2027届清华大学物理高二上期末统考试题含解析

2027年清华大学物理高二上期末统考试题请考生注意：1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。写在试题卷、草稿纸上均无效。2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、不断发现和认识新现象，进而理解事物的本性，这是一切科学发展的必由之路。下列说法正确的是A.放射性元素衰变的快慢是由原子所处的化学状态和外部条件决定的B.原子核越大，它的比结合能越大C.电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有结构D.如果大量氢原子处在n=3的能级，会辐射出6种不同频率的光2、如图所示，、两点相距，，与电场线方向的夹角，求、两点间的电势差为（）A. B.C. D.3、静电计可以用来测量电容器的电压．如图把它的金属球与平行板电容器一个极板连接，金属外壳与另一极板同时接地，从指针偏转角度可以推知两导体板间电势差的大小．现在对电容器充完点后与电源断开，然后将一块电介质板插入两导体板之间，则A电容C增大，板间场强E减小，静电计指针偏角减小B.电容C增大，板间场强E增大，静电计指针偏角减小C.电容C增大，板间场强E增大，静电计指针偏角增大D.电容C增大，板间场强E减小，静电计指针偏角增大4、如图所示，空间中存在沿x轴静电场，以无穷远处为电势的零点，其电势φ沿x轴的分布如图所示，x1、x2、x3、x4是x轴上的四个点，质量为m、电量为+q的带正电的粒子(不计重力)，以初速度v0从O点沿x轴正方向进入电场，在粒子沿x轴运动的过程中，下列说法正确的是A.粒子在x2点的速度为零B.从x1到x3点的过程中，粒子的电势能先减小后增大C.若粒子能到达x4处，则v0的大小至少应为D.若v0＝，则粒子在运动过程中的最大动能为3qφ05、下列各图中对通电导线在匀强磁场中所受安培力F的方向判断正确的是A B.C. D.6、下列说法正确的是（）A.地磁两极跟地理两极完全重合B.世界上第一个论述磁偏角的科学家是我国的张衡C.地球的地磁北极与地理南极重合D.地球的地磁北极在地理南极附近二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下．当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），下列判断正确的是（）A.磁铁与线圈相互排斥B.磁铁与线圈相互吸引C.通过R感应电流方向为从a到bD.通过R的感应电流方向为从b到a8、半导体内导电的粒子——“载流子”有两种：自由电子和空穴(空穴可视为能自由移动带正电的粒子)，以空穴导电为主的半导体叫P型半导体，以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体．图为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会产生霍尔电势差U，若每个载流子所带电量的绝对值为e，下列说法中正确的是A.如果上表面电势高，则该半导体为P型半导体B.如果上表面电势高，则该半导体为N型半导体C.其它条件不变，增大c时，U增大D.其它条件不变，电流I取值越大，电势差U越大9、如图所示，矩形金属线框abcd放在光滑的绝缘水平桌面上，虚线为线框的对称轴，线框的ab边长为L，bc边长为d，线框的电阻为R，用绕过定滑轮的不可伸长的绝缘细线将线框和放在地面上的重物连接，开始时绳子刚好拉直没有张力，连接线框部分的细线水平，连接重物部分的细线竖直，重物的重力为G．现在虚线右侧加垂直于桌面的匀强磁场，让磁场的磁感应强度大小从0开始均匀增大，经过t时间重物刚好要离开地面，则下列判断正确的是（）A.t时间末，磁场的磁感应强度大小为B.t时间内，线框回路中的电流均匀增大C.t时间内，线框ab边受到的安培力均匀增大D.t时间内，线框中电流的功率随时间均匀增大10、如图所示，开关闭合的通电螺线管轴线正右侧用绝缘细线悬挂一线圈A，正上方用绝缘细线悬挂一垂直纸面的导线B，现给A、B通入图示方向的电流，不记A、B间的相互作用，下列说法正确的是（）A.通电后A线圈靠近螺线管B.通电后A线圈远离螺线管C.通电后悬挂B的绝缘细线拉力相比没通电流时的拉力大D.通电后悬挂B的绝缘细线拉力相比没通电流时的拉力小三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）在“研究电磁感应现象”的实验中，如图甲、乙、丙所示是实验中连接的三个回路．其中判别电流表指针的偏转方向与电流方向关系的回路是_______(填“甲”、“乙”或“丙”)，显示是否产生了感应电流的回路是________(填“甲”、“乙”或“丙”)12．（12分）在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：A．待测的干电池（电动势约为1.5V，内电阻小于1.0Ω）B．电流表A1（量程0﹣3mA，内阻Rg1=10Ω）C．电流表A2（量程0﹣0.6A，内阻Rg2=0.1Ω）D．