广西南宁市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷(含解析)

广西南宁市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.对于库仑定律，下面说法中正确的是( )
A. 计算两个带电体间的相互作用力，都可以使用公式计算
B. 真空中两个静止的点电荷，若它们的电量不相同，它们之间的库仑力大小可能不相等
C. 两个点电荷的电量各减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的一半
D. 库仑定律是一条实验定律
2.如图所示，两个固定的等量异种电荷，在它们连线的垂直平分线上有、、三点，则( )
A. 、两点场强方向相同
B. 点电势比点高
C. 点场强为零
D. 、、三点中，点场强最大
3.如图所示，一重力不计的带电粒子由平行板的上极板边缘以平行极板的速度射入，经过一段时间从下极板的边缘离开，已知两极板之间的距离为、两极板的长度为，下列说法正确的是( )
A. 水平方向上前与后所需的时间之比为：
B. 竖直方向上前与所需时间的比值为：
C. 前与后电场力做功的比值为：
D. 前与后竖直方向下落的高度比值为：
4.如图所示，虚线表示某电场的等势面，实线表示一带电粒子仅在电场力作用下运动的径迹．粒子在点的加速度为、动能为、电势能为；在点的加速度为、动能为、电势能为则下列结论正确的是( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
5.关于静电的利用和防范，下列说法中错误的是( )
A. 静电喷漆时，被喷的金属件与油漆雾滴带异种电荷
B. 油罐车在运输过程中会产生静电，车后拖一铁链可以防止静电产生危害
C. 雷雨天，武当山金殿的屋顶常出现“雷火炼殿”的奇观，这是静电屏蔽现象
D. 避雷针是利用尖端放电将云层中积聚的电荷导入大地，使建筑物避免雷击
6.如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线、，横截面积之比：：，已知内有个自由电子通过导线的横截面，电子的电荷量，下列说法正确的是( )
A. 流经导线的电流为
B. 流经导线的电流为
C. 导线、的电阻之比：：
D. 导线、两端的电压之比：：
7.如图所示，矩形的边长是的倍。两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于、两点，其中、分别为、的中点，下列说法正确的是( )
A. 点与点的磁感应强度相同
B. 点与点的磁感应强度相同
C. 点与点的磁感应强度相同
D. 点与、、三点的磁感应强度均不相同
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是( )
A. 麦克斯韦从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在
B. 电磁波的传播不需要介质
C. 电磁波看不见，不具有能量
D. 不同电磁波在真空中传播速度大小相同
9.为了打击酒驾行为，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试，如图甲是一款酒精浓度检测仪的简化电路，其电源电动势与内阻保持不变，为定值电阻，为气敏电阻，其阻值随酒精浓度成反比关系如图乙所示。当驾驶员呼出气体中酒精浓度时，刚好达到酒驾标准；当驾驶员呼出气体酒精浓度为时，则刚好达到醉驾标准。根据以上信息，下列判断正确的是( )
A. 当测试者呼出的气体中酒精浓度越低，电流表的示数越小
B. 当测试者呼出的气体中酒精浓度越低，电压表示数与电流表示数比值越小
C. 呼出气体中酒精浓度为时，电路中电流等于呼出气体中酒精浓度为时电路中电流的倍
D. 呼出气体中酒精浓度为时，电路中电流小于呼出气体中酒精浓度为时电路中电流的倍
10.在竖直平面内有一方向斜向上且与水平方向成的匀强电场，电场中有一直立为，电量为的带电小球，用长为的不可伸长的绝缘细线悬挂于点，如图所示。开始小球静止于点，这时细线恰好为水平，现用外力将小球拉到最低点，然后由静止释放，下列判断正确的是( )
A. 小球到达点时速度为零
B. 小球达到点时速度最大
C. 小球运动到点时绳的拉力大小为
D. 如果小球运动到点时，细线突然断裂，小球将做匀变速曲线运动
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.小明同学在实验室找到一个半导体元件，为测量其电阻，进行如下的操作。
先用多用电表进行测量，他先将红黑表笔插入多用电表的插孔，之后将多用电表开关旋至欧姆挡的“”挡后，接下来的操作是红黑表笔短接，进行______填“欧姆调零”或“机械调零”，再将红黑表笔分别与该半导体元件两端相接，多用电表指针偏转位置如图所示，则该元件的电阻值为______；
