2017-2018学年上海市金山中学高二上学期期末考试物理试题 解析版

2017-2018学年上海市金山中学高二上学期期末考试物理试题 解析版

金山中学2017学年度第一学期高二物理期末等级考试卷 一、单项选择题（每小题3分，共24分。每小题只有一个正确选项）‎ ‎1. （09·上海物理·2）气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的 （ ）‎ A. 温度和体积 B. 体积和压强 C. 温度和压强 D. 压强和温度 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：在某一温度下，分子热运动的平均动能为定值。温度从宏观上标志分子平均动能的大小。分子势能是由于分子间有相互作用的引力和斥力，因此分子间的相对位置所决定的分子势能。故分子热运动的平均动能取决于气体的温度，分子势能取决于气体的体积。A正确。‎ 考点：本题考查了分子热运动的相关物理概念。‎ ‎2.在建立磁场和磁感线的概念时，先引入电场和电场线，这种处理物理问题的方法都属于（ ）‎ A. 控制变量的方法 B. 观察、实验的方法 C. 等效替代的方法 D. 类比的方法 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 磁场和电场既看不见，又摸不到，法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象，引入电场线和磁感线来描述电场和磁场，由此加深了人们对电场与磁场的理解．磁场和电场有很多的相似性。‎ ‎【详解】磁场和电场既看不见，又摸不到，它们有很多的相似性。在建立磁场和磁感线的概念时，先引入电场和电场线，这种处理物理问题的方法都属于类比的方法。‎ 故选：D。‎ ‎【点睛】该题考查常见的物理方法，是常识性的知识点的内容，对于物理学的常见的物理方法等要加强记忆，多多积累。‎ ‎3.为了尽量减少地磁场对实验现象的影响，在做奥斯特实验时（）‎ A. 必须在地球赤道上进行 B. 通电直导线应该沿南北方向水平放置 C. 通电直导线应该沿东西方向水平放置 D. 通电直导线必须竖直放置 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：由于地磁的北极在地理的南极附近，故地磁场的磁感线有一个由南向北的分量，而只有当电流的方向与磁场的方向平行时通电导线才不受磁场的安培力．‎ 由于地磁的北极在地理的南极附近，故地磁场的磁感线有一个由南向北的分量，而当电流的方向与磁场的方向平行时通电导线才不受磁场的安培力，故在进行奥斯特实验时通电直导线可以水平南北方向放置，而不必非要在赤道上进行，但不能东西放置和竖直放置，B正确．‎ ‎4.如图所示，A、B是点电荷负Q形成的电场中的两点（rA< rB）。若先后把带电量很小，不会影响Q形成电场的正点电荷q1、q2（q1>q2）分别放到A点和B点，q1、q2在A点受到的电场力分别为FA1、FA2，在B点受到的电场力分别为FB1、FB2。则下列关于点电荷所受电场力F和带电量q的比值的大小的比较中，正确的说法是（ ）‎ A. ， B. ， ‎ C. ， D. ， ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 真空点电荷产生的电场强度计算公式是，Q是产生电场的电荷的电量，r是电场中的某点到场源电荷Q的距离．放在电场中某点的电荷受到的电场力与其电荷量比值等于该点的电场强度．电场中同一点电场强度不变。‎ ‎【详解】A项：由题，q1、q2在A点受到的电场力分别为FA1、FA2‎ ‎，而A点的电场强度一定，根据场强的定义式可知，，故A错误；‎ B项：由点电荷的场强公式分析可知，A点的场强大于B点的场强，则有，故B错误；‎ C项：由上分析可知，，，故C正确；‎ D项：电场强度反映本身的强弱与方向，与试探电荷无关，电场中同一点场强是一定的，则，故D正确。