福建省莆田市多校2023-2024学年高二上学期期末联考物理试题（含答案）

莆田市多校2023-2024学年高二上学期期末联考 物理
（满分100分，考试时间75分钟）
一、单选题：本大题共4小题，共16分。
1．关于电场强度，下列说法正确的是（ ）
A．电场中某点的电场强度就是单位电荷在该点受到的电场力
B．电场中某点的电场强度与该点所放试探电荷所受的电场力成正比
C．电场中某点的电场强度方向就是试探电荷在该点所受电场力的方向
D．电场中某点的电场强度与该点有无试探电荷无关
2．如图为某粒子分析器的简化结构。金属板P、Q相互平行，两板通过直流电源、开关相连，其中Q板接地。现有一束带电粒子从a处以一定的初速度平行于金属板P、Q射入两板之间的真空区域，经偏转后打在Q板上图示的位置。若保持其他条件不变，且不计粒子重力和粒子间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．该束粒子带负电
B．保持开关S闭合，适当上移P极板，a点的电势降低
C．保持开关S闭合，适当左移P极板，该粒子束能从Q板上b孔射出
D．先断开开关S，再适当左移P极板，该粒子束能从Q板上b孔射出
3．如图所示，灯为“”，灯为“”。现把它们接在的电路中，要使每个灯都正常发光，还要求省电，正确的接法是（ ）
A． B．
C． D．
4．如图所示，和是以为直径的半圆弧上的三点，点为半圆弧的圆心，．在两点处各有一条长直导线垂直于纸面放置，导线中通有大小相等的恒定电流、方向如图所示，这时点磁感应强度的大小为；若将点处的长直导线移至点处，则点的磁感应强度大小变为．则与之比为（ ）
A． B． C． D．
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
5．（多选）如图所示，实线为三个电荷量相同的带正电的点电荷的电场线分布，虚线为某试探电荷从点运动到点的轨迹，则下列说法正确的是（ ）
A．该试探电荷为负电荷
B．b点的电场强度比a点的电场强度大
C．该试探电荷从a点运动到b点的过程中电势能先增加后减少
D．该试探电荷从a点运动到b点的过程中动能先增加后减少
6，如图所示实线为某一点电荷的电场线，虚线为某带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，则（ ）
A．粒子一定带正电
B．粒子一定是从a点运动到b点
C．粒子在c点的加速度一定大于在b点的加速度
D．该电场可能是由负点电荷产生的
7．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．表示电阻表示电阻
B．电阻和串联后的总电阻的图线应在区域Ⅲ
C．表示电阻表示电阻
D．电阻和并联后的总电阻的图线应在区域Ⅱ
8．如图所示，有两个质量相同的小球，电荷量均为，一个固定在足够长的光滑绝缘杆的端，另一个套在杆上，两球均可视为点电荷，为过点的竖直轴，杆与水平面间的夹角始终为。开始杆静止，此时两球间的距离为，现让杆以为轴转动，角速度从零开始缓慢增大，直至两球间的距离变为。已知重力加速度为，静电力常量为，下列说法正确的是（ ）
A．小球的质量为
B．当两球间的距离为时，杆转动的角速度为
C．在此过程中，光滑绝缘杆对小球的弹力保持不变
D．在此过程中，小球间的库仑力做负功
三、填空题：本大题共3小题，每空2分，共12分。
9．雷雨天，在避雷针附近产生电场，其等势面的分布如虚线所示。三点中，场强最大的位置是______。一带电量为的点电荷，由运动到到，则其电势能的变化______J。
10．随着科技的发展，电容器已经广泛应用于各种电器中。有一平行板电容器，它的极板上带有的电荷量，现只改变电容器所带的电荷量，使其两板间的电压变为，此时极板上所带的电荷量比原来减少了，则此电容器的电容为______，电容器原来两板间的电压为______V。
11．如图所示，两个单匝线圈的半径分别为和。圆形匀强磁场垂直它们所在的面，磁感应强度为，其边缘恰好与线圈重合，则穿过的磁通量为______，穿过两线圈的磁通量之比为______。
四、实验题：本大题共2小题，共16分。12题每空1分。共6分，13题每空2分，共10分。
