2021-2022学年河南省濮阳市高二上学期期末物理试题 （解析版）

2021—2022学年（上）高二年级期末考试

物  理

考生注意：

1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题：本题共10小题，每小题5分，共50分。1~7小题只有一项符合题目要求；第8~10小题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1. 在电场中，A点的电势高于B点的电势，则（　　）

A. A点的场强一定大于B点的场强

B. 同一电荷在A点的电势能一定大于在点的电势能

C. 把负电荷从A点移到B点，电场力做负功

D. 把负电荷从A点移到B点，电场力做功与电荷在电场中的轨迹有关

【1题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．在匀强电场中，A点的电势高于B点的电势，A点的场强等于B点的场强，A错误；

B．在电场中，A点的电势高于B点的电势，同一负电荷在A点的电势能小于在点的电势能，B错误；

C．把负电荷从A点移到B点，电场力的方向与运动方向相反，电场力做负功，C正确；

D．把负电荷从A点移到B点，电场力做功与电荷在电场中的轨迹无关，D错误。

故选C。

2. 取两根完全相同的电阻丝，第一次将两电阻丝串联，第二次将两电阻丝拉长一倍后并联，分别接在同一恒压电源两端。若第一次两电阻丝产生的热量为Q时用时为t串，第二次两电阻丝产生的热量为Q时用时为t并，则先后两次所用时间之比为（　　）

A. 4：1 B. 2：1 C. 1：2 D. 1：1

【2题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】根据电阻定律

串联后和并联后的长度和截面积均相同，所以串联后的总电阻等于并联后的总电阻；根据

两次的电压相同，电阻相同，产生的热量相同，所以通电时间相同。

故选D。

3. 如图所示，一电子沿两个等量正点电荷连线的中垂线由某点A向点匀速运动，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况可能是（　　）

A. 先变小后变大，方向由指向A

B. 先变大后变小，方向由A指向

C. 一直变小，方向由指向A

D. 一直变大，方向由指向A

【3题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】

等量同种点电荷的电场线如图所示，一电子沿等量同种点电荷的中垂线由某点A向O点运动，电场力的方向与电场强度方向相反，故受力方向由A指向O；等量同种点电荷的中垂线上由无限远向O点靠近的过程中，场强先变大后减小，因起始点A位置未知，故电场力大小变化可能为先变大后变小，也可能一直变小，故可得所受的另一个力的大小和方向变化情况可能是先变大后变小，方向由指向A，一直变小，方向由指向A，ABD错误，C正确。

故选C。

4. 如图1所示，足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置，导轨上端接入阻值为R的电阻，其他部分电阻不计，导轨处在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m、有效电阻为r的金属棒MN从导轨上某一位置由静止释放，下滑过程中始终与导轨垂直且保持良好接触。从金属棒由静止释放开始计时，关于图2中甲、乙、丙、丁四个图像的说法正确的是（　　）

A. 甲图可以用来描述金属棒MN的速度大小变化

B. 乙图可以用来描述重力的功率变化

C. 两图可以用来描述金属棒MN的位移大小变化

D. 丁图可以用来描述金属棒MN的加速度大小变化

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】AD．根据牛顿第二定律

随着金属棒速度的增大，加速度减小，最后金属棒做匀速运动，所以速度图像应该是曲线，加速度图像应该是下降的，不是上升的，AD错误；

B．重力的功率为

解得

因为加速度减小，所以图像的斜率减小，B正确；

C．金属棒后来做匀速运动时，位移图像末端是倾斜的直线，该图像末端不是直线，C错误。

故选B。

5. 如图所示，两根长度均为L的绝缘轻绳分别将小球M和N悬挂在水平向右的匀强电场中，悬点均为O，两小球质量均为m，带等量异种电荷。平衡时两轻绳与竖直方向的夹角均为。若仅将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，两小球仍在原位置平衡。已知静电力常量为k，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）

A. M带正电荷

B. 匀强电场的电场强度大小为

C. 小球所带电荷量为

D. 若小球M的电荷量变为原来的四倍，N电荷量不变，两小球仍能在原位置平衡

【5题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．M所受的库仑引力向右，根据平衡条件，匀强电场对M的电场力一定向左，所以M带负电荷， A错误；

BC．对N根据平衡条件得

解得

B正确，C错误；

D．若小球M的电荷量变为原来的四倍，N电荷量不变，N所受的库仑力变为原来的4倍，匀强电场的作用力不变，N不能在原位置平衡，D错误。

故选B。

6. 输电能耗演示电路如图所示。左侧ab之间正弦交流电电压不变，输电线的电阻r为10Ω。开关S接2时，理想变压器原、副线圈匝数比为1:3，负载R上的功率为10W；开关S接1时，原、副线圈匝数比为2:1，R上的功率也为10W，则负载R的阻值为（　　）