‎ 故选：C。‎ ‎【点睛】本题考查场强两个公式和的应用，抓住场强的意义是关键，注意公式中电量的含义：q是试探电荷，Q是场源电荷。‎ ‎5.如图所示，a、b是等量异种点电荷连线的中垂线上的两点，则某检验电荷在a、b处（）‎ A. 电场力大小相等方向相同 B. 电场力大小不等方向相反 C. 电势能相同 D. 电势能不同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 由图知，a、b两点电场强度大小不等，方向相同，所以电荷在a、b两受电场力大小不等，方向相同，所以A、B错误；a、b两点电势相等且都等于零，所以电荷在a、b两点电势能都等于零，故C正确；D错误。‎ ‎6.如图所示，弹簧秤下挂一条形磁棒，其中条形磁棒N极的一部分位于未通电的螺线管内，下列说法正确的是 ( )‎ A. 若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧秤的示数将减小.‎ B. 若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧秤的示数将增大.‎ C. 若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧秤的示数将不变 D. 不能确定，与磁铁进入通电螺线管的长度有关。‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 当螺线管通电时，线圈中将产生磁场，根据安培定则判断磁场方向，分析螺线管与磁铁之间存在引力还是斥力，来确定弹簧秤示数的变化。‎ ‎【详解】A、B、C项：当螺线管将a接电源正极，b接负极时，线圈中产生磁场，由安培定则判断得知，螺线管内部磁场方向向上，上端相当于N极，对磁铁产生向上的斥力，所以弹簧秤示数减小，故A正确；B错误，C错误；‎ D项：当螺线管将a接电源负极，b接正极时，线圈中产生磁场，由安培定则判断得知，螺线管内部磁场方向向下，上端相当于S，对磁铁产生向下的引力，所以弹簧秤示数增大；结合前面的分析可知，与磁铁进入通电螺线管的长度无关。故D错误。‎ 故选：A。‎ ‎【点睛】本题考查安培定则的基本应用，基础题．对于安培定则抓住两点：一是何时用；二是怎样用．‎ ‎7.如图所示，在A、B两点上放置两个点电荷，它们的电荷量分别为q1、q2，MN是过a、b的直线，P是直线上的一点。若P点的场强为零，则（ ）‎ A. q1、q2都是正电荷，且q1＞q2‎ B. q1是正电荷，q2是负电荷，且q1＜|q2|‎ C. q1是负电荷，q2是正电荷，且|q1|＞q2‎ D. q1、q2都是负电荷，且|q1|＜|q2|‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由于P点离a点近，b点远，要使P点的电场为零，据E= k，必须使｜q1｜＜｜q2｜，且q1跟q2是异种电荷，这样才能保证它们在P点产生的场强方向相反，故B正确。‎ ‎8.如图，水平直线表示电场中的一条电场线，A、B为电场线上的两点。一负点电荷仅在电场力作用下，从静止开始由A向B做匀加速运动。则电场强度 A. 逐渐增大，方向向左 B. 逐渐增大，方向向右 C. 保持不变，方向向左 D. 保持不变，方向向右 ‎【答案】C ‎【解析】‎ A、B两点在一条电场线上，负电荷从静止开始由A向B做匀加速运动，说明负电荷受到的电场力的不变，所以该电场线上A到B的电场强度处处相等；由A到B电场力对负电荷做正功，负电荷受到的电场力的方向向右，所以电场线的方向向左．故选C.‎ 点睛：本题要抓住负电荷做匀速直线运动的特点，判断出各处的电场强度是相等的，不能简单地以为一条电线线，不能反映电场线的疏密，所以不能确定场强的大小．‎ 二、单项选择题（每小题4分，共16分。每小题只有一个正确选项）‎ ‎9.如图，一个环形电流的中心有一根通电直导线，则环受到的磁场力（ ）‎ A. 沿环半径向外 B. 