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上海交通大学附属中学 2022-2023 学年度第二学期
高二物理摸底考试试卷
一、选择题(共 40分。第 1-8 小题,每小题 3分;第 9-12 小题,每小题 4分。每小题只有
一个正确答案。)
1. 1831年发现电磁感应现象的物理学家是( )
A. 楞次 B. 法拉第 C. 奥斯特 D. 麦克斯韦
【答案】B
【解析】
【详解】法拉第在1831年发现了电磁感应现象,故选B。
2. 磁感应强度的单位韦伯/米2,和下面哪一个单位相同( )
A. 牛/(安·米) B. 牛·安/米 C. 牛·安/米2 D. 牛/(安·米2)
【答案】A
【解析】
【详解】在国际单位制中,磁感应强度的单位是特,符号是T,由B 可知,1特=1韦伯/米2,由磁感
S
F
应强度的定义式B 可知,1特1牛 安米,A正确,BCD错误。
IL
故选A。
3. 洗衣机、电冰箱等家用电器都使用三孔插座,是因为如果不接地( )
A. 家用电器不能工作
B. 家用电器的寿命会缩短
C. 人接触家用电器时可能发生触电事故
D 家用电器消耗电能会增加
.
【答案】C
【解析】
【详解】如果不接地线洗衣机、电冰箱等家用电器是可以正常工作的,由于这些家用电器的外壳都是金属
的,金属是导体,当用电器漏电时,会使外壳带电,接上地线的目的就是当这些用电器漏电时,电流能通
过地线流入大地,从而防止触电事故的发生。
故选C。
4. 如图所示,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,当磁铁从图示位置向下运动时,线圈中的感应电流
方向如图所示,则下列判断正确的是( )
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A. 磁铁的下端是N极,磁铁与线圈相互吸引
B. 磁铁的下端是N极,磁铁与线圈相互排斥
C. 磁铁的下端是S极,磁铁与线圈相互吸引
D. 磁铁的下端是S极,磁铁与线圈相互排斥
【答案】D
【解析】
【详解】由安培定则可知,感应电流的磁场方向向下;当磁铁向下运动时,穿过线圈的磁通量变大,由楞
次定律可知,原磁场方向向上,因此磁铁的下端是S极,上端是N极,感应电流总是阻碍物体间的相对运
动,为阻碍磁铁的下落,磁铁与线圈间相互排斥。
故选D。
5. 电容器是一种重要的电学元件,它能储存电荷,电容器储存电荷C的特性用电容C来表征。可用如图
所示的电路对电容器进行充电。某电容器在充电过程中,其电压U与所带电荷量Q之间的关系是
( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据电容的定义式变形可得
Q
U
C
所以某电容器在充电过程中,U与Q成正比,即U-Q图像为过原点的倾斜直线,故选B。
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6. 如图所示,MN是一根固定的通电长直导线,电流方向向上,今将一金属线框abcd放在导线上,让线
框的位置偏向导线的左边,两者共面但彼此绝缘,则当导线中的电流突然增大时( )
A. 线框中感应电流沿adcba方向
B. 线框中感应电流沿abcda方向
C. 线框所受合力为0
D. 线框所受合力向左
【答案】A
【解析】
【详解】AB.金属线框abcd放在导线MN 上,导线中电流产生磁场,根据安培定则判断可知,线框abcd
左右两侧磁场方向相反,线框左侧的磁通量大于线框右侧的磁通量,当导线中的电流突然增大时,穿过线
框的磁通量变大,由楞次定律可知,线框中感应电流沿adcba方向,故B错误,A正确;
CD.金属线框abcd放在导线MN 上,导线中电流产生磁场,根据安培定则判断可知,线框abcd左右两侧
磁场方向相反,线框左侧的磁通量大于线框右侧的磁通量,当导线中的电流突然增大时,穿过线框的磁通
量变大,由楞次定律可知,则线框abcd将向磁通量减小方向运动,即向右移动,说明线框整体受力向右方
向,故CD错误。
故选A。
7. 一台冷暖两用型空调铭牌上标有“输入功率1kW,制冷能力1.2104kJ/h,制热能力
1.44104kJ/h”的字样,从设计指标看,空调在制热时,下列判断中正确的是( )
A. 此过程是违反能量守恒定律的,所以铭牌上标注的指标一定是错误的
B. 空调制热时产生的热量全部由电能转化而来的
C. 空调制热时放出的热量一部分是由电能转化而来,另一部分是从外界吸收而来的
D. 空调制热时每小时消耗电能1.44104kJ
【答案】C
【解析】
【分析】