A. 15Ω B. 5Ω C. 30Ω D. 10Ω

【6题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】因为R的功率不变，所以R的电流不变，设R 的电流为I；当开关接2时，原线圈的电流为3I，副线圈电压为IR，原线圈电压为 ，r电压为3Ir，电源电压为

开关接1时，原线圈的电流为，副线圈电压为IR，原线圈电压为2IR ，r电压为，电源电压为

解得

故选A。

7. 如图所示，等腰直角三角形OPQ区域内（含边界）存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、带电量为+q的粒子1从O点沿OP方向射入磁场，质量为2m、带电量为-q的粒子2从P点沿PO方向射入磁场，不计粒子的重力和它们之间的相互作用，则（　　）

A. 粒子1不能经过Q点

B. 粒子2可以经过Q点

C. 粒子1在磁场中运动的时间可能为

D. 粒子2在磁场中运动的时间可能为

【7题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】AC．粒子1能经过Q上，如图所示

该粒子在磁场中运动最大时间为

解得

AC错误；BD．粒子2不能经过Q点，如图所示

当运动轨迹与斜边相切时，粒子在磁场中运动的时间为

解得

B错误，D正确。

故选D。

8. 如图所示，理想变压器原线圈ab端输入电压恒定的正弦交流电，副线圈两端电路中，定值电阻R0、最大阻值为3R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻按如图所示连接，电流表和电压表均为理想电表，在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（　　）

A. 电流表A示数增大

B. 电压表V示数先减小后增大

C. 原线圈输入功率不断减小

D. 定值电阻R0消耗的功率减小

【8题答案】

【答案】CD

【解析】

【详解】A．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，原线圈电流减小，电流表A示数减小，A错误；

B．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，R0的电压减小，电压表V示数增大，B错误；

C．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，原线圈电流减小，原线圈输入功率不断减小，C正确；

D．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，R0的电流减小，定值电阻R0消耗的功率减小，D正确。

故选CD。

9. 如图所示，A、B、C为匀强电场中的三点，它们的连线构成一直角三角形，其中AC边与电场线垂直，，，点为AC边的中点。一个电荷量为Q的正点电荷固定在B点，下列说法正确的是（　　）

A. A点的电势高于C点电势

B. A、D两点的场强相同

C. 将电子沿直线从A点移动到D点，电场力做正功

D. 将电子沿直线从A点移动到C点，电势能先减小后增大

【9题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A. 因为AC边与电场线垂直，A点和C点在同一等势面上，所以A点的电势等于C点电势，A错误；

B. 因为是匀强电场，所以A、D两点的场强相同，B正确；

C. 将电子沿直线从A点移动到D点，电场力不做功，C错误；

D. 将电子沿直线从A点移动到C点，电势能不变，D错误。

故选B。

10. 如图所示电路中，R1、R2为两只定值电阻，L为阻值恒定的灯泡，C为电容器，R为光敏电阻（光照越强，阻值越小），闭合开关S后，随着光照强度逐渐增大（　　）

A. 灯泡L变亮

B. 电容器C极板间的电场强度变大

C. 电阻R1消耗的功率将会变大

D. 灯泡两端电压的变化量与通过R2电流的变化量之比不变

【10题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】A．随着光照强度逐渐增大，光敏电阻的阻值减小，灯泡与光敏电阻并联，根据串反并同规律，灯泡两端电压减小，L变暗，A错误；

B．随着光照强度逐渐增大，光敏电阻的阻值减小，电容器与光敏电阻是串联关系，根据串反并同规律，电容器C极板间的电压增大，电场强度变大，B正确；

C．随着光照强度逐渐增大，光敏电阻的阻值减小，R1与光敏电阻并联，根据串反并同规律，电阻R1两端的电压变小，消耗的功率将会变小，C错误；

D．把R1 、R2、电源看作等效电源，灯泡两端电压的变化量与通过R2电流的变化量之比等于等效电源的内阻，随着光照强度逐渐增大，该比值保持不变，D正确。

故选BD。

二、非选择题：本题共6小题，共60分。

11. 酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”，即气敏电阻，气敏电阻的阻值随酒精气体浓度的变化而变化，下表显示了某气敏电阻Rx的阻值随酒精气体浓度变化的情况。