滑动变阻器R1（0﹣20Ω，10A）E．滑动变阻器R2（0﹣200Ω，lA）F．定值电阻R0（990Ω）G．开关和导线若干（1）某同学发现上述器材中没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的（a）、（b）两个参考实验电路，其中合理的是__图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选__（填写器材前的字母代号）（2）图乙为该同学根据（1）中选出的合理的实验电路，利用测出的数据绘出的I1﹣I2图线（I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，且I2的数值远大于I1的数值），但坐标纸不够大，他只画了一部分图线，则由图线可得被测电池的电动势E=__V，内阻r=__Ω（3）若图线与纵坐标轴的交点等于电动势的大小，则图线的纵坐标应该为_________A．I1（R0+Rg1）B．I1•R0C．I2（R0+Rg2）D．I1•Rg1四、计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m，a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C，b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的带正电的粒子(不计重力)，从贴近a板的左端以v0=1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到b板的Q处（图中未画出）．求P、Q之间的距离L14．（16分）ABC表示竖直放在电场强度为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BC部分是半径为R的圆环，轨道的水平部分与半圆环相切．A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m，把一质量m=0.1kg，带电量为q=+C的小球，放在A点由静止释放后，求：（g=10m/s2）(1)小球到达C点的速度大小(2)小球在C点时，轨道受到的压力大小15．（12分）如图，两根间距为L＝0.5m的平行光滑金属导轨间接有电动势E＝3V、内阻r＝1Ω的电源，导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°．金属杆ab垂直导轨放置，质量m＝0.2kg．导轨与金属杆接触良好且金属杆与导轨电阻均不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中．当R0＝1Ω时，金属杆ab刚好处于静止状态，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8（1）求磁感应强度B的大小；（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，求金属杆的加速度

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、C【解析】A．原子核的半衰期与所处的化学状态和外部条件无关，由内部自身因素决定，故A错误；B．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则原子核越大，它的结合能越高，但比结合能不一定越大，故B错误；C．电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子还能再分，故C正确；D．大量氢原子处在n=3的能级，会辐射出即3种频率光，故D错误。故选C。2、B【解析】由图示可知，BA方向与电场线方向间的夹角为60°，BA两点沿电场方向的距离：d=Lcos60°BA两点间的电势差：UBA=Ed=ELcos60°=100×0.1×cos60°V=5VAB间的电势差：UAB=-UBA=-5V；A.，与结论不相符，选项A不符合题意；B，与结论相符，选项B符合题意；C.，与结论不相符，选项C不符合题意；D.，与结论不相符，选项D不符合题意3、A【解析】在平行板电容器两极板间插入电介质，根据电容的决定式C=，可知电容C增大，因切断电源，则两极板所带电荷量Q一定，由电容的定义式C=Q/U得知，U减小，所以静电计指针偏角减小，根据E=U/d知电场强度E减小，故A正确，BCD错误；故选A.【点睛】本题的解题关键是要掌握电容的决定式C=和电容的定义式C=Q/U，并抓住电容器的电量不变进行分析4、C【解析】根据粒子在电场中只受电场力作用，则电势能和动能之和守恒，从而分析选项AD；正电荷在高电势点电势能较大，分析粒子电势能的变化；若粒子能运动到x1处，初速度v0最小，根据动能定理求解最小初速度；若v0为，当带电粒子运动到x3处时，电场力做正功最大，粒子的速度最大，根据动能定理求解最大速度【详解】带负电的粒子从原点到x2电势能的变化为零，电场力的功为零，可知粒子在x2点的速度仍为v0，选项A错误；从x1到x3点的过程中，电势一直降低，可知带正电的粒子的电势能一直减小，选项B错误；x1处的电势最大，正粒子的电势能最大，动能最小，若粒子能运动恰好运动到x1处，就能运动到x4处．