2021-2022学年内蒙古阿拉善盟一中高二（上）期末物理试卷

2021-2022学年内蒙古阿拉善盟一中高二（上）期末物理试卷

一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）

1. 电场强度有三个公式，分别为、、，关于这三个公式的理解和运用，下列说法正确的是

A. 公式表示，电场强度与电场力成正比，与电荷量成反比
B. 公式是点电荷电场强度的决定式，它表示空间中某点的电场强度与点电荷的电荷量成正比，与该点到点电荷的距离的二次方成反比
C. 公式是匀强电场中电场强度与电势差的关系式，由此公式可知，在匀强电场中，两点之间的电势差与这两点之间的距离成正比
D. 这三个公式都是电场强度的决定式，分别适用于不同的电场

2. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子初速度为零，经加速电压为的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为，其等效电流为；质子的质量为，其电量为。那么这束质子流内单位体积的质子数是

A.  B.  C.  D.

3. 如图所示，在光滑绝缘的水平面上，三个静止的带电小球、和分别位于三角形的三个顶点上，已知，，，、带正电，带负电，三个小球所带电荷量为，静电力常量为。下列关于小球所受库仑力的大小和方向描述正确的是

A. ，方向平行于向右 B. ，方向平行于向右
C. ，方向平行于向右 D. 方向平行于向左

4. 如图所示，在匀强电场中，有边长为的等边三角形，三角形所在平面与匀强电场的电场线平行，点为该三角形的中心，三角形各顶点的电势分别为、、，下列说法正确的是

A. 匀强电场的电场强度大小为，方向由指向
B. 将电子由点移到点，电子的电势能增加了
C. 将电子由点移到点，电子的电势能减少了
D. 在三角形外接圆的圆周上，电势最低点的电势为
 

5. 某静电场中有电场线与轴重合，轴上各点电势分布如图所示，图线关于纵轴对称，则

A. 处和处场强方向相同
B. 处和处场强大小相等
C. 某带电粒子在处和处电势能相等
D. 某带电粒子在处的电势能可能小于在处的电势能

6. 目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同。此时传感器给所有的小电容器充电达到某一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的小电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹的图象数据。根据以上信息，下列说法中正确的是

A. 在峪处形成的小电容器电容较小
B. 在峪处形成的小电容器放电较慢
C. 在嵴处形成的小电容器充电后带电量较小
D. 潮湿的手指对指纹识别没有任何影响

7. 阻值相等的四个电阻、电容器及电池内阻可忽略连接成如图所示电路。开关断开且电流稳定时，所带的电荷量为，闭合开关，电流再次稳定后，所带的电荷量为，则与的比值为     

A.   B.  C.  D.

8. 在地球赤道上进行实验时，用磁传感器测得赤道上点地磁场的磁感应强度大小为将一条形磁铁固定在点附近的水平面上，让极指向正北方向，如图所示，此时用磁传感器测得点的磁感应强度大小为；现将条形磁铁以点为轴旋转，使其极指向正东方向，此时用磁传感器测得点的磁感应强度大小应为可认为地磁南、北极与地理北、南极重合

A.  B.
C.  D.

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9. 通电螺线管内有一在磁场力作用下面处于静止的小磁针，磁针指向如图所示，则

A. 螺线管的端为极，接电源的正极
B. 螺线管的端为极，接电源的负极
C. 螺线管内的磁场方向由端向端
D. 螺线管内的磁场方向由端向端
 

10. 如图甲所示的电路，其中电源电动势，内阻，定值电阻，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是

A. 图乙中滑动变阻器的最大功率
B. 图乙中，
C. 调整滑动变阻器的阻值，不可能使电源的输出电流达
D. 滑动变阻器消耗的功率最大时，定值电阻也消耗功率最大

11. 下面有关磁场的说法正确的有

A. 孤立的电流元是不存在的，可以从垂直磁场的较长通电导线中推知一小段电流元的受力，从而判断该处磁场的强弱
B. 根据，磁场中某点的磁感应强度与成正比，与成反比
C. 磁感应强度是矢量，方向与通过该点的磁感线的切线方向相同
D. 磁通量是矢量，单位是韦伯，

12. 四个带电粒子的电荷量和质量分别为、、、，它们先后以相同的速度从坐标原点沿轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与轴平行。不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是

