2022-2023学年重庆市西南大学附中高二(上)期末物理试卷+答案解析(附后)

2022-2023学年重庆市西南大学附中高二（上）期末物理试
卷
1. 关于电荷在磁场中所受的洛伦兹力，下列说法正确的是( )
A. 大小跟速度无关
B. 可以不与速度垂直
C. 总是与磁场垂直
D.
可以不与磁场垂直
2. 某电容器的电量增加，两极板间的电压就增加，则该电容器的电容为( )
A. 等于
B. 等于
C. 等于
D. 无法确定
3. 真空中，带电量为Q的点电荷产生的电场中，在距离点电荷r处放置一试探电荷，若
试探电荷电量为q，则该处的场强大小为( )
A. 0
B.
C. D. 与放在该点的试探电荷有关系
4. 如图所示，当条形磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中
产生如图方向的感应电流，则( )
A. 磁铁向上运动
B. 磁铁向左运动
C. 线圈对桌面的压力大于自身重力
D. 线圈对桌面的压力等于自身重力
5. 恒流源可以提供大小和方向恒定的电流，如图所示，当滑动变阻器滑片向上滑动时( )
A.
的电压变小，灯L变亮 B. 的电压变大，灯L变暗
C. 的电压变小，灯L变暗
D. 的电压变大，灯L变亮
6. 两块水平放置的金属板间的距离为d，用导线与一个n匝线圈
相连，线圈电阻为r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R与金属板连
接，如图所示，两板间有一个质量为m、电荷量的油滴恰好处于静
止．则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是( )
A. 磁感应强度B竖直向上且正增强，
B. 磁感应强度B竖直向下且正增强，
C. 磁感应强度B竖直向上且正减弱，
D. 磁感应强度B竖直向下且正减弱，
7. 如图所示，方形金属棒放在匀强磁场中，磁场方向垂直前后表
面，金属棒通有从左到右的恒定电流I后将会产生霍尔效应，a、b、c
分别表示长方体的长、宽、高，则( )
A. 金属棒上表面的电势低于下表面
B. 仅增大金属棒长度a，霍尔电压将变小
C. 仅增大金属棒宽度b，霍尔电压将变小
D. 仅增大金属棒高度c，霍尔电压将变小
8.
电动机与小灯泡可视为纯电阻串联接入电路，电动机正常工作。

小灯泡的电阻为，
两端电压为，流过的电流为；电动机的内电阻为，两端电压为，流过的电流为。

则( )
A. B. C. D.
9. 图中的一组平行实线可能是电场线也可能是等势线，一个电子在电场力作用下从a点运动到b点的运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是( )
A. 如果实线是等势面，则a点的电势比b点的电势高
B. 如果实线是电场线，则a点的电势比b点的电势高
C. 如果实线是等势面，则电子在a点的动能比在b点的动能小
D. 如果实线是电场线，则电子在a点的电势能比在b点的电势能大
10. 如图所示，ABCA为一个半圆形的有界匀强磁场，O为圆心，
F、G分别为半径OA和OC的中点，D、E点位于边界圆弧上，且
现有三个相同的带电粒子不计重力以相同的速度分别从B、D、E三点沿平行BO方向射入磁场，其中由B点射入磁场粒子1恰好从C点射出，由D、E两点射入的粒子2和粒子3从磁场某处射出，则下列说法正确的是( )
A. 粒子2从O点射出磁场
B. 粒子3从C点射出磁场
C. 粒子1、2、3在磁场的运动时间之比为3：2：2
D. 粒子2、3经磁场偏转角不同
11. 某实验小组利用如图甲所示的电路“观察电容器的充、放电现象”。

若将开关S接1，电容器上极板带______ 填“正电”或“负电”，再将S接2，通过电流表的电流方向______ 填“向左”或“向右”。

实验中所使用的电容器如图乙所示，当电容器两端电压为额定电压时，电容器极板上所带电荷量为______ 结果保留两位有效数字。

12. 某同学用图甲所示电路练习《测量电源电动势和内电阻》实验。

请帮助该同学按照图甲将答题卡上图乙所示的实物连接起来。

闭合开关实验时，该同学发现，无论怎样移动滑动变阻器，电流表都没有读数，电压表有
读数但始终不变，原因可能是______ 多选，填正确答案标号。

A.导线、、中有一根断路
B.
导线、、中有一根断路
C.滑动变阻器滑片与电阻部分没有接触
D.电池坏了，没电压输出
排除故障后，该同学通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在坐标纸上描点，如图丙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是______ 单选，填正确答案标号。