若粒子能运动恰好运动到x1处，初速度v0最小，根据动能定理得-qφ0=0-mv02，得．所以若小球能运动到x4处，则初速度v0至少为．故C正确．当带电粒子运动到x3处时，电场力做正功最大，粒子的速度最大，根据动能定理得qφ0=Ek-mv02，得最大动能为2qφ0．故D错误．故选C【点睛】本题一要抓住Φ-x图象的斜率等于电场强度，分析电场力变化情况，由电势与电势能的变化，判断电势能的变化．根据电场力做功情况，分析粒子运动到什么位置速度最大，由动能定理求解最大速度5、C【解析】A、所受安培力F的方向水平向右，BD、不受安培力的作用C、所受安培力F的方向垂直于导线向上，故选C6、D【解析】A.地磁的南极在地理的北极附近，地磁的北极在地理的南极附近，两者并不完全重合。故A错误；B.世界上第一个论述磁偏角的即第一个发现地磁的两极与地理的两极并不完全重合的科学家是我国的沈括，而不是张衡，故B错误；CD.地球的地磁北极在地理南极附近，故C错误，D正确；故选：D；二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、AC【解析】由“来拒去留”可知，磁铁靠近线圈，则磁铁与线圈相互排斥，故A正确，B错误；由题目中图可知，当磁铁竖直向下运动时，穿过线圈的磁场方向向下增大，由楞次定律可知感应电流的磁场应向上，则由右手螺旋定则可知电流方向从a经过R到b．故C正确，D错误、故选AC点睛：在判断电磁感应中磁极间的相互作用时可以直接利用楞次定律的第二种表示：“来拒去留”直接判断，不必再由安培定则判断线圈中的磁场，再由磁极间的相互作用判断力的方向8、AD【解析】根据左手定则判断带电粒子的电性，根据最终洛伦兹力和电场力平衡列式，再根据电流的微观表达式列式，最后联立求解即可【详解】电流向右，磁场垂直向内，若上表面电势高，即带正电，故粒子受到的洛伦兹力向上，故载流子是带正电的“空穴”，是P型半导体，故A正确，B错误；最终洛伦兹力和电场力平衡，有：evB=e；电流的微观表达式为：I=nevS=nevbc；解得，则其它条件不变，增大c时，U减小；其它条件不变，电流I取值越大，电势差U越大，故C错误，D正确；故选AD【点睛】本题关键是明确霍尔效应的原理，知道左手定则中四指指向电流方向，注意单位体积内的载流子数目表达式的各物理量的含义9、AC【解析】设磁感应强度与时间的关系为B=kt，则=k；根据法拉第电磁感应定律得，感应电流为．经过t时间重物刚好要离开地面，细线的拉力恰好等于重物的重力，则有BIL=G；其中B=kt，代入得kt••L=G，解得，所以t时间末，磁场的磁感应强度大小为B=kt=．故A正确．由，知线框回路中的电流恒定不变，故B错误．时间内，线框ab边受到的安培力F=BIL=kt••L=t，则知安培力均匀增大，故C正确．线框中感应电动势E恒定不变，感应电流I也恒定不变，由P=EI知线框中电流的功率恒定不变，故D错误．故选AC【点睛】本题是感生电动势问题，要知道磁通量均匀变化时，线框中产生恒定的感应电动势和感应电流，但线框受到的安培力在均匀变化10、AC【解析】根据右手螺旋法则判断螺线管和A中的磁场方向；根据左手定则判断直导线B的受力方向，从而判断细线拉力的变化.【详解】由右手螺旋法则可知，螺旋管的左端为N极，右端为S极；A的左端为N极，右端为S极，则A线圈靠近螺线管，选项A正确，B错误；由左手定则可知直导线B受向下的安培力，则通电后悬挂B的绝缘细线拉力相比没通电流时的拉力大，选项C正确，D错误；故选AC.【点睛】此题考查左手定则和右手定则，熟记其内容并熟练应用左右手定则是关键，牢记“左力右电”三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、①.甲②.乙【解析】甲图中，电源与电流表串联，当开关闭合后，则电流表指针会偏转，从而可判定指针的偏转方向与电流方向的关系；乙图中，线圈与电流表串联，当穿过线圈的磁通量变化时，则线圈会产生感应电动势，那么线圈中会有感应电流，即可通过指针的偏转，则可判定；丙图中，没有电表，不能确定点睛：考查电磁感应现象，掌握感应电流产生的条件，注意电流表指针偏转方向与电流方向的关系，不是所有电表均一样12、①.（1）b②.D③.（2）1.48④.0.84⑤.（3）A【解析】（1）上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，电路中电流最大：Im=A=1.5A；故电流表至少应选择0～0.6A量程；故应将3mA故应将电流表G串联一个电阻，改装成较大量程的电压表使用．电表流A由于内阻较小；故应采用相对电源来说的外接法；故a、b两个参考实验电路，其中合理的是b；因为电源的内阻较小，所以应该采用较小最大值的滑动变阻器，有利于数据的测量和误差的减小．滑动变阻器应选D（R1），（2）根据电路结构结合闭合电路欧姆定律知解得：所以图像的纵坐标;解得：图像的斜率解得：（3）根据闭合电路欧姆定律可知U=E﹣Ir，