A.  B.
C.  D.

三、填空题（本大题共1小题，共7.0分）

13. 一个多用电表的欧姆挡有三个倍率，分别是、、，用挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度较小，但可以读出电阻值，为了较准确地进行测量，应换到______挡。换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，表盘的示数如图所示，读出的数据是______。

四、实验题（本大题共1小题，共8.0分）

14. 某同学要测定电池组两节干电池组成的电动势和内阻，该同学设计了如图甲所示的原理图并进行实验。
    其中定值电阻，毫安表量程为，内阻。
    
    电阻箱的取值如图乙所示，将图甲中虚线框内电路视为电流表，其量程为______。
    实验步骤如下：
    将滑动变阻器的滑片移到______填“”或“”端，闭合开关。
    改变滑片位置，记下电压表的示数和毫安表的示数，电压表示数如图丙所示，其读数为______。
    将实验所测数据描绘在如图丁所示的坐标纸上，作出了图线。
    根据图线求得电池组的电动势______，内阻______。结果均保留两位有效数字
    通过本实验测量的电动势______实际电动势选填“大于、小于、等于”，下同，测量的内阻______实际内阻。误差造成的原因是______。

五、计算题（本大题共4小题，共45.0分）

15. “天宫一号”是中国第一个空间实验室，“天宫一号”空间应用系统开展了太阳与地磁活动指数的中期预测等研究，其成果已成功应用于中国首次载人交会对接任务的空间环境预报，如图所示，太阳电池帆板可以为空间飞行提供动力和能源，假设“天宫一号”正绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端、的连线垂直，太阳帆板的总面积，在图示位置地磁场与太阳帆板垂直，磁感应强度，太阳帆板和空间站都是通电性能良好的导体，求：
    在图示位置穿过太阳帆板的磁通量；
    如果在图示位置太阳帆板绕连线转过角，则穿过太阳帆板磁通量的变化量。
    
    
    
    
    
    
     
16. 如图所示，电源电动势恒为，内阻，电灯上标有“”字样，直流电动机线圈电阻。若电灯恰能正常发光，且电机能正常运转，求：
    电动机两端的电压是多大；
    电动机输出功率是多少。

17. 如图所示，图甲中在滑动变阻器的滑片从一端瑞滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的、两直线所示，不考虑电表对电路的影响。
    定值电阻、滑动变阻器的总电阻分别为多少？
    求出电源的电动势和内阻；
    电源的工作效率什么时候最大，最大效率是多少？

18. 如图所示的平面直角坐标系，在直线和直线之间存在与直线的夹角为的匀强电场Ⅰ，在轴和直线之间存在沿轴负方向的匀强电场Ⅱ，一比荷为的带正电粒子，从直线上的点从静止开始进入匀强电场Ⅰ做直线加速运动，经过直线上的点图中未画出以速度进入匀强电场Ⅱ做匀变速曲线运动，最后粒子垂直打在轴上的点图中未画出，不计粒子的重力。求：
    、两点的电势差；
    匀强电场Ⅰ、匀强电场Ⅱ的电场强度之比；
    、两点间的距离。

答案和解析

1.【答案】
 

【解析】解：是电场强度的定义式，电场强度只与电场本身有关，与检验电荷和它所受的电场力无关，故A错误；
B.是利用库仑定律和电场强度定义式推导出来的，是点电荷电场强度的决定式，它表示空间中某点的电场强度与点电荷的电荷量成正比，与该点到点电荷的距离的二次方成反，故B正确；
C.是利用匀强电场中电场力做功的两个不同公式推导得出的，由此公式可知，在匀强电场中，两点之间的电势差与这两点之间的距离在沿电场线方向上的投影成正比，故C错误；
D.这三个公动中，是电场强度的定义式，通用于任何电场；是点电荷电场强度的决定式；电场强度与电势差的关系式，故D错误。
故选：。
本题根据公式是否是比值定义法，分析各量之间的关系。比值定义法被定义的物理量反映物质的属性，根据电场的三种不同的计算公式的适用条件解答。
解决本题关键要掌握物理量的定义方法和公式中各量的准确含义，并要理解公式的适用条件。
 

2.【答案】
 

【解析】解：质子在电场力作用下加速，加速后的速度为，根据动能定理，则有
解得：
等效电流为，单位体积的质子数为，根据微观表达式：
解得，故ABC错误，D正确。
故选：。
根据动能定理求解速度大小，根据电流强度的微观表达式求解单位体积的质子数。
考查动能定理的应用以及电流强度微观表达式，理解电子形成电流的原因，根据带电粒子在电场中的运动情况求解速度，结合电流强度微观表达式进行解答是关键。
 

