（人教版）高二物理上学期期中模拟预测卷02（2份，原卷版+解析版）

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注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.试题考试范围：人教版2019必修三全册。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．下列说法中，正确的是（ ）
A．由电场强度的定义式，可知电场强度与电场力成正比
B．美国物理学家密立根用扭称实验最早测定了元电荷的数量值
C．对于平行板电容器的决定式，可采取控制变量法进行实验检验
D．根据点电荷的场强计算公式，当，推出，此结论与实际不符，说明建立点电荷模型没有意义
【答案】C
【详解】A．电场强度的大小只与电场本身有关，与放进去的检验电荷受到的电场力的大小无关，A错误；
B．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根使用重力与电场力平衡法测得的，为此他获得了诺贝尔物理学奖，B错误；
C．平行板电容器的决定式涉及三个变量，可以采取控制变量法进行实验检验，C正确；
D．公式只适用于点电荷，当，这个公式不适用，不是没有意义，D错误。故选C。
2．三个完全相同的彼此绝缘的刚性金属圆线圈相切固定在同一平面内，公切线分别交于a、b、c三点，在线圈中通有大小相等、方向如图所示的电流I。测得a、b两点的磁感应强度大小分别为、，则c点的磁感应强度（ ）
A．大小为，方向垂直纸面向里B．大小为，方向垂直纸面向外
C．大小为，方向垂直纸面向里D．大小为，方向垂直纸面向外
【答案】A
【详解】根据安培定则，最上面的线圈产生的磁场方向与最下面的两个线圈产生的磁场方向相反；由对称性结合磁场的叠加原理可知，c点的磁感应强度大小与b点处的磁感应强度大小相等，都等于最邻近的线圈在该点产生的磁感应强度的大小（离该点较远的两线圈在该点的磁场叠加后为零），大小为，对c点来说，最邻近的线圈在c点的磁感应强度方向垂直纸面向里。
故选A。
3．肉眼看到的一次闪电，其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，云底相对的下垫面变成正电荷中心，云底会出现大气被强烈电离的一段气柱，半径约50米。在某一次闪电前云地之间的电势差约为，云地间距离约为；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为，闪击持续时间约为。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是（ ）
A．闪电电流的瞬时值约为
B．被电离的气柱的阻值约为
C．闪电前云地间的电场强度约为
D．被电离的气柱的电阻率约为
【答案】D
【详解】A．由题意可知，由电流的定义可得，A错误；
B．欧姆定律可得即被电离的气柱的阻值约为，B错误；
C．由于闪电前云地间的电场可看作匀强电场，可得，C错误；
D．由电阻定律可得代入数据解得被电离的气柱的电阻率为，D正确。
故选D。
4．电子束焊接是利用加速和会聚的高速电子流轰击工件接缝处，使金属熔合的一种焊接方法。电子束焊接机中的电场线如图中虚线所示。K为阴极，A为阳极，P是KA的中点，电子束从阴极逸出后经电场加速到达阳极，不考虑电子重力及电子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．电子由K运动到A做匀加速运动
B．K点电势高于A点电势
C．电子由K运动到A，电势能增加
D．电子在KP阶段增加的动能小于在PA阶段增加的动能
【答案】D
【详解】A．靠近阳极A的地方电场线密集，电场强度大，电子从K运动到A，加速度逐渐增大，电子由K运动到A不是匀加速运动，故A错误；
B．沿着电场线方向电势降低，所以K点电势低于A点电势，故B错误；
C．电子由K运动到A，电场力做正功，电势能减小，故C错误；
D．AP间的电场强度比KP间的电场强度大，由，可知由动能定理可知所以电子在KP阶段增加的动能小于在PA阶段增加的动能，故D正确。故选D。
