高二物理综合测试卷

（满分：100分 考试时间：90分钟）

完成时间：__________ 分钟 得分：__________

姓名：__________ 学号：__________ 班级：__________

考试说明：本卷考查静电场、恒定电流、磁场及电磁感应。除题目特别说明外，电表均视为理想电表，导线电阻忽略不计。计算题须写出必要的物理分析、方程和运算过程。

一、单项选择题（共8题，每题3分，共24分）

1. 关于电场强度和电势，下列说法正确的是（　　）

A. 电场强度为零的地方，电势一定为零

B. 电势相等的两点，电场强度一定相同

C. 正电荷仅在电场力作用下由静止释放，其初始加速方向指向电势降低的方向

D. 电场强度越大的地方，电势一定越高

2. 真空中两个固定点电荷的电荷量分别为 $+Q$ 和 $-4Q$，相距 $d$。在两电荷连线上，合电场强度为零的位置是（　　）

A. 两电荷之间，距 $+Q$ 为 $\frac{d}{3}$ 的位置

B. 两电荷之间，距 $+Q$ 为 $\frac{d}{2}$ 的位置

C. $+Q$ 外侧，距 $+Q$ 为 $d$ 的位置

D. $-4Q$ 外侧，距 $-4Q$ 为 $d$ 的位置

3. 一个平行板电容器始终与电压恒定的电源连接。保持两极板正对面积不变，将极板间距增大为原来的两倍，不考虑边缘效应。下列判断正确的是（　　）

A. 电容变为原来的两倍

B. 极板所带电荷量变为原来的一半

C. 极板间电场强度保持不变

D. 电容器储存的电能保持不变

4. 某金属导体中的电流为 $I$，横截面积为 $S$，单位体积内自由电子数为 $n$，电子电荷量的绝对值为 $e$。自由电子定向移动速率为（　　）

A. $\frac{I}{neS}$　B. $\frac{neS}{I}$　C. $\frac{IS}{ne}$　D. $\frac{neI}{S}$

5. 电源的电动势为 $6.0\,\mathrm{V}$，内阻为 $1.0\,\Omega$，外接电阻为 $2.0\,\Omega$。电源输出功率为（　　）

A. $4.0\,\mathrm{W}$　B. $8.0\,\mathrm{W}$　C. $12\,\mathrm{W}$　D. $18\,\mathrm{W}$

6. 一条长直导线位于纸面内，电流方向竖直向上。导线右侧某点的磁场方向为（　　）

A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 垂直纸面向外 D. 垂直纸面向里

7. 一个带电粒子以速度 $v$ 垂直进入匀强磁场，仅受洛伦兹力作用。关于粒子的运动，下列说法正确的是（　　）

A. 洛伦兹力使粒子的动能不断增大

B. 洛伦兹力的方向始终不变

C. 粒子做匀速圆周运动，速度方向不断变化

D. 粒子运动一周后，洛伦兹力做正功

8. 如图，闭合金属线圈与长直导线位于同一纸面内，线圈在导线右侧且位置固定。导线中向上的电流逐渐增大。线圈中感应电流的方向为（　　）



A. 顺时针方向

B. 逆时针方向

C. 先顺时针方向，后逆时针方向

D. 不产生感应电流

二、多项选择题（共4题，每题4分，共16分）

每题有两个或两个以上正确选项。全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错或未选得0分。

9. 一个电荷量为 $q$ 的正电荷从电场中的 $A$ 点移动到 $B$ 点，电场力做功为 $W$，且 $W > 0$。下列说法正确的是（　　　）

A. $A$ 点电势高于 $B$ 点电势

B. 电荷的电势能减少 $W$

C. $A$ 点电场强度一定大于 $B$ 点电场强度

D. 两点间电势差 $U_{AB} = \frac{W}{q}$

10. 电源的电动势为 $E$，内阻为 $r$，外接可变电阻 $R$。当 $R$ 从 $r$ 逐渐增大到 $3r$ 时，下列说法正确的是（　　　）

A. 电路总电流逐渐减小

B. 电源路端电压逐渐增大

C. 电源输出功率逐渐增大

D. 电源效率逐渐增大

11. 质量相同、电荷量大小相同的两个粒子，分别以速率 $v$ 和 $2v$ 垂直进入同一匀强磁场，仅受洛伦兹力作用。下列说法正确的是（　　　）

A. 两粒子轨道半径之比为 $1 : 2$

B. 两粒子运动周期之比为 $1 : 2$

C. 两粒子所受洛伦兹力大小之比为 $1 : 2$

D. 两粒子向心加速度大小之比为 $1 : 4$

12. 一个电阻为 $R$ 的单匝闭合线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。在线圈面积保持不变时，穿过线圈的磁通量按 $\Phi = \Phi_0 + kt$ 变化，其中 $k > 0$。忽略线圈自感，下列说法正确的是（　　　）

A. 感应电动势大小为 $k$

B. 感应电流大小为 $\frac{k}{R}$

C. 线圈在时间 $t$ 内产生的焦耳热为 $\frac{k^2t}{R}$

D. 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同

三、实验题（共2题，第13题8分，第14题10分，共18分）

13.（8分）某实验小组用电压表、电流表和滑动变阻器测量一节电池的电动势及内阻。电压表测量电池两端电压，电流表测量通过外电路的电流。忽略电表对电路的影响，实验数据如下。