3.【答案】
 

【解析】解：由题意，结合几何关系可得：

带电小球受到带点小球小球的库仑力为：
，方向沿指向右上
同理带电小球受到带电小球的库仑力为：
，方向沿指向右下，如下图所示：

所以根据力的平行四边形法则，带电小球受到带电小球、库仑力的合力为：
，方向平行于向右，故A正确，BCD错误。
故选：。
先分别求出带点小球、对的作用力，再利用力的合成求出合力，并根据几何关系判断合力的方向。
本题考查库仑定律的应用和力的合成，突破点在于先分别求出带电小球、对的作用力，然后即可根据力的合成进行求解。
 

4.【答案】
 

【解析】解：、中点的电势为，代入数据得，与电势相等，则连线必为一条等势线，如图所示

强场方向垂直于从到，故A错误；
B、将电子从点移到点，代入数据得，说明将电子由点移到点电势能减少了，故B错误；
C、将电子由点移到点，代入数据得，电子的电势能减少了，故C正确；
D、由上图可知，在三角形外接圆周上，由电势沿电场线方向降低可知，电势最低点不是点，最低电势不是，故D错误。
故选：。
根据匀强电场电势随距离均匀变化除等势面的特点，中点的电势为，则为一条等势线，连线即为一条电场线，根据沿电场线方向电势降低可确定电场强度方向；由电场力做功与电势能的关系，求电势能变化。
本题考查对匀强电场中两点电势差与两点沿电场方向的距离成正比与运用公式求解电场力做功的能力，注意确定等势面是解题的突破口，并理解电场线与等势面垂直。
 

5.【答案】
 

【解析】解：、图像的斜率大小等于电场强度，处和处场强大小相等，方向相反，处和处场强大小不相等，故AB错误；
C、由图可以看出在处的电势低于粒子在处的电势，粒子的电势能为，这两点的电势不等，所以带电粒子在这两点的电势能不相等，故C错误；
D、由图可以看出在处的电势低于粒子在处的电势，对负电荷来说，电势越低电势能越大，所以某带负电粒子在处的电势能大于在处的电势能，故D正确。
故选：。
根据图象的斜率表示电场强度，分析场强的情况，根据判断电势能的高低。
本题关键要理解图象的斜率表示场强，由电势的高低判断出电场线的方向，根据判断电势能的高低。
 

6.【答案】
 

【解析】解：、在峪处形成的小电容器，极板与指纹间距离较大，所以根据电容的决定义可知，电容较小，故A正确；
B、在峪处形成的小电容器，极板与指纹间距离较大，所以根据电容的决定义可知，电容较小，所带电荷量较小，则放电较快，故B错误；
C、在嵴处形成的小电容器，极板与指纹间距离较小，所以根据电容的决定义可知，电容较大，充电后带电量较大，故C错误；
D、潮湿的手指与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以对指纹识别会产生影响，故D错误；
故选：。
根据电容的决定式，判断出电容的变化情况，结合公式判断出带电量的大小关系。
本题主要是考查电容的计算，解答本题要能够根据题干给出的信息进行分析，找出解题的突破口，根据电容的计算公式进行解答即可。
 

7.【答案】
 

【解析】

【分析】
开关断开和闭合时，利用闭合电路欧姆定律，分别求电容的电压，再由可得电量之比。
解题的关键是清楚开关断开与闭合时电路的结构，并能应用闭合电路欧姆定律求电容的电压。

【解答】
当开关断开时，其等效电路图，如图所示：

则电路总阻值：，则干路电流，
电容的电压；
当开关闭合时，其等效电路图，如图所示：

则电路总阻值：，则干路电流，
电容的电压
由可得：，故C正确，ABD错误。
故选C。  

8.【答案】
 

【解析】解：设条形磁铁在点的磁感应强度为，未旋转条形磁铁时，两个磁场在点的方向相同均由南指向北，由磁场的叠加可得：

条形磁铁旋转后，地磁场方向未变，大小为，方向由南向北，条形磁铁在点磁感应强度大小也不变仍为，方向由西指向东。根据叠加原理可得：

代入数据可得：

故ABC错误；D正确。
故选：。
地磁场和条形磁铁磁场的叠加，先算出条形磁铁未旋转时在点的磁感应强度，再计算旋转后二者在点的磁感应强度。
本题考查磁场的叠加，解题关键是利用好平行四边形定则，属于基础简单题目。
 

