深大实验2022-2023学年高二上学期期末考试
物理试题
一、单选题（4分×8＝32分，选对4分，选错0分）
1．下列说法正确的是（ ）
A．元电荷是电荷量的基本单位，其大小为1C
B．点电荷是自然界中客观存在的最小带电体
C．物体起电的实质是电荷的转移
D．摩擦起电使原本没有电子和质子的物体中产生了电子和质子
2．某一区域的电场线分布如图所示，A、B、C是电场中的三个点。关于该电场和放入其中的电荷的描述，则（ ）
A．场强，电势
B．仅在静电力作用下，同一个带正电的小球在B、C两点的加速度大小关系为
C．同一个带正电的小球在A、B两点的电势能的大小关系为
D．同一个带负电的小球在A、B两点的电势能的大小关系为
3．图示为一带电粒子在竖直向下的匀强电场中运动的一段轨迹，A、B为轨迹上的两点。已知该粒子质量为m、电荷量为q，其在A点的速度大小为，方向水平向右，到B点时速度方向与竖直方向的夹角为30°，粒子重力不计。则A、B两点间的电势差为（ ）
A． B． C． D．
4．关于磁场的说法正确的是（ ）
A．通电导线在磁场中受到安培力越大，该位置的磁感应强度越大
B．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显
C．垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向
D．地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行
5．如图所示，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为（ ）
A．0 B． C． D．
6．如图所示，厚度为h，宽度为d的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。下列说法正确的是（ ）
A．上表面的电势高于下表面电势 B．仅增大h时，上下表面的电势差增大
C．仅增大d时，上下表面的电势差减小 D．仅增大电流I时，上下表面的电势差减小
7．某新型电动汽车电源、电流表、车灯（电阻不变）、电动机连接的简化电路如图所示。已知电源电动势为E，内阻为r，电动机线圈电阻为，电流表可视为理想电表。仅车灯接通时电流表示数为；电动机启动瞬间，车灯会瞬间变暗，电流表示数为。下列说法正确的是（ ）
A．车灯电阻为 B．车灯电阻为
C．电动机启动瞬间，电动机消耗的电功率为
D．电动机启动瞬间，电动机电功率为
8．某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为，充电电流为0.1A，下列说法正确的是（ ）
A．交流电的频率为0.2Hz B．副线圈两端电压有效值为3V
C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱、螺线管匝数均有关
D．充电电路的输入功率为0.3W
二、多选题（6分×3＝18分，全选对6分，漏选得3分，有错0分）
9．如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是（ ）
A．开关S闭合瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间
C．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动
D．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动
10．一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动。转轴位于线圈平面内并与磁场方向垂直产生的交变电流i随时间t变化关系如图所示，则（ ）
A．该交变电流频率是2.0Hz B．该交变电流有效值是
C．t＝0.3s时，穿过线圈平面的磁通量最小 D．该交变电流瞬时值表达式是
11．如图所示，竖直面内有一个匀强电场，球1和球2是两个质量相同的带电小球，以相同的初速度沿电场中轴线水平射入，球1和球2的电荷量大小分别为和，根据两球的轨迹判断下列说法正确的是（ ）
A．球1一定带负电 B．球2一定带正电
C．一定大于 D．可能小于
三、实验题（6分＋10分＝16分）
12．（6分）一电流表的表盘刻度清晰，但刻度值污损。某同学要测量其内阻，除了待测电流表之外，实验室提供的器材如下：
A．电压表V（量程为3V） B．电阻箱（）
C．滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为1A）
D．滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为1A）
E．电源（电动势约为9V，内阻约为）
F．开关一个、导线若干
（1）如果采用如图甲所示的实验电路，选用的滑动变阻器为______（选填“”或“”）。
（2）请用笔画线代替导线，将图乙中电路连接完整。
（3）连接好实验电路，在闭合开关S前将滑动变阻器的滑片调到______（选填“a”或“b”）端，电阻箱的阻值调至最大。闭合开关S，调节滑动变阻器和电阻箱，当电流表读数为I时，记录电压表的读数U和电阻箱的阻值，则电流表的内阻为______。
13．某小组同学为测量金属丝电阻率，进行了如下实验。
（1）该小组同学首先用多用电表的欧姆挡粗测该金属丝电阻值。他们先选择欧姆挡×10挡位进行测量，发现指针指在图示虚线位置。
①以下给出接下来可能的操作步骤：
a．将两表笔短接，调节欧姆档调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔；
b．将两表笔分别连接到金属丝的两端，读出阻值后，断开两表笔；
c．旋转选择开关，对准欧姆挡×1的位置；
