2023-2024学年黑龙江省鹤岗一中高二（上）期末物理模拟试卷
一．选择题（共7小题，满分28分，每小题4分。在每小题所给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。）
1．（4分）在一个点电荷的电场中，让x轴与它的一条电场线重合，x轴上A、B两点的坐标如图甲所示。在A、B两点分别多次放置试探电荷，规定沿x轴正方向的静电力方向为正方向，试探电荷受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．A点的电场强度大小为
B．点电荷是负电荷
C．点电荷恰好位于x轴原点
D．AB中点的电场强度恰好为A点电场强度的
2．（4分）下列说法正确的是（ ）
A．点电荷一定是电量很小的电荷
B．电场强度的方向就是电荷所受电场力的方向
C．电场线是假想曲线，实际不存在
D．根据C可知，电容器的电容C与电量Q成正比、与电压U成反比
3．（4分）如图，两个等量同种点电荷位于圆的直径AC上，直径BD垂直于AC，下列说法正确的是（ ）
A．圆弧ABCD是等势面
B．B、D两个位置的电场强度相同
C．负电荷在A点的电势能比其在O点的电势能小
D．A、C两点的电势相等且比B、D两点的电势高
4．（4分）如图所示，电源电动势为E，内阻为r，电表为理想电表，灯泡L和电阻R阻值均恒定，在滑动变阻器的滑片由a端滑向b端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡消耗的功率逐渐增大
B．电压表、电流表示数均减小
C．电源消耗的总功率增大，热功率减小
D．电压表示数变化量与电流表示数变化量比值的绝对值恒定不变
5．（4分）如图所示，当电路里滑动变阻器R2的滑动触头P向下滑动时（ ）
A．电容器C两端的电压增大
B．电容器C两极板间的电场强度减小
C．电压表的读数减小
D．R1消耗的功率增大
6．（4分）下列物理量不属于矢量的是（ ）
A．路程 B．瞬时速度 C．位移 D．平均速度
7．（4分）如图所示，条形磁铁放置在水平地面上，在其右端上方固定一根水平长直导线，导线与磁体垂直，当导线中通以垂直纸面向内的电流时，则（ ）
A．磁铁对地的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力
B．磁铁对地的压力减小，磁铁受到向右的摩擦力
C．磁铁对地的压力增大，磁铁受到向左的摩擦力
D．磁铁对地的压力增大，磁铁受到向右的摩擦力
二．多选题（共3小题，满分18分，每小题6分）
（多选）8．（6分）在静电场中，（ ）
A．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零
B．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同
C．沿电场线的方向，电势总是不断降低
D．正电荷在电场中移动时，如果电场力做正功，则电势降低
9．（6分）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒；两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子，匀强磁场的磁感应强度大小为B，高频交流电的频率为f，则有（ ）
A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR
B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关
C．只要加速电场电压足够大，质子的速度可以被加速到足够大
D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子（He）
（多选）10．（6分）如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（ ）
A．感应电流方向不变
B．CD段直线始终不受安培力
C．感应电动势最大值E＝Bav
D．感应电动势平均值πBav
三．实验题（共2小题）
11．在“测量金属电阻率”实验中，某同学为了选用合适的器材，先用多用电表粗测了段粗细均匀的被测电阻丝的阻值。
（1）他用表盘如图1所示的多用电表测量电阻丝的电阻。先将选择开关调到电阻挡的“×10”位置，将红、黑表笔分别插入“+”、“﹣”插孔，把两笔尖相互接触，调节 （选填“S”或“T”），使多用电表的指针指向电阻挡的 刻线（选填“0或“∞”）；
（2）将红、黑表笔的笔尖分别与电阻丝两端接触，发现指针偏转角度过大，为了测量准确，他应将选择开关调到电阻挡的 位置（选填“×1”或“×100”）；