5．如图所示，在x轴上坐标原点O左右两侧对称固定安放等量的同种电荷+Q，t=0时刻在原点O左侧离O较近的A点（）静止释放+q点电荷，以下关于点电荷的加速度a、速度v随时间t以及点电荷所经过位置的电势电势能随坐标x变化的关系图像中，可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】根据对称性可知，点电荷+q运动到A点关于O的对称点时，速度减小到零，然后再返回到A点，做往复运动。
A．从A向O运动的过程中，加速度由最大值逐渐减小，到达O点时恰好减小到零，再向右运动是，由零增加到反向向最大值，如规定向右为正方向，如图所示
A错误；
B．从A到O的过程中，做加速度减小的加速运动，到达O点时速度恰好达到最大值，然后再做减速运动，速度减小到零后再反向加速运动，B正确；
C．由于AO之间不是匀强电场，因此图像不是直线而是曲线，C错误；
D．点电荷运动到O点时，电势能最小，但为正值而不是零，D错误。故选B。
6．如图所示，边长为a的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场区域中，当把线圈由正方形变成圆形（周长不变），则关于穿过线圈的磁通量变化情况，下列说法正确的是（ ）
A．线圈的磁通量增加了B．线圈的磁通量减少了
C．线圈的磁通量不变D．回路中不产生感应电流
【答案】A
【详解】线圈横截面是正方形时的面积穿过线圈的磁通量线圈横截面是圆形时的面积
穿过线圈的磁通量磁通量增加了磁通量发生了变化，则回路中产生了感应电流，故选A。
7．某同学利用一块表头和三个定值电阻设计了如图所示的电表，该电表有1、2两个量程。关于该电表，下列说法中正确的是（ ）
A．测电压时，量程一定小于量程，与、和的阻值无关
B．测电流时，量程一定大于量程，与、和的阻值无关
C．测电压时，量程与量程间的大小关系与、和的阻值有关
D．测电流时，量程与量程间的大小关系与、和的阻值有关
【答案】B
【详解】AC．设表头内阻为Rg，满偏电流为Ig。测电压时，量程1为量程2为
由此可知无论R1、R2和R3的阻值如何，都有故AC错误；
BD．测电流时，量程1为
量程2为由此可知无论R1、R2和R3的阻值如何，都有
故B正确，D错误。故选B。
8．如图所示，电路中D为二极管，为滑动变阻器，为磁敏电阻，磁敏电阻的阻值随所处空间磁场的增强而增大，随所处空间磁场的减弱而减小，置于真空中的平行板电容器水平放置，上板接地，极板间的P点固定有带电量很小的负电荷，下列说法正确的是（ ）
A．仅将的滑片向下移动，电容器极板间的电压减小
B．仅将条形磁铁向左移动靠近磁敏电阻，P点处的电场强度不变
C．仅将电容器的上板稍向左移，电容器极板间的电压减小
D．仅将电容器的上板稍向下移，P点处负电荷的电势能增大
【答案】B
【详解】A．根据电容器定义式和决定式，联立可得当滑动变阻器的滑片向下移动时，两端的电压减小，但由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，极板间的电压不变，场强不变，A错误；
B．将条形磁铁向左移动靠近磁敏电阻时，磁敏电阻的阻值增大，两端的电压减小，但由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，极板间的电压不变，场强不变，B正确；
C．将电容器的上板稍向左移，极板电荷量不能减小，由于电容减小，可知极板间电压增大，C错误；
D．将电容器的上板稍向下移，电容增大，极板间电压不变，极板电荷量增加，点处场强增大，与下板间的电势差增大，P点电势升高，该点处的负电荷电势能减小，D错误；故选B。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．2022冬奥会开幕进入倒计时，北京也将成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市，奥运直播当然就成为人们关注的焦点！北京冬奥会山地转播中心位于北京2022年冬奥会张家口赛区的核心区，包括转播中心本体建筑和电视演播室两大部分。山地转播中心面积约1.2万平米，内设四个转播技术分隔区；电视演播室建筑面积约8000平方米，分上、中、下三层，设有10个电视演播间。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A．电磁波在真空中的传播速度是
B．电磁波不能传播能量
C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线均属于电磁波
