电容器的 A、B两极板间存在加速电场，加速电压为 U0。水平放置且充
电后与电源断开的平行板电容器的 M、N两极板间存在偏转电场，其两极板板长和间距均为 L。电子从 A 极板
附近由静止开始加速，加速后从 B 板小孔沿 M、N 极板间的中间线 OO′垂直偏转电场射入电容器 MN 中，经
偏转电场偏转后从 M 极板边缘射出，最终打在竖直放置的光屏上。已知电子的质量为 m，电荷量为 e，光屏到
偏转电场极板右端的距离为 ，光屏的中心为 O′点，整个装置处在真空中。求：
（1）电子进入偏转电场时的速度大小和 M、N极板间的偏转电压；
（2）电子打在光屏上时到中心 O′的距离；
（3）若仅增大M、N极板间的距离，请通过推导判断电子打到光屏上时的速度方向是否改变？
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2021-2022 学年广东省深圳市光明区高二（上）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题：本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 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．【解答】解：根据库仑定律有，试探电荷到点电荷 Q的距离为 r，它在电场中受到的静电力是 F＝k ，故 D 正
确，ABC错误。
故选：D。
2．【解答】解：等量异种点电荷中垂面为等势面，a、b 两点电势相等。电场线越密，场强越大，a 点场强小于 b点
场强，故 C 正确，ABD 错误。
故选：C。
3．【解答】解：导线没有通电流前，小磁针静止时 N极指向北方，直导线中通有由南向北的电流，电流在小磁针处
产生的磁场向西，如图所示；
则电流在小磁针处产生的磁场与地磁场磁感应强度的比值为： ＝tan30°＝ ，故 B正确，ACD 错误。
故选：B。
4．【解答】解：A、弹簧振子振动周期 T＝ ＝ ＝4s，A选项正确；
B、弹簧振子振动振幅为 4cm，B选项错误；
C、从 x＝3cm到 x＝5cm，振子远离平衡位置，振子动能变小，C 选项错误；
D、x＝4cm 时，振子向正方向运动，D选项错误。
故选：A。
5．【解答】解：ABC、无论安全气囊是否打开，驾驶员的初末速度不变，动能变化量、动量变化量均不变，受到的
平均撞击力的冲量不变，故 ABC 错误；
D、安全气囊打开时，驾驶员速度变化的时间增加，由动量定理可得 Ft＝Δp，可知驾驶员受到的平均撞击力减
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小，故 D正确。
故选：D。
6．【解答】解：A、电动机正常工作时属于非纯电阻元件，电动机两端电压不等于 Ir0，故 A错误；
B、电动机输出的机械功率 PM＝UMI﹣I2r0，故 B错误；
C、电源两端的电压 U＝E﹣Ir，故 C 正确；
D、电动机正常工作时属于非纯电阻元件，电源的输出功率不等于 I2（R+r0），故 D 错误。
故选：C。
7．【解答】解：A、槽和地面接触面光滑，则小球从左侧槽下滑过程中，小球和槽组成的系统水平方向所受合外力
为零，则水平方向上动量守恒，故 A错误；
B、从左侧槽下滑过程中，小球和槽组成的系统接触面光滑，无机械能损失，机械能守恒，故 B正确；
C、球下滑到底端时由动量守恒可知 mv1＝2mv2，由机械能守恒可得 mgh＝ mv 21 + ，小球滑上右侧弧
形槽后，上升的最大高度为 h′，由机械能守恒定律可得，mgh′＝ mv 21 ，可得 h′＜h，故 C错误；
D、小球第二次滑上左侧弧形槽，滑上最大高度时，小球和左侧弧形槽共速，具有动能，小球重力势能小于初态
重力势能，上升的高度最大小于 h，故 D错误。
故选：B。
二、多项选择题：本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全
部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错或不答的得 0 分。
8．【解答】解：AB、在闭合开关的瞬间，穿过 B 的磁通量增加，灵敏电流计 G表针右偏，滑动变阻器滑片 P 向左
移动，滑动变阻器阻值变小，电流增大，穿过 B 的磁通量增加，灵敏电流计 G表针右偏，故 A、B错误；
CD、线圈 A向上拔出或将开关断开瞬间，磁通量均减小，表针左偏，故 C、D正确。
故选：CD。
9．【解答】解：根据小球从最低点移开一小段距离远小于圆弧半径，所以小球运动可等效为单摆，根据单摆周期公
式，可得摆动周期为：T＝2π ＝2 s＝2× s＝2s，t＝0 时刻将小球由静止释放，经过 T＝ ＝
0.5s，以及 ＝ ×2s＝1.5s，小球均位于最低点，故 AC 正确，BD 错误。
故选：AC。
10．【解答】解：AB、由图，粒子由坐标原点 O 运动到位置 x3过程中，电场方向一直为正方向，电场力方向与速
度方向相同，电场力对粒子做正功，粒子速度一直增大，电势能一直减小，故 A错误，B正确；
C、结合公式 U＝Ed，可知坐标原点 O和位置 x2间的电势差为图像与 x轴所围成的面积，即 UOx2＝ ，故 C
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正确；
D、由于该过程中粒子只受到电场力的作用，所以粒子的动能增加量等于电势能的减小量，故 D正确；
故选：BCD。
三、实验题：本题共 2 小题，共 16 分。请将答案填写在答题卡相应的位置。
