福建省泉州市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含答案）

福建省泉州市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.如图，带电小球置于绝缘底座上，带电小球通过绝缘细线悬挂于支架上处于静止状态。
已知球的电荷量小于球的电荷量，则( )
A. 两球一定都带正电
B. 两球一定都带负电
C. 两球受到的静电力大小一定相等
D. 球受到的静电力一定小于球受到的静电力
2.奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应，一个可自由转动的小磁针放在金属导线正下方，导线两端与一电池相连，接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。下列说法正确的是( )
A. 接通电源前，小磁针极指向地理南极
B. 接通电源瞬间，小磁针上方导线的电流方向从右向左
C. 接通电源瞬间，小磁针极垂直纸面向外转
D. 接通电源瞬间，小磁针极垂直纸面向里转
3.一带电粒子仅在静电力作用下沿轴正方向运动，运动过程中速度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 场强方向一定沿轴正方向
B. 场强方向一定沿轴负方向
C. 粒子在时刻的电势能比时刻的大
D. 粒子在时刻受到的静电力比时刻的小
4.小明同学用欧姆表测电阻，选择开关置于“”挡时，表针停在图中的与之间的中间位置上。为了使测量结果比较精确，下列操作正确的是( )
A. 换“”挡，需重新进行欧姆调零 B. 换“”挡，需重新进行欧姆调零
C. 无需换挡，直接读数并乘上即可 D. 选择任意挡都行，都需进行欧姆调零
5.如图所示的电路中，、为定值电阻，电源电动势为，内阻为。闭合开关，将滑动变阻器的滑片由向滑动的过程中，下列说法正确的是( )
A. 电压表示数变大 B. 电流表示数变大 C. 流过的电流变小 D. 流过的电流变大
6.如图，竖直平面内有平行于该平面的匀强电场，一带电小球由点斜向上抛出，速度大小为、方向与水平面成角，经过时间到达点，速度大小仍为、方向水平向右。已知小球运动轨迹在该竖直平面内，重力加速度大小为，。下列说法正确的是( )
A. 电场强度方向水平向右
B. 小球受电场力大小为重力的
C. 从到的过程，电场力做功为
D. 从到的过程，小球的电势能先减少后增大
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
7.当带负电云层接近装有避雷针的建筑物时，避雷针上的感应电荷在其附近产生强电场，其电场线如图所示。强电场使避雷针与带电云层间的空气电离，电荷通过避雷针和导线被直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。、是避雷针正上方的两个点，则( )
A. 点的电势比点高 B. 点的电势比点低
C. 点的场强比点小 D. 点的场强比点大
8.如图，、、、、、为真空中边长为的正六边形的六个顶点，为正六边形的中心，在、两点分别固定电荷量为和的两个点电荷，静电力常量为，则( )
A. 点场强大小为
B. 点场强大小为
C. 、两点电场强度相同
D. 、两点电场强度相同
9.微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，静止时，、两极板平行正对，板固定，当手机运动状态变化时，板可在一定范围内“上下左右”平动。下列说法正确的是( )
A. 静止时，电流表示数为零，两极板不带电
B. 板由静止向左平移时，电流由流向
C. 板由静止向上平移时，电流由流向
D. 板由静止向下平移时，电流由流向
10.如图，匀强电场中有一半径为的光滑绝缘圆轨道竖直固定放置，电场与轨道所在平面平行，轨道上、、三点连线构成等边三角形，点位于圆轨道最高点，、、三点的电势分别为、、。一电荷量为C、质量为的带正电小球在轨道内做圆周运动，经过点时速度大小为。取重力加速度大小，则( )
A. 匀强电场的场强方向由指向
B. 匀强电场的电场强度大小为