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在
【答案】ACD
【详解】A．电磁波在真空中的传播速度是，选项A正确；
B．电磁波能传播能量，选项B错误；
C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线均属于电磁波，选项C正确；
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，选项D正确。故选ACD。
10．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的I—U图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是（ ）
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小
B．对应P点，小灯泡的电阻为
C．对应P点，小灯泡的电阻为
D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围“面积”
【答案】BD
【详解】A．I-U图线中各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，由题可知斜率减小，说明随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，故A错误；
BC．根据电阻的定义可知，对应P点的电压为U1，电流为I2，则小灯泡的电阻为，而R不等于切线斜率，故B正确，C错误；
D．根据功率表达式，则有小灯泡功率为图中矩形PQOM所围“面积”的数值，故D正确；故选BD。
11．如图，A板的电势UA=0，B板的电势UB随时间的变化规律如图所示。电子只受电场力的作用，且初速度为零（设两板间距足够大），则（ ）
A．若电子是在t=0时刻进入的，它将一直向B板运动
B．若电子是在t=0时刻进入的，它将时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上
C．若电子是在t=时刻进入的，它将时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上
D．若电子是在t=时刻进入的，它将时而向B板运动，时而向A板运动，最后不能打到B板上
【答案】ACD
【详解】AB．若电子在t=0时刻进入板间电场，电子将在一个周期内先做匀加速运动后做匀减速运动，以后沿同一方向重复这种运动，直到碰到B板，故A正确，B错误；
D．若电子在t=时刻进入，由对称性可知，电子先正向加速，然后正向减速到零，再反向加速，最后反向减速，即电子将在板间做往复运动，故D正确；
C．若电子在t=时刻进入板间，则电子在前T内向B板加速运动，再T向B板减速，然后T向A板加速，再T内向A板减速运动，以后重复这种运动，直到碰到B板，故C正确。
解法二：图像法。选取竖直向上为正方向，作出电子的vt图像如图所示，根据图像很容易求解A、C、D正确。
故选ACD。
12．如图所示，内壁光滑的绝缘材料制成圆轨道固定在倾角为的斜面上，与斜面的交点是A，直径垂直于斜面，直径和分别在水平和竖直方向上。它们处在水平方向的匀强电场中。质量为m、电荷量为q的小球（可视为点电荷）刚好能静止于圆轨道内的A点。现对在A点的该小球施加一沿圆环切线方向的瞬时速度，使其恰能绕圆环完成圆周运动。下列对该小球运动的分析中正确的是（ ）
A．小球一定带正电B．小球运动到B点时动能最小
C．小球运动到M点时动能最小D．小球运动到D点时机械能最小
【答案】BD
【详解】A．小球原来处于静止状态，分析受力可知，小球所受的电场力方向向左，与电场强度方向相反，所以小球带负电，故A错误；
BC．小球静止时，受到重力、电场力和轨道的支持力作用，由平衡条件得知，重力与电场力的合力方向与支持力方向相反，与斜面垂直向下，则小球从A运动到B点的过程中，此合力做负功，动能减小，所以小球运动到B点时动能最小，故B正确，C错误；
D．根据功能关系可知，电场力做负功越多，小球的机械能减小越多，可知，小球从A运动到D点时，电场力做负功最多，所以小球运动到D点时机械能最小，故D正确。故选BD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）某兴趣小组要测量一段金属丝的电阻率，设计的实验步骤如下：