为更为精确的测量该元件的阻值，小明同学又找来了电压表量程，电阻约和毫安表量程，电阻约以及其他必要实验器材。为减小误差，他应选择______填“电流表外接法”或“电流表内接法”的电路连接并进行测量，则测量的阻值______填“大于”“小于”或“等于”该半导体元件在该状态下的真实电阻。
12.某实验小组要描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室提供了以下器材：
A.直流电源内阻不计
B.直流电流表内阻约为
C.直流电流表内阻约为
D.直流电压表内阻约为
E.滑动变阻器允许通过的最大电流为
F.滑动变阻器允许通过的最大电流为
G.导线和开关
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。
实验中电流表应选用______，滑动变阻器应选用______。填器材前的字母标号
根据实验数据，作出的小灯泡图线如图所示，由此可知，当电压为时，小灯泡的灯丝电阻为______结果保留两位有效数字。
如果将该小灯泡直接与电动势为、内阻为的电池连接，此时小灯泡的功率为______结果保留两位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，线圈平面与水平方向夹角，线圈平面面积。空间中存在一范围足够大的匀强磁场，方向竖直向下，磁感应强度，设此时穿过线圈的磁通量为正，求：
此时穿过线圈的磁通量；
把线圈以为轴顺时针转过，穿过线圈磁通量的变化量。
14.如图所示，虚线、之间存在水平向右的匀强电场，两虚线间距离为。一质量为、电荷量为的带电粒子，从点由静止释放，经电压为的电场加速后，由点垂直进入水平匀强电场中，从上的某点图中未画出离开，其速度与电场方向成角。不计粒子的重力，求：
粒子刚进入水平匀强电场时的速率；
粒子在水平匀强电场中的加速度大小；
两点间的电势差。
15.如图所示，杆上、两点固定两根绳子，、两点的间距为，绳的长度为，绳子另一端共同系一带电量为、质量为的小球，在竖直向上的匀强电场中以某一角速度绕杆做匀速圆周运动可以使绳子、均处于绷直状态；如果撤去电场，小球以同样的角速度绕杆做匀速圆周运动时的圆心刚好是点。重力加速度大小为，求：
小球做匀速圆周运动的角速度；
保持角速度大小不变，且可以使绳子、均处于绷直状态，求匀强电场的场强取值范围。
答案和解析
1.
【解析】库仑定律的适用条件是：在真空中静止的点电荷，两个带电小球距离非常近时，电荷不能看成点电荷，因此不能使用库仑定律，故A错误；
B.相互作用的两个点电荷之间的库仑力为作用力和反作用力的关系，大小始终相等，故B错误；
C.根据库仑定律的计算公式，当两个点电荷的电荷量都减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的，故C错误；
D.库仑定律是库仑通过实验研究得出的结论，故库仑定律是实验定律，故D正确。
故选：。
2.
【解析】、两点的场强方向都与垂直平分线垂直向右，方向相同，故A正确；
B.、、是两个等量异种电荷连线的垂直平分线的三点，电势相等，而且与无穷远处电势相等，故B错误；
C.点场强不等于零，故C错误；
D.根据等量异种点电荷的电场分布，可知在它们连线的垂直平分线上由中点向两侧电场线越来越稀疏，中点的电场强度最大，、、三点的电场强度大小关系为：，故D错误。
故选：。
3.
【解析】、带电粒子在电场中做类平抛运动，在垂直于电场方向做匀速直线运动，根据可知，水平方向上前与后所需的时间之比为：，故A正确；
B、带电粒子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据初速度为零的匀变速直线运动的推论可知，竖直方向上前与所需时间的比值为：，故B错误；
、根据初速度为零的匀变速直线运动的推论可知，前与后竖直方向下落的高度比值为：，根据电场力做功表达式，前与后电场力做功的比值为：，故CD错误。
故选：。
4.
【解析】根据等电势差等势面稀疏处电场强度小、密集处电场强度大，可知，处电场强度小于处。由电场力公式和牛顿第二定律可得，由此可知。
根据带电粒子仅在电场力作用下由运动到的径迹可知，带电粒子由运动到，克服电场力做功，电势能增加，动能减小，故E，，故C正确，ABD错误。
故选：。
5.
【解析】接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。故静电喷漆时，被喷的金属件与油漆雾滴带异种电荷，故A正确；
B.油罐车在运输过程中会产生静电，车后拖一铁链可以防止静电产生危害，故B正确；
C.武当山重峦叠嶂，气候多变，云层常带大量电荷。金殿屹立峰巅，是一个庞大的优良导体。当带电的积雨云移来时，云层与金殿顶部之间形成巨大的电压，使空气电离，产生电弧，也就是闪电。强大的电弧使周围空气剧烈膨胀而爆炸，看似火球，并伴有雷鸣。金殿顶部，除海马等屋脊上的装饰外，很少有带尖的结构，不易放电，所以能使电压升得比较高，保证“炼殿”之需，不属于静电屏蔽现象，故C错误；
D.避雷针是利用尖端放电将云层中积聚的电荷导入大地，使建筑物避免雷击，故D正确；
本题选错误的，
故选：。
6.
