精品解析：上海市向明中学2020-2021学年高二上学期期末考物理试卷

2020学年第一学期向明中学期末考 高二年级物理试卷 一、单选题：（本题共12小题，每小题3分，共36分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 凡是能量守恒的过程就一定会发生 B. 摩擦生热的过程是不可逆的过程 C. 空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 D. 由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机 2. 关于电场强度的定义式，以下叙述正确的是（　　） A. E与F成正比 B. E与q成反比 C. E由F和q的比值决定 D. E表示电场本身性质，与q无关，其大小可由F和q的比值来测定 3. 以下关于电荷的说法中正确的是（　　） A. 元电荷就是指电子本身 B. 任何物体的带电量都是元电荷的整数倍 C. 物体带电的过程就是电荷产生的过程 D. 通过摩擦使物体带正电，是因为该物体得到了正电荷 4. A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其图像如右图所示。则此电场的电场线分布可能是图左中的（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示电路中，三个相同的灯泡额定功率是40 W，在不损坏灯泡的情况下，这三个灯泡消耗的总功率最大不应超过( ) A. 40 W B. 60 W C. 80 W D. 120 W 6. 真空中有两个静止的点电荷，若保持它们之间的距离不变，而把它们的电荷量都变为原来的3倍，则两电荷间的库仑力将变为原来的( ) A. 7倍 B. 8倍 C. 9倍 D. 10倍 7. 电源的电动势为4.5V，内电阻为0.50Ω，外电路接一个4.0Ω的电阻，这时电源路端的电压为（ ） A. 5.0V B. 4.5V C. 4.0V D. 3.5V 8. 把长0.10m的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直．当导线中通过的电流为3.0A时，该直导线受到的安培力的大小为1.5×10﹣3N．则该匀强磁场的磁感应强度大小为（ ） A. 4.5×10﹣3 T B. 2.5×103 T C. 2.0×102T D. 5.0×10﹣3T 9. 关于电动势，下列说法中正确的是（　　） A. 电源电动势等于电源正负极之间的电势差 B. 电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关 C. 电动势在数值上等于电路中通过1C电荷量时电源提供的能量 D. 电动势越大，说明静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量的电荷做功越多 10. 如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角θ=30°．金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好．整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中．当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆能刚好处于静止状态．要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是（ ） A. 增大磁感应强度B B. 调节滑动变阻器使电流减小 C. 增大导轨平面与水平面间的夹角θ D. 将电源正负极对调使金属杆的电流方向改变 11. 两组同学分别测量通电螺线管内磁感强度分布实验，两组实验得到如图所示同一坐标下的B-d的图线，已知两组同学实验操作准确合理，仪器正常工作，则图线不同的可能原因是（　　） A. 传感器在螺线管轴线上移动，两组螺线管加的电压不同 B. 传感器在螺线管轴线上移动，两组移动传感器速度不同 C. 传感器在螺线管轴线上移动，一次在螺线管内部移动，另一次在螺线管外部移动 D. 传感器在螺线管轴线上移动，两组传感器移动的方向相反 12. 如图所示电路中，电源内阻忽略不计。闭合电键，电压表示数为U，电流表示数为I；在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中（　　） A. U先变大后变小 B. U与I比值先变小后变大 C. I先变小后变大 D. U变化量与I变化量比值等于R3 二、填空题：（本题共4小题，每小题6分，共24分） 13. 