上海市浦东新区2023-2024学年高二上学期期末教学质量检测物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1浦东新区2023学年第一学期期末教学质量检测高二物理考生注意：1．试卷满分100分，考试时间60分钟。2．本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写考生信息。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。3．本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。4．本试卷标注“计算”“简答”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。5．除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小g均取9.8m/s2。一、静电现象（18分）静电现象在生活中十分常见，比如摩擦过的梳子可以吸引细小水流，冬天脱毛衣的时候常会听到“噼噼啪啪”的声音，并伴有“小火星”。人们可以利用静电，也要防范静电带来的危害。1.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，和橡胶棒摩擦过的毛皮也带正电。如果将均不带电的毛皮与玻璃棒摩擦，它们________（选填“能”或“不能”）各自带电。2.不能用“同种电荷相互排斥”来解释的现象是（）A. B.C. D.3.18世纪中叶以前，研究带电体之间的静电力遇到三大困难：一是带电体上的电荷分布、带电体之间的距离难以确定，解决办法是建立________模型；二是静电力非常小，难以测量，库仑采用________装置解决了这一难题；三是电荷量大小的量度，库仑利用电荷在两个相同金属球之间________（选填“等量”或“不等量”）分配的原理实现了电荷量的成倍变化，最终得到静电力作用规律。4.在氯化钠晶体结构中相邻的一价钠离子与一价氯离子之间的距离d=2.8×10-10m。它们之间的静电力大小为_______________N。（提示：一价正离子电荷量e=1.6×10-19C，静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，结果保留2位有效数字）5.如图所示为某种静电喷涂装置的原理图，接上高压电源后，装置的两极间产生强电场，虚线表示电场的等差等势面，实线表示该电场的部分电场线。（1）请根据图中信息标出电场线方向________；（2）根据图中信息，电荷量为q的正电荷在a点受到的电场力______（选填“大于”、“小于”或“等于”）在b点受到的电场力；若a、b两点的电势分别为φa、φb，则将电荷量为q的正电荷由a移动到b的过程中，电场力做的功为________（用已知物理量字母表示）。6.加油站的静电安全工作非常重要，属于防范静电危害的举措有（）A.加油前人要触摸一下静电释放器 B.在加油站禁止穿脱化纤服装C.油罐车应装有拖地的铁链 D.定期检查电路以防止线路老化【答案】1.能2.D3.点电荷扭秤等量4.2.9×10-95.见解析大于q（φa－φb）6.ABC【解析】1.原子内部的质子和中子被紧密地束缚在一起构成原子核，原子核的结构一般是很稳定的。通常离原子核较远的电子受到的束缚较弱，容易受到外界的作用而脱离原子。当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上。于是，原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。这就是摩擦起电的原因。所以材料失去电子容易程度决定材料能否带电。2.A．悬挂的玻璃板受同种电荷排斥发生偏转。A不符合题意；B．验电器带电后带同种电荷，相互排斥指针发生偏转。B不符合题意；C．通过起电机让人体带电，人的头发竖起散开，是因为头发带同种电荷，相互排斥。C不符合题意；D．雷电是天空中的某一块云层与另一块云层或者与大地，由于所带的电荷性质相反而产生瞬间剧烈放电的现象。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。所以雷电不属于“同种电荷相互排斥”的现象。D符合题意。故选D。3.[1]两个实际的带电体间的相互作用力与它们自身的大小、形状以及电荷分布都有关系。任何带电体都有形状和大小。当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。[2]库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。[3]在库仑那个年代，还不知道怎样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有。不过两个相同的金属小球，一个带电、一个不带电，互相接触后，它们对相隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等，因此，可以断定这两个小球接触后所带的电荷量相等。这意味着，如果使一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半。4.根据库仑定律，它们之间的静电力5.[1]由题图可知，电场的方向由发射极指向吸板。