为了较准确测量酒精气体浓度为0.35 mg/ml时气敏电阻的阻值，实验室提供了如下器材：

A．电流表A1（量程0～150mA，内阻约2Ω）

B．电流表A2（量程0～0.6A，内阻约1Ω）

C．电压表V1（量程0～5V，内阻约5kΩ）

D．电压表V2（量程0～15V，内阻约20kΩ）

E．滑动变阻器R1（阻值范围0～20Ω，允许最大电流2A）

F．滑动变阻器R2（阻值范围0～5Ω，允许的最大电流0.2A）

G．待测气敏电阻Rx

H．电源E（电动势6V，内阻r约2Ω）

I．开关和导线若干

J．恒温室

(1)为了获得更多的数据使测量结果更准确，采用下列实验电路进行实验，较合理的是___________。实验时滑动变阻器应选__________，电压表应选__________，电流表应选__________。（填器材前面的序号）

A. B. C. D.

(2)小明同学设计了一个测定气体酒精浓度的电路用来检测是否酒驾，如图所示，该电路只使用一个电压表，且正常工作时，被测气体酒精浓度若为0，则电压表指针满偏。使用一段时间后，电源电动势稍微变小，内阻稍微变大，则对于酒精气体浓度的测量值将__________（选填“偏大”或“偏小”）。

【11题答案】

【答案】    ①. A    ②. E    ③. C    ④. A    ⑤. 偏大

【解析】

【详解】(1)[3]根据表格，酒精气体浓度为0.35 mg/ml时气敏电阻的阻值约为40Ω，电源电动势为6V，电压表选择C；

[4]气敏电阻的最大电流为

电流表选择A；

[2]滑动变阻器F的额定电流太小，所以滑动变阻器选择E；

[1]滑动变阻器阻值均比较小，所以采用分压接法；

又因

采用电流表外接法；

实验电路选择A。

(2)[5]电压表满偏时，根据闭合电路欧姆定律得

使用一段时间后，电源电动势稍微变小，内阻稍微变大，调解R1后，电压表仍然能满偏，因为电动势变小，回路的总电阻变小，电表的刻度必须随之变小才能准确测量，因为电表没有随着更改，所以酒精气体浓度的测量值将偏大。

12. 某实验小组为了探究多用电表的工作原理，设计了如图所示的电路，所用到的器材有：

A．干电池：电动势E及内阻r未知

B．电流表G：满偏电流，内阻

C．定值电阻R0

D．滑动变阻器R

E．电阻箱R1

F．电键及单刀双掷开关各一个，红、黑表笔各1支，导线若干

(1)当选择开关S2接b，开关S1闭合，此时多用电表为量程的电流表，则定值电阻R0的阻值为__________Ω。

(2)当选择开关S2接a，开关S1闭合：

①红、黑表笔短接，调节R使电表指针满偏；

②将电阻箱R1接在红、黑表笔之间，发现当电阻箱的阻值调节到时，可以使电流表G的指针指在处，则此多用电表中所用电源的电动势为__________V。

(3)当选择开关S2接，开关S1断开：

①红、黑表笔短接，调节R使电表指针满偏；

②将电阻箱R1接在红、黑表笔之间，当电阻箱的阻值调节到R1＇=__________Ω时，可以使电流表G的指针指在处。

(4)通过上述探究，下列关于欧姆表实现不同倍率转换的说法中正确的是__________。

A.开关S1断开时欧姆表倍率是开关S1闭合时欧姆表倍率的10倍

B.开关S1断开时欧姆表倍率是开关S1闭合时欧姆表倍率的100倍

C.开关S1闭合时欧姆表倍率是开关S1断开时欧姆表倍率的10倍

D.开关S1闭合时欧姆表倍率是开关S1断开时欧姆表倍率的100倍

【12题答案】

【答案】    ①. 1    ②. 9    ③. 4500    ④. B

【解析】

【详解】(1)[2]当选择开关S2接b，开关S1闭合，此时多用电表为量程的电流表，则定值电阻R0的阻值为

(2)[2]根据闭合电路欧姆定律

解得

(3)[3] 根据闭合电路欧姆定律

解得

(4)[4] 开关S1断开时欧姆表的内阻为

开关S1闭合时欧姆表的内阻为

所以开关S1断开时欧姆表倍率是开关S1闭合时欧姆表倍率的100倍。

故选B。

13. 如图所示，间距为d的两平行线间存在垂直纸面向里的匀强磁场（含边界），磁感应强度大小为B，在左边界上M点处有一粒子源能射出带负电的粒子。若粒子在纸面内从M点垂直于左边界以速度v射入磁场，在N点穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为。不计粒子重力。