11．【解答】解：（1）根据动量守恒定律可知若碰撞小球 1 的质量小于被碰小球 2 的质量，则小球 1 可能被碰回，
所以小球 1 的质量应大于被碰小球 2 的质量；
（2）因为平抛运动的时间相等，则水平位移可以代表速度，xOP是小球 1 不与小球 2 碰撞平抛运动的位移，该
位移可以代表
小球 1 碰撞前的速度，xOM是小球 1碰撞后平抛运动的水平位移，该位移可以代表碰撞后小球 1 的速度，xON是
碰撞后小球 2 的水平位移，该位移可以代表碰撞后小球 2 的速度，当所测物理量满足
m1xOP＝m1xOM+m2xON
即说明两球碰撞道守动量守恒定律；
（3）实验过程中，只要每次小球从同一位置由静止滑下即可保证入射小球的速度不变，所以斜槽轨道不光滑，
对实验结论的得出无影响；
若斜槽末端不水平，小球不是平抛运动，具有竖直方向上的分速度，所以对实验结论的得出有影响。
故答案为：（1）大于；（2）m1xOP＝m1xOM+m2xON；（3）无影响；有影响。
12．【解答】解：（1）小灯泡额定电流为 I＝ ＝ ＝0.8A，电流表 A2的量程太大，电路中需要把电流表 A1改
装成量程为较大量程电流表。实验中电流表应选用 A1，即 B；
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。所以变阻器需要分压式接入电路，故滑动变阻器应
选用 R1，即 D；
根据上面分析，可知改装电流表 A1 时，需要并联一个分流电阻 R＝3Ω，其量程变为： I＝ Ig+ ＝
0.3A+ ＝1.2A，足够用；
（2）根据以上分析，变阻器分压式接入电路，电流表 A1并联 R3，且采用外接法测量小灯泡的电流值。电路图
如图所示。
（3）由图线可得，当电压为 U＝1.8V，I＝0.7A，。所以灯泡的实际功率为 P＝UI＝1.8×0.7W≈1.26W。
故答案为：（1）B、D；（2） ；（3）变大、1.26（1.22～1.30 均正确）
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四、计算题：本题共 3 小题，共 38 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的
不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．【解答】解：（1）根据闭合电路欧姆定律可知，I＝ ＝
解得 I＝0.5A
电阻 R2两端的电压，U＝IR2＝0.5×20V
解得 U＝10V
（2）两板间的电场强度的大小为 E0＝ ＝ V/m
解得 E0＝50V/m
mgtan37°＝qE0
﹣
2.0×10 3×10×0.75N＝q×50V/m
﹣
解得 q＝3×10 4C
（3）将细线剪断瞬间，小球所受合力，F＝
F＝ma
联立解得 a＝12.5m/s2
答：（1）电阻 R2两端的电压为 10V；
﹣
（2）小球所带的电荷量为 3×10 4C；
（3）将细线剪断瞬间，小球的加速度大小为 12.5m/s2。
14．【解答】解：（1）小球 a 下摆过程中，由机械能守恒定律得：
mgR＝
解得：v0＝
（2）小球 a 与小球 b 碰撞过程，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得：
mv0＝mv1+mv2
由机械能守恒得：
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＝ +
联立解得：v1＝0，v2＝
（3）小球 b沿圆弧轨道上滑的过程，达到最大高度时与小车共速，小球 b与小车组成的系统在水平方向上动量
守恒，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得：
mv2＝（m+2m）v 共
由机械能守恒得：
＝ +mgh
联立解得：h＝
答：（1）小球 a 碰前瞬间的速度大小为 ；
（2）小球 a、b 碰撞后瞬间各自的速度大小分别为 0 和 ；
（3）小球 b 在小车上上滑的最大高度为 。
15．【解答】解：（1）电子在加速电场中由动能定理得：eU0＝
解得：v0＝ ；
电子在偏转电场中做类平抛运动，运动时间：t＝
加速度大小为：a＝ ＝
沿电场线方向，根据位移—时间关系可得： ＝
解得：U＝2U0；
（2）电子射出电场时，速度方向的偏转角为θ，根据速度方向反向延长线过水平位移的中点可得：tanθ＝ ＝1
解得电子打在荧光屏上时到中心 O′的距离为：y＝ + ＝L；
（3）M、N两极板充电后与电源断开，仅增大M、N极板间的距离，M、N两极板上电荷量 Q不变，设平行板
电容器M、N极板的正对面积为 S，间距为 d，
则M、N板间场强大小 E＝
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平行板电容器MN 的电容：C＝
M、N两极板的所带电荷量 Q＝CU′
联立解得 E＝
可知仅增大两极板间的距离，M、N两极板间场强不变，电子在电场中受力情况不变，则运动情况不变，电子射
出偏转电场的速度方向不变，电子打到光屏上时的速度方向不变。
答：（1）电子进入偏转电场时的速度大小为 ；M、N极板间的偏转电压为 2U0；
（2）电子打在光屏上时到中心 O′的距离为 L；
（3）若仅增大M、N极板间的距离，电子打到光屏上时的速度方向不会改变。
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