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【详解】ABC.空调制热时获得的热量,一部分是通过电流做功,消耗电能获得的,另一部分是从外界吸
收的热量,并不违反能量守恒定律,AB错误,C正确;
D.空调制热时每小时消耗的电能是
W Pt 13.6103kJ 3.6103kJ
D错误。
故选C。
8. 如图所示,Q、Q 为两个被固定的正负点电荷,在它们的连线的延长线上有a、b、c三点,a是bc的
1 2
中点,其中a点的电场强度恰好为零。现有一正检验电荷q以一定的初速度沿直线从b点运动到c点(q
只受电场力作用),则下列说法不正确的是( )
A. 电荷q的电势能先增加后减少
B. 电荷q的动能先增加后减少
C. 电荷q在b、c两点的加速度方向相反
D. 电场中a点电势高于c点电势
【答案】A
【解析】
【详解】ABD.因a点的场强为零,则a点左侧的电场线向左,a点右侧的电场线向右,沿电场线电势逐
渐降低,则a点的电势最高,正电荷由b到c,电势能先减小后增加,动能先增加后减少,选项A错误,
符合题意;BD正确,不符合题意;
C.因a点两侧的电场线方向相反,则电荷q在b、c两点的电场力方向相反,加速度方向相反,选项C正
确,不符合题意。
故选A。
9. 如图所示,a、b、c是匀强电场中的3个等势面,U U ,一带电粒子从A点进入并穿过电场,其轨
ab bc
迹与等势面交点依次为A、B、C,若不计重力对微粒的影响,则( )
A. 微粒在B点所受电场力方向一定垂直等势面,且由c面指向a面
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B. a、b、c三个等势面的电势是U U U
a b c
C. 微粒在穿越电场过程中电势能可能增大
D. 微粒从A到B与从B到C,动能的变化量相等
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场强度的方向一定与等势面垂直,则粒子所受电场力方向一定指向轨迹的凹侧,则必由a面
指向c面,故A错误;
B.由于粒子的带电性质未知,故三个等势面的电势无法判断,故B错误;
C.速度与电场力方向的夹角小于90°,电场力做正功,故电势能一定减小,故C错误;
D.根据题意
U U
ab bc
根据动能定理
UqE
k
可知微粒从A到B与从B到C,动能的变化量相等,故D正确。
故选D。
10. 如图所示,电源电动势为E,内阻为r,R和R 为定值电阻,R 为滑动变阻器,当滑片P向上滑动
1 2 0
时( )
A. 伏特表的示数增大 B. 安培表1的示数增大
C. 安培表2的示数增大 D. 安培表3的示数减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.当滑片P向上滑动时,滑动变阻器接入电路阻值变小,电路总电阻变小,则干路电流增大,
则内电压增大,则路端电压减小,故伏特表的示数减小,故A错误;
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B.干路电流增大,则安培表1的示数增大,故B正确;
C.干路电流增大,则内电压和R分得电压增大,则并联部分电压减小,则通过R 的电流减小,安培表
1 2
2的示数减小,故C错误;
D.干路电流增大,且通过R 的电流减小,根据并联规律可知,安培表3的示数增大,故D错误。
2
故选B。
11. 如图所示,固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中(俯视图),金属
杆ab与金属框架接触良好。在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻,其他部分电阻忽略不计。现用一水
平向右的外力F作用在金属杆ab上,使金属杆由静止开始向右在框架上滑动,运动中杆ab始终垂直于框
架,图为一段时间内金属杆受到的安培力F 随时间t的变化关系,则图中可以表示外力F随时间t变化关
A
系的图像是( )
A B. C. D.
.
【答案】B
【解析】
【详解】金属杆切割磁感线产生感应电动势:E=BLv,电流
E BLv
I
R R
安培力
B2L2v
F BIL
安培 R
由图示F -t图象可知,F ∝t,则:vt,说明导体做匀加速运动,则:vat由牛顿第二定律得:
安 安
F F ma
安
解得
B2L2at
F F ma ma
安 R
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由图示图象可知,故B正确。
故选B
.