（1）求粒子的比荷和穿越磁场的时间；

（2）若粒子在M点的速度沿顺时针方向旋转射入磁场，速度大小不变，求粒子穿越磁场的时间。

【13题答案】

【答案】（1）；；（2）

【解析】

【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系可知

又由于

可得

粒子在磁场中运动的时间

圆心角

联立解得

（2）若在纸面内将粒子在M点的速度沿顺时针方向旋转30°，则粒子恰能到达右侧边界并从左侧边界穿出，粒子在磁场中运动的时间

圆心角

联立解得

14. 如图所示，在竖直平面内有一直角坐标系xOy，第一象限存在垂直平面向里磁场区域，磁感应强度沿y轴正方向不变，沿x轴正方向按照（为已知常数）的规律变化。一个质量为m、边长为L且位于第一象限内的正方形导线框abcd电阻为R，初始时ad边与x轴重合，ab边与y轴重合，a点位于坐标原点O处。将导线框以速度v0沿与x轴正方向成抛出，一段时间后导线框速度恰好减为0，整个运动过程中导线框的两邻边始终分别平行于两坐标轴。，。求：

（1）从导线框开始运动到速度恰好减为零的过程中，线框中产生的焦耳热；

（2）若导线框在时刻的水平分速度大小为v，此时导线框受到安培力的大小。

【14题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）导线框边与边框受到的安培力大小相等，方向相反，可知导线框在竖直方向做竖直上抛运动，当导线框速度减为零时，其竖直方向上升的高度

根据能量守恒，线框中产生的焦耳热

联立解得

（2）导线框在时刻的水平分速度大小为v，水平位移为x，则在此时刻导线框产生感应电动势大小为

导线框内的感应电流大小为

所以导线框受到安培力的大小为

联立解得

15. 如图1所示，非线性元件H和定值电阻R串联后与击穿电压为Um、电容为C的电容器并联，通过单刀双掷开关接在竖直放置、间距为L的两平行光滑长直金属导轨上端。有一匀强磁场与两金属导轨平面垂直，磁感应强度大小为B。现有一质量为m的金属杆ab始终水平且与导轨保持良好接触。非线性电子元件H的U-I图像如图2所示，当流过H的电流大于或等于I0时，电压稳定为U0，且，。忽略回路中的电流对原磁场的影响，不计空气阻力，金属杆和导轨的电阻不计，重力加速度为g。

（1）单刀双掷开关接1时，由静止释放金属杆，求金属杆ab运动多长时间电容器被击穿；

（2）单刀双掷开关接2时，由静止释放金属杆，求金属杆ab的最大速度。

【15题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）单刀双掷开关接1时，电容器两端电压UC等于金属杆ab在磁场中沿金属导轨下滑产生的动生电动势，即

金属杆的运动方程为

式中为电容器充电电流，即

则

解得

表明金属杆以恒定加速度a沿导轨下滑，因此下滑速度

当电容器两端电压时，电容器被击穿，此时的速度

电容器被击穿所需的时间为

联立解得

（2）单刀双掷开关接2时，当回路中的电流为时，金属杆所受的安培力

金属杆仍会加速；当安培力

时，金属杆速度达到最大，设最大速度为，此时金属杆切割产生的电动势

此时电阻两端的电压

流过电阻的电流

联立解得金属杆ab的最大速度

16. 如图所示，xOy坐标系中，在的区域中存在沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），区域存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标原点O以速度v0沿y轴正方向射入电场，经P(4a、6a)点射入磁场，射出磁场后再次返回电场区域，最后经过点，Q（22a，0）不计粒子的重力。求：

（1）匀强电场的电场强度大小E及磁感应强度大小B；

（2）若磁场方向变为垂直纸面向里，大小不变，粒子再次到达x轴时的位置。

【16题答案】

【答案】（1）；；（2）(10a，0)

【解析】

【详解】（1）如图所示，粒子从O点到P点的运动过程中

竖直方向

水平方向

又

联立解得

粒子到达P点时

设粒子从P＇射出磁场，P点与P＇点的距离为x2，粒子的轨迹半径为R，则

由洛伦兹力提供向心力

粒子从P＇点到Q点运动过程中，竖直方向

水平方向

又

联立解得

（2）设粒子从P＇＇射出磁场，设P点与P＇＇点的距离为x2，粒子的轨迹半径为R，则

由洛伦兹力提供向心力

粒子再次到达轴时的位置为Q1，粒子从P＇＇点到Q1点的运动过程中，竖直方向

水平方向

则Q1点的横坐标

联立解得

粒子再次到达x轴时的位置为(10a，0)