【解析】电荷量，根据电流的定义；根据串联电路的电流特点，流经导线的电流为，故A正确，B错误；
C.根据电阻定律，由于材料和长度相同，所以，故C错误；
D.根据串联电路的电路特点及欧姆电路，故D错误。
故选：。
7.
【解析】通电导线在周围产生的磁场，磁感应强度大小为，方向由安培定则可知垂直于点到导线垂直线段，从右向左画出各点的磁感应强度平面图，如图所示，由对称性可知与点的合磁感应强度等大同向，与两点的合磁感应强度等大同向，故ACD错误，B正确；
故选：。
8.
【解析】麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；
B.电磁波的传播不需要介质，故B正确；
C.电磁波看不见，但具有能量，故C错误；
D.不同电磁波在真空中传播速度大小相同，故D正确。
故选：。
9.
【解析】、由图乙可知，测试者呼出的气体中酒精浓度越低，气敏电阻的阻值越大；由闭合电路欧姆定律，可知电阻越大，电路中电流越小；由电压表与电流表之比为气敏电阻的阻值，所以电压表示数与电流表示数的比值越大；故A正确，B错误；
、由题意可知，酒精浓度为的倍，而电阻与浓度成反比，故浓度为时的电阻，为浓度为时的电阻的倍；
由闭合电路欧姆定律，可知电阻为时的电流：，电阻为时的电流：；故I，故C错误，D正确。
故选：。
10.
【解析】、当小球静止于点时，细线恰好水平，说明重力和电场力的合力方向水平向右，小球从到过程中，细线的拉力不做功，只有电场力和小球重力做功，它们的合力是恒力，方向水平向右，所以小球到最右边点时，速度最大，故A错误，B正确；
C、电场力与重力合力为：，从到，由动能定理得：，在点，由牛顿第二定律得：解得，小球运动到点时绳的拉力大小为：，故C错误。
D、若小球运动到点时，细线突然断裂，速度方向竖直向上，合外力水平向右，做匀变速曲线运动，故D正确；
故选：。
11.欧姆调零 电流表内接法 大于
【解析】接下来的操作是红黑表笔短接，进行欧姆调零，再将红黑表笔分别与该半导体元件两端相接，则该元件的电阻值为；
因为
可知为了减小实验误差他需要采用电流表内接法测量半导体元件的阻值，由于电流表的分压使得测量值大于该半导体元件在该状态下的真实电阻。
故答案为：欧姆调零，；电流表内接法；大于
12.
【解析】已知小灯泡的额定电压为，额定功为，可知额定电流
为了保证电流表读数的准确性，所以选择；
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，应该采用分压式接法，滑动变阻器最大阻值较小的，采用分压式能使小灯泡两端电压变化更加均匀，作出的图像更加准确，所以选择；
根据图线可知，当电压为时，电流为，根据欧姆定律可知小灯泡的内阻为
如果将该小灯泡与电动势为，内阻的电池连接，在小灯泡的图中画出电池的图线，如图所示
两图线的交点，，表示流过小灯泡的电流与小灯泡两端的电压，所以其功率
故答案为：；；；
13.【解析】此时穿过线圈的磁通量为，代入数据解得；
把线圈以为轴顺时针转过，穿过线圈的磁通量为，穿过线圈磁通量的变化量为，解得。
答：此时穿过线圈的磁通量等于；
穿过线圈磁通量的变化量等于。
14.【解析】粒子在加速电场中，由动能定理可得，解得；
粒子在水平匀强电场中做类平抛运动，将粒子在点的速度分解，设粒子在点的速度为，水平方向分速度为，竖直方向分速度为，已知速度与电场方向成角，则，可得。
在水平方向，根据，为竖直方向位移，，将和代入可得：，
把代入得；
粒子在水平电场中，水平方向，根据动能定理，把，代入得：，解得，
答：粒子刚进入水平匀强电场时的速率为；
粒子在水平匀强电场中的加速度大小为；
两点间的电势差为。
15.【解析】撤去电场，小球以同样角速度绕杆做匀速圆周运动，如图所示：
由几何关系可知，轨道半径为：
，
设绳与水平方向的夹角为，则有：
，
根据牛顿第二定律，可得：
，
在竖直方向上，由平衡条件可得：
，
联立解得：
；
由题意可知，保持角速度大小不变，且可以使绳子、均处于绷直状态，匀强电场的电场强度最小时，绳子拉力为零，匀强电场的电场强度最大时，绳子拉力为零，由此可得：
，
解得：
，
根据牛顿第二定律，可得：
，
在竖直方向上，有：
，
联立解得：
，
故匀强电场的场强大小取值范围为；
答：小球做匀速圆周运动的角速度为；
保持角速度大小不变，且可以使绳子、均处于绷直状态，匀强电场的场强取值范围为。
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