C. 小球运动过程中电势能最小值为
D. 小球运动过程中对轨道压力最小值为
三、填空题：本大题共2小题，共8分。
11.如图，不可伸长的细绳上端固定，下端系在面积为的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。磁感应强度随时间的变化关系为国际单位制。时，穿过金属框的磁通量为______，金属框中______选填“有”或“没有”感应电流。
12.如图，一块均匀的长方体金属样品，长、宽、厚分别为、、。电流沿方向时，测得样品的电阻为，则样品的电阻率为______。电流沿方向时，样品中电子定向移动的速率为；等大的电流沿方向时，电子定向移动的速率为，则 ______选填“”“”或“”。
四、实验题：本大题共2小题，共12分。
13.某同学测量一段长度已知的金属丝的电阻率。实验操作如下：
用螺旋测微器测量金属丝的直径，选择金属丝的不同位置进行多次测量，取其平均值作为金属丝的直径。某次测量示数如图甲所示，读出其测量值为______。
利用图乙所示的电路测量金属丝电阻实验时，闭合开关，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将点先后与、点连接，发现电压表示数变化较明显，电流表示数几乎不变，则测量时应将点接______选填“点”或“点”，按此连接测量，测量结果______选填“小于”、“等于”或“大于”的真实值。
测出金属丝的阻值，根据电阻定律可得到金属丝的电阻率。
14.为探究充电宝是不是一个有一定电动势和内阻的直流电源，某小组设计了如图甲所示的实验电路，测量充电宝的路端电压和电流的关系。
根据图甲，完成图乙中的实物连线；
闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到______选填“左”或“右”端；
闭合开关，调节滑动变阻器，记录每次操作的电流表和电压表的示数，将示数记录在表格中；
根据数据作出图像，如图丙所示，由该图像可以得出的结论是：______；
该充电宝的电动势为______，内阻为______。
五、计算题：本大题共4小题，共40分。
15.密立根油滴实验是物理学十大经典实验之一。该实验原理如图所示，两块平行带电金属板水平放置，两板间的电场可视为匀强电场。用一个喷雾器把许多油滴从上极板中间的小孔喷入电场，油滴由于摩擦而带电。当极板间的电压为、间距为时，一质量为的油滴恰好悬浮于电场中，取重力加速度大小为。求：
两板间电场强度的大小；
该油滴的电荷量。
16.高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示。电路正常工作时，超导部件将限流电阻短路，灯泡正常发光。当灯泡发生短路时，通过超导部件的电流超过临界电流，造成超导体失超，从超导态电阻为零转变为正常态一个纯电阻。已知超导部件的正常态电阻，限流电阻，小灯泡上标有“”字样，电源电动势。求：
电源的内阻；
发生短路时，电源的输出功率。
17.如图所示，带等量异种电荷的两正对平行金属板、间存在匀强电场，两板间的距离为。板中点处的粒子源发射速度大小均为的相同带电粒子，速度方向垂直板向右的粒子，到达板时速度大小为；速度方向平行板向下的粒子，恰好从板下端边缘射出。已知粒子的质量为，电荷量为，不计重力和粒子间的相互作用。
求两板间的电势差；
求板的长度。
18.如图甲，带电小物块锁定在光滑水平轨道上，通过一条跨过轻质光滑定滑轮的绝缘轻绳与不带电小物块相连，轻绳不可伸长，与滑轮间的轻绳水平。轨道上存在一水平方向的电场，以点为原点，向右为正方向，建立坐标轴，坐标轴上各点的电场强度、电势与坐标的关系图像如图乙、丙所示。若锁定在处，解除锁定后，系统刚好处于静止状态。已知的电荷量、质量，重力加速度大小。
求的质量；
若锁定在位置，求解除锁定瞬间，的加速度大小和方向；
仅将的电荷量变为，并将锁定在位置。求解除锁定后，运动到处的动能。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：由图可知两球相互排斥，则两球带同种电荷，可能都带正电，可能都带负电，故AB错误；