（1）用螺旋测微器在金属丝的不同部位测量截面直径，并计算出平均值D作为直径的测量值，其中一次测量如图甲所示，由图可知这次测量的直径为________mm。
（2）剪下一段金属丝，在一半径为20cm的木质量角器上绕半周，接入如图乙所示的电路中，通过金属夹所夹位置改变金属丝接入电路的长度，图乙中导线端点尚未连接完毕，请在图乙中用笔画线代替导线将实物电路图补充完整______。
（3）电路连接完毕后闭合开关，调节金属夹所夹位置使接入电路的金属丝所对应的圆心角，并调节滑动变阻器的阻值，此时的电压表和电流表读数分别如图丙所示，电压表的示数________V，电流表的示数________A。
（4）改变金属夹所夹位置，通过调节滑动变阻器的阻值，使每次电流表的读数达到一相同值时，选择电压表合适量程接入电路，记录多组电压表的示数和对应量角器的角度。
（5）根据记录的数值，作出图像如图丁所示，若图丁中图线的斜率为，金属丝的直径为、量角器的半径为，请用上述字母表示该金属丝的电阻率表达式________，计算结果为________（结果保留一位有效数字）。
【答案】 0.397-0.399 见解析 2.40 0.50
【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图甲所示螺旋测微器可知，金属丝的直径为
（2）[2]由于金属丝的电阻比较小，用伏安法测量其电阻时，采用电流表外接法，电压表分流较少，可以减少系统误差，实物图如图所示
（3）[3][4]电压表的量程为3V，其分度值为0.1V，故电压表的示数为2.40V；电流表的量程为0.6A，其分度值为0.02A，故电流表的示数为0.50A。
（5）[5][6]根据题意可知，，，联立可得则图像的斜率为
可得金属丝的电阻率表达式为代入数据得
14．（8分）某同学准备测量电池组的电动势和内阻。除被测电池组、开关、导线若干外，还有下列器材供选用：
A．电压表（量程为，内阻约为） B．电压表（量程为，内阻约为）
C．电阻箱
D．定值电阻
E.定值电阻
（1）该同学首先用多用电表的直流挡粗略测量电池组的电动势，电表指针如图甲所示，则该电表读数为________。
（2）已知电池组的内阻约为，为准确测量电池组的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路图，其中电压表应选择________（填“A”或“B”）；定值电阻应选择________（填“D”或“E”）。
（3）改变电阻箱的阻值，记录对应电压表的读数，作出的图像如图丙所示，图线横、纵坐标轴的截距分别为、，定值电阻的阻值用表示，则可得该电池组的电动势为________，内阻为________。（用题目中所给的字母表示）
（4）该实验测得的电动势与真实值相比________（填“偏大”“偏小”或“不变”），内阻的测量值与真实值相比________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】 5.2 B D 偏小 偏小
【详解】（1）[1]直流10V挡的表盘分度值为0.2V，读数精确到0.1V，即
（2）[2]虽然两个电压表量程都高于电动势的粗侧值，但为了能使电压表指针有适当的偏转幅度，从而减小读数误差，应选择量程较小的B。
[3]由于电池组内阻较小，所以调节电阻箱阻值后可能电压表示数变化并不明显，串联定值电阻的作用是正是解决上述问题，R2阻值过大，电压表示数过小，所以应选择D。
（3）[4][5]根据闭合电路欧姆定律有变形后有由题意知；解得；
（4）[6][7]设电压表内阻为RV，电动势和电阻的真实值分别为E′和r′，则根据闭合电路欧姆定律有
变形后有由题意知；
则；即该实验测得的电动势和内阻与真实值相比均偏小。
15．（10分）如图所示，电源电动势为E=10V，内阻为r=1Ω，定值电阻的阻值为R1=R2=1Ω，平行板电容器的电容为C=100μF，两极板间距离为d=30cm，B极板接地，调节电阻箱，使其示数为R3=3Ω，闭合开关S，电路稳定时，电容器正中间P点有一质量为m、电荷量为q=0.02C的小球正好处于静止状态，取g=10m/s2，求：
（1）小球的质量m；