沿环半径向内 C. 沿水平向左 D. 等于零 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 通电直导线产生的磁场是以导线上各点为圆心的同心圆，而环形电流的的方向与磁场方向平行，即B平行I，所以通电圆环不受安培力的作用，即F=0，故D正确，ABC错误。‎ ‎10.如图所示，质量为m、带电荷量为+q的滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑至竖直向下的匀强电场区时，滑块的运动状态为（ ）‎ A. 继续匀速下滑 B. 将加速下滑 C. 将减速下滑 D. 上述三种情况都有可能发生 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：没有电场时，滑块沿绝缘斜面匀速下滑，受力平衡，根据平衡条件得到滑动摩擦力与重力沿斜面向下的分力平衡．当当滑块滑至竖直向下匀强电场区时，再分析这两个力是否平衡，判断滑块的运动状态．‎ 解：设斜面的倾角为θ．滑块没有进入电场时，根据平衡条件得 mgsinθ=f N=mgcosθ 又f=μN 得到，mgsinθ=μmgcosθ，即有sinθ=μcosθ 当滑块进入电场时，设滑块受到的电场力大小为F．根据正交分解得到 滑块受到的沿斜面向下的力为（mg+F）sinθ，沿斜面向上的力为μ（mg+F）cosθ，‎ 由于sinθ=μcosθ，所以（mg+F）sinθ=μ（mg+F）cosθ，即受力仍平衡，所以滑块仍做匀速运动．‎ 故选A ‎【点评】本题增加电场力，相当于增加物体的重力，对物体的运动情况没有影响．基本题．‎ ‎11.在图所示电路中，开始时电键K1、K2均闭合，现先断开电键K1，则电压表与电流表的示数均发生变化，设它们的示数变化量之比为M1＝DU1／DI1，再断开电键K2，两表新的示数变化量之比为M2＝DU2／DI2，若已知R2＜R3，则比较M1与M2的绝对值大小应有：（ ）‎ A. M1＞M2 B. M1＝M2‎ C. M1＜M2 D. 无法确定 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据闭合电路定律分析电压表与电流表的示数变化量之比与电源内阻的关系，即可求解。‎ ‎【详解】根据闭合电路欧姆定律得：U=E-Ir，由数学知识得：电压表与电流表的示数变化量大小之比为，当外电路结构变化时，电源的内阻r不变，则有M1=M2。‎ 故选：B。‎ ‎【点睛】本题是解题关键之处是根据闭合电路欧姆定律得到 ，也可以画出电源的U-I图象进行分析。‎ ‎12.在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用a ml纯油酸配制成bml的油酸酒精溶液，现已测得一滴溶液c ml，将一滴溶液滴入水中，油膜充分展开后面积为Scm2，估算油酸分子的直径大小为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 纯油酸体积为，油膜面积为S，油酸分子直径，故A正确．‎ 三、填空题（每小题4分，共20分。）‎ ‎13.闭合电路中，电源把其他形式的能转化为电能，这种转化是通过________做功来实现的；若外电路是纯电阻电路，则通过电流做功，外电路将电能转化为_______能。‎ ‎【答案】 (1). 非静电力 (2). 内 ‎【解析】‎ 合电路中，电源把其他形式的能转化为电能，这种转化是通过非静电力做功来实现的；若外电路是纯电阻电路，则通过电流做功，外电路将电能转化为内能。‎ ‎14.“用DIS 研究通电螺线管的磁感应强度”实验中，在给螺线管通电____（填“前”或“后”）必须对磁传感器调零。实验中若发现磁传感器读数为负值，则使要读数出现正值的操作是：____________________。‎ ‎【答案】 (1). 前 (2). 将电源正负极对换或将磁传感器从螺线管的另一头插入 ‎【解析】‎ 在对螺线管通电前必须对磁传感器进行调零，否则就会有测量误差．