d．旋转选择开关，对准欧姆挡×100的位置；
e．旋转选择开关，对准交流“OFF”档，并拔出两表笔。
请把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上______。
②按照正确的操作步骤，指针指在图示实线位置，该金属丝的电阻值约为______。
（2）接下来该小组同学利用伏安法精确测量该金属丝电阻率，已知该金属丝长度为L。
①他们利用螺旋测微器测定合金丝直径结果如图乙所示，则合金丝的测量直径为D＝______mm。
②为测量金属丝电阻，准备了如下的实验器材：电池组（电动势3V，内阻约）、滑动变阻器（，额定电流2A），电流表（0~0.6A，内阻约），电压表（0~3V，内阻约）、开关、导线若干。
在图甲和图乙中测量金属丝电阻的合适的电路原理图为______（填“图丙”或“图丁”）。
③完成实验，测量得到金属丝的阻值记为R，计算该金属丝电阻率的表达式为______（用字母L、D、R表示）。
（3）该实验方案在测量金属丝电阻时的主要误差来源于______（选填“电流表的分压作用”、“电压表的分流作用”）。
四、计算题（9＋10＋15＝34分）
14．（9分）如图所示，用一条长l＝0.2m的绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量，所带电荷量。现加一水平方向的匀强电场，电场区域足够大，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角，已知，，。
（1）求匀强电场电场强度的大小；
（2）若将轻绳向右拉至水平后由静止释放，求小球到达最低点时的速度大小和此时绳对小球的拉力大小。
15．（10分）如图所示，放在光滑水平面上的电阻为的正方形单匝闭合线圈abcd的边长为0.2m，bc边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为0.5T，方向竖直向下。在水平拉力作用下，线圈以8m/s的速度匀速向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中：
（1）感应电动势的大小E；
（2）所受拉力的大小F；
（3）感应电流产生的热量Q。
16．（15分）如图，在，区域中存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B的大小可调。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速度从磁场区域左侧沿x轴进入磁场，不计重力。
（1）若粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场，分析说明磁场的方向，并求在这种情况下磁感应强度的最小值和在磁场中的运动时间；
（2）如果磁场方向不变，磁感应强度大小为，粒子将通过虚线所示边界上的一点离开磁场。求粒子在该点的运动方向与x轴正方向的夹角及该点到x轴的距离。
深大实验2022-2023学年高二上学期期末考试
物理答案及解析
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案 C C D B C C B C AD BCD AC
原题 一1 一4 一8 三1 三3 三11 六3 四8 四12 四6 一13
1．C（一1）【详解】A．元电荷是最小的电荷量，其大小为，A错误；
B．点电荷是理想模型，不是真实存在的，B错误；
C．物体起电的实质是电荷的转移，C正确；
D．摩擦起电是电荷发生了转移，不是使物体产生了电子和质子，D错误。故选C。
2．C（一4）【详解】AB．电场线的疏密反映电场强度的大小，可知，B点场强大于C点场强，同一带正电小球受到的静电力（Eq）大，则加速度大。选项A、B错误；CD．沿电场线方向电势逐渐降低可知，因B点的电势高于A点电势，由公式，可知同一个带正电的小球在A、B两点的电势能的大小关系为，带负电的小球的电势能关系为，选项C正确，D错误。故选C。
3．D（一8）【详解】由题可知，粒子到达B点时的速度，从A到B的过程中，根据动能定理，可得A、B两点间的电势差，故选D。
4．B（三1）【详解】A．通电导线在磁感应强度很大的地方，若平行磁场放置，安培力也可能为零，故A错误；
B．通电导线南北放置时，地磁场影响最小，此时实验现象最明显，故B正确；
C．垂直磁场放置的通电导线受力的方向与磁感应强度方向相互垂直，故C错误；
D．磁感线是闭合的曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故D错误。
故选B。
5．C（三3）【详解】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离为1的a点处的磁感应强度为零，如下图所示：
由此可知，外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，即；依据几何关系，及三角知识，则有：；解得P或Q通电导线在a处的磁场大小为；当P中的电流反向，其他条件不变，再依据几何关系，及三角知识，则有：；因外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，磁场大小为；最后由矢量的合成法则，那么a点处磁感应强度的大小为，故C正确，ABD错误。
6．C（三11）【详解】根据左手定则，知自由电子向上偏转，则上表面带负电，下表面带正电，下表面的电势高于上表面，A错误；根据，，解得，知增大h，上下表面的电势差不变；仅增大d时，上下表面的电势差减小；电流I越大，电子的速度越大，故上下表面的电势差越大，故C正确BD错误。
