高二物理期末模拟卷【测试范围：沪科版2020必修三9~12章选修二5~6章】（全解全析）（上海专用）

2024-2025学年高二物理上学期期末模拟卷（考试时间：60分钟，分值：100分）注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。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．测试范围：沪科版2020必修三第9~12章，选修二第5~6章。4．难度系数：0．7。一、选择题：本题共12小题，每小题3分，共36分。每小题只有一项符合题目要求。1．如图，在一个点电荷Q附近的a、b两点放置检验电荷，则检验电荷的受力F与其电荷量q的关系图中正确的是（）A.B.C.D.【答案】B【详解】因为离点电荷越近，电场强度越大，根据电场强度的定义式得：所以F-q图像的斜率为电场强度，所以a点与原点连线的斜率大于b点与原点连线的斜率，故B正确。2．A、B是一条电场线上的两点，若在A点释放一初速为零的电子，电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B，其电势能Ep随位移s变化的规律如图所示。设A、B两点的电场强度分别为EA和EB，电势分别为φA和φB．则（）A.EA>EB，φA>φB B.EA>EB，φA＜φBC.EA＜EB，φA>φB D.EA＜EB，φA＜φB【答案】B【解析】电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B，电势能减小，电场力做正功，电场力向右，电场强度向左，电势升高，所以φA＜φB；因为，电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B，图像的斜率减小，电场强度减小，所以EA>EB。故选B。3．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态，现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则（）A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.P点的电势将降低C.带电油滴的电势能将减少D.极板带电量将增加【答案】B【解析】A．将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，因为极板间电压不变根据可知场强在减小，电场力减小，则带点油滴向下运动，故A错误；B．场强减小，而P与下极板间距离不变，根据可知，P与下极板间电势差减小，且P点电势高于下极板，则P点电势降低，故B正确；C．由平衡态可知，电场力向上，场强方向向下，故油滴带负电，P点电势降低，电势能增加，C错误；D．根据，，知U不变，d增大C减小，故Q减小，故D错误。4．横截面积为S的导线中，通有大小为I的电流，已知导线单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间t内通过导线截面的电子数是（）AIt B. C. D.【答案】C【解析】BC．已知导线单位体积中有n个自由电子，则在时间t内通过导线截面的电子数是故C正确，B错误；AD．根据电流定义式可得总的电荷量为在时间t内通过导线截面的电子数是故AD错误。故选C。5．某同学利用如图所示的电路测定干电池的电动势和内电阻，在是否可忽略电流表内阻这种情况下，以电阻箱读数R为横坐标，电流表读数的倒数为纵坐标。下图中实线代表电流表内阻可忽略的情况，虚线代表电流表内阻不可忽略的情况，这四幅图中，能正确反映相关物理量之间关系的是（）A.B.C.D.【答案】A【解析】若不考虑电流表的内阻，则则考虑电流表的内阻则两种情况斜率相同，截距不同，电流表内阻不可忽略时截距大，虚线在实线的上方。故选A。6．如图所示电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，各电表均为理想表。闭合电键后，将滑动变阻器滑片向下滑动，电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则（）A.变小 B.不变C.V1、V2、A示数均变大 D.电源输出功率先增大后减小【答案】B【详解】原电路是R和滑动变阻器串联，电流表测干路电流，V1测量R两端电压，V2表示总的路端电压，V3测量滑动变阻器两端电压。A．根据公式可得，内阻不变，所以不变，故A错误；B．根据公式可得：，故B正确；C．将滑动变阻器滑片向下滑动，总电阻减小，由公式则总电流增加，路端电压减小。电路中测量R的电压，由可知，的示数变大。测量的是路端电压，示数减小。电流表A测量的是总电流，示数增加。故C错误；D．当外电路电阻等于内阻时，电源输出功率最大，依题意，定值电阻阻值大于电源内阻阻值，所以将滑动变阻器滑片向下滑动，外电阻减小，并且始终大于内阻，电源的输出功率会增加，D错误。7．