12．取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触，起初它们不带电，分别贴在导体A、B下部的金属箔均是闭合。现将用丝绸摩擦过的玻璃棒C移近导体A，回答下列问题：
（1）若先把和分开，然后移去，此时导体上的金属 ______，导体上的金属箔______（填“带正电”、“带负电”、“不带电”）。若再用手接触，此时观察到的现象是______；
（2）若先移去，然后把和分开，此时导体金属箔______，导体金属箱______（填“带正电”、“带负电”、“不带电”）；
（3）导体带电的实质是______。
13．某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案，实验室提供的器材有：
A．电流表（内阻，满偏电流）
B．电流表（内阻约为，量程）
C．定值电阻
D．滑动变阻器（，额定电流）
E．干电池组
F．一个开关和导线若干
G．螺旋测微器，游标卡尺
（1）如图1，用螺旋测微器测金属棒直径为______；如图2用20分度游标卡尺测金属棒长度为______；
（2）用多用电表粗测金属棒的阻值：当用“”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用______挡（填“”或“”），换挡并进行一系列正确操作后，指针静止时如图3所示，则金属棒的阻值约为______；
（3）按图4的电路图连接好后进行实验。若实验测得电流表示数为，电流表示数为，则金属棒电阻的表达式为______。（用表示）
五、计算题：本大题共3小题，共32分。
14．（10分）如图所示匀强电场中，有三点，长长，其中沿电场方向，和电场方向成角，一个电荷量为的正电荷从移到电场力做功为，求：
（1）匀强电场的场强大小（3分）；
（2）该电荷从移到，电场力做功（3分）；
（3）两点的电势差（4分）．
15．（10分）如图所示，在处固定一个电荷量为的点电荷，现用长的绝缘细线拴一个质量的带电小球（可视为点电荷）后也悬挂于处，细线所受拉力达到时就会被拉断。将小球拉至与悬点等高，并且使细线拉直，然后由静止释放，当悬线摆过到到达位置时，细线恰好拉断。之后小球将从点进入板间距的两平行板构成的电容器，并恰好沿水平方向做匀速直线运动（进入电容器后不考虑处点电荷对小球的作用力），且此时电路中的电动机刚好能正常工作。已知电源的电动势为，内阻，定值电阻的阻值均为，电动机的内阻为。忽略空气阻力和电容器的边缘效应，取，静电力常量。求：
（1）小球到达B点时的速度大小（3分）；
（2）小球所带的电荷量（3分）；
（3）电动机的机械功率（4分）。
16．（12分）如图所示，电源电动势为，内阻，电容器电容，开关闭合时，间距为的平行板电容器的正中间有一质量为，电荷量为的小球正好处于静止状态．求：
（1）电路稳定后通过的电流；（3分）
（2）开关S断开，流过的电荷量；（4分）
（3）断开开关，电路稳定后，小球的加速度的大小，．（5分）
高二期末考试物理答案
（满分100分，考试时间75分钟）
【答案】
1．D 2．B 3．C 4．C 5．BC 6．AC 7．BC 8．AB
9．点； 10．300；2 11．；
12．（1）带负电；带正电；导体的金属箔闭合
（2）不带电；不带电
（3）电子转移（或电荷移动）
13．（1）6.125，102.30；
（2）；
（3）
14．解：（1）电荷量为的正电荷从移到的过程中，
由得：；
（2）该电荷从移到的过程中电场力做功
由得：；
（3）两点的电势差。
15．解：（1）由机械能守恒得：
代入数据解得：
（2）到达点绳恰好作用力为，
由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
（3）设电容器两端电压为，由二力平衡得： ①
由欧姆定律得： ②
所以，电动机两端电压： ③
④
联立①②③④解得：
16．解：（1）开关S闭合时，并联与串联，中没有电流通过．有：
电容器的电压
由欧姆定律得通过的电流
（2）开关S断开，电容器的电压
开关S断开，流过的电荷量
（3）开关S闭合时，小球静止时，由平衡条件有：
开关S断开，根据牛顿第二定律得
联立解得．
答：（1）电路稳定后通过的电流是；
（2）开关S断开，流过的电荷量是；
（3）断开开关，电路稳定后，小球的加速度的大小是．
【解析】
