衡水市重点中学2023-2024学年高二上学期学科素养评估（三调）
物理学科试题
一、选择题：本小题共12小题，共45分。在每小题给出的四个选项中，第1-9题只有一项符合题目要求，每小题3分；第10-12题为多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1.物理学家们的科学发现推动了物理学的发展、人类的进步，在对以下几位物理学家所作贡献的叙述中正确的是（ ）
A.安培发现了电流的磁效应
B.库仑利用库仑扭秤巧妙地实现了他对电荷间相互作用规律的研究
C.特斯拉由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出了分子电流假说，解释了磁现象电本质
D.法拉第通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量，进一步证实了电子的存在揭示了电荷的非连续性2.2018年第26届国际计量大会决定，7个基本单位全部用基本物理常量来定义（对应关系如图，例如，kg对应h，m对应c）。新SI自2019年5月20日（国际计量日）正式实施，这将对科学和技术发展产生深远影响，根据所学知识判断，正确的是（ ）
A.“克（g）”是国际单位制中的导出单位
B.“电子伏特（eV）”表示的是电势的单位
C.“毫安时（）”表示的是能量的单位
D.“瓦特（W）”用国际单位制中的基本单位表示为
3.在汽车喷漆中，有一门技术叫做静电喷涂，在市场上已经得到广泛的运用。静电喷涂是指一种利用电荷和电场将雾化涂料的微粒吸附到喷涂对象的喷涂工艺，其原理结构图如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.雾化涂料向工件运动的过程中做匀变速曲线运动
B.喷口喷出的雾化涂料微粒带负电，被涂工件接正极
C.雾化涂料向工件运动的过程中，电场力做正功，电势能增加
D.静电喷涂属于尖端放电
4.用甲、乙两个完全相同的电流表表头改装成量程分别为5V和10V的电压表，串联后用来测量12V的电压，则（ ）
A.两表头的指针的偏角相同，示数相同，均为6V
B.两表头的指针的偏角不相同，示数不同，分别为4V和8V
C.两表头的指针的偏角不相同，示数相同，均为6V
D.两表头的指针的偏角相同，示数不同，分别为4V和8V
5.如图所示电路中，直流电源内阻，、为定值电阻，滑动变阻器最大阻值为，。开关K闭合且电路稳定后，滑动变阻器的滑片P缓慢从b向a滑动过程中（ ）
A.电流表示数变小 B.电源的效率减小
C.滑动变阻器消耗的功率一直增大 D.通过的电流方向为从c到d
6.《大国重器Ⅲ》节目介绍的GIL输电系统的三相共箱技术，如图甲所示。管道内部有三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，截面圆心构成正三角形，上方两根输电线缆A、B圆心连线水平。某时刻A中电流方向垂直于纸面向外、B中电流方向垂直于纸面向里，A、B中电流大小均为I，下方输电线缆C中电流方向垂直于纸面向外、电流大小为2I，电流方向如图，则（ ）
甲 乙
A.A输电线缆所受安培力方向垂直线缆A、B圆心连线向下
B.输电线缆A、B圆心连线中点处的磁感应强度方向竖直向上
C.正三角形中心O处的磁感应强度方向水平向左
D.A、B输电线缆相互吸引
7.如图，长直导线水平固定放置，通有向右的恒定电流，绝缘细线一端系于导线上的O点，另一端系一个带电小球，细线拉直，第一次让小球在A点由静止释放，让小球绕O点沿圆1在竖直面内做圆周运动；第二次让小球在B点由静止释放，让小球绕O点沿圆2在竖直面内做圆周运动。圆1与直导线在同一竖直面内，圆2与直导线垂直，A、B两点高度相同，不计空气阻力，则两次小球运动到最低点C时（ ）
A.速度大小相等，线的拉力相等 B.速度大小不等，线的拉力相等
C.速度大小相等，线的拉力不等 D.速度大小不等，线的拉力不等