A.电压表分流
B.干电池内阻较小
C.滑动变阻器最大阻值较小
D.电流表内阻较小
该同学更换了干电池和其他器材后重新进行实验，得到的数据如表所示
序号1234567
图丁所示的坐标纸上已标出前5组数据对应的坐标点，请在坐标纸上补充出第6、7组数据对应的坐标点并画出图象。

根据图丁的图象可得更换后的电池电动势______ V，内阻______ 均保
留两位小数。

13. 如图，匀强磁场沿z轴正向、磁感应强度大小为B，一质量为m、带电量为的粒子从O点沿y轴正向以速度v进入磁场，不计粒子的重力。

求：
沿z轴负方向看，粒子是顺时针运动还是逆时针运动？
粒子做圆周运动的半径与周期要求写出推导过程；
粒子第一次回到x轴上的坐标。

14. 如图，A、B、C三板平行，B板延长线与圆切于P点，C板与圆切于Q点.离子源产生的初速为零、带电量为q、质量为m的正离子被电压为的加速电场加速后沿两板间中点垂直射入匀强偏转电场，偏转后恰从B板边缘离开电场，经过一段匀速直线运动，进入半径为r的圆形匀强磁场，偏转后垂直C板打在Q点忽略粒子所受重力
偏转电场极板长、板间距，
求：偏转电压U；
粒子进入磁场时速度的大小及速度与B板的夹角；
磁感应强度B的大小.
15. 如图所示，在平面坐标系xOy中，区域有垂直于y轴的匀强电场，
有三个区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，区域边界垂直于x轴，区域I的宽度，区域Ⅱ的宽度
，区域Ⅲ的宽度未知，三个区域都有匀强磁场，磁感应强度大小相等都为
，Ⅰ、Ⅲ中磁场方向垂直于坐标平面向外，Ⅱ中磁场方向垂直于坐标平面向里；P点在y轴上，纵坐标，A点与P点纵坐标相等，与P点的距离一正点电荷从A点由静止开始运动经过P点进入区域I，并从区域Ⅱ、Ⅲ之间边界上的C点图中未标
出进入区域点电荷质量，电荷量，不计重力．求点电荷经过P点时速度的大小；
求C点的纵坐标；
若要求点电荷不从区域Ⅲ的右边界离开，并回到y轴，求区域Ⅲ宽度的最小值及正电荷从P点到第一次回到y轴经过的时间
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：根据洛伦兹力的计算公式，可知洛伦兹力与垂直于磁场方向的速度大小有关，故A错误；
根据左手定则可知洛伦兹力方向总是与粒子速度方向和磁场方向都垂直，故BD错误；C 正确。

故选：C。

洛伦兹力的方向根据左手定则进行判断，其方向一定与磁场和运动方向所决定的平面相互垂直；洛伦兹力大小；故其大小与速度大小有关．
该题考查带电粒子在磁场中的受力和运动情况，要注意明确洛伦兹力垂直于运动方向，知道当粒子受洛伦兹力，当粒子平行磁场时不受洛伦兹力．
2.【答案】B
【解析】解：由电容器的定义公式，故B正确，ACD错误。

故选：B。

明确电容器的定义式，根据数学规律确定电容的计算式。

本题考查对电容器定义式的理解，要注意C是定值，所以。

3.【答案】C
【解析】解：A、点电荷周围存在电场，电场强度不会为零，故A错误
B、由库仑定律得：，且，故，故B错误
C、由B分析得，C正确
D、电场强度与试探电荷无关，故D错误
故选：C。

根据库仑定律和电场强度的定义式就可推导出点电荷的场强表达式
点电荷周围的电场与试探电荷无关，推导场强公式时，要注意区分哪个是检验电荷、哪个是试探电荷
4.【答案】C
【解析】解：A、当磁铁向上运动时，磁通量减小，可知感应电流磁场方向与原磁场方向相同，
根据安培定则知，线圈中产生顺时针方向的电流从上往下看，故A错误；
B、当磁场向左运动时，磁通量减小，可知感应电流磁场方向与原磁场方向相同，根据安培定则
知，线圈中产生顺时针方向的电流从上往下看，故B错误；
CD、根据左手定则知，线圈每条边所受的安培力斜向下，则整个线圈所受安培力的合力向下，线圈对桌面的压力大于自身重力，故C正确，D错误。