（1）（2分）为保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器接入电路的电阻调至最（　　）的位置；实验中不宜长时间保持较大电流，主要是为了减小电池（　　　　　　）对测量的影响。

（2）（2分）以路端电压 $U$ 为纵坐标、外电路电流 $I$ 为横坐标，理论图像是一条直线。写出该直线对应的物理关系式：________________________________。

（3）（2分）根据表中数据，电池电动势为（　　　）$\mathrm{V}$，内阻为（　　　）$\Omega$。

（4）（2分）当外电路电流为 $0.25\,\mathrm{A}$ 时，预计电池路端电压为（　　　）$\mathrm{V}$；若将外电路电流增大，电池内部消耗的电功率将（　　　　　　）（填“增大”“减小”或“不变”）。

14.（10分）某实验小组用伏安法测量约为 $10\,\Omega$ 的定值电阻 $R_x$。提供的器材为：电动势约为 $3\,\mathrm{V}$ 的直流电源，电压表（量程 $0 \sim 3\,\mathrm{V}$，内阻约 $3\,\mathrm{k}\Omega$），电流表（量程 $0 \sim 0.6\,\mathrm{A}$，内阻约 $0.2\,\Omega$），滑动变阻器（最大阻值 $20\,\Omega$），开关和若干导线。要求采用滑动变阻器限流接法，使电阻两端电压在一定范围内变化。

（1）（2分）为减小电表内阻引起的系统误差，应采用电流表（　　　　　　）（填“内接”或“外接”）法。

（2）（3分）画出符合上述要求的实验电路图，标出电源、开关、滑动变阻器、电流表、电压表及待测电阻。

（3）（3分）某次实验获得下表中的数据。按电表读数计算，三组电阻测量值依次为（　　　）$\Omega$、（　　　）$\Omega$、（　　　）$\Omega$。

（4）（2分）只考虑电表内阻的影响，采用第（1）问中的接法，电阻测量值比真实值（　　　　　　）（填“偏大”或“偏小”），原因是电流表测得的电流（　　　　　　）（填“大于”或“小于”）通过待测电阻的电流。

四、计算题（共3题，第15题12分，第16题14分，第17题16分，共42分）

15.（12分）如图，两平行金属板水平放置，板长 $l = 0.20\,\mathrm{m}$，板间距 $d = 0.10\,\mathrm{m}$。两板间加上电压 $U = 100\,\mathrm{V}$，上板带正电，下板带负电。一带正电粒子从两板左端的中点，以水平速度 $v_0 = 2.0 \times 10^5\,\mathrm{m/s}$ 射入板间。粒子的比荷为 $\frac{q}{m} = 1.0 \times 10^8\,\mathrm{C/kg}$，忽略粒子重力及电场边缘效应。

（1）（4分）求板间电场强度的大小和方向，以及粒子加速度的大小。

（2）（4分）判断粒子能否从两板右端射出，并用计算说明理由。

（3）（4分）求粒子离开电场时的速度大小及其方向与水平方向夹角的正切值。

16.（14分）如图，两根足够长的平行金属导轨固定在水平面内，间距 $L = 0.50\,\mathrm{m}$，左端接有电阻 $R = 2.0\,\Omega$。质量 $m = 0.20\,\mathrm{kg}$ 的金属杆 $ab$ 垂直放在导轨上，与导轨接触良好。整个装置处于磁感应强度 $B = 1.0\,\mathrm{T}$、方向竖直向下的匀强磁场中。金属杆及导轨的电阻忽略不计，杆与导轨间无摩擦。



（1）（4分）用水平外力使金属杆以 $v = 4.0\,\mathrm{m/s}$ 向右做匀速运动。求感应电动势和回路电流的大小，并指出电流在杆中的方向。

（2）（4分）求维持上述匀速运动所需外力的大小和方向，以及电阻的热功率。

（3）（6分）金属杆以 $4.0\,\mathrm{m/s}$ 向右运动时撤去外力。求此后金属杆运动过程中电阻上产生的总焦耳热，以及金属杆从撤去外力的位置开始向右移动的总距离（取运动时间趋于无穷大时的极限）。

17.（16分）如图，在平面直角坐标系中，区域 $0 \leq y \leq L$ 内存在垂直纸面向里的匀强磁场，该区域沿 $x$ 方向无限延伸。质量为 $m$、电荷量为 $q$ 的正电粒子从原点 $O$ 沿 $x$ 轴正方向以速率 $v_0$ 射入磁场。粒子在磁场中运动的轨道半径为 $2L$，最后从上边界 $y = L$ 离开磁场。忽略粒子重力。

（1）（4分）求磁感应强度 $B$，并说明粒子圆周轨道的圆心位置。

（2）（6分）求粒子离开磁场时的位置坐标，以及速度方向与 $x$ 轴正方向的夹角。

（3）（6分）求粒子在磁场中的运动时间，以及此过程中洛伦兹力冲量的 $x$ 分量和 $y$ 分量。