面积为0.04m2的正方形导线框处于磁感应强度为2×10-2 T的匀强磁场中。当线框平面与磁场垂直时，穿过线框的磁通量为_________Wb；当线框平面与磁场平行时，穿过线框的磁通量为_________Wb。 14. 如图所示，水平放置的两块平行金属板A、B之间有一匀强电场，一个带正电的微粒恰好能在板间从P点向M点做匀速直线运动，MP连线与水平方向成30°角。微粒所带电量为q，质量为m，则板间的场强大小为_________和方向__________。（已知重力加速度为g） 15. 两个小灯泡，它们分别标有“10V、2W”和“10V、2.5W”的字样，将它们串联起来接在电路中使用，为避免灯泡损坏，电路中的电流不能超过______A，两个灯泡消耗的总功率不能超过______W。 16. 如图，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的磁场力大小为F，若以该磁场力的方向为正，则b受到的磁场力大小为_____．当在a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力大小为_____． 三、综合应用题（共40分） 17. 图所示是利用DIS测定电动机效率的电路，图中方框A采用的传感器是________________，在实验中，由于电动机的转动使质量为m的物体在t时间内匀速上升了h高度，测得电动机所加电压为U，流过电动机的电流为I，则电动机的效率η=___________×100%。（已知重力加速度为g） 18. “用DIS描绘电场的等势线”的实验装置示意图如图所示。 （1）该实验描绘的是___________。 A．两个等量同种电荷周围的等势线 B．两个等量异种电荷周围的等势线 C．两个不等量同种电荷周围的等势线 D．两个不等量异种电荷周围的等势线 （2）实验操作时，需在平整的木板上依次铺放___________。 A．导电纸、复写纸、白纸 B．白纸、导电纸、复写纸 C．导电纸、白纸、复写纸 D．白纸、复写纸、导电纸 （3）若电压传感器的红、黑探针分别接触图中d、f两点（f、d连线与A、B连线垂直）时，示数小于零。为使示数为零，应保持红色探针与d点接触，而将黑色探针___________（选填：“向左”或“向右”）移动。 19. 电路如图所示，已知电动势为4V，内电阻为0.5，R1=12，R2=4，R3=R4=1.5。（图示中AD与BC的交点无连接）求： （1）电键S断开时，电流表测通过电阻_____及_____的电流（空格内填相应电阻符号）； （2）画出电键S断开时等效电路图（补全缺失电阻电表）； （3）电键S断开时电流表的读数； （4）电键S闭合时电压表的读数。 20. 如图所示电路中，电源电压U恒定，Ⅰ和Ⅱ是电阻箱，Ⅲ是定值电阻。调节两电阻箱Ⅰ、Ⅱ的阻值、，但保持与之和不变，当时，安培表A的示数为，伏特表和的示数分别为和。求： (1)与之和； (2)定值电阻Ⅲ的阻值； (3)调节电阻箱的过程中，安培表A的示数会发生变化。分别求出安培表A的示数最大和最小时，电阻箱Ⅰ的阻值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2020学年第一学期向明中学期末考 高二年级物理试卷 一、单选题：（本题共12小题，每小题3分，共36分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 凡是能量守恒的过程就一定会发生 B. 摩擦生热的过程是不可逆的过程 C. 空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 D. 由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机 【答案】B 【解析】 【详解】A．各种物理过程能量是守恒的，但是自然界的宏观过程具有方向性，故A错误； B．通过摩擦生热，能量耗散了，即能量可以利用的品质降低了，这是不可逆过程，故B正确； C．空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物体，故C错误； D．虽然总能量守恒，但随着能量耗散，能量可以利用的品质降低了，故D错误。 故选B。 2. 关于电场强度的定义式，以下叙述正确的是（　　） A. E与F成正比 B. E与q成反比 C. E由F和q的比值决定 D. E表示电场本身性质，与q无关，其大小可由F和q的比值来测定 【答案】D 【解析】 【详解】电场强度的定义式为比值定义法定义的物理量，E由电场本身决定，与试探电荷的受力和电荷量无关，但可由F和q的比值来测定其大小。 故选D。 3. 