故选：C。

根据磁铁的运动情况，结合磁通量的变化，运用楞次定律判断感应电流的方向，看是否与图中感应电流方向相同；根据图中感应电流的方向，结合左手定则判断所受的安培力，从而判断线圈对桌面的压力与自身重力大小的关系。

本题考查了楞次定律的基本运用，会根据楞次定律判断感应电流的方向，以及理解楞次定律的另一种表述，即引起的机械运动或机械运动趋势总是阻碍磁通量的变化。

5.【答案】A
【解析】解：滑动变阻器滑片向上滑动时，接入电路中的阻值变大，和串联后的总电阻变大；和串联后与灯泡L并联，根据欧姆定律和串并联电路规律可得：
总电流大小不变，可得灯泡中的电流增大，灯泡变亮；通过的电流减小，可知的电压变小。

故A正确，BCD错误。

故选：A。

根据滑片移动情况，确定和串联后的总电阻变化，根据欧姆定律，结合串并联电路特点，
分析灯泡L和的电压变化。

本题解题关键是先分析和串联后的总电阻变化，再根据欧姆定律，结合串并联电路特点，
分析各个用电器电压的变化。

6.【答案】D
【解析】解：由题，电荷量的油滴恰好静止金属板间，受到的电场力与重力平衡，由平衡条件得知，油滴受到的电场力竖直向上，则金属板上板带正电，下板带负电。

A、C若磁感应强度B竖直向上，B正在增强时，根据楞次定律得知，线圈中产生的感应电动势
是下负上正，金属板下板带负电，上板带正电，油滴能平衡，则磁感应强度B竖直向上且B正在减弱时，油滴不能保持平衡。

根据法拉第电磁感应定律得：
…①
金属板间的电压为：…②
要使油滴平衡，则有：
…③
联立①②③得：故A错误，C错误。

B、D同理可知，磁感应强度B竖直向下且正增强时，不能保持静止，若磁感应强度B竖直向下且正减弱，且有，油滴能保持静止。

故B错误，D正确。

故选：D。

电荷量的油滴恰好静止金属板间，受到的电场力与重力平衡，由平衡条件可求出金属板间的电压．此电压等于R两端的电压．根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律结合求出磁通量的变化率，由楞次定律确定磁感应强度B的变化情况．
本题是电磁感应与电路、电场、力学等知识的综合应用．对于电磁感应问题，要楞次定律判断感应电动势、法拉第定律研究感应电动势大小是常用的思路．
7.【答案】C
【解析】解：金属棒通有从左到右的恒定电流，则自由电子定向移动的方向自右向左，如图所示：
根据左手定则可知，自由电子所受洛伦兹力的方向竖直向下，使金属棒上表层聚集负电荷，金属棒下表面的电势低于上表面，故A错误；
金属棒的高度为c，当电子处于稳定状态时，电场力等于洛伦兹力，即，则霍
尔电压，根据电流的微观表达式，得，联立可得霍尔电压，增大金属棒宽度b时，霍尔电压U将变小，而增大金属棒长度a、高度时c，霍尔电
压不变化，故BD错误，C正确。

故选：C。

金属中的自由电荷为电子，电子定向移动的方向与电流方向相反；电子垂直进入匀强磁场中受洛伦兹力作用，使得金属块的上、下表面聚集电荷，形成霍尔电压；根据电子受力平衡时，电场力
和洛伦兹力的等量关系分析出霍尔电压的表达式并完成分析。

本题主要考查了霍尔效应的相关应用，根据左手定则分析出粒子的受力方向从而判断出不同表面的电势高低，同时结合电场力和洛伦兹力的等量关系完成分析。

8.【答案】AD
【解析】解：灯泡为纯电阻元件，根据闭合电路欧姆定律有
电动机为非纯电阻元件，有
可得
即
因为电动机与小灯泡串联接入电路，则
联立可得
即
故AD正确，BC错误；
故选：AD。