（2）将小球仍固定在原来的位置P，将电阻箱的电阻改为R3'=8Ω，当电路稳定时，求这时小球的电势能Ep及该过程通过R2的电荷量Q。
【答案】（1）0.04kg；（2）-0.08J，；
【详解】（1）开关S闭合，电路稳定后，串联，中没有电流通过。
电容器的电压 小球静止时，由平衡条件有；m=0.04kg
（2）将电阻箱的电阻改为R3'=8Ω， 开关S闭合，电路稳定时
因为电容器下极板接地，所以此时，上极板电势为8V，下极板电势为0V，P处于正中间，所以P点电势为4V，EP=qφ=-0.02×4J=-0.08J流过R2的电荷量
16．（10分）一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参量如下表.质量为M=70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力F阻恒为车和人总重力的，g取10m/s2。
（1）求此车永磁铁电机线圈的电阻和在额定电压下正常工作时的效率；
（2）仅在永磁铁电机以额定功率提供动力的情况下，求人骑车行驶的最大速率。
【答案】（1）2.5Ω；75%；（2）6m/s
【详解】（1）由表可知，电机的额定电压为U0=40V，额定电流为I0=4A，所以电机正常工作时的输入功率为P入=U0I0=40×4W=160W因电机的额定输出功率为P出=120W所以线圈电阻的功率Pr=160W-120W=40W
根据Pr=r可得线圈电阻r=2.5Ω电机的效率为η=×100%=75%
（2）行驶时所受阻力为f=k（M+m）g=0.02×（30+70）×10N=20N当达到最大速率vm时，有P出=fvm
所以最大速率vm=6m/s
17．（12分）如图所示，在粗糙水平面内存在着2n个有理想边界的匀强电场区，水平向右的电场和竖直向上的电场相互间隔，每一电场区域场强的大小均为E，且，电场宽度均为d。一个质量为m、电荷量为q的带正电的物体（可看作点电荷），从第一个向右的电场区域的边缘由静止进入电场，该物体与水平面间的动摩擦因数为，则物体从开始运动到离开第2n个电场区域的过程中，求：
（1）电场力对物体所做的总功？摩擦力对物体所做的总功
（2）物体在第2n个电场（竖直向上的）区域中运动的速度？
（3）物体在所有水平向右的电场区域中所经历的总时间？
【答案】（1），（2）；（3）
【详解】（1）电场力对物体所做的总功摩擦力对物体所做的总功
（2）根据动能定理即解得
物体在第2n个电场中，电场力竖直向上等于竖直向下的重力，所以物体匀速运动
（3）若将物体在水平向右的加速电场中的运动连起来，物体的运动可以看做初速度为零的匀加速度直线运动，则即解得
18．（14分）如图甲所示的坐标系内，极板长为L、间距为d的平行金属板A、B和平行于金属板的细管C放置在第二象限，管C离两板等距且开口在y轴上；静电分析器位于第一象限，内部电场的电场线沿半径方向指向圆心O。A极板左端处的粒子源P可沿特定方向发射某一速度的α粒子，当板A、B加上某一电压时，α粒子刚好以速度v0从管C水平射出，进入静电分析器后恰好做匀速圆周运动，时刻α粒子垂直x轴进入第四象限的交变电场中，交变电场随时间变化关系如图乙所示，规定沿x轴正方向为电场正值的方向。已知α粒子电荷量为+2e，质量为m，在静电分析器内运动轨迹处的场强大小为E0，不计α粒子的重力。求：
（1）A、B板间的电压U；
（2）α粒子在静电分析器中运动的轨迹半径r；
（3）当时，α粒子的坐标。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）α粒子在A、B板间做类斜抛运动，加速度大小为 设α粒子做类斜抛运动的时间为t，水平方向上有 竖直方向上有 联立以上三式解得
（2）α粒子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有 解得
（3）α粒子在第四象限电场中运动的加速度大小始终为
α粒子在时间内，在x轴正方向上做匀加速运动，在时间内，在x轴正方向上做匀减速运动，根据匀变速运动的对称性可知在时刻α粒子的x方向分速度恰好减为零，则在时间内，α粒子在x方向的位移大小为 ；时间内，α粒子在x方向的位移大小为，时，α粒子的横坐标为，纵坐标为，时，α粒子的坐标为。规格
后轮驱动直流永磁铁电机
车型
电动自行车
额定输出功率
120W
质量质量
30kg
额定电压
40V
最大截重
120kg
额定电流
4A