9.【答案】
 

【解析】解：由题，小磁针静止时极指向向左，则通电螺线管内部磁场方向由端向端，端为极；根据安培定则判断出电流的方向：从端流进，从端流出，接电源的正极，接电源的负极，故BD正确，AC错误。
故选：。
根据小磁针静止时极指向磁场方向，再根据安培定则判断电流的方向。
本题是安培定则的简单应用，对于小磁针放在通电螺线管内部时，只能根据小磁针的指向来确定磁场方向，注意不能根据异名相吸来确定磁场方向．
 

10.【答案】
 

【解析】解：、由图乙知，当时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率
，故A错误；
B、滑动变阻器的阻值为与阻值为时消耗的功率相等，有，解得，故B正确；
C、当滑动变阻器的阻值为时，电路中电流最大，最大值为
，则调整滑动变阻器的阻值，不可能使电源的输出电流达到，故C正确；
D、当回路中电流最大时，即时定值电阻消耗的功率最大，故D错误。
故选：。
时，得到滑动变阻器最大功率；滑动变阻器的阻值为与阻值为时消耗的功率相等，列式求解；由闭合电路欧姆定律，判断电流能够达到；时定值电阻消耗的功率最大。
本题考查电功率的计算，滑动变阻器功率最值与定值电阻功率最值，计算方法不同，学生需注意区分。
 

11.【答案】
 

【解析】解：、孤立的电流元是不存在的，可以从垂直磁场的较长通电导线中推知一小段电流元的受力，从而判断该处磁场的强弱，即可以通过公式求解，故A正确；
B、磁感应强度由磁场本身决定，是反映磁场本身性质的物理量，公式为比值定义法，磁场中某点的磁感应强度与，无关，故B错误；
C、磁感应强度是矢量，方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，磁感应强度的方向与电流所受的安培力的方向垂直，C正确；
D、磁通量是标量，磁通量的单位是韦伯，，故D错误。
故选：。
通过公式判断；磁场中某点的磁感应强度与，无关；的方向与通过该点的磁感线的切线方向相同；明确磁通量的定义。
本题主要考查磁感应强度和磁通量的定义、物理意义等基本概念，注意明确利用电流元探究磁感应强度时，实际上是用较长的导线受力推知小段电流元的受力。
 

12.【答案】
 

【解析】

【分析】
粒子方向粒子做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，求出时刻竖直方向偏转位移大小，再根据电场线方向向上、向下两种情况进行分析判断。
本题主要是考查带电粒子在电场中的运动与图象的结合，关键是弄清楚粒子的受力情况和运动情况，根据相同时间内在方向与方向的位移大小关系进行判断。
【解答】
设质量为、电荷量为的粒子经过时间在轴方向偏转位移为，粒子的初速度为，比荷为，电场强度大小为。
根据牛顿第二定律可得加速度大小为：
方向粒子做匀速直线运动，则有：，即经过相同时间水平位移相等
竖直方向根据位移时间关系可得：，整理可得：。
由于与的比荷相同，故轨迹相同，由于与其它三个粒子电性相反，故偏转方向相反。
、如果电场线平行于轴向下，则正电荷向下偏转、负电荷向上偏转，与重合，且与关于轴对称，在时刻沿方向的位移大于，故A正确、BC错误；
D、如果电场线平行于轴向上，则正电荷向上偏转、负电荷向下偏转，与重合，且与关于轴对称，在时刻沿方向的位移大于，故D正确。  

13.【答案】 
 

【解析】解：用挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度较小，说明所选档位太小，为了较准确地进行测量，应换到挡；
由图示表盘可知，该电阻的阻值是。
故答案为：，
用欧姆挡测量电阻时，发现表头指针偏转角度较小，说明所选挡位太小，为了较准确地进行测量，应换到大挡位。欧姆表读数为刻度盘读数倍数。
使用欧姆挡测量电阻时要注意指针偏转角较小要换大挡位，指针偏转角较大要换小挡位。
 