1．【分析】
场强的定义式的方向与正检验电荷在该点所受电场力的方向相同，场强反映本身本身的特性，与检验电荷无关．
本题关键抓住电场强度是描述电场本身性质的物理量，其大小和方向与试探电荷无关，是电场本身决定．
【解答】
A．根据电场强度的定义式，知场强大小等于单位电量的电荷在该点所受的电场力大小，但场强反映电场的强弱和方向，与电场力是两回事，故A错误；
BD．电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，由电场本身决定，与试探电荷无关，故B错误，D正确；
C．电场强度方向是正试探电荷在该点所受电场力的方向，与负试探电荷在该点所受电场力的方向相反，故C错误。
2．A．根据该束粒子偏转轨迹可判定粒子带正电，故A错误；
B．保持开关闭合，适当上移极板，，可知极板间电场强度减小，，可知点的电势降低，故B正确；
C．保持开关S闭合，适当左移极板，由知，粒子在板间的电场强度不变，运动时间和水平位移均不变，故C错误；
D．先断开开关S，再适当左移极板，由，可得，电荷量不变，减小，电场强度增大，粒子在板间的运动时间减小，水平位移减小，D错误。
故选B。
3．【分析】
由题可知，灯泡的电压相等，但是灯泡的功率不同，由此可以知道两种灯泡的电阻的大小不同，在由电路的串并联的知识先逐个分析灯泡能否正常的发光，再判断消耗的功率最小的电路。
解答本题是一定要注意题目要同时满足两个条件即灯泡能够正常发光并且消耗的功率还要最小。
【解答】由两灯的额定电压和额定功率可知，而两灯能否正常发光，可通过两灯上的电压来分析：
电路，由于，则，灯将烧坏。
电路，若与并联阻值为，由于，故，则，灯将烧坏。
电路，若与并联阻值为，由于，当时，两灯上的电压均为，两灯都能正常发光。
电路，若与并联阻值为，当时，两灯上的电压均为，两灯都能正常发光。
电路省电，也就是要求电路中消耗的功率最小。
两电路都能使灯正常工作，但电路正常工作时的总电流是灯正常发光时的额定电流；
电路的总电流是正常发光时的额定电流之和，而两电路两端电压相同为，因此电路消耗的功率小，更省电。
故选C。
4．两导线中电流在圆心点处的磁感应强度大小相等，设为点处导线中电流在点的磁场方向竖直向下，点处导线中电流在点的磁场方向也竖直向下，则，当点处导线移到点时，点处导线中电流在点的磁场方向仍然竖直向下，而点处导线中电流在点的磁场方向水平向左，则，C选项正确．
5．解：电场力方向指向轨迹曲线凹侧，由题意及图像可知，该试探电荷为正电荷，选项A错误；根据电场
线的疏密可知，b点的电场强度比a点的电场强度大，选项B正确；该试探电荷从a点运动到b点的过程中，电场力先做负功后做正功，试探电荷的电势能先增加后减少，动能先减少后增加，选项C正确，D错误。
6．A、由曲线的弯曲方向，可知粒子受力方向向左，与电场方向相同，所以带正电，故A正确；
B、只知道曲线弯曲方向不能判断运动方向，所以粒子运动方向无法确定，故B错误；
C、由于c点电场线比b点电场线密，c点场强大，粒子在c点受力大，加速度大，故C正确；
D、由电场方向可知，该电场是由正点电荷产生的，故D错误。
故选AC。
本题考查点电荷的电场线、电场线与带电粒子的运动轨迹问题，会根据轨迹方向与电场线方向判断运动电荷的电性、根据电场线疏密判断电场力大小进而判断加速度大小。
7．【分析】
图线中斜率的倒数表示电阻；根据串并联电路的特点结合图像的含义分析。
【解答】
AC．在图线中斜率的倒数表示电阻，由图线可知，材质、长度相同的导体横截面积越大，电阻越小，表示电阻表示电阻，A错误，C正确；
B．和串联后的总电阻比任何一个分电阻都大，斜率更小，则总电阻的图线应在区域Ⅲ，B正确；
D．和并联后的总电阻比任何一个分电阻都小，斜率更大，则总电阻的图线应在区域Ⅰ，D错误。故选BC。
8．【分析】
本题主要考查受力分析、圆周运动和库仑力。解题的关键是知道杆静止时，套在杆上的小球受力平衡；杆转动时，小球受到的水平方向上的合力提供向心力，竖直方向上的合力为零。
【解答】
A．当杆静止时，套在杆上的小球受力平衡，根据力的平衡条件可得，解得，故A正确；
B．当两球间的距离变为时，设杆对小球的支持力为，水平方向上有，竖直方向上有，解得，故B正确；
C．在两球间的距离增大为的过程中，根据竖直方向受力平衡方程可知，光滑绝缘杆对小球的弹力不断增大，故C错误；
