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河北省 2021-2021 学年高二物理上学期期中试题(选择考) (含解析) 一、选择题(共 15 小题,1 至 10 小题,每小题 3 分,在每小题给出的四个选项中,只有一 个选项符合题意;11 至 15 小题,每小题 4 分,每个小题有多个选项符合题意,全部选对的 得 4 分,选不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分;共计 50 分。 ) 1. 下列叙述中正确的是() A. 电流方向总是从电源正极流向负极 B. 当外电路接通时,电源的电动势将减少 C. 电源两极间的电压始终保持不变 D. 当外电路接通时,电源的端电压将减少 【答案】D 【解析】 【详解】A在电源的外部,电流方向总是从电源正极流向电源负极,在电源的内部,电流 方向总是从电源负极流向电源正极,故 A 错误; B电源的电动势与外电路无关,故 B 错误; C在闭合电路中,并联在电源两端的电压表的示数是路端电压,随外电路电阻值的变化而 变化,故 C 错误; D当外电路没有接通时,电源的端电压等于其电动势当外电路接通时,电源的端电压 ,将减小,故 D 正确。 UEIR 故选 D。 2. A、 B、 C、 D 四只灯泡的额定电压均为 110V,额定功率相等,如图所示,接到 220V 电源 上,闭合 K 时各灯泡正常发光,若 K 断开,则() A. C、D 正常发光 B. B、C、D 正常发光 C. C 灯被烧毁 D. B、C、D 均被烧毁 【答案】C 【解析】 【详解】闭合 K 时各灯泡正常发光,若 K 断开,灯 B、D 并联后再与灯 C 串联,灯 B、D 并联 后的电阻为灯 C 电阻的一半,则灯 C 电压变为240V16.73U 则灯 C 被烧毁,灯 B、D 并联部分的电压 13.0)的粒子垂直于 x 轴射入第二象限,随 后垂直于 y 轴进入第一象限,最后经过 x 轴离开第一象限粒子在磁场中运动的时间为 A. B. C. D. 56mqB76mqB16mqB136mqB 【答案】B 【解析】 【详解】运动轨迹如图: 即运动由两部分组成,第一部分是 个周期,第二部分是 个周期, 粒子在第二象限运动转过 1416 的角度为 90,则运动的时间为 ;粒子在第一象限转过的角度为 22TmtqB 60,则运动的时间为 ;则粒子在磁场中运动的时间为: 1632t ,故 B 正确,ACD 错误. 1273mtqBq 7. 如图所示,一个静止的质量为 m、带电荷量为 q 的带电粒子(不计重力),经电压 U 加速后 垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中,粒子最后落到 P 点,设 OP x,下列图线能够正确 反映 x 与 U 之间的函数关系的是() A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】在加速电场中,由动能定理得: ,解得: ,磁场中,洛伦 21qUmv2qUm 兹力提供向心力,有: ,得: 则得: 2vqBrB , 都一定,则由数学知识得到, 图象是抛物线,B 正确 2mUxrBqq、 、 xU 8. 图为一速度选择器,内有一磁感应强度为 B,方向垂直纸面向外的匀强磁场,一束粒子流 以速度 v 水平射入,为使粒子流经磁场时不偏转(不计重力) ,则磁场区域内必须同时存在 一个匀强电场,关于这处电场场强大小和方向的说法中,正确的是( ) A. 大小为 B/v,粒子带正电时,方向向上 B. 大小为 B/v,粒子带负电时,方向向上 C. 大小为 Bv,方向向下,与粒子带何种电荷无关 D. 大小为 Bv,方向向上,与粒子带何种电荷无关 【答案】D 【解析】 当粒子所受的洛伦兹力和电场力平衡时,粒子流匀速直线通过该区域,有 qvBqE,所以 EBv假设粒子带正电,则受向下的洛伦兹力,电场方向应该向上粒子带负电时,电场 方向仍应向上故正确答案为 D 9. 如图,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N 极朝上,S 极朝下)由静 止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,关于圆环中感应电流的方向(从上向下看) ,下列说法中正确的是 A. 总是顺时针 B. 总是逆时针 C. 先顺时针后逆时针 D. 先逆时针后顺时针 【答案】C 【解析】 【详解】由图示可知,在磁铁下落过程中,穿过圆环的磁场方向向上,在磁铁靠近圆环时, 穿过圆环的磁通量变大,在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小,由楞次定律可知,从上 向下看,圆环中的感应电流先沿顺时针方向,后沿逆时针方向,故 C 正确 故选 C 10. 