电动机正常工作时是非纯电阻电路，不满足欧姆定律，电动机与小电珠并联接入电路，两端的电压相等，结合欧姆定律分析小灯珠电流的大小。

本题关键是明确电动机正常工作时为非纯电阻电路，知道并联电路电压相等。

9.【答案】AD
【解析】解：若实线是等势面，因为电场线与等势面垂直，电子所受电场力指向轨迹凹侧，所以电场力方向向下，则电场线方向向上，则a点的电势比b点高。

从a到b电场力对电子做负功，所以电子动能减少，则电子在a点的动能比在b点的动能大，故A正确，C错误；
若图中实线是电场线，电子所受的电场力指向轨迹凹侧，所以电场力方向水平向右，电场线方向水平向左，根据沿电场线方向电势逐渐降低，则a点的电势比b点低，由于从a点运动到b
点电场力对电子做正功，电子的动能增加，电势能减小，所以电子在a点的电势能比在b点的电势能大，故B错误，D正确。

故选：AD。

由电子的轨迹弯曲方向判断电子所受的电场力方向，确定电场线的方向，判断电势高低。

匀强电场中场强处处大小相等。

根据电场力方向与电子速度方向的夹角，判断电场力对电子做正功还是负功，确定电子在a点与b点动能的大小。

本题主要考查了带电粒子在电场中运动轨迹问题，解题关键是明确物体做曲线运动时，所受合力
指向轨迹弯曲的内侧，根据轨迹的弯曲方向要能判断出物体合力的大致方向。

10.【答案】ABC
【解析】解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由
牛顿第二定律得：
解得：，由于粒子相同、粒子速度相同，则粒子在磁场中做圆周
运动的轨道半径r相同；由题意可知，由B点射入磁场粒子1恰好从C点射出，粒子1的运动轨迹如图所示，由几何知识可知，粒子做圆周运动的轨道半径等于磁场区域半径；
A、由D点射入的粒子2的圆心为E点，由几何关系可知，该粒子从O点射出磁场，故A正确；
B 、从E点射入磁场的粒子3运动轨迹圆心为，由几何知识可知：
，，，则为等边三角形，
，C为粒子3运动轨迹上一点，则粒子3从C点射出磁场，
故B正确；
CD、由几何知识可知，粒子在磁场中转过的圆心角：，，，，粒子在磁场中做圆周运动的周期：相同，粒子在磁场中的运动时间为：，则粒子1、2、3在磁场的运动时间之比为：：：：：：2：2，故C正确，D错误。

故选：ABC。

带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据题意作出粒子运动轨迹，求出粒子做圆周运动的轨道半径，然后根据粒子射入点与轨道半径分析各粒子的出射点位置，根据题意求出粒子在磁场中的偏转角，在求出粒子在磁场中的运动时间关系。

本题考查了带电粒子在磁场中在运动问题，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据题意作出粒子运动轨迹是解题的前提与关键，应用几何知识与粒子在磁场中做圆周运动的周期公式可以解题。

11.【答案】正电向左
【解析】解：将开关S接1，电容器上极板与电源的正极相接，则上极板带正电，再将S接2，电容器放电，上极板相当于电源正极，所以通过电流表的电流方向向左；
题图乙可知该电容器的额定电压为
电容
当电容器两端电压为额定电压时，电容器极板上所带电荷量
故答案为：正电，向左；。

电容器充电时，与电源正极相连的极板带正电，电容器放电时，带正电荷的极板相当于电源正极，据此判断电流方向即可；
根据电容的定义式求解电容器极板上所带电荷量。

本题考查电容器，解题关键是掌握电容器充放电过程的规律和电容的定义式。

12.【答案】
【解析】解：连电路时要注意正确选用电压表和电流表的量程，并注意正确连接表上的
“+“-“接线柱；实验前必须把变阻器的滑片置于阻值最大的位置，以防止出现烧坏电流表的事
故。

电路如右图：
无论怎样移动滑动变阻器，电流表都没有读数，说明电路
有断路；电压表有读数但始终不变，说明电压表以下的部分
是连通的；可能的原因是：导线，ed、中有一根断路或
者滑动变阻器滑片与电阻部分没有接触，故AC正确。