12. 穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图像分别如图甲、乙、丙、丁所示,下列关于回路中产生的
感应电动势的说法,正确的是( )
A. 图甲中回路产生的感应电动势恒定不变
B. 图乙中回路产生的感应电动势一直在变大
C. 图丙中回路在0~t 时间内产生的感应电动势小于t ~ 2t 时间内产生的感应电动势
0 0 0
D. 图丁回路产生的感应电动势先变小再变大
【答案】D
【解析】
Δ
【详解】根据法拉第电磁感应定律E N 可知回路中产生的感应电动势大小与磁通量的变化率的绝对
Δt
值成正比,而磁通量的变化率等于t图像的斜率。
A.图甲中磁通量恒定不变,不产生感应电动势,故A错误;
B.图乙中磁通量的变化率不变,产生的感应电动势恒定,故B错误;
C.图丙中0~t 时间内磁通量的变化率的绝对值大于t ~ 2t 时间内磁通量的变化率的绝对值,所以回路
0 0 0
在0~t 时间内产生的感应电动势大于t ~ 2t 时间内产生的感应电动势,故C错误;
0 0 0
D.图丁中t图像切线的斜率先变小后变大,所以回路产生的感应电动势先变小再变大,故D正确。
故选D。
二、填空题(共 20分,每题 4分。)
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13. 为了表征电场的力的性质和能的性质,物理学中引入了______和______两个物理量。
【答案】 ①. 电场强度 ②. 电势
【解析】
【详解】略
14. 如图所示,空间某区域有一方向水平、磁感应强度为B=0.20T的匀强磁场。一带正电微粒质量为
m2.0108kg,带电量为q1.0108C,当它以某一水平速度v 的大小为______m/s,垂直进入磁场
0
后,恰能沿直线匀速通过此区域。如果微粒的速度大于v ,它将向______偏转。
0
【答案】 ①. 100; ②. 向上
【解析】
【详解】[1]一带正电微粒恰能沿直线匀速通过磁场,受到重力和洛伦兹力,微粒处于平衡状态,根据平衡
条件有
qv Bmg
0
解得
mg 210810
v m/s=100m/s
0 qB 1.01080.20
[2]如果微粒的速度大于v ,则有
0
qvBmg
微粒进入磁场时合力竖直向上,微粒将向上偏转。
15. 如图,电阻R 5,电压表示数为6V,电流表示数为0.5A,后来由于某一电阻断路,电压表示数
3
为9V,电流表示数变为0.6A。则发生断路的电阻是______,电池组的电动势为______V。
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【答案】 ①. R ②. 13.5
2
【解析】
【详解】[1]由题图可知,若R 断路,电流表示数是零,不符合题意;若R 断路,电压表示数是零,不符
1 3
合题意,因此是R 断路。
2
[2]在R 断开时,电压表示数为U =9V,测的是R 两端的电压,电流表示数变为I =0.6A可得
2 2 1 2
U 9
R 2 15
1 I 0.6
2
在R 没断开时,电压表示数为U =6V,电流表示数为I =0.5A,可知此时R 两端的电压,则有
2 1 1 1
U I R 0.515V7.5V
1 1 1
可知R 两端的电压是
3
7.5V−6V=1.5V
则有
U 6
R 1 20
2 1.5 1.5
R 5
3
由闭合电路欧姆定律可得
U
E UI 1 r
1 1 R R
2 3
E U I r
2 2
代入数据解得
r=7.5Ω
E=13.5V
16. 如图a所示,面积为0.01m2、总电阻为0.1Ω的10匝正方形导线框放在匀强磁场中,磁场方向与线框
平面垂直。磁感应强度B随时间t的变化图线如图b所示。t=0时刻,磁感应强度的方向垂直于纸面向
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里。在1s末线框中感应电动势的大小为______V。3s内线框产生的热量为______J。
【答案】 ①. 0.2 ②. 1.2
【解析】
【详解】[1]在1s末线框中感应电动势的大小为
nΔ nΔBS 1020.01
E V=0.2V
Δt Δt 1
[2]线框中电流为
E
I 2A
r
由对称性可知,线框中电流始终为2A,3s内线框产生的热量为
Q I2rt 1.2J
17. A、B两平行金属板间的匀强电场的场强E 2105N/C,方向如图所示,电场中a、b两点相距
10cm,ab连线与电场线成60°角,a点距A板3cm,b点距B板4cm,以b点电势为零电势点。则A、B
两板间电势差U ______V,用外力F把电量为106C的带正电的点电荷由b点移动到a点,该点电荷
AB
在a点时所具有的电势能是______J。
【答案】 ①. 2.4104##24000 ②. 1.0102##0.01
【解析】
【详解】[1]由题意可知A、B两平行金属板间的距离为
d 10102cos60 3102 4102 0.12m
则A、B两板间电势差
U Ed 21050.122.4104V
AB
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[2]用外力F把电量为106C的带正电的点电荷由b点移动到a点,电场力做负功,根据功能关系有
qEl cos60 E E
ba pa pb
以b点电势为零电势点,则
E 0
pb
联立解得,该点电荷在a点时所具有的电势能是
E 1.0102J
pa
三、综合题(共 3题,共 40分)