14.【答案】          小于  小于  由于电压表分流的缘故
 

【解析】解：电阻箱的取值是，则电流表的量程为

为实验仪器的安全，将滑动变阻器的滑片移到端，闭合开关如图丙所示，电压表的量程是，精确度为，电压表的读数为．
改装后量程扩大了倍，干路电流为，根据闭合电路欧姆定律有，由图截距可知根据图像斜率可知，解得：；
由于电压表分流的缘故，当毫安表示数为零时，实际通过电池组的电流并不为零，所以电池组的内电压不为零，从而导致图像的纵截距比电池组的实际电动势偏小；当电压表示数为零时，此时电池组与组成的等效电源的路端电压实际值就是零，即所测的短路电流为真实值。综上所述可知实验中实际作出的图像斜率比真实图像的斜率偏小，进而可知电池组内阻的测量值比真实值偏小。
故答案为：；，，，，小于，小于，由于电压表分流的缘故
根据并联电路规律可解得电流表量程；
根据实验原理与实验操作规范分析解答，根据闭合电路欧姆定律结合图像斜率与截距求得电动势与内阻，同时分析实验误差。
本题考查测定电源的电动势与内阻，解题关键掌握闭合电路欧姆定律与图像的结合，通过图像的斜率与截距解得电源电动势与内阻的方法。
 

15.【答案】解：在图示位置太阳帆板与磁场垂直，穿过太阳帆板的磁通量
代入数据得：
太阳帆板绕转过角后，穿过太阳帆板的磁通量
代入数据得：
则穿过太阳帆板磁通量的变化量
代入数据得：
答：在图示位置穿过太阳帆板的磁通量为；
如果在图示位置太阳帆板绕连线转过角，则穿过太阳帆板磁通量的变化量为。
 

【解析】根据感应电流产生的条件进行判断即可；由求解磁通量。
本题难度不大考查了磁通量的计算，以及磁通量的变化量的计算，注意磁通量的变化量是。
 

16.【答案】解：电灯恰能正常发光，有
根据闭合电路欧姆定律，可得
电动机的总功率
电动机的热功率
电动机输出功率
答：电动机两端的电压是；
电动机输出功率是。
 

【解析】根据灯泡的规格计算出电流，结合闭合电路欧姆定律计算出电动机的电压；
分别算出电动机的输入功率和热功率，两者相减得到电动机输出功率。
本题主要考查了闭合电路的欧姆定律，在利用欧姆定律计算的时候要注意前提必须是纯电阻，同时熟悉电动机的功率计算即可，整体难度不大。
 

17.【答案】解：电压表的示数随电流表示数的变化图象应为；
电压表的示数随电流表示数的变化图象应为；
定值电阻的大小为：；
当时，
则
根据闭合回路欧姆定律可得
结合图线的解析式：
可得：，
电源的工作效率为
可知，当最大时，效率最大
此时，
答：定值电阻为，滑动变阻器的总电阻为；
电源的电动势为，内阻为；
当滑动变阻器取最大阻值时，电源的工作效率最大，最大效率是。
 

【解析】分析出不同图像对应的函数解析式，根据图线的端点分析出定值电阻和滑动变阻器的总阻值；
根据的解析式分析出电源电动势和内阻；
理解工作效率的概念，根据电学公式分析出工作效率与外电阻的关系并代入数据计算。
本题主要考查了闭合电路的欧姆定律，结合图像和欧姆定律完成分析，理解工作效率的概念并代入数据进行分析即可，属于常规考法。
 

18.【答案】解：设间电势差为，粒子到达点只剩下水平速度为，由动能定理可得：


设匀强电场Ⅰ、Ⅱ场强分别为、，依题意粒子在电场Ⅰ中一直加速，由动能定理得：


进入电场Ⅱ后竖直速度为：

设由运动到的时间为，竖直方向为匀减速直线运动，水平方向匀速直线运动，由运动学公式可知：


上面两个式子联立解得：


设粒子在电场Ⅰ中沿轴方向位移为，在电场Ⅱ中沿轴方向位移为


在电场Ⅱ中竖直位移和水平位移分别为：




  答：、两点的电势差为；
匀强电场Ⅰ、匀强电场Ⅱ的电场强度之比：；
、两点间的距离。
 

【解析】带电的正离子先在匀强电场Ⅰ里做匀加速直线运动，进入匀强电场Ⅱ后做匀变速曲线运动，可采用化曲为直的思想，把曲线运动分解为沿轴正方向的匀减速直线运动沿轴负向的匀速直线运动。然后列方程求解即可。
本题考查的是带点粒子在电场中的加速和偏转问题，把一个匀变速曲线运动转化为两个直线运动是本题的突破口。