如图所示,空间中存在匀强电场和匀强磁场,电场和磁场的方向水平且互相垂直。一带 电微粒沿直线由 a 向 b 运动,在此过程中() A. 微粒可能做匀加速直线运动 B. 微粒可能做匀减速直线运动 C. 微粒的电势能增加 D. 微粒带一定带负电荷 【答案】D 【解析】 【详解】微粒受到重力、电场力和洛伦兹力作用,微粒做直线运动,其合力方向与速度方向 共线,根据做直线运动的条件可知微粒的受力情况如图所示 所以微粒一定带负电,电势能减小,微粒一定做匀速直线运动,否则速度变化,洛伦兹力变 化,微粒做曲线运动,故 ABC 错误, D 正确。 故选 D。 11. 如图所示,虚线 a、 b、 c 表示 O 处点电荷的电场中的三个等势面,设两相邻等势面的间 距相等。一电子(不计重力)射入电场后的运动轨迹如图中实线所示,其中 1、2、3、4 表 示运动轨迹与等势面的一些交点。由此可以判定( ) A. a、 b、 c 三个等势面的电势关系是 abc B. O 处的点电荷一定带正电 C. 电子在 1、4 两个位置处的速度相等 D. 电子从位置 1 到 2 和从位置 3 到 4 的过程中电场力做功绝对值的关系是 W122 W34 【答案】AD 【解析】 【详解】A做曲线运动的粒子,受力的方向总是指向凹侧,因此电子受力向右,从而电场 线的方向向左,沿着电场线的方向电势降低,故 ,A 正确;abc B O 处的电荷与电子之间是排斥力, O 处的点电荷一定带负电,B 错误; C1、4 两点处于同一等势面上,从 1 到 4 过程中,电场力做功为 0,因此速度大小相等, 但速度方向不同,C 错误; D越靠近 O 点,电场线越密集,沿着电场线相同距离,电势差越大,因此 abcU 根据 Wq 因此位置 1 到 2 和从位置 3 到 4 的过程中电场力做功绝对值的关系是 W122 W34,D 正确。 故选 AD。 12. 在如图所示的电路中,定值电阻 R 的阻值为 10,电动机 M 的线圈电阻值为 2, a、 b 两端加有 60V 的恒定电压,理想电压表的示数为 24V,由此可知() A. 通过电动机的电流为 5A B. 电动机输出的功率为 60.48W C. 电动机线圈在 1 分钟内产生的热量为 3000J D. 电动机消耗的功率为 86.4 W 【答案】BD 【解析】 【详解】A通过电动机的电流 6024A3.61abUIR 故 A 错误; B电动机的输出功率 22=43.6W.60.48PIr出 故 B 正确; C电动机线圈在 1 分钟内产生的热量 223.60J15.2QIrt 故 C 错误; D电动机消耗的功率 243.6W8.4PUI 故 D 正确。 故选 BD。 13. 如图所示,直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系图像,直线 B 为电源 b 的路端电压 与电流的关系图像,直线 C 为一个电阻 R 的两端电压与电流的关系图像,下列说法正确的是 () A. 电源 a 比电源 b 内阻小 B. 电源 a 比电源 b 电动势大 C. R 接到 b 电源上,电源的输出功率达到最大,电源的效率大于 50 D. R 接到 a 电源上,电源的输出功率达到最大,电源的效率为 50 【答案】BD 【解析】 【详解】AB根据图象的斜率表示电源内阻,与纵坐标的交点为电动势,则有电源 a 比电源 b 内阻大,电源 a 比电源 b 电动势大,故 A 错误,B 正确; CD电源的效率 UIE 由图看出,电阻 R 接在电源 a 上时电路中电流为 ,短路电流为 I,根据闭合电路欧姆定律2 得+ EIrRr a 电源的效率为 50%,由图看出,电阻 R 接在电源 b 上时05UE 则电源 b 的效率大于 50%,电源的图线与电阻 R 的 U I 图线的交点表示电阻 R 接在该电源上 的工作状态,由图读出电阻 R 接在电源 a 的电压和电流较大,电源 a 的输出功率较大,故 C 错误,D 正确。 故选 BD。 14. 如图所示,一带电粒子(重力不计)在匀强磁场中沿图中轨道运动,中央是一簿绝缘板, 粒子在穿过绝缘板时有动能损失,由图可知( ) A. 粒子的动动方向是 abcde B. 粒子带正电 C. 粒子的运动方向是 edcba D. 粒子在下半周期比上半周期所用时间长 【答案】BC 【解析】 【详解】带电粒子在磁场中由洛伦兹力充当向心力而做匀速圆周运动,则由 可 2vBqmr 得: ,可见粒子的轨迹半径与速率成正比;因粒子在穿过板后速度减小,则粒子的半 mvrqB 径减小,故说明粒子是由下向上穿过绝缘板,故运动方向为 edcba; 故 A 错误,C 正确; 粒子受力指向圆心,则由左手定则可知粒子应带正电,故 B 正确 因粒子转动的周期 ,在转动中磁感应强度及质量没有变化,故周期不变,而由图可知,粒子在上下 2TqB 都经过半个周期,时间相等; 故 D 错误 15. 