（3）经过初步测量和分析小明决定采取安培表外接法测量电阻丝的电阻。如图2所示是实验室测量该电阻丝实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请补充完整；
（4）用刻度尺测量连入电路部分的电阻丝长度为L，用螺旋测微器测量电阻丝的外径d，示数如图3所示，电阻丝外径d为 mm。
（5）用测得的Ⅰ、U、L、d等物理量，写出电阻率表达式p＝ （用给定的物理量符号和已知常数表示）；
（6）为了进一步研究滑动变阻器对实验的影响，某同学选择合适的电路后，分别用最大阻值是5g、50Ω、2000Ω的三种滑动变阻器做限流电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别做出电压表读数U随滑片移动距离x的关系出线a、b、c，如图所示。用最大阻值为2000的滑动变阻器做实验得到的图线是图中的 （选填“a”、“b”、“c”）；如果待测电阻两端电压需要有较大的调节范围，同时操作还要尽量方便，应选择图中的 （选填“a'、“b”、“c“）所对应的滑动变阻器。
12．某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。实验电路如图（a）所示。
（1）该小组分配到的器材，有电流表A：量程0～0.6A（内阻约0.125Ω），电压表V：量程0～3V（内阻约3kΩ），两个由相同电阻丝绕制而成的滑动变阻器，阻值分别为5Ω、20Ω，开关和导线若干。但变阻器阻值标签模糊，无法识别。则根据已有知识并结合图（b），本实验应选择的变阻器是 。
A．甲为5Ω，选择甲 B．甲为20Ω，选择甲
C．乙为5Ω，选择乙 D．乙为20Ω，选择乙
（2）根据实验数据，画出U﹣I图线如图（c）所示，由此得电池的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω（保留到小数点后2位）。
（3）该实验中，产生系统误差的主要原因是 。
A．电流表内阻不可忽略
B．电压表读数不是滑动变阻器上的电压
C．电流表读数不是干路电流
D．电压表读数不是路端电压
四．计算题（共3小题，满分32分）
13．（10分）如图所示，在竖直向下的匀强电场中有一绝缘的光滑离心轨道，轨道由倾斜直轨道和竖直面内的圆轨道组成，斜轨道与圆轨道平滑连接，斜轨道的倾角为α＝30°，圆轨道的半径为R。一个带负电的小球从斜轨道上的A点由静止释放，沿轨道滑下，已知小球的质量为m，电量为﹣q，匀强电场的场强大小为E。
（1）求小球沿斜轨道下滑的加速度与重力加速度的比；
（2）若小球恰通过圆轨道顶端的B点，求A点距水平地面的高度h；
（3）在（2）问的条件下，求小球通过最低点C点时对轨道的压力与小球重力的比。
14．（10分）如图所示，在竖直面内建立直角坐标系xOy，第一象限内存在着方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场和竖直向上的匀强电场，第四象限存在沿x轴负方向的匀强电场，从y轴上坐标为（0，b）的P点同时沿垂直于磁场方向向第一象限内射入带正电的微粒甲和乙（均视为点电荷），甲的速度方向与y轴正方向成30°角，乙的速度方向与y轴正方向成150°角，已知甲、乙两微粒均垂直通过x轴，然后通过y轴，甲、乙的质量均为m，带电荷量均为q，已知当地的重力加速度为g，第一、四象限内电场强度的大小E，不计甲、乙之间的相互作用力。求：
（1）甲、乙通过x轴位置的横坐标。
（2）甲、乙从开始运动到通过y轴的时间差。
15．（12分）如图所示，电阻不计的光滑U形导轨水平放置，导轨间距l＝0.5m，导轨一端接有R＝4.0Ω的电阻。有一质量m＝0.1kg、电阻r＝1.0Ω的金属棒ab与导轨垂直放置。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝2.0T。现用F＝5N的水平恒力垂直拉动金属棒ab，使它由静止开始向右运动，当金属棒向右运动的距离x＝1.4m时速度v＝10m/s。设导轨足够长。
（1）求此时金属棒ab中电流I的大小和方向；
（2）求此时金属棒ab两端的电压U；
（3）求金属棒在向右运动1.4m的过程中，电阻R产生的焦耳热QR；
（4）请分析说明金属棒的运动情况，并求出金属棒的最终速度。
2023-2024学年黑龙江省鹤岗一中高二（上）期末物理模拟试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共7小题，满分28分，每小题4分）
1．【解答】解：A、A点电场强度大小为：E
故A错误；