D．在此过程中，两小球间的库仑斥力做正功，故D错误。
故选：AB。
9．【分析】
由等势面越稀疏的位置电场强度小判断场强大小，由求解电势能变化。
本题考查静电力，学生需深刻理解电场强度与电势的关系。
【解答】
等势线越密集的地方场强越大，三点中，场强最大的位置是点。
由运动到到，则其电势能的变化
故答案为：点；。
10．【分析】
本题考查平行板电容器，目的是考查学生的推理能力，学生需要根据进行计算，较为简单。
【解答】
由可知，，，
解得电容器的电容。
11．【分析】
在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个面积为且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度与面积的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量；其中为有效面积，即存在磁场的有效面积。
本题考查了磁通量的定义式和公式的适用范围，只要掌握了磁通量的公式即可，注意为存在磁场的有效面积。
【解答】
由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为：，线圈半径为，面积为，则穿过的磁通量为；线圈的半径为，但存在磁场的有效面积与线圈相同，故磁通量为，穿过两线圈的磁通量之比为。
12．解：（1）金属导体处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体B的右端要感应出正电荷，在导体A的左端会出现负电荷，导致导体两端的验电箔都张开，用手接触B，B上的电荷将被人导走，此时将看到的现象是B导体的金属箔闭合；
（2）若先移去C，电场消失，AB中的电荷中和，然后把A和B分开，AB均不带电；
（3）A、B导体带电的实质是电子转移（或电荷移动）。
答：（1）带负电 带正电 B导体的金属箔闭合
（2）不带电 不带电
（3）电子转移（或电荷移动）
丝绸摩擦过的玻璃棒C带正电，将C靠近A时，出现感应起电现象。电荷周围有电场存在，从而导体A、B处于电场中，在电场力的作用下，使导体中的自由电子重新分布。
由电荷守恒定律可知无论是哪种起电方式，物体带电的实质都是电荷的转移。
13．（1）螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，故图示金属棒的直径为，
游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，故图中金属棒的长度为；
（2）指针偏转角度过大，说明电阻值较小，应该换小倍率挡，故应该选择“”。欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积，且无需估读，故金属棒的阻值约为；
（3）两端的电压为，通过的电流大小为，则根据欧姆定律得。
14．见答案
15．（1）小球从运动到过程，受重力、电场力和拉力，只有重力做功，机械能守恒，根据守恒定律列式求解点速度；
（2）小球到达点时拉力刚好为，受重力、拉力、静电引力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解；
（3）球在电场中做匀速直线运动，受重力和电场力平衡，根据平衡条件求解出电压，然后根据欧姆定律求解干路电流，最后结合闭合电路欧姆定律求解电动机的输入电压；电动机的机械功率等于电功率减去热功率。本题是力电综合问题，关键明确粒子的运动规律，根据机械能守恒定律和平衡条件求解电容器的电压，然后结合闭合电路欧姆定律列式求解电动机的输入电压和电流。
16．本题考查综合运用物理知识解决问题的能力．对于带电小球在电场中运动的问题，电压是联系电场与电路的桥梁，要注意电路稳定时，与电容器串联的电阻无电压和电流。
（1）开关闭合时，并联与串联，中没有电流通过，由串联电路分压规律求的电压，再由欧姆定律求通过的电流；
（2）开关闭合时，小球静止在电场中，电场力与重力平衡，由平衡条件列出方程．开关S断开，根据串联电路的特点求出电容器的电压，从而可求得电容器电荷量的变化量，即等于流过的电荷量；
（3）断开开关，电路稳定后，根据牛顿第二定律求加速度。