如图所示, M 为水平放置的橡胶圆盘,在其外侧面均匀地带有负电荷在 M 正上方用丝 线悬挂一个闭合铝环 N,铝环也处于水平面中,且 M 盘和 N 环的中心在同一条竖直线 上,12O 现让橡胶盘由静止开始绕 轴按图示方向逆时针加速转动,下列说法正确的是12O A. 铝环 N 有沿逆时针方向的感应电流 B. 铝环 N 有扩大 的 趋势 C. 橡胶圆盘 M 对铝环 N 的作用力方向竖直向下 D. 橡胶圆盘 M 对铝环 N 的作用力方向竖直向上 【答案】AD 【解析】 【详解】A、依据楞次定律,可知,穿过环 N 的磁通量,向上且增大,因此环 N 有沿逆时针 方向的感应电流,故 A 正确;B、C、D、胶木盘 M 由静止开始绕其轴线 OO按箭头所示方向 加速转动,形成环形电流,环形电流的大小增大;橡胶圆盘,在其外侧面均匀地带有负电荷, 根据右手螺旋定则知,通过 N 线圈的磁通量向下,且增大,根据楞次定律的另一种表述,引 起的机械效果阻碍磁通量的增大,知金属环的面积有缩小的趋势,且有向上的运动趋势,所 以,橡胶圆盘 M 对铝环 N 的作用力方向竖直向上,且铝环 N 有收缩的趋势故 D 正确,B、C 错误故选 AD 【点睛】解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流周围磁场的方向,以及掌握楞次定律的 另一种表述,即感应电流引起的机械效果阻碍磁通量的变化 二填空、实验题(共 2 小题,每小题 6 分,计 12 分。 ) 16. 用伏安法测量一个定值电阻的电阻值,现有的器材规格如下: A待测电阻 Rx(大约 100 ) B直流毫安表 A1(量程 010 mA,内阻约 100 ) C直流毫安表 A2(量程 040 mA,内阻约 40 ) D直流电压表 V1(量程 03 V,内阻约 5 k) E直流电压表 V2(量程 015 V,内阻约 15 k) F直流电源(输出电压 4 V,内阻不计) G滑动变阻器 R(阻值范围 050 ,允许最大电流 1 A) H开关一个、导线若干 (1)根据器材的规格和实验要求,为使实验结果更加准确,直流毫安表应选_,直流 电压表应选_ (2)在方框内画出实验电路图_,要求电压和电流的变化范围尽可能大一些 (3)用铅笔按电路图将实物图连线_ 【答案】 (1). A2 (2). V1 (3). (4). 【解析】 【详解】 (1)0-15V 范围的电压表测量 4V 电压时,误差较大,所以选用电压表 V1,但是选用 电压表 V1后待测电压最大为 3V,所以电路中的最大电流为 30.A3m1I (2)电压和电流的变化范围尽可能大一些,所以采用滑动变阻器的分压接法,因为被测电 阻较小,所以采用电流表的外接法,如图所示 (3)实物图如图所示 17. 在把电流表改装成电压表的实验中,测定电流表的内阻时,备有如下器材: 待测电流表(量程 2mA,内阻约几十欧) 滑动变阻器(阻值范围 050,额定电流 1.5A) 电阻箱(阻值范围 0999.9) 电阻箱(阻值范围 09999.9) 电源(电动势 2V,内阻约为 0.1) 电源(电动势 6V,内阻约为 20) 另外有开关和导线若干 (1)如果采用甲图所示的电路测电流表的内阻,并且要得到较高的精确度,那么在以上备用 器材中, R1应选用_,电源应选用_(用所给器材的代号填写) ; (2)实验时要进行的步骤有: A合上 S1,断开 S2 B合上 S2 C记下 R2的阻值 D调节 R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度 E调节 R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半 F按上图的电路连接好电路并将 R1的阻值调至最大 以上步骤的合理顺序是_; (3)在对改装好的电压表进行校对时,该同学已经选择好器材,如图所示。若要求对电压表 的每一条刻度线都进行校对,请你将这些器材连接成测量电路。_ 【答案】 (1). (2). (3). FADBEC (4). 【解析】 【详解】首先我们要知道半偏法测量电流表内阻的方法以及测量原理,设电源的电动势为 E,内阻为 r,S 2打开时,电流表满偏电流为 ,实验要求 ,1 ggEIrR1gR ,这样才有 ,当 S2闭合时, R2和 并联,并联后总阻值 ,1R?1 gEIRg 1g并 这样才有 S2闭合后,电路中总电流几乎不变,仍然近似等于 ,调节 使电流表半偏为1 E2R ,所以流过 的电流也为 ,所以 。 