8.如图所示的磁流体发电机由彼此正对的两水平且彼此平行的金属板M、N构成，M、N间存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，两金属板与两平行且水平放置的金属导轨相连，金属板M、N及两平行金属导轨间的距离均为d，平行金属导轨间存在磁感应强度为的匀强磁场，磁场的方向与竖直方向成角，在两平行金属导轨上放有一长为d的直导体棒，直导体棒与两平行金属导轨垂直，其电阻为R，其余电阻不计。在两平行金属板M、N间垂直于磁场方向喷入一束速度大小为的等离子体，仍静止在导轨上，已知导体棒的质量为m，它与金属导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A.通过导体棒的电流方向为
B.导体棒受到的安培力大小为
C.金属导轨对导体棒的支持力大小为
D.导体棒受到金属导轨的摩擦力大小为
9.如图所示，宽度为d平行的导轨固定在光滑绝缘的水平面上，导轨右端通过电键K连接一直流电源.质量为m电阻不能忽略的金属棒与导轨接触良好并通过长为L的绝缘细线悬挂起来，此时细线竖直且处于张紧状态，空间有竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场（图中没画出）。现闭合电键K，金属棒向左摆起到最高点时细线与竖直方向夹角为θ。已知重力加速度为g，则下列说法错误的是（ ）
A.匀强磁场方向竖直向上
B.金属棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于
C.金属棒离开导轨前通过电荷量等于
D.金属棒离开导轨前电源提供的电能等于
10.如图1所示，用电源（内阻未知）、毫安表（，）、滑动变阻器等制作成一个简易欧姆表电路图，该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为200Ω的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图2所示。下列说法正确的是（ ）
图1 图2
A.该电源电动势为1.5V B.图中A处接黑表笔，B处接红表笔
C.刻度处标注250Ω D.刻度处标注75Ω
11.如图所示，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为2B和B、方向均垂直于纸面向里的匀强磁场。一质量为m，电荷量绝对值为q的粒子（不计重力）垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，则下列说法正确的有（ ）
A.该粒子带正电
B.粒子带负电
C.该粒子不会到达坐标原点O
D.该粒子第一次经过第一象限和第二象限的时间和为
12.如图甲所示，一平行板电容器极板板长，宽，两极板间距为。距极板右端处有一竖直放置的荧光屏；在平行板电容器左侧有一长的“狭缝”粒子源，可沿着两极板中心平面均匀、连续不断地向电容器内射入比荷为、速度为的带电粒子（不计重力）。现在平行板电容器的两极板间加上如图乙所示的交流电，已知粒子在电容器中运动所用的时间远小于交流电的周期。下列说法不正确的是（ ）
A.粒子打到屏上时在竖直方向上偏移的最大距离为6.25cm
B.粒子打在屏上的区域面积为
C.在0～0.02s内，进入电容器内的粒子有32％能够打在屏上
D.在0～0.02s内，屏上出现亮线的时间为0.0128s
二、实验题
13.（7分）某研究性学习小组制作了一台简易电子科，将电压表表盘改成了可直接读出物体重力的表盘，原理图如图所示，所用器材如下：
电压表（量程为3V，内阻为3kΩ）
滑动变阻器R（最大阻值为12Ω）
电阻箱（最大阻值为99.9Ω）
电源E（电动势为12.0V，内阻为0.5Ω）
带托盘的弹簧（劲度系数为k）
（1）滑动变阻器滑片P与弹簧未连接时，将滑片滑到b，闭合开关S，不考虑电压表内阻对电路的影响，调节电阻箱的阻值，当__________Ω，电压表满偏。
（2）将滑片P与弹簧连接，托盘中未放重物，当把滑动变阻器滑片P移到图中a位置时，电压表的示数为__________。
（3）用力向下压托盘，滑片由a滑向b的过程中，不考虑电压表内阻对电路的影响，电压表的示数__________，通过中的电流__________。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）
14.（8分）实验小组用甲图所示的装置测量当地的重力加速度。
2请完成下列实验步骤中的填空：
甲