有两条长直导线垂直水平纸面放置，交纸面于a、b两点，通有大小相等的恒定电流，方向如图．a、b的连线水平，c是ab的中点，d点与c点关于b点对称．已知c点的磁感应强度为B1，d点的磁感应强度为B2，则关于a处导线在d点产生磁场的磁感应强度的大小及方向，下列说法中正确的是（）A.B1+B2，方向竖直向下 B.B1－B2，方向竖直向上C.+B2，方向竖直向上 D.－B2，方向竖直向下【答案】D【详解】由安培定则可知，a导线在d处产生的磁感应强度方向竖直向下。设a处导线在c点的磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，根据对称性b导线在c处产生的磁感应强度的大小为B，方向也是竖直向下，所以B1=2B。设a处导线在c点的磁感应强度的大小为B’，方向竖直向下，又因为b导线在d点的磁感应强度也是B，且大于B’，但方向向上，所以B2=B-B’。联立以上两式解得方向竖直向下，故ABC错误，D正确。8．如图，质量为m的金属杆ab垂直放在水平导轨上，处在匀强磁场中，磁场方向与水平面成θ角斜向上。开关闭合后金属杆保持静止，正确表示金属杆受力示意图的是（从a端看）（）A. B. C. D.【答案】B【解析】由左手定则知金属杆所受安培力垂直与磁场方向向左上方，金属杆保持静止，由平衡条件可知，金属杆一定受到向右的摩擦力，金属杆也一定受到轨道的支持力，以及重力，受力示意图如图故B正确。9．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图、若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（）A.三个粒子都带负电荷 B.c粒子运动速率最小C.c粒子在磁场中运动时间最短 D.它们做圆周运动的周期Ta<Tb<Tc【答案】C【解析】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，结合左手定则可知，三个粒子都带正电荷，A错误；B．根据可得三个带电粒子的质量、电荷量相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，则由图知，a粒子的轨迹半径最小，c粒子的轨迹半径最大，则a粒子速率最小，a粒子动能最小，c粒子速率最大，B错误；D．三个带电粒子的质量和电荷量都相同，由粒子运动的周期可知三粒子运动的周期相同，即D错误；C．粒子在磁场中运动时间，θ是粒子轨迹对应的圆心角，也等于速度的偏转角，由图可知，a在磁场中运动的偏转角最大，运动的时间最长，c在磁场中运动的偏转角最小，c粒子在磁场中运动时间最短，C正确。10.如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框，边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则（）A.线框中产生的感应电流方向为B.线框中产生的感应电流逐渐增大C.线框边所受的安培力大小恒定D.线框整体受到的安培力方向水平向右【答案】D【解析】A．根据安培定则可知，通电直导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度随时间均匀增加，根据楞次定律可知，线框的磁感应强度方向向外，故线框中产生的感应电流方向为逆时针方向，即，A错误；B．线框中产生的感应电流为，n=1空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，故线框中产生的感应电流不变，B错误；C．线框边感应电流保持不变，磁感应强度随时间均匀增加，根据安培力表达式，故所受的安培力变大，C错误；D．线框所处空间的磁场方向垂直纸面向里，线框中产生的感应电流方向为，根据左手定则可知，线框边所受的安培力水平向右，线框边所受的安培力水平向左。通电直导线的磁场分布特点可知边所处的磁场较大，根据安培力表达式可知，线框整体受到的安培力方向水平向右，D正确。11．如图所示，半径为0.2m粗细均匀的圆形轨道内存在着垂直轨道平面的匀强磁场，磁感应强度大小为0.5T，导体棒ab与虚线直径平行，长度为0.4m，在外力作用下沿轨道平面匀速运动，速度大小为3m/s。已知轨道总电阻为4，导体棒总电阻为2。运动过程中导体棒与轨道良好接触，忽略阻力及摩擦，当导体棒通过圆心时，a、b两点的电势差为（）A.0.6V B.0.5V C.0.3V D.0.2V【答案】D【详解】当导体棒通过圆心时感应电动势此时外电路电阻，则a、b两点的电势差为，故选D。12.如图所示，在直角边长为2L的等腰Rt△ABC区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场。用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，沿纸面从左向右以速度v匀速通过整个磁场区域。