两球间的静电力是一对相互作用力，等大反向，故两球受到的静电力大小一定相等，故C正确，D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】解：、磁场是闭合的曲线，地球内部也存在磁场，地磁北极在地理南极附近，故接通电源前，小磁针极指向地理北极，故A错误；
B、接通电源瞬间，小磁针上方导线的电流方向应从正极流向负极，故为从左向右，故B错误；
、接通电源瞬间，根据右手螺旋定则可得小磁针的位置的磁场方向是垂直纸面向里，由于小磁针静止时极的指向为磁场的方向，所以小磁针的极将垂直于纸面向里转动，故C错误，D正确；
故选：。
3.【答案】
【解析】解：、根据图可得，粒子速度一直增大，故动能一直增加，根据动能定理可得，电场力做正功，但不知该粒子的电性，故不能确定场强方向，故AB错误；
C、根据上述分析，电场力做正功，电势能减小，故粒子在时刻的电势能比时刻的大，故C正确；
D、根据图可得，粒子加速度恒定，根据，可知粒子在时刻受到的静电力与时刻相同，故D错误；
故选：。
4.【答案】
【解析】解：发现指针指在欧姆挡刻度值为与的刻度线附近，偏转角小，说明选取挡位太小，则应换用较大挡位，即选“”挡，换挡位后要进行欧姆调零。故A正确，BCD错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】解：由图可知，将滑动变阻器的滑片由向滑动的过程中，滑动变阻器接入电路中的阻值减小，根据“串反并同”可知，与滑动变阻器串联的电流表和电阻的电流变大；与滑动变阻器并联的电压表和电阻的电流变小，故B正确，ACD错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】解：、小球带电性未知，无法判断电场方向，故A错误；
B、根据运动的分解可知
解得
根据牛顿第二定律有
故B错误；
C、小球竖直方向的距离为
根据功能关系有
解得
故C正确；
D、从到的过程，电场力先做负功，再做正功，则小球的电势能先增大后减小，故D错误；
故选：。
7.【答案】
【解析】解：根据顺着电场线，电势越来越低，由题意可知点的电势比点高，故A正确，B错误；
根据电场线越密集，电场强度越大，可知点的场强比点大，故C错误，D正确。
故选：。
8.【答案】
【解析】解：、两电荷在点产生的电场强度方向都水平向左，点电场强度大小，故A错误，B正确；
、顶点、处的电荷电性相反电荷量相等，是等量异号电荷，根据对称性与等量异号电荷电场分布可知，、两点电场强度大小相等，方向不同，、两点电场强度大小相等、方向相同，即、两点电场强度不同，、两点电场强度相同，故C错误，D正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】解：、静止时，电容器两极板和电源连接，两极板间的电压等于电源电动势，电容器的电容大小不变，所以电容器带电荷量不变，则电流表示数为零，两极板带等量的异种电荷，故A错误；
B、板由静止向左平移时，两极板的正对面积减小，根据可知，电容器的电容减小，根据可知，电容器带电荷量减小，则电容器放电，电容器上极板和电源正极相连，所以上极板带正电，则放电电流方向是从流向，故B正确；
C、板由静止向上平移时，两板间距离增大，根据可知，电容器的电容减小，根据可知，电容器带电荷量减小，则电容器放电，电容器上极板和电源正极相连，所以上极板带正电，则放电电流方向是从流向，故C正确；
D、板由静止向下平移时，两板间距离减小，根据可知，电容器的电容增大，根据可知，电容器带电荷量增多，则电容器充电，电容器上极板和电源正极相连，所以上极板带正电，则充电电流方向是从流向，故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】解：、因为点电势为，点电势为，所以的中点电势为，连接，则即为匀强电场的等势线，如下图所示
电场线和等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面，所以匀强电场的方向由指向；根据图中几何关系可得三角形边长为，则场强大小为，其中，代入数据解得，故A正确，B错误；