B、根据图乙可知，斜率为电场强度，故EA＞EB，可知点电荷在A点左侧，由于试探电荷为正电荷，受力方向向x轴正方向，此时点电荷是正点电荷，故B错误；
C、设A点与点电荷距离为r，根据点电荷电场强度公式可得，A点电场强度为：
B点电场强度为：
由图乙可知：
代入可得：r＝0.4m
则点电荷位于x＝﹣0.3m的位置，故C错误；
D、AB中点位置为x＝0.5m，距离点电荷距离为0.8m
此时电场强度为：E
故D正确；
故选：D。
2．【解答】解：A、由点电荷的定义可知，是否可以看作点电荷，与带电量无关，点电荷不一定是电量很小的电荷，故A错误。
B、电场强度是矢量，电场强度的方向是正电荷所受电场力的方向，故B错误。
C、电场是客观存在，电场线是假想的曲线，实际不存在，故C正确。
D、根据电容的定义式可知，电容器的电容由本身性质决定，与电荷量和电压无关，故D错误。
故选：C。
3．【解答】解：A、由等量正电荷的电场线分布可知：从A经B到C，距离两正电荷先增大后减小，因沿电场线方向电势降低，所以从A经B到C处，电势先降低后升高，则圆弧ABCD不是等势面，故A错误；
B、由于B、D两点到M、N的距离相等，由点电荷场强公式E＝k可得在B、D产生的场强大小相等，由矢量合成可得EB＝ED，但方向不同，故B错误；
C、点电荷与O、A的距离关系不知，无法比较φO与φA的高低关系，也就无法比较负电荷在A点和O点的电势能关系，故C错误；
D、由电场线分布和电势的对称性可知：φA＝φC＞φB＝φD，故D正确。
故选：D。
4．【解答】解：AB、当滑动变阻器的滑片由a端滑向b端的过程中，总电阻增大，总电流减小，电流表示数减小，灯泡两端电压减小，内电压减小，灯泡消耗的功率逐渐减小，电压表示数增大，故AB错误；
C、总电流减小，电源消耗的总功率也会减小，热功率减小，故C错误；
D、因为电压表示数的改变量与电流表示数变化量比值的绝对值为除滑动变阻器之外的电阻，所以恒定不变，故D正确。
故选：D。
5．【解答】解：D．P下滑时R2接入电路的电阻增大，总电阻增大，总电流减小，即通过R1的电流减小，根据P＝I2R可知R1消耗的功率减小，故D错误；
C．根据闭合回路欧姆定律可知内电压减小，外电压增大，电压表的读数增大，故C错误；
AB．由于R1的电流减小，所以R1两端的电压减小，故电容器两端的电压增大，根据可得两极板间的电场强度增大，故A正确，B错误。
故选：A。
6．【解答】解：A、路程只有大小没有方向，是标量，
BCD、瞬时速度、位移、平均速度都既有大小又有方向，是矢量，
本题选不属于矢量的，故选：A
7．【解答】解：以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力，同时磁铁对地的压力增大。故D正确，ABC错误。
故选：D。
二．多选题（共3小题，满分18分，每小题6分）
8．【解答】解：A、电场强度为零的区域，电势不一定为零。故A错误。
B、匀强电场的电场强度处处相同，但是电势不是处于相同。故B错误。
C、沿着电场线方向，电势逐渐降低。故C正确。
D、正电荷在电场中移动时，如果电场力做正功，则电势能必减小，由于是正电荷，因此电势必降低。故D正确。
故选：CD。
9．【解答】解：ABC、由evB＝m可得回旋加速器加速质子的最大速度为：v
由回旋加速器高频交流电频率等于质子运动的频率，则有T
f
联立解得质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR，可见，最大速度与加速电场的电压无关，故A正确，BC错误；
D、由T知，α粒子在回旋加速器中运动的频率是质子的，不改变B和f，该回旋加速器不能用于加速α粒子，故D错误。
故选：A。
10．【解答】解：A、在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确。
B、根据左手定则可以判断，受安培力向下，故B错误。
C、当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为a，这时感应电动势最大E＝Bav，C正确。
D、由法拉第电磁感应定律可得感应电动势平均值，故D正确。
故选：ACD。
三．实验题（共2小题）
11．【解答】解：（1）用表盘如图1所示的多用电表测量电阻丝的电阻。先将选择开关调到电阻挡的“×10”位置，将红、黑表笔分别插入“+”、“﹣”插孔，把两笔尖相互接触，调节欧姆调零电阻T，使多用电表的指针指向电阻挡的零刻度线；
（2）将红、黑表笔的笔尖分别与电阻丝两端接触，发现指针偏转角度过大，即示数太小，为了测量准确将倍率调小，即×1 的倍率；
（3）采取安培表外接法测量电阻丝的电阻。如图2所示是实验室测量该电阻丝实验器材的实物图，补充完整如图所示；