[2]因为虚线为等差等势面，由题图可知，a点的等势面较b点的密集，可知a点的场强大小大于b点的场强大小，则a点的电场力大于b点的电场力。[3]由题知q沿电场线方向做正功，电势能减小，则代入得6.A．加油前要触摸一下静电释放器，可以把静电导走。A符合题意；B．在加油站禁止脱穿化纤服装，防止静电起火。B符合题意；C．油罐车装有导电橡胶拖地带，可以把静电导入大地。C符合题意；D．定期检查电路，防止线路老化，短路引起火灾。D不符合题意；故选ABC。二、密立根油滴实验（16分）美国物理学家密立根通过实验首次测定了元电荷。实验方法是通过调节电场使油滴受力平衡，从而计算出油滴的电荷量。经过大量实验，密立根发现所有油滴的电荷量均为某个最小固定值的整数倍。7.实验装置如图甲所示，能在两极板之间悬浮的油滴带______电（选填“正”或“负”）。如果该油滴质量为m，所在位置处电场强度为E，则该油滴所带电荷量q=__________。实验中两极板间距为5mm（视为匀强电场），电压加至400V时，两极板间的电场强度大小为______N/C。若该油滴所受电场力与电荷量可在F-q图中用a点表示，则另一电荷量为qʹ的油滴在图中可能由______点表示（选填“b”、“c”或“d”）。8.某带电物体所带电荷量不可能是（）A.3.2×10-20C B.4.8×10-16CC.6.4×10-17C D.8.0×10-19C9.两个靠得很近的平行金属板构成电容器，将它连成如图乙所示的电路。闭合开关K，先将开关S拨到1，这时电容器开始________（选填“放电”或“充电”），一段时间后再将S拨到2，通过小灯的电流方向为______（选填“A到B”或“B到A”）；实验测得一个电容为100μF的电容器充电完成后两端电势差为6V，则在它放电过程中经过灯泡的总电荷量为______C。【答案】7.负b8.A9.充电A到B6×10-4【解析】7.[1][2][3][4]如图，电场强度方向向下，而电场力向上，则油滴带负电。根据得两极板间的电场强度大小为8.带电体的电荷量应为元电荷的整数倍，只有A选项不可能。故选A9.[1][2][3]先将开关S拨到1，电容器与电源连接，电容器开始充电。由于电容器右极板带正电，左极板带负电，再将S拨到2，电容器开始放电，通过小灯泡的电流方向由A到B。放电过程中经过灯泡的总电荷量为三、地球的磁场（22分）地球可以看作一个天然的大磁体。地磁场对人类的生存和活动都有着重要意义，如利用它为航海、行军导航，利用地磁场的分布特征寻找矿藏等。10.地球表面上水平放置的指南针可以“指南”，相关解释正确的是（）A.地球表面磁场方向由南向北，指南针静止时N极指向北方B.地球表面磁场方向由南向北，指南针静止时N极指向南方C.地球表面磁场方向由北向南，指南针静止时S极指向北方D.地球表面磁场方向由北向南，指南针静止时S极指向南方11.某同学受奥斯特和安培实验的启发，产生了探究通电长直导线周围磁场的兴趣。探究过程如下：（1）如图甲所示，让竖直的通电长直导线垂直穿过一张硬纸板，以导线为中心在纸板上任意作直线ab、cd，在直线上不同位置放上能够自由转动的小磁针。发现当小磁针静止时，直线上关于导线对称的两处小磁针N极指向_______(选填“相同”或“相反”）。改变电流大小，小磁针指向将______（选填“变化”或“不变”）；（2）请在图乙中画出通电长直导线周围的磁感线平面分布图_________。（要求：画出三条磁感线）12.据测量，地球表面某处地磁场的磁感应强度水平分量为3.0×10-5T。（1）1T=1___________（用国际单位制基本单位表示）；（2）若该处有半径为10cm并绕制了100匝的闭合线圈竖直放置且与地磁场方向垂直，如图丙，则穿过该线圈平面的磁通量为_____Wb（保留2位有效数字），当该线圈绕其竖直直径转动时，线圈内_____感应电流（选填“有”或“无”）；（3）某校物理兴趣小组估测磁体附近磁感应强度。他们将一小磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上。如图丁所示，开关断开，小磁针静止时N极指向处于水平面内xOy坐标系中的y轴正方向。闭合开关后，发现小磁针N极的指向与y轴正方向的夹角为45°。①请在图上标明螺线管上导线的绕向___________；②求该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小___________。【答案】10.A11.相反不变12.kg/(A·s2)9.4×10-7有见解析3.0×10-5T【解析】10.地磁场北极在地理南极附近，地球表面磁场方向由南向北，指南针静止时N极指向北方，S极指向南方。故选A。11.（1）[1][2]通电直导线周围磁场的磁感线是以直导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆位于与导线垂直的平面上，且距导线越近，磁场越强，当小磁针静止时，直线上关于导线对称的两处小磁针N极指向相反；改变电流大小，磁场方向不变，小磁针指向将不变。（2）[3]如图12.（1）[1]根据用国际单位制基本单位表示1T=1kg/(A·s2)（2）[1][2]穿过该线圈平面的磁通量为当该线圈绕其竖直直径转动时，线圈内磁通量发生变化，有感应电流。（3）①[1]根据小磁针N极的指向，螺线管右端为N极，螺线管上导线的绕向如图②[2]由矢量图可得因此B电=3.0×10－5T四、电能的使用（14分）电给人们的生产生活带来了极大的便利，炎炎夏日里可以使用电扇、空调；冷冷冬日里可以使用电热水袋、热水器。