以下关于电荷的说法中正确的是（　　） A. 元电荷就是指电子本身 B. 任何物体的带电量都是元电荷的整数倍 C. 物体带电的过程就是电荷产生的过程 D. 通过摩擦使物体带正电，是因为该物体得到了正电荷 【答案】B 【解析】 【详解】AB．元电荷是最小的带电量，不是电子或质子，任何物体的带电量都是元电荷的整数倍，故A错误，B正确； C．物体带电的过程就是电荷转移的过程，故C错误； D．摩擦起电是电子由一个物体转移到另一个物体的结果，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电，该物体没有得到正电荷，故D错误。 故选B。 4. A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其图像如右图所示。则此电场的电场线分布可能是图左中的（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由图像可知，带负电的微粒从A点沿电场线运动到B点做加速度增大的减速运动，则从A点到B点电场强度逐渐增大，电场线逐渐变密集；微粒做减速运动，则电场力方向由B点指向A点，由于微粒带负电，则电场方向由A点指向B点。 故选A。 5. 如图所示电路中，三个相同的灯泡额定功率是40 W，在不损坏灯泡的情况下，这三个灯泡消耗的总功率最大不应超过( ) A. 40 W B. 60 W C. 80 W D. 120 W 【答案】B 【解析】 【详解】由电路图可知， 则L3消耗的功率最大，当L3消耗的功率是40 W时，根据可知，L1、L2各消耗功率10 W，则电路消耗的总功率为60 W，故选B． 6. 真空中有两个静止的点电荷，若保持它们之间的距离不变，而把它们的电荷量都变为原来的3倍，则两电荷间的库仑力将变为原来的( ) A. 7倍 B. 8倍 C. 9倍 D. 10倍 【答案】C 【解析】 【详解】开始时根据库仑定律得： ① 当电荷间距离不变，它们的电荷量都变为原来的3倍： ② 联立①②得：F1=9F，故C正确． 点评：对于库仑定律公式涉及物理量较多，要明确公式中各个物理量的含义，可以和万有引力公式对比理解． 7. 电源的电动势为4.5V，内电阻为0.50Ω，外电路接一个4.0Ω的电阻，这时电源路端的电压为（ ） A. 5.0V B. 4.5V C. 4.0V D. 3.5V 【答案】C 【解析】 【分析】已知电源的电动势，内电阻和外电阻，根据闭合电路欧姆定律求出流过电源的电流，由欧姆定律求出路端电压． 【详解】根据闭合电路欧姆定律得： I= 路端的电压为U=IR=1×4V=4V 故选C． 8. 把长0.10m的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直．当导线中通过的电流为3.0A时，该直导线受到的安培力的大小为1.5×10﹣3N．则该匀强磁场的磁感应强度大小为（ ） A. 4.5×10﹣3 T B. 2.5×103 T C. 2.0×102T D. 5.0×10﹣3T 【答案】D 【解析】 【分析】当磁场的方向与电流方向垂直时，，根据该公式求出磁场的磁感应强度。 【详解】当磁场的方向与电流方向垂直时， ，则 故磁感应强度的大小为5×10﹣3T。故选D。 9. 关于电动势，下列说法中正确的是（　　） A. 电源电动势等于电源正负极之间的电势差 B. 电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关 C. 电动势在数值上等于电路中通过1C电荷量时电源提供的能量 D. 电动势越大，说明静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量的电荷做功越多 【答案】C 【解析】 【详解】A．电源正负极之间的电势差即为路端电压，而电动势与电势差不一定相等，故A错误； B．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，但它的数值与外电路的组成无关，故B错误； C．电动势在数值上等于电路中通过1C电荷量时电源提供的能量，故C正确； D．电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量的正电荷做功越多，故D错误。 故选C。 10. 如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角θ=30°．金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好．整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中．