（4）用螺旋测微器测量电阻丝的外径d＝0.5mm+22.5×0.01mm＝0.725mm；
（5）根据欧姆定律和电阻定律出电阻率表达式，所以电阻率ρ；
（6）由题意可知，电压表测量的是被测电阻两端的电压U随着滑动变阻器滑片移动的距离x的变化关系，被测电阻与滑动变阻器是串联分压关系，从图中可以看出a曲线在滑片移动很小距离，就产生了很大的电压变化，说明该滑动变阻器阻值远大于被测量电阻阻值，所以a图对应2000Ω滑动变阻器；
同理分析，可知，c图线电压几乎不随着距离x变化，说明该滑动变阻器是小电阻，分压效果不明显，所以对应是5Ω的图象；
本实验采用的是伏安法测量电阻，为了减小实验误差，应该要保证被测电阻两端的电压变化范围大一些，所以选择图中b所对应的滑动变阻器
故答案为：（1）T 0
（2）×1
（3）实物图补充如图所示，
（4）0.725（±0.002均可）
（5）
（6）a b
12．【解答】解：（1）两个由相同电阻丝绕制而成的滑动变阻器，说明电阻丝电阻率相同，横截面积相同，
由图可知甲的电阻丝长度长于乙的电阻丝长度，根据电阻定律可知甲的电阻为20Ω，乙的电阻为5Ω，
由于一节干电池的电阻约为1Ω，为了便于调节，滑动变阻器应选阻值较小的乙，故ABD错误，C正确。
故选：C。
（2）在U﹣I图象中纵轴截距等于电源电动势，斜率的绝对值等于电源内阻，由图示电源U﹣I图象可知，
电源电动势：E＝1.35V；
电源内阻为：r＝||＝||Ω≈1.34Ω；
（3）由图（a）所示电路图可知，由于电压表分流作用流过电源的电流大于电流表示数，这是造成实验误差的原因，故ABD错误，C正确。
故选：C。
故答案为：（1）C；（2）1.35；1.34；（3）C。
四．计算题（共3小题，满分32分）
13．【解答】解：（1）以小球为研究对象，受到竖直向下的重力、竖直向上的电场力和垂直接触面的弹力
沿斜面向下的合力为F合＝（mg﹣qE）sinα
根据牛顿第二定律得：F合＝ma
联立解得：ag，
则小球沿斜轨道下滑的加速度与重力加速度的比为：；
（2）小球恰通过圆轨道顶端的B点，设在B点的速度为vB，
根据牛顿第二定律得：（mg﹣qE）＝m
小球由A到B，据动能定理：（mg﹣qE）（h﹣2R）
联立解得：hR；
（3）从A到C的过程由动能定理得：（mg﹣qE）h
在最低点C点时由牛顿第二定律得：F﹣（mg﹣qE）＝m
联立解得：F＝4mg
由牛顿第三定律知对轨道的压力大小是4mg，
小球通过最低点C点时对轨道的压力与小球重力的比为4：1。
答：（1）小球沿斜轨道下滑的加速度与重力加速度的比为；
（2）若小球恰通过圆轨道顶端的B点，A点距水平地面的高度为；
（3）在（2）问的条件下，小球通过最低点C点时对轨道的力与小球重力的比值为4：1。
14．【解答】解：（1）由题意可知甲乙两粒子重力与所受电场力平衡，故在第一象限内都做匀速圆周运动，轨迹如图，
根据几何关系可知两粒子做圆周运动的半径为：R2b
则根据几何关系可得甲粒子通过x轴的横坐标为：
乙粒子通过x轴的坐标为：
（2）两粒子在磁场中运动的周期相同，均为：T
甲粒子做圆周运动的偏转角为，则甲粒子在第一象限运动的时间为：t甲1
乙粒子做圆周运动的偏转角为，则乙粒子在第一象限运动的时间为：t乙1
甲乙粒子在第四象限水平方向都做匀加速直线运动，加速度大小为：a＝g
对甲粒子有：x甲2，解得：t甲2
对乙粒子有x乙2，解得：t乙2
甲乙从开始运动到通过y轴的时间差为：Δt＝t甲1+t甲2﹣t乙1﹣t乙2
解得：Δt
答：（1）甲、乙通过x轴位置的横坐标分别为、；
（2）甲、乙从开始运动到通过y轴的时间差为（）。
15．【解答】解：（1）感应电动势大小
E＝Blv
根据闭合电路欧姆定律
I
代入数据解得电流
I＝2A，电流方向由b指向a
（2）金属棒ab两端的电压即为电阻R两端电压，根据部分电路欧姆定律得
U＝IR
代入数据解得
U＝8V
（3）设电路中产生的焦耳热为Q，根据功和能的关系有
Fxmv2+Q
电阻R产生的焦耳热
QRQ
联立以上各式解得QR＝1.6J
（4）金属棒向右运动的速度越来越大，安培力变大，则金属棒加速度变小，直至为0，金属棒先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动，速度稳定时，由平衡条件可得
F＝F安＝BlIm
此时感应电动势大小
Em＝Blvm
根据闭合电路欧姆定律
联立解得
vm＝25m/s
答：（1）此时金属棒ab中电流2A，电流方向由b指向a；
（2）此时金属棒ab两端的电压8V；
（3）求金属棒在向右运动1.4m的过程中，电阻R产生的焦耳热1.6J；
（4）见解析。
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