18. 在做“测定电池的电动势和内电阻”实验时,有位同学按图的电路进行连接,他共用6根导线,即
aa、bb、cc、dd、be、df,由于混进了一根内部断开的导线,所以当他按下电键K后,发现两个
电表的指针都不偏转。他用多用表电压档测ab间电压时,读数约为1.5伏(已知电池电动势约为1.5
伏)。为了确定哪一根导线的内部是断开的,可以用多用表的电压档测量aa两点间的电压,如果约为1.5
伏,则一定是______导线断开;如果是______伏,则一定是______导线断开。
另一位同学按上图把电路连接正确后,通过改变滑动变阻器接触点的位置,测出了6组U、I的数据,下
图是根据6组数据画出的点和相应的U~I图线。根据这一图线,可求出电池的电动势______伏,内电阻
______欧。如果他不利用这一图线,而只是利用任意两组U、I数据,那么当他选择______两组数据时,
求出的E、r值误差最大。(保留2位有效数字)
【答案】 ①. aa ②. 0 ③. bb ④. 1.4 ⑤. 0.95 ⑥. 4、5
【解析】
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【详解】(1)[1][2][3]按下电键K后,发现两个电表的指针都不偏转,说明电路中有断路。他用多用表电
压档测ab间电压时,读数约为1.5伏,说明ab间的两条导线中有断路。用多用表的电压档测量aa两点
间的电压,如果约为1.5伏,则一定是aa导线断开;如果是0伏,则一定是bb导线断开。
(2)[4][5]根据图线,可求出电池的电动势
E=1.4伏
内电阻
U 1.40.5
r 0.95
I 0.95
[6]如果他不利用这一图线,而只是利用任意两组U、I数据,因4、5两组数据偏离直线最多且相邻最近,
那么当他选择4、5两组数据时,求出的E、r值误差最大。
19. 如图所示中MN 和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距为0.40m,电阻不计,导轨所在平面
与磁感应强度为0.50T的匀强磁场垂直,质量为6.0103kg,电阻为0.10Ω的金属杆ab始终垂直于导
轨,并与其保持光滑接触,导轨两端分别接有滑动变阻器R 和阻值为3.0Ω 的电阻R,当杆ab达到稳定
2 1
状态时以速度v匀速下滑,整个电路消耗的电功率为0.27W,试求:
(1)当ab做匀速运动时通过ab的电流大小;
(2)当ab做匀速运动时的速度大小;
(3)当ab做匀速运动时滑动变阻器接入电路的阻值。
【答案】(1)0.3A;(2)4.5m s;(3)87
【解析】
【详解】(1)根据题意可知,当ab作匀速运动时,由平衡条件有
F mg 6.0102N
安
又有
F BIL
安
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可得,当ab作匀速运动时,通过ab的电流为
F
I 安 0.3A
BL
(2)当ab作匀速运动时,重力的功率等于整个电路消耗的电功率,则有
Pmgv0.27W
解得
v4.5m s
(3)根据题意可知,当ab作匀速运动时,感应电动势为
E BLv0.9V
由闭合回路欧姆定律可得,回路的总电阻为
E
R R r 3
总 外 I
又有
RR
R 1 2
外 R R
1 2
解得
R 87
2
20. 如图所示,在方向水平向右、大小为E=6×103 N/C的匀强电场中有一个光滑的绝缘平面.一根绝缘
细绳两端分别系有带电滑块甲和乙,甲的质量为m =2×10-4 kg,带正电荷量为q =2×10-9 C;乙的质量
1 1
为m =1×10-4 kg,带负电荷量为q =1×10-9C.开始时细绳处于拉直状态.由静止释放两滑块,t=3 s时
2 2
细绳突然断裂,不计滑块间的库仑力,g取10 m/s2,试求:
(1)细绳断裂前,两滑块的加速度大小;
(2)在整个运动过程中,滑块乙的电势能增量的最大值;
(3)当乙的电势能增量为零时,甲与乙组成的系统机械能的增量.
【答案】(1)a 0.02m/s2;(2)E |W |7.2107J;(3)6.48106J
0 P z
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【解析】
【分析】
【详解】(1)根据牛顿第二定律可得
q E-q E=(m +m )a
1 2 1 2
解得
a=0.02 m/s2
(2)当t=3 s时,根据运动学公式可得
v =at
0
细绳断裂后滑块乙,根据牛顿第二定律可得
q E=m a
2 2 2
故在整个运动过程中,滑块乙的电势能增量的最大值为
1 v2
E =q E( at2 0 )
P乙max 2 2 2a
2
解得
E =7.210-7J
P乙max
(3)当乙的电势能增量为零时,根据运动学公式可得
1 1
- at2=v t′- a t2
2 0 2 2
v =v -a t′
2 0 2
此时滑块甲有
q E=m a
1 1 1
v =v +a t′
1 0 1
又
1 1
E = m v2 mv2
机 2 2 2 2 1 1
解得
E =6.4810-6J
机
或
1 1
E =q E( at2 v t at2)
机 1 2 0 2 1
解得
E =6.4810-6J
机
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【点睛】该题整体法、隔离法相结合,运用牛顿第二定律求加速度,与运动学相结合求出各个时段甲乙的
位移和速度.以及知道当乙发生的位移最大时,乙的电势能增量最大.因为电场力做负功,电势能增大。
第 15 页 共 15 页