（1）按图甲装配好器材：跨过轻滑轮的不可伸长的光滑轻绳两端分别与钩码和力传感器相连，力传感器可测出轻绳的拉力。重物用轻绳挂在动滑轮上，其下端与纸带相连，让纸带穿过固定好的打点计时器上的限位孔；
（2）接通电源，释放钩码后重物上升，打点计时器在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，记下此过程中力传感器的示数F。
乙
已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，此次实验打D点时重物的速度__________m/s，重物的加速度__________；
（3）改变钩码的质量，多次重复实验步骤（2），得到多组a、F数据；
（4）实验得到重物的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，用图丙中b、c表示的当地的重力加速度__________，重物和动滑轮的总质量__________。
丙
三、解答题
15.（12分）如图所示，宽为L、电阻不计光滑导轨与水平面成角，质量为m、长为L、电阻为R的金属杆水平放置在导轨上，已知电源的电动势为E，内阻为r，空间存在着匀强磁场，调节电阻箱接入电路的阻值使回路总电流为时，此时金属杆恰好处于静止状态，重力加速度为g，求：
（1）磁感应强度B至少有多大？此时方向如何？
（2）若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，变阻器接入电路的阻值调到多大仍能使金属杆保持静止？
（3）要使电阻箱上消耗的功率最大，电阻箱的电阻应为多大，此时电阻箱消耗的功率为多少？
16.（13分）环保、便捷是新能源电动汽车的特点，孝感市各大景区均已使用电动车游览观光。某探究小组将电动车的一个车灯卸下来，与滑动变阻器（耐压值很大）和电源（内限不计）串联（如图1），发现当滑动变阻器的阻值为时，车灯能够正常发光，已知车灯组中每个灯的两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线如图2所示。某景区电动车电瓶的输出电压为，4个并联的相同规格的车灯和电动机串联连接，车灯均正常发光（如图3）。假设载满游客时的总质量为500kg，在行驶过程中，车与地面之间的阻力等于正压力的k倍，；若电动机内阻为，不计电动机内部摩擦，只考虑电动机的内阻发热损耗能量，重力加速度，求：
图1 图2 图3
（1）每个车灯在正常发光时的工作电压和工作电流（计算和作图分析）；
（2）景区内电动车行驶时，电动机的输出功率；
（3）电动车在水平地面上的最大速度。
17.（15分）如图，为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中段是水平的，段为半径的半圆，两段轨道相切于B点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小。一不带电的绝缘小球甲，以速度沿水平轨道向右运动，与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞，已知甲、乙两足够质量均为，乙所带电荷量，g取。（水平轨道足够长，甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移）
（1）甲乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离；
（2）在满足（1）的条件下求甲的速度；
（3）若甲仍以速度向右运动，增大甲的质量，保持乙的质量不变，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围。
物理学科试题参考答案
1. B
【详解】A.奥斯特发现了电流的磁效应，故A错误；
B.库仑利用库仑扭秤巧妙地实现了他对电荷间相互作用力规律的研究，故B正确；
C.安培由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流假说，解释了磁现象的电本质，故C错误；
D.密立根通过油滴实验精确测定了元电荷的电荷量，进一步证实了电子的存在揭示了电荷的非连续性，故D错误。故选：B。
2. D
【详解】A.“克（g）”是质量的单位，但不是国际制单位，故A错误；