C、做出和圆相切的等势面，切点为，则在圆上点的电势最低，所以小球在点的电势能最小，、两点的电势差大小为，根据可得点的电势为，所以小球的最小电势能为，解得，故C正确；
D、设小球的等效最高点为，小球所受重力和电场力的夹角为，则，所以，设小球经过点时的速度为，从到根据动能定理有，在点，根据牛顿第二定律有，代入数据解得，即小球运动过程中对轨道压力最小值为，故D错误。
故选：。
11.【答案】 有
【解析】解：根据磁感应强度随时间的变化关系为：国际单位制，时，磁感应强度为：，结合磁通量的定义，可得穿过金属框的磁通量为：，根据感应电流产生的条件，可知金属框中有感应电流。
故答案为：，有。
12.【答案】
【解析】解：根据电阻定律，电流沿方向时，电阻满足：，解得：，
根据电流的微观表达式：，可得电流相同时，电子定向移动的速率与面积成反比，
由于，故，即电子定向移动的速率满足。
故答案为：；。
13.【答案】 小于
【解析】解：由图示螺旋测微器可知，其示数为：；
发现电压表示数变化较明显，电流表示数几乎不变，说电阻很小，电压表的分流很小，电流表应采用外接法，测量时应将点接点；由于电压表的分流，测得的电流比流过的电流大，根据知电阻测量值偏小。
故答案为：，小于。
14.【答案】右 充电宝是一个有一定电动势和内阻的直流电源
【解析】解：根据图甲所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示
由图甲所示电路图可知，滑动变阻器采用限流接法，为保护电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片要置于右端。
由图丙所示图像可知，充电宝路端电压与电流是线性关系，与直流电源的图像相同，这说明充电宝是一个有一定电动势和内阻的直流电源。
根据图甲所示电路图，由闭合电路的欧姆定律得：，由图丙所示图像可知，充电宝的电动势，内阻。
故答案为：实物电路图如图所示；右；充电宝是一个有一定电动势和内阻的直流电源；；。
15.【答案】解：根据匀强电场的场强公式，可得两板间电场强度的大小为：
对处于悬浮状态的油滴受力分析可知，油滴受重力和竖直向上的电场力，由平衡条件可得：
解得：
答：两板间电场强度的大小为；
该油滴的电荷量为。
16.【答案】解；灯泡正常发光时，超导部件将限流电阻短路，设通过灯泡的电流为，则
由闭合电路欧姆定律得
代入数据解得
突然发生短路时，超导部件与限流电阻并联，设并联的总电阻为，则
设突然发生短路时，通过电源的电流为则
电阻两端的电压为
电源的输出功率
代入数据解得。
答：电源的内阻为；
发生短路时，电源的输出功率为。
17.【答案】解：速度方向垂直板向右的粒子在静电力作用下做匀加速直线运动，根据动能定理得，解得；
速度方向平行板向下的粒子在静电力作用下做类平抛运动，设粒子的加速度大小为，在电场中运动的时间为，
两板间的电场强度为，
根据牛顿第二定律可得，
粒子沿电场方向做匀变速运动，根据匀变速直线运动位移与时间公式，
粒子垂直电场方向做匀速运动，，
联立解得。
答：两板间的电势差为得；
板的长度为。
18.【答案】解：物块受静电力和绳子的拉力处于静止状态，
则由平衡条件可得：，
物块受重力和绳子的拉力处于静止状态，
则由平衡条件可得：，
由图乙可知：，
联立可得：；
由图乙可知，位置的电场强度大于处的电场强度，所以解除锁定后，、一起向右加速运动，
设的加速度大小为，
物块受静电力和绳子的拉力，
由牛顿第二定律可得：，
物块受重力和绳子的拉力，
由牛顿第二定律可得：，
由图乙可知：，
联立可得：，方向向右；
物块在位置时，若仅受静电力，设的加速度大小为，
由牛顿第二定律可得：，
解得：，
则结合前面分析及图乙可知，解除锁定后，从位置到位置，拉动轻绳与一起加速运动，从位置到位置，的加速度大于的加速度，轻绳变松弛，
由图丙可知：位置的电势为，位置的电势为，位置的电势为，
对、系统，从位置到位置，根据能量守恒可得：，
对，从位置到位置，根据能量守恒可得：，
联立可得：；
答：的质量为；
若锁定在位置，解除锁定瞬间，的加速度大小为，方向向右；
仅将的电荷量变为，并将锁定在位置。解除锁定后，运动到处的动能为。
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