由于螺线管轴线中点磁感应强度方向一定，实验中若发现磁传感器读数为负值，则使要读数出现正值的操作是将电流的方向反向，即将电源正负极对换，或者从另一端插入．‎ ‎15.如图所示，水平平行线代表电场线，但未指明方向，带电量为10-8C的正电微粒，在电场中只受电场力的作用，由A运动到B，动能损失2×10-4J，A点的电势为-2×103V，则微粒运动轨迹是虚线______（填“1”或“2”），B点的电势为_________V。‎ ‎【答案】 (1). 2 (2). 1.8×104‎ ‎【解析】‎ 根据动能定理得：qUAB=△Ek，得到：．由UAB=φA-φB得B点的电势为：φB=φA-UAB=-2×103V -（-2×104V）V=1.8×104V． 电荷从A点运动到B点时动能减少，电场力做负功，又电场力指向轨迹的内侧， 则判断出来微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示．‎ 点睛：体做由线运动时，运动的轨迹应夹在初始速度及合外力方向的中间； 本题还应明确电场力做功与电势能的关系，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功电势能增大.‎ ‎16.一根电阻丝，通过2 C电量时消耗电能8 J，则在相同时间内通过4 C电量时，电阻丝两端的电压为_________V，消耗电能为_________J。‎ ‎【答案】 (1). 8 (2). 32‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 已知电荷量与电流做的功，由公式W=UIt=qU可以求出电压；‎ 已知电荷量间的关系，由电流的定义式可以求出电流间的关系，然后由欧姆定律可以求出电压；最后由W=qU可以求出功。‎ ‎【详解】W=qU，‎ 电压 ‎ 两次通电时间t相等，由电流定义式可知：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ U2=2U1=8V，W2=q2U2=4C×8V=32J。‎ ‎【点睛】本题有一定难度，注意公式W=qU的应用，熟练应用欧姆定律即可正确解题。‎ ‎17.如图，用两根绝缘细线将A、B两小球连接后挂在天花板上。A球带负电，电荷量为2q；B球带正电，质量为m，电荷量为q。在小球所处空间，外加一个方向向下的匀强电场，电场强度大小为E。若两细线均被拉直，AB间距离为l，则细线对B的拉力大小为______________。若突然撤去外加电场，之后B球的电势能的变化情况是_____________。（已知重力加速度为g，静电力恒量为k）‎ ‎【答案】 (1). ； (2). 可能不变或可能减小；‎ ‎【解析】‎ 对B受力分析：重力mg、向下的电场力Eq、向上的库仑力 和细线向上的拉力；由平衡知识可知，细线的拉力：；若突然撤去外加电场，小球可能仍静止在原处，故电势能不变；还可能被A球吸引向上运动，电场力做正功，电势能减小.‎ 四、综合题（共40分）‎ ‎18.小王同学用如图（1）所示电路测干电池的电动势和内电阻。多次改变电路中的外电阻R ‎，得到如图（2）所示U-I图线。‎ ‎（1）由图（2）可得干电池的电动势为_________V，干电池的内电阻为_________Ω；‎ ‎（2）现有一小灯泡，其U-I特性曲线如图（3）所示，当通过小灯泡的电流为0.2A时，小灯泡的电阻为______Ω；若将此小灯泡接在上述干电池两端，小灯泡的实际功率是_______W。‎ ‎（3）做完以上实验后，小王同学图（4）电路进行实验，通过电流传感器测量不同阻值下的电流，画出R−1/I图线也可以求得电源的电动势和内电阻。请写出小王同学所作图象的函数关系式__________________。‎ ‎【答案】 (1). （1）1.5V (2). 2Ω (3). （2）2.25Ω (4). 