B.由可知“电子伏特（）”表示的是能量的单位，故B错误；
C.由可知“毫安时（）”表示的是电量的单位，故C错误；
D.根据功率与功的公式有结合则功率的单位用国际单位制基本单位表示为，故D正确。故选D。
3. B
【详解】A.雾化涂料向工件运动的过程中受到电场力是变力，不做匀变速曲线运动，故A错误；
B.根据图像可知，被涂工件接正极，所以喷口喷出的雾化涂料微粒带负电被吸引，故B正确；
C.雾化涂料向工件运动的过程中，电场力做正功，电势能减小，故C错误；
D.静电喷涂属于电场力作用下的运动，不是尖端放电，故D错误。故选B。
4. D
【详解】AC.因量程不同，内阻不同，分压不同，则示数不同，故AC错误；
BD.因为两个表头是串联关系，通过表头的电流大小一样，在指针偏转程度相同，甲乙两个完全相同的电流表表头改装成量程分别为5V和10V的电压表，由可知，两个电压表的内阻之比为1:2，电流相等，电压与电阻成正比，所以电压之比为1:2，即示数为4V和8V，故D正确，B错误。故选D。
5. B
【详解】A.滑动变阻器的滑片P缓慢从b向a滑动过程中，根据电路构造可知接入电路的电阻减小，电路的总电阻减小，则电路的电流增大，电流表示数增大，故A错误；
B.电源的效率为，当滑动变阻器接入电路的电阻减小，根据数学知识可知电源效率减小，故B正确；
C.把看作电源的内阻，等效电源的内阻为。滑片P缓慢从b向a滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，但开始时与的大小关系不能确定，所以无法判断等效电源的输出功率如何变化，即无法判断滑动变阻器消耗的功率如何变化，故C错误；
D.根据闭合电路欧姆定律有
当滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路的电流增大时，两端的电压减小，电容器电压减小，
根据可知电荷量在减小，电容器在放电状态，所以通过的电流方向为从d到c，故D错误。故选B。
6. A
【详解】D.由于A、B输电线缆通入的电流方向相反，所以两线缆相互排斥，故D错误；
A.B对A的作用力沿水平向左，C对A的作用力沿斜向右下，且大小为B对A作用力的2倍，如图所示由图可知
即C对A的作用力在水平方向的分力与B对A的作用力大小相等，方向相反，所以A受到的合力即为C对A的作用力在竖直方向的分量，其与水平方向夹角为90°，故A正确；
B.根据右手螺旋定则可知，输电线缆在圆心连线中点处的磁感应强度方向竖直向上，而C线缆在该处的磁感应强度水平向右，则该点的合磁感应强度请向左斜向上，故B错误；
C.A输电线在O点的磁感应强度方向垂直指向右上方，B输电线在O点的磁感应强度方向垂直指向左上方，C输电线在O点的磁感应强度方向垂直水平向左，所以O处合磁感应强度方向应斜向左上方，故C错误。故选A
7. C
【详解】由于洛伦兹力不做功，只有重力做功，所以两次小球运动到最低点C时，根据动能定理可知，合外力做功相同，所以两次在最低点小球的速度大小相等，在圆1中小球在最低点速度方向与磁场方向相互垂直，根据左手定则，如果两小带正电，则在圆1中小球在最低点线的拉力大小
在圆2中小球在最低点速度方向与磁场方向相互平行，洛伦兹力为0，则在圆1中小球在最低点线的拉力大小为，则两次小球运动到最低点C时，线的拉力不等，所以C正确；ABD错误；故选C。
8. C
【详解】A.由左手定则知M板聚集负电荷，N板聚集正电荷，即M板为磁流体发电机的负极，N板为正极，通过导体棒的电流方向为，故A错误；
B.当洛伦兹力与电场力相等时形成稳定的电势差，即，
由欧姆定律可得导体棒上的电流为
所以导体棒受到的安培力大小为，故B错误；
CD.如图对导体棒进行受力分析
竖直方向上有
水平方向上有
联立解得，
故C正确。故选C。
9. D
【详解】A.当开关K闭合时，金属棒向左摆起，说明其所受安培力水平向左，根据左手定则可知匀强磁场方向竖直向上，A正确；
B.金属棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于，B正确；
1
C.设金属棒左摆初动能为，摆动过程中机械能守恒，有
解得
由动量定理可知
电量为，C正确；