在使用电能时应该提高效率，以减少资源的浪费；还要注意用电安全。13.我国民用照明电路使用的是_________（选填“交流电”或“直流电”），火线与零线间的电压为___________（选填“220V”或“380V”）。14.在一个三口之家中，共有10盏40W白炽灯，倘若使用照明亮度相近的5WLED灯代替，每年可因此节约_________元电费。（保留3位有效数字，假设每盏灯平均每天照明时间为5h，家庭电费为0.61元/kW·h）15.如图甲所示的家庭电路中存在三处不同类型的安全隐患，试找出其中两处。（1）___________________________；（2）___________________________。16.某品牌电热水袋的电路原理图如图乙所示。电压U恒定，发热丝R2置于液体中。正常工作时指示灯呈现绿色，出现故障时指示灯不亮或呈现红色。（1）当指示灯因烧断而不能正常发光时，发热丝R2每小时产生的热量将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。（2）某同学想探究亮红灯和亮绿灯时电压的差异，找到同一型号的指示灯、一个恒压源、一个多用电表，正确的连接方式是（）A. B.C. D.17.某品牌的落地电风扇，其内部工作电路如图丙所示，总电阻220Ω。给电风扇接通220V电源后，电路中电流____1A（选填“大于”、“小于”或“等于”）。【答案】13.交流电220V14.39015.两孔插座的开关接在零线上了，应该接在火线上三孔插座没有接地，应将中间孔接地16.不变A17.小于【解析】13.[1][2]我国民用照明电路使用的220V交流电，即火线与零线间的电压为220V。14.根据题意可知，用白炽灯照明，每天耗电量为用LED灯照明，每天耗电量为所以每年可因此节约的电费为15.[1][2]两孔插座的开关接在零线上了，应该接在火线上，同时三孔插座没有接地，应将中间孔接地。16.[1]由于R2并联电源两端，电压恒定，根据公式可知，发热丝R2每小时产生热量将不变；[2]多用电表测量电压时，多用电表应与指示灯并联，且电流应从红笔流入，黑笔流出。故选A。17.电风扇正常工作时有即所以当电压为220V，电阻为220Ω时，流过电风扇的电流应小于1A。五、能源（10分）能源是现代社会发展不可或缺的重要资源。然而，随着全球人口的增长和经济的发展，能源消耗不断增加，给环境带来了巨大压力，因此，寻找可持续的能源利用方案已成为当今社会的重要课题。18.光伏发电是利用太阳能实现________转换（选填“光热”或“光电”）的新能源技术，________能是利用核反应获得的新能源。19.风能是我国未来开发和利用的重要能源之一，属于（）A.一次能源 B.二次能源C.不可再生能源 D.可再生能源20.如图所示是一种被称为“郁金香风力发电机”的小型发电机，该风力发电机能将通过有效面积内空气动能的约40%转化为电能。某同学根据“发电机在发电过程中能量有损耗”这一事实得出结论：发电过程能量是不守恒的，是与能量守恒定律相矛盾的。你认为呢？_________。21.电磁波也具有能量，可被人们用来传输信号、杀菌、加热、探测、定位等，除了可见光、红外线、γ射线，请再列举两个电磁波其他频段的名称：________，______。【答案】18.光电核19.AD20.空气动能除40%转化为电能外，其余一部分转化为内能，能量并没有消失，只是没有被利用，这与能量守恒定律不矛盾21.无线电波紫外线【解析】18.太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置；故光伏发电是利用太阳能实现光电的新能源技术；核能是利用核反应获得的新能源。19.AB．风能属于一次能源，故A正确；CD．根据可再生属性，分成可再生能源、非可再生能源，风能为可再生资源，故D正确，C错误。20.空气动能除40%转化为电能外，其余一部分转化为内能，使空气温度升高，故能量并没有消失，只是没有被利用，这与能量守恒定律不矛盾。21.电磁波谱根据波长情况分为无线电波、微波、红外线、可见光（红橙黄绿蓝靛紫）、紫外线、X射线、γ射线；故除了可见光、红外线、γ射线，再列举两个电磁波其他频段的名称为无线电波、紫外线。六、电子吊秤物理兴趣小组的同学用一根拉力敏感电阻丝制作电子吊秤。他们按图甲所示电路设计了一个简易“吊秤”，通过光滑绝缘环可吊起重物。已知：E=3V，r=1Ω；毫安表电阻RA=50Ω；不吊重物时，电阻丝电阻R0=100Ω。22.电源是闭合电路的重要元件，干电池所标“1.5V”表示（）A.每一个电子经过电池时有1.5J化学能转化为电能B.每1s电荷经过电池时有1.5J化学能转化为电能C.每1C电荷经过电池时有1.5J化学能转化为电能23.某实验小组在测该电阻丝的电阻率时，先用________________（填仪器名称）直接测出电阻丝横截面直径为d，再用伏安法测出长度为L的电阻丝阻值为R。用以上测量值计算电阻率的表达式是ρ=____________。24.不吊重物时，闭合开关，调节R1，当R1=________Ω时，毫安表指针满偏至10mA；此时电源的总功率为________W，拉力敏感电阻丝的热功率为________W。25.不吊重物时，闭合开关，调节R1使毫安表指针满偏的操作可视为吊秤的“调零”过程。调零结束后，保持R1滑片位置不变。接着在环下吊上重