7．B（六3）【详解】AB．仅车灯接通时电流表示数为，根据闭合电路欧姆定律，则，则车灯电阻，故A错误，B正确；CD．电动机启动瞬间电动机两端电压为，但因电动机不是纯电阻电路，则，故C错误；D．电动机启动瞬间，电路已经发生变化，通过灯泡的电流已经不是，则通过电动机电流也不是，而且电动机总功率不能用计算，故D错误。故选B。
8．C（四8）【详解】A．周期是T＝0.2s，频率是，故A错误；B．由理想变压器原理可知，解得，副线两端的最大电压为，有效值，故B错误；C．根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场强，螺线管匝数多，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越大，故C正确；D．由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故D错误。故选C。
9．AC（一13）【详解】AB．根据题意可知电场线方向向下，则根据运动情况可知球1所受合力向上，球2所受合力向下，且由，可知两球竖直方向上位移大小相同，且初速度相同，球2在水平方向的位移更大，则球2的加速度更小，即。对球1分析，球1所受电场力一定向上，与电场线方向相反，则一定带负电，对球2分析，若球2所受电场力向上，则带负电，若球2所受电场力向下，则带正电，则可能带正电，也可能带负电，故A正确、B错误；CD．由以上分析可知，若带负电，则，，可得；若带正电，则根据，得，可得，故C正确、D错误。故选AC。
10．AD（四12）【详解】A．开关S由断开到闭合的瞬间，穿过M的磁通量变大，根据楞次定律，为阻碍磁通量变大，钻头向右运动，故A正确；B．开关S由闭合到断开的瞬间，穿过M的磁通量减小，为阻碍磁通量的减小，钻头向左运动，不符合题意，故B错误；C．保持开关S闭合，变阻器滑片P向左滑动，电阻减小，电流变大，则穿过M的磁通量增大，为阻碍磁通量增大，钻头向右运动，符合题意，故C错误；D．保持开关S闭合，变阻器滑片P向右滑动，电阻增大，电流减小，穿过M的磁通量减小，为阻碍磁通量减小，钻头向左运动，不符合题意，故D正确；故选AD。
11．BCD（四6）【详解】A．该交变电流周期为T＝0.4s，则频率是，选项A错误；
B．该交变电流最大值是0.8A，有效值为，选项B正确；
C．t＝0.1s时，感应电流最大，则此时穿过线圈平面的磁通量最小，选项C正确；
D．因，该交变电流瞬时值表达式是，选项D正确。故选BCD。
12．答案（类六11）（1）（1分） （2）见解析图（2分） （3）a（1分） （2分）
解析 （1）题图甲中的滑动变阻器是分压式接法，为了便于操作，应选用最大阻值较小的滑动变阻器；
（2）根据电路图可得实物图连线如图；
（3）闭合开关S前，为了保证电表安全，应将滑动变阻器的滑片置于题图中的a端；由解得
13．【答案】cabe（2分） 13（1分） 0.599－0.601（2分） （2分）
图丙（2分） 电压表的分流作用（1分）
【详解】（1）①[1]该小组同学首先用多用电表的欧姆挡粗测该金属丝电阻值。他们先选择欧姆挡×10挡位进行测量，发现指针指在图示虚线位置，指针偏转角度过大，说明所选倍率过大，应选较小一些的倍率，所以应旋转选择开关，对准欧姆挡×1的位置；每换一次档，都要重新进行欧姆调零；即需要将两表笔短接，调节欧姆档调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔；接着将两表笔分别连接到金属丝的两端，读出阻值后，断开两表笔；最后旋转选择开关，对准交流“OFF”档，并拔出两表笔。所以正确的步骤顺序为：cabe；
②[2]根据指针指在图示实线位置，可读出该金属丝的电阻值约为。
（2）①[3]根据螺旋测微器读数规则，可读出该合金丝的测量直径为D＝0.5mm＋10.0×0.01mm＝0.600mm
②[4]由于金属丝电阻阻值远小于电压表内阻，故应选用电流表应外接法测量，即图丙测量。
③[5]完成实验，测量得到金属丝的阻值记为R，根据电阻定结合，联立两式可得该金属丝电阻率的表达式为
（3）[6]该实验方案在测量金属丝电阻时的主要误差来源于电压表的分流作用。
14．【答案】（1）；（2）1m/s 0.15N（一15）
【详解】（1）小球静止，根据平衡条件有（2分）
解得（1分）
（2）小球由静止释放至最低点过程中（2分） 解得v＝1m/s（1分）
过最低点时，对小球（2分） 解得F＝0.15N（1分）
15．（四17）【答案】（1）0.8V；（2）0.8N；（3）0.32J
【详解】（1）由题意可知当线框切割磁感线是产生的电动势为
（2分＋1分）
（2）因为线框匀速运动故所受拉力等于安培力，有（1分）
根据闭合电路欧姆定律有（1分）
结合（1）联立各式代入数据可得F＝0.8N；（1分）
（3）线框穿过磁场所用的时间为（1分＋1分）
故线框穿越过程产生的热量为（1分＋1分）
16．（2020·全国卷Ⅱ）【答案】（1）磁场方向垂直于纸面向里 （2）
【解析】（1）由题意可知，粒子刚进入磁场时受到沿y轴正方向的洛伦兹力，由左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向里。（1分）
粒子在磁场中，有①（2分） 由此可得②（1分）
粒子从磁场区域左侧沿x轴进入磁场，穿过y轴正半轴离开磁场，故其在磁场中做圆周运动的圆心在y轴正半轴上，半径应满足③（1分）
由题意可知，当磁感应强度大小为时，粒子的运动半径最大，由此可得。④（1分）
此时在磁场中运动半周，（1分） （1分） R＝h 解得（1分）
（2）若磁感应强度大小为，粒子做圆周运动的圆心仍在y轴正半轴上，由②④式可得，此时粒子的运动半径为⑤（1分）
粒子会通过图中P点离开磁场，运动轨迹如图所示。设粒子在P点的运动方向与x轴正方向的夹角为，由几何关系有⑥（1分） 即⑦（1分）
由几何关系可得，P点到x轴的距离为⑧（2分）
联立⑦⑧式得。⑨（1分）