1gIR12gI2gR (1)12上述原理可知,S 2打开与闭合,近似认为干路中电流不变,前提是 ,故1g 实验器材应选择电源电动势尽可能大的, R1选用大量程的电阻箱。 (2)3根据上述半偏法测量电流表内阻原理,则操作步骤为:按图所示的电路图连接好电路, 将 R1的阻值调到最大,合上 S1,断开 S2,调节 R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度,合 上 S2,调节 R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半,记下 R2的阻值。 故合理顺序是 FADBEC。 (3)4电路连接如下图所示 三、计算题(共 3 小题,计 38 分) 18. 如图 1 所示的平行板电容器板间距离为 d,两板所加电压随时间变化图线如图 2 所示 , t=0 时刻,质量为 m、带电量为 q 的粒子以平行于极板的速度 v0沿平行板中轴线 射入电O 容器, t1=3T 时刻射出电容器,带电粒子的重力不计,求: (1)平行板电容器板长 L; (2)粒子射出电容器时偏转的角度 ; (3)粒子射出电容器时竖直偏转的位移 y。 【答案】(1) 3v0T;(2) ;(3) 2qUTmd 【解析】 【详解】(1) t=3T,水平方向匀速直线运动 L v0t3 v0T (2)射出电容器时,偏转角度为 ,则加速度为 a= qUmd 0 T,竖直匀加速运动 1yqUvaTmd T2 T,竖直匀速运动,2 T3 T,竖直匀减速运动 vy=vy1 aT=0 所以 =0 (3)电场方向粒子先匀加速再匀速然后又匀加速至出电容器,0 T221Uqyatdm T2 T 221T 2T3 T y3= 221Uqatdm 则 y=y1 y2 y3= 2qTd 19. 在如图所示的电路中, R1=2 , R2=R3=4 ,当电键 K 接 a 时, R2上消耗的电功率为 4W,当电键 K 接 b 时,电压表示数为 4.5 V,试求: (1)电键 K 接 a 时,通过电源的电流和电源两端的电压; (2)电源 的 电动势和内电阻; (3)当电键 K 接 c 时,通过 R2的电流. 【答案】 (1)1A;4V(2)6V;2(3)0.5A 【解析】 【详解】 (1) K 接 a 时, R1被短路,外电阻为 R2,根据公式可得,通过电源电流124A1PI 电源两端电压 124VUPR (2) K 接 a 时,有 E=U1+I1r=4+r K 接 b 时, R1和 R2串联, R 外 =R1+R2=6 通过电源电流 210.75AUI 这时有: E=U2+I2r=4.5+0.75r 解得: E=6V, r=2 (3)当 K 接 c 时, R2与 R3并联,并联电阻为 233R 所以 R 总 =R1+r+R23=6 总电流 3AEI总 通过 R2电流 310.52I 20. 如图所示,在平面直角坐标系中, AO 是 xOy 的角平分线, x 轴上方存在水平向左的匀 强电场,下方存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,两电场的电场强度大小 相等。一质量为 m、电荷量为 q 的质点从 OA 上的 M 点由静止释放,质点恰能沿 AO 运动且 通过 O 点进入 x 轴下方区域,经偏转后从 x 轴上的 C 点进入第一象限内并击中 AO 上的 D 点 (C 点、 D 点图中均未标出)。已知 OM20 m,匀强磁场的磁感应强度大小为 B ,重2 2mq 力加速度为 g10m/s 2。求: (1)两匀强电场的电场强度 E 的大小; (2)OD 的长 L; (3)质点从 M 点出发到击中 D 点所经历的时间 t。 【答案】(1) (2) m(3)4.86s gq3524 【解析】 【详解】(1)质点在第一象限内受重力和水平向左的电场,沿 AO 做匀加速直线运动,所以有: Mg=qE, 即 ; mgqE (2)质点在 x 轴下方,重力与电场力平衡,质点做匀速圆周运动,从 C 点进入第一象限后做 类平抛运动,其轨迹如图所示: 由洛伦兹力提供向心力得: , 2vqBmR 沿 AO 做匀加速直线运动,由运动学规律知: v2=2aOM, 因为: ,2ag 由类平抛运动规律知: R=vt3, , 21Lat 联立解得: ; 35m4 (3)质点做匀加速直线运动有: , 21OMat 解得: t12s, 质点做匀速圆周运动有: , 23s4mtqB 质点做类平抛运动有: R=vt3, 可得: t30.5s, 质点从 M 点出发到击中 D 点所经历的时间为: t=t1 t2 t3= s4.86s。 .5+4
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