D.金属棒离开导轨前电源提供的电能除了转化为金属棒的动能，还要产生焦耳热，故金属棒离开导轨前电源提供的电能大于，D错误。选错误的，故选D。
10. AD
【详解】AB.欧姆表的电流从黑表笔流出，从红表笔流入，所以A处应该接红表笔，B处接黑表笔，
由闭合电路欧姆定律可知，满偏时接入的电阻时，
表头指在，得
联立解得，，故A正确，B错误；
C.当电流刻度为时，接入电阻为
代入数据解得，故C错误；
D.当电流刻度为时，接入电阻为，
代入数据解得，故D正确。故选AD。
11. BD
【详解】AB.由于粒子进入第二象限后向右偏转，根据左手定则可知粒子带负电，故A错误，B正确；
C.粒子在第二象限运动时，是以坐标原点为圆心、轨迹为R的四分之一弧，
根据洛伦兹力提供向心力可得即
粒子进入第一象限后，磁感应强度为2B，则粒子的运动半径为
根据几何关系可知，粒子经过y轴时恰好通过坐标原点，如图所示，故C错误；
D.该粒子第一次经过第二象限运动的时间为
粒子第一次在第一象限运动的时间为
该粒子第一次经过第一象限和第二象限的时间和为
故D正确。故选BD。
12. ABC
【详解】AB.设粒子恰好从极板边缘射出时的电压为，水平方向有
竖直方向有，
解得
当时粒子打到极板上，当时打到屏上，可知粒子通过电场时偏移距离最大为
则，解得，
又由对称性知，粒子打在屏上的总长度为2y，区域面积为，故A、B错误；
C.粒子打在屏上的比例为，所以在0～0.02s内，进入电容器内的粒子有64％能够打在屏上，故C错误；
D.在前内，粒子打到屏上的时间
又由对称性知，在一个周期（0～0.02s）内，打到屏上的总时间
即屏上出现亮线的时间为0.0128s，故D正确。本题选择错误的，故选ABC。
13.（7分）35.5 0 变大 不变
【详解】（1）［1］当电压表满偏时有，解得
（2）［2］将滑片P与弹簧连接，托盘中未放重物，当把滑动变阻器滑片P移到图中a位置时，电压表的示数为0。
（3）［3］［4］用力向下压托盘，滑片由a渐向b的过程中，不考虑电压表内阻对电路的影响，电压表的示数变大，通过中的电流不变。
14.（8分）0.195 0.30/0.3 b
【详解】（2）［1］根据匀变速直线运动的推论可得
［2］根据逐差法可得重物的加速度为
（4）［3］［4］对重物和滑轮为研究对象，根据牛顿第二定律，有
可得由此可知，图线的斜率为
截距为，所以重力加速度为滑轮和重物的质量为
15.（12分）（1），方向垂直导轨平面向上，；
（2）；（3），
【详解】（1）金属杆受力分析图如图甲所示
甲
由金属杆的受力分析可知，当安培力平行于斜面向上时有最小值，即磁感应强度B有最小值，此时
，即，所以，磁场方向垂直导轨平面向上
（2）金属杆受力分析图如图乙所示
乙
由平衡条件可得，，
得，
又根据闭合电路欧姆定律可知得
（3）根据闭合电路欧姆定律的输出功率与外电阻的关系可知，当外电阻等于电源的内电阻时，
其输出功率为最大，即输出功率
16.（13分）（1）20V，2.5A；（2）2000W；（3）4m/s
【详解】（1）设行车灯的正常工作电压和工作电流为U、I，
则由图可知，根据闭合电路欧姆定律，可得，解得，
在图上画出此表达式所对应的图像，得到如下图所示的直线
由图可知直线和曲线的交点坐标为，所以行车灯的正常工作电压和工作电流分为20V，2.5A。
（2）每个车灯均正常发光，则通过电动机的电流
电动机的电压
电动机的输入功率
电动机内阻的发热功率
电动机行驶时输出的机械功率
（3）在水平地面上行驶时，电动车行驶时所受阻力，
电动车以最大速度匀速行驶时动力，
解得。
17.（15分）（1）0.4m；（2）；（3）
【详解】（1）在乙恰能通过轨道的最高点的情况下，设乙到达最高点的速度为，乙离开D点到达
水平轨道的时间为t，乙的落点到B点的距离为x，则由向心力公式得
竖直方向匀加速运动，水平方向匀速运动，联立解得
（2）设碰撞后甲、乙的速度分别为、，
根据动量守恒有，
根据机械能守恒定律有
联立解得，。
由动能定理得
（3）设甲的质量为M，碰撞后甲、乙的速度分别为、，
根据动量守恒有
根据机械能守恒定律有
有以上两式可得
由于，可得
设乙球过D点的速度为，
由动能定理得
联立以上两个方程可得
设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为，则有
所以可以解得