根据，知，r即为图像的斜率，由丙
图知图像斜率很小，即r很小，故电压表示数的变化范围比较小的原因是电池内阻较小，故B正
确，ACD错误。

作图像时，要尽量使多数点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在
直线两侧。

在图像中描出6、7两点，作图像时，要尽量使多数点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧；如果出现某组数据对应的点偏离直线较远，就表明这组数据的偶然误差较大，可将该点舍去，如下图
根据，图像与纵轴的交点即为电动势E，则，内阻
故答案为：
连电路时要注意正确选用电压表和电流表的量程，并注意正确连接表上的“+“-“接线柱，无论怎样移动滑动变阻器，电流表都没有读数，说明电路有断路；电压表有读数但始终不变，说明电压表以下的部分是连通的；作图像时，要尽量使多数点落在直线上，不在直线上的点均匀
分布在直线两侧。

本题主要考查电路的基本知识，连接电路要注意正确选用电压表和电流表的量程，并注意正确连接表上的“+“-“接线柱；实验前尤其注意变阻器的滑片的位置，还有就是对电路故障的分析，什么时候短路，什么时候断路等，注意描点时尽量使多数点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧。

13.【答案】解：根据左手定则判断粒子顺时针运动；
设粒子做圆周运动的半径为R，周期为T，
则有：
解得；
又，
可得；
粒子第一次回到x轴的正半轴，坐标；
答：沿z轴负方向看，粒子是顺时针运动。

粒子做圆周运动的半径为、周期。

粒子第一次回到x轴上的坐标为。

【解析】根据左手定则判断带电粒子的运动轨迹；
根据圆周运动的公式进行推导；
根据带电粒子做圆周运动的轨迹判断x轴上的坐标；
带电粒子在磁场中做圆周运动，根据圆周运动的特点及公式可解本题。

14.【答案】解：电加速：
电偏转：
解得：
电偏转：
合速度大小为：
方向为：
由几何关系：
洛伦兹力提供向心力：
解得：
答：偏转电压U为；
粒子进入磁场时速度的大小及速度与B板的夹角；
磁感应强度B的大小
【解析】先由动能定理求出粒子进入偏转电场能的初速度，然后根据类平抛运动规律列方程求解偏转电压U；
求出合速度与平行于电场线方向的分速度后求出速度与B板的夹角的正切值，从而确定夹角大小；
由几何关系得到磁场中偏转的半径，然后由牛顿第二定律列方程求磁感应强度B的大小．
带电粒子在加速电场中的运动通常由动能定理求解，带电粒子在偏转电场中的运动通常根据类平抛运动的规律求解．
15.【答案】解：电荷在电场中做匀加速直线运动，则
代入数据解得：
电荷在的三个区域磁场中分别都做匀
速圆周运动，其轨迹如图所示，圆心分别是
、、，半径相同，设为r，设轨迹与区
域I、II的边界交点D的连线与y轴正方向
的夹角为，C点与点D纵坐标相等，则有：
解得，
设区域III宽度的最小值为，则
代入得：
电荷在三个区域磁场中做匀速圆周运动的周期相同，设为T，设从P到C运动过程
中，在区域I中运动时间为，在区域II中运动时间为，在区域III中运动时间为，则
解得，，，
答：求点电荷经过P点时速度的大小为
求C点的纵坐标为
若要求点电荷不从区域Ⅲ的右边界离开，并回到y轴，求区域Ⅲ宽度的最小值
及正电荷从P点到第一次回到y轴经过的时间t为
【解析】由动能定理即可求得粒子在p点的速度．
先画出粒子在三个区域磁场中做匀速圆周运动的轨迹，并计算半径，找到圆心，由几何关系就能求得C点的纵坐标．
在区域Ⅲ磁场做匀速圆周运动时，当运动轨迹恰与右边界相切时，由几何关系求出最小宽度．在根据在每一个区域内偏转的角度求出第一次回到y轴的时间．
本题只能算一步往前走一步，进入磁场Ⅰ区域的速度是第一问要求的，也是求在后面三个磁场区域内做匀速圆周运动半径的条件，然后由速度方向画出粒子的运动轨迹，求出在每个区域内偏转角，最后求出第一次回到y轴的时间．要说明的是本题在解题过程中，直接应用了半径公式和周期公式，若要推导也只是多一步---洛仑兹力提供向心力．。