设电流逆时针方向为正方向，则线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是（）（A）（B）（C）（D）【答案】B【详解】线框开始进入磁场运动L的过程中，只有边bc切割，切割有效长度不变，感应电动势不变，感应电流不变，由右手定则可知感应电流为逆时针方向（正方向）；前进L后，边bc开始出磁场，边ad开始进入磁场，回路中的感应电动势为边ad产生的减去bc边在磁场中产生的电动势，线圈切割磁感线的有效长度从零逐渐增大，回路中感应电动势从零逐渐增大，感应电流从零逐渐增大，感应电流为顺时针方向（负方向）；当线圈再前进L时，边bc完全出磁场，ad边也开始出磁场，有效切割长度逐渐减小，感应电动势从零逐渐减小，感应电流逐渐减小，感应电流为顺时针方向（负方向）。故选B。二、填空题：本题共5小题，每空2分，共22分。13． 电场中有A、B、C三点，一电量为+q、质量为m的带电粒子仅受电场力作用，从A点开始以初速v0做直线运动，其v﹣t图象如图。粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点。由图可推断，A、B、C三点中，_____点的电场强度最大，粒子经过_____点时具有的电势能最大；A、B两点的电势差UAB＝______。【答案】

B

B

【详解】[1]v﹣t图像的斜率表示加速度，分析图像可知，斜率先增大后减小，则粒子的加速度先增大后减小，B点加速度最大，由可知B点电场强度最大；[2]由图像可知，粒子从A点经B点运动到C点速度先减小后增大，所以动能先减小后增大，根据能量守恒定律，电势能应该先增大后减小，B点的动能最小，则电势能最大；[3]带电粒子由A到B的过程中，根据动能定理可知解得A、B两点的电势差14．图（a）电路中的电源为化学电池，a、b为电池的正、负极。已知化学电池的电极附近存在化学反应薄层，薄层内的正电荷在化学力（非静电力）的作用下从低电势移动到高电势处，沿电流方向形成图（b）所示的电势“跃升”（c、d之间为电源内阻）。闭合电键S，a、b两点之间电势差为，一电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中，非静电力做功为W1；断开电键S，a、b两点之间电势差为U2，电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中，非静电力做功为W2，则U1_____U2，W1_______W2（均选填“大于”、“小于”或“等于”）。【答案】小于等于【详解】[1]设电源电动势为E，电键闭合时ab两点之间路端电压U1=E-Ir<E，断开电键S，I=0，所以a、b两点之间电势差为U2=E，所以[2]根据电动势的定义，无论闭合或断开电键S，把正电荷q从电源负极搬送到正极，非静电力做功为均为W=qE。电子从正极a点在电源内部经d、c移动至负极b点的过程中，等效于把正电荷e从负极搬送到正极，即非静电力做功为均为W=eE，所以15．如图（a），电路中电源的内阻可忽略不计，其电动势E=6V，R1为可变电阻。电阻R的U–I特性曲线如图（b）所示。当通过电阻R的电流强度为2.0mA时，R的阻值为_____Ω。将可变电阻阻值调到750Ω时，R两端的电压为_________V。【答案】10003【详解】[1]由图知，当通过电阻R的电流强度为2.0mA时，电阻R的电压为2V，根据欧姆定律[2]将可变电阻等效到电源的内阻，考虑到横坐标电流强度的单位是mA，所以U=E-Ir=6-0.75I，在图中画出等效电源的U–I特性曲线如图：通过交点可知，此时R两端的电压为3V。16．如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r，圆形匀强磁场垂直它们所在的面，磁感应强度为B，其边缘恰好与a线圈重合，则穿过a的磁通量为________，当磁场方向变为垂直纸面向里，穿过b线圈磁通量的变化量的大小为________。【答案】【解析】[1]由于磁场边缘恰好与a线圈重合，则穿过a的磁通量为[2]由于回路处于磁场中的有效面积均为线圈a的面积，可知，开始穿过b线圈的磁通量也为当磁场方向变为垂直纸面向里，穿过b线圈磁通量为可知，穿过b线圈磁通量的变化量为解得即穿过b线圈磁通量的变化量的大小为。17．如图所示，圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成闭合回路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，则线圈a中产生的感应电流方向（俯视看）为_______（填“顺时针”或“逆时针”）；线圈a对水平桌面的压力将______（填“增大”或“减小”）【答案】逆时针增大【解析】[1]当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，则b产生的磁场增大，根据安培定则可知磁场的方向向下，从而判断出穿过线圈a的磁通量向下增加，根据楞次定律可以判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针；[2]开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向下滑动时，穿过线圈a的磁通量增加，故只有线圈面积减少或远离线圈b时才能阻碍磁通量的增加，故线圈a有远离b的趋势，故线圈a对水平桌面的压力将增大。