0.27W (5). （3）R＝E/I－r ‎【解析】‎ ‎（1）由图（2）可得干电池的电动势为1.5V，干电池的内电阻为；‎ ‎（2）由小灯泡U-I特性曲线可知，当通过小灯泡的电流为0.2A时，小灯泡的电压为0.4V,则灯泡的电阻为 ‎；若将此小灯泡接在上述干电池两端，则在灯泡的U-I图像中画出此电池的U-I图像可知；‎ 两图线的交点为电路的工作点，交点坐标为I=0.3A；U=0.9V，则 小灯泡的实际功率是P=IU=0.27W.‎ ‎（3）由闭合电路的欧姆定律： ，即 .‎ 点睛：本题考查了求电源电动势与内阻、闭合电路欧姆定律的应用、求灯泡实际功率等问题；要掌握应用图象法处理实验数据的方法，尤其是如何利用电阻的U-I图像求解电功率.‎ ‎19.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒,一匀强磁场垂直于斜面向下,当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时,导体棒恰好静止在斜面上.（重力加速度为g）‎ ‎（1）分析、判断导体棒所受安培力的方向,‎ ‎（2）匀强磁场的磁感应强度的大小。‎ ‎（3）若磁场方向可以变化，要保持导体棒静止在斜面上，试再举出两个可能的磁场方向，并分析说明磁感应强度B的大小。‎ ‎【答案】（1）沿斜面向上；（2） ；（3）①水平向左，；②竖直向下，‎ ‎【解析】‎ ‎（1）根据左手定则知，安培力的方向沿斜面向上． （2）根据共点力平衡知，磁场的方向垂直斜面向下，安培力为： FA=BIL=mgsinθ 解得：‎ ‎ ． （3）要使导体棒静止在斜面上，则导体棒应受力平衡，故只要保证安培力与支持力的合力大小等于重力方向向上即可；如图所示；‎ ‎ 方向可取安培力竖直向上和安培力水平向左两种情况； 若安培力竖直向上，则此时有：mg=BIL 解得： ； 由左手定则可知，磁场方向水平向左； 若安培力水平向左，则根据几何关系可知：F=mgtanθ 由BIL=F=mgtanθ可得： 由左手定则可知，磁场方向竖直向下；‎ ‎20.如图所示，一均匀带正电的无限长细直棒水平放置，带电细直棒在其周围产生方向与直棒垂直向外辐射状的电场，场强大小与直棒的距离成反比．在直棒上方有一长为a的绝缘细线连接了两个质量均为m的小球A、B，A、B所带电量分别为+q和+4q，球A距直棒的距离为a，两球恰好处于静止状态．不计两小球之间的静电力作用．‎ ‎（1）求细线的张力；‎ ‎（2）剪断细线，若A球下落的最大速度为vm，求A球下落到速度最大过程中，电场力对A球做的功．‎ ‎（3）分析剪断细线后，B球的运动情况及能量的转化情况．‎ ‎【答案】（1） （2） （3）剪断细线后，B小球做先上后下的往复运动（振动）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：分别隔离对A、B受力分析，通过共点力平衡求出细线的张力；当A球下落时，重力与电场力平衡时速度最大，根据平衡求出下降的距离，再根据动能定理求出电场力所做的功；剪断细线后，B小球做先上后下的往复运动，在上升的过程中，电场力做正功，电势能减小，根据能量守恒知，机械能增加，重力势能增加，动能先增大后减小），下降过程与上升过程对称。‎ ‎（1）设距直棒为r的点的电场强度大小为，分别对两小球列平衡方程：‎ 对A：‎ 对B：‎ 解得：‎ ‎（2）设A球下落到距直棒为r时速度最大，此时加速度为零，合力为零．‎ 由平衡条件：‎ 由上解得：‎ 解得：‎ 由动能定理：‎ 解得：‎ ‎（3）剪断细线后，B小球做先上后下的往复运动（振动）。在上升过程中，电势能逐渐减小，机械能逐渐增大（重力势能增大，动能先增大后减小）；在下降过程中，电势能逐渐增加，机械能逐渐减小（重力势能减小，动能先增大后减小），机械能与电势能的总和不变。‎ 点睛：本题主要考查了正确地受力分析，运用共点力平衡求解．以及会根据物体的受力，判断A、B两球的运动情况，知道加速度为零时，速度最大。‎ ‎ ‎ ‎ ‎