当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆能刚好处于静止状态．要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是（ ） A. 增大磁感应强度B B. 调节滑动变阻器使电流减小 C. 增大导轨平面与水平面间的夹角θ D. 将电源正负极对调使金属杆的电流方向改变 【答案】A 【解析】 【详解】当金属杆处于静止状态时，在沿斜面方向上受到安培力和重力沿斜面向下的分力，处于平衡状态，所以满足，若增大磁感应强度B，则向上的安培力增大，故金属杆可以沿导轨向上运动，若使电流减小，则安培力减小，金属杆沿导轨向下运动，若增大导轨平面与水平面间的夹角θ，则重力沿斜面方向的分力增大，金属杆沿导轨向下的运动，若将电源正负极对调使杆中的电流方向改变安培力将沿斜面向下，因此金属棒将向下运动，故A正确 11. 两组同学分别测量通电螺线管内磁感强度分布实验，两组实验得到如图所示同一坐标下的B-d的图线，已知两组同学实验操作准确合理，仪器正常工作，则图线不同的可能原因是（　　） A. 传感器在螺线管轴线上移动，两组螺线管加的电压不同 B. 传感器在螺线管轴线上移动，两组移动传感器速度不同 C. 传感器在螺线管轴线上移动，一次在螺线管内部移动，另一次在螺线管外部移动 D. 传感器在螺线管轴线上移动，两组传感器移动的方向相反 【答案】A 【解析】 【详解】A．两次螺线管加的电压不同，则电流不同，磁感应强度不同，故A正确； B．传感器在螺线管轴线上移动，若两组移动传感器速度不同，但在相同的位置磁感应强度应相同，故B错误； CD．从B-d图像可以看出，两次都是从一端进入，从另一侧离开，且传感器均在螺线管内部移动，故CD错误。 故选A。 12. 如图所示电路中，电源内阻忽略不计。闭合电键，电压表示数为U，电流表示数为I；在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中（　　） A. U先变大后变小 B. U与I比值先变小后变大 C. I先变小后变大 D. U变化量与I变化量比值等于R3 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知电压表测量的是电源的路端电压，由于电源内阻忽略不计，则电压表的示数不变，故A错误； BC．由图可知，在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中，滑动变阻器R1的电阻先增大后减小，由于电压不变，根据闭合电路欧姆定律可知电流表示数I先变小后变大，U与I的比值就是外部电路总阻值，所以U与I比值先变大后变小，故B错误，C正确； D．由于电压表示数没有变化，所以U变化量与I变化量比值等于0，故D错误。 故选C。 二、填空题：（本题共4小题，每小题6分，共24分） 13. 面积为0.04m2的正方形导线框处于磁感应强度为2×10-2 T的匀强磁场中。当线框平面与磁场垂直时，穿过线框的磁通量为_________Wb；当线框平面与磁场平行时，穿过线框的磁通量为_________Wb。 【答案】 ①. ②. 0 【解析】 【详解】[1]当线框平面与磁场垂直时，穿过线框的磁通量为 [2]当线框平面与磁场平行时，穿过线框的磁通量为0。 14. 如图所示，水平放置的两块平行金属板A、B之间有一匀强电场，一个带正电的微粒恰好能在板间从P点向M点做匀速直线运动，MP连线与水平方向成30°角。微粒所带电量为q，质量为m，则板间的场强大小为_________和方向__________。（已知重力加速度为g） 【答案】 ①. ②. 竖直向上 【解析】 【详解】[1]由于微粒恰好能在板间从P点向M点做匀速直线运动，则所受重力与电场力平衡，即 所以 [2]由于微粒受到竖直向上的电场力，且微粒带正电，所以电场强度方向竖直向上。 15. 两个小灯泡，它们分别标有“10V、2W”和“10V、2.5W”的字样，将它们串联起来接在电路中使用，为避免灯泡损坏，电路中的电流不能超过______A，两个灯泡消耗的总功率不能超过______W。 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1]根据题意，由公式可得，两个小灯泡得额定电流分别为 则将它们串联起来接在电路中使用，为避免灯泡损坏，电路中的电流不能超过。 [2]两个灯泡消耗的总功率最大时，电路中的电流为，由公式可得，额定功率为的灯泡电阻为 由公式可得，此时该灯泡的电功率为 则两个灯泡消耗的总功率不能超过 16. 如图，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的磁场力大小为F，若以该磁场力的方向为正，则b受到的磁场力大小为_____．