三、计算题：本题共2小题，6分+14分，共20分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。18．太阳能汽车是利用太阳能电池，将太阳能直接转化为电能，再利用电动机驱动汽车的一种新型汽车，目前正处在实验阶段。某辆实验车，太阳能电池板的总面积S=8m2，太阳光照射到电池板单位面积上的辐射功率P0=1kW/m2，对电动机的供电效率η1=15%，提供的电压U=120V，电动机的内阻r=2Ω，实验车内部机件摩擦的能耗率η2=10%，在水平路面行驶时车受到的阻力Ff=150N。求这辆实验车在该路面上行驶的最大速率。【答案】太阳能电池对电动机提供的电功率为流过电动机的电流为电动机产生的牵引力的功率为实验车达最大速率时做匀速直线运动，此时有F牵=Ff；而P牵=F牵vm；所以vm=EQ\F(P牵,Ff)=EQ\F(900,150)m/s=6m/s19.质谱仪示意图如图所示，一粒子束从两极板P1和P2的中心轴线水平入射，通过两极板中间区域后部分粒子能够从狭缝S0处射入质谱仪，最终分裂为a、b、c三束，分别运动到磁场边界的胶片上，它们的运动轨迹如图所示。已知极板P1和P2中间区域同时有电场强度大小为E的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B1，在狭缝S0右侧空间有垂直纸面向外，磁感应强度大小为B2的匀强磁场。不计粒子的重力。（1）写出极板P1带电的电性；（2）求能够进入狭缝S0的粒子的速度v；（3）若某种通过狭缝S0的粒子，其质量为m，带电量为q，求该种粒子从狭缝S0处运动到胶片上所需的时间；（4）若沿a、b、c轨迹运动的离子带电量相同，测得他们在胶片上成像处到S0的距离之比为2∶3∶4，求它们的质量之比。【答案】（1）正电；（2）；（3）；（4）2∶3∶4【解析】（1）由粒子在磁场中的运动轨迹可知，粒子带正电，则粒子在两板间运动时受洛伦兹力向上，电场力向下，则极板P1带正电；（2）粒子在两板间做做匀速运动，则解得能够进入狭缝S0的粒子的速度（3）某种通过狭缝S0的粒子在磁场中运动的周期则该种粒子从狭缝S0处运动到胶片上所需的时间（4）沿a、b、c轨迹运动的离子带电量相同，测得他们在胶片上成像处到S0的距离之比为2∶3∶4，则半径之比2∶3∶4，根据可得则它们的质量之比2∶3∶4。四、情景综合题：本题共2小题，10分+14分，共24分。20．电动汽车在正常行驶时靠电源通过电动机提供动力，在减速或刹车时，又可以将汽车的动能通过发电机反馈给电源充电，实现能量回收目的。小敏同学为了研究电动汽车这一工作原理，设计了一个小实验。如图，两根相距为L的平行光滑金属导轨水平放置，导轨间分布着竖直向下的匀强磁场，其磁感强度为B，一导体棒AB垂直置于导轨上，其电阻为R，并与金属导轨接触良好．图左侧为充、放电电路，已知电源的电动势为E，内电阻为r。电容器的电容为C。除了电源、金属棒的电阻外，不计其它电阻。BBLARBErSC12（1）在模拟汽车启动时，将开关S接到1位置，电源对外放电，导体棒受到安培力相当于汽车的牵引力。此时电源的电能主要被转化为_______能和_______能，某时刻电流强度为I，则此时导体棒的速度为v1=__________，导体棒速度方向为。（2）在模拟汽车减速时，将开关S接到2位置，电路与电源脱开，和电容器联接，导体棒对电容充电。充电过程中，电容器上极板带________电。在导体棒速度减速为v2时，充电电流为I，此时电容器的所带的电量为__________。【答案】（1）内能，机械能，EQ\F(E–IR−Ir,BL)，向右（2）正，C（BLv2−IR）【1题解析】电磁感应的电动势和电源反向，即E-Blv=IR+Ir，解出v=EQ\F(E–IR−Ir,BL)，由右手定则可知导体棒运动方向为向右。【2题解析】电容器两端电压，即路端电压为U=E-IR=Blv2-IR，所以电量Q=CU=C（BLv2−IR）21．电路可以实现电能的传输、分配和转换，以及实现信号的传输与处理。电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。电流的存在可以通过一些仪器测试出来，如电压表或电流表偏转、灯泡发光等。（1）如图所示，在a、b两点间加恒定电压，已知。（a）理想电流表、的示数之比为_______。A．3：5B．5：9C．5：3D．9：5（b）若将、换成理想电压表、，则两电压表示数之比为_______。A．1：3B．1：2C．3：5D．2：3（2）表中为一些金属材料的电阻率（20℃）。某同学用一根长1.22m、横截面积为的导体进行实验，测得当导体两端电压为0.60V时，通过导体的电流是0.10A。此导线的电阻为________Ω，是由________