当在a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力大小为_____． 【答案】 ①. F； ②. 3F或5F； 【解析】 【详解】由牛顿第三定律，b受到a对它的磁场力为-F；a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，c在a、b 两导线处的磁感应强度大小相等，方向相反，c导线对b导线的作用力是它对a导线的作用力的两倍，方向相反，a受到的磁场力大小变为2F，那么c导线对a导线的作用力可能是F也可能是-3F，c导线对b导线的作用力可能是-2F也可能是6F，故此时b受到的磁场力为-3F或5F． 三、综合应用题（共40分） 17. 图所示是利用DIS测定电动机效率的电路，图中方框A采用的传感器是________________，在实验中，由于电动机的转动使质量为m的物体在t时间内匀速上升了h高度，测得电动机所加电压为U，流过电动机的电流为I，则电动机的效率η=___________×100%。（已知重力加速度为g） 【答案】 ①. 电压传感器 ②. 【解析】 【详解】[1]由于A并联在电路中，则A应为电压传感器； [2]电动机的效率为 18. “用DIS描绘电场的等势线”的实验装置示意图如图所示。 （1）该实验描绘的是___________。 A．两个等量同种电荷周围的等势线 B．两个等量异种电荷周围的等势线 C．两个不等量同种电荷周围的等势线 D．两个不等量异种电荷周围的等势线 （2）实验操作时，需在平整的木板上依次铺放___________。 A．导电纸、复写纸、白纸 B．白纸、导电纸、复写纸 C．导电纸、白纸、复写纸 D．白纸、复写纸、导电纸 （3）若电压传感器的红、黑探针分别接触图中d、f两点（f、d连线与A、B连线垂直）时，示数小于零。为使示数为零，应保持红色探针与d点接触，而将黑色探针___________（选填：“向左”或“向右”）移动。 【答案】 ①. B ②. D ③. 向右 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]用“DIS描绘电场等势线”的实验原理是用恒定电流场模拟静电场，所以该实验是利用两电极间的电流来模拟两个等量异种电荷周围的等势线的分布情况。 故选B。 （2）[2]本实验的原理是用恒定电流场模拟静电场，在导电纸上寻找等势点，作出等势线，所以导电纸应铺在最上面，白纸在最下面；且导电纸有导电物质的一面要朝上，中间放复写纸。 故选D。 （3）[3]明确两点状电极所形成的电场线分布以及等势面的特点，再根据指针的偏转可明确两点电势的大小，从而明确探针的移动方向。示数小于零，则电流是从黑探针流进，是从红探针流出的；根据两等量异号电荷的电场线和等势面的特点可知，d点的电势低于f点的电势，所以为使两点的电势相等，应将接f的黑探针向右移动。 19. 电路如图所示，已知电动势为4V，内电阻为0.5，R1=12，R2=4，R3=R4=1.5。（图示中AD与BC的交点无连接）求： （1）电键S断开时，电流表测通过电阻_____及_____的电流（空格内填相应电阻符号）； （2）画出电键S断开时等效电路图（补全缺失电阻电表）； （3）电键S断开时电流表的读数； （4）电键S闭合时电压表的读数。 【答案】（1）R3、R4；（2）见解析；（3）1A；（4）V 【解析】 【详解】（1）电键S断开时，电流表测通过电阻R3及R4的电流； （2）当电键S断开时，R3和R4先串联再与R1、R2并联，等效电路图如图所示 （3）根据闭合电路欧姆定律可得 代入数据解得 （4）当电键S闭合时，电路的连接方式为R1、R2、R3并联，电流表测量流过R3的电流，电压表测量路端电压，所以 联立解得电压表的读数为 20. 如图所示电路中，电源电压U恒定，Ⅰ和Ⅱ是电阻箱，Ⅲ是定值电阻。调节两电阻箱Ⅰ、Ⅱ的阻值、，但保持与之和不变，当时，安培表A的示数为，伏特表和的示数分别为和。求： (1)与之和； (2)定值电阻Ⅲ的阻值； (3)调节电阻箱的过程中，安培表A的示数会发生变化。分别求出安培表A的示数最大和最小时，电阻箱Ⅰ的阻值。 【答案】(1) ；(2) ；(3)当或时，安培表示数有最大值；当时，安培表示数有最小值。 【解析】 【详解】（1）在题设条件下，电阻箱Ⅰ的阻值为 按题意有 则得 （2）通过电阻箱Ⅱ的电流为 通过定值电阻的电流为 定值电阻的阻值为 （3）当两个电阻箱阻值分别为和时，设安培表的示数为，又 有 可知，当或时，安培表示数有最大值。当时，安培表示数有最小值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $