河南省商丘名校2022-2023学年高二物理下学期第一次联考试题（开学考试）（Word版附解析）

2022-2023学年下期第一次联考高二物理试题一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，1~7只有一个选项正确，8~12有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，选错或不答的不得分）1.下面是对一些公式的理解，其中正确的是（）A.根据可知，当两电荷间的距离趋近于零时，它们之间的静电力将趋近于无穷大B.根据可知，导体的电阻率跟导体的电阻和横截面积的乘积成正比C.根据可知，在磁场中通电导线的电流大，导线受到的安培力不一定大D.根据可知，穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势一定越大【答案】C【解析】【详解】A．因为当两电荷间的距离趋近于零时，它们不能看作点电荷，则库仑定律不再适用，故A错误；B．公式是电阻率的计算式，材料的电阻率决定于材料本身，跟导体的电阻和横截面积和长度无关，故B错误；C．根据可知，只有当电流垂直于磁感线放置时，电流越大，则受到的安培力才一定越大，故C正确；D．根据可知，穿过线圈的磁通量变化率越大，感应电动势一定越大，穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势不一定越大，故D错误。故选C。 2.如图所示，A、B为两个等量异号点电荷连线上的两点（其中B为连线中点），C为连线中垂线上的一点，下列说法中正确的是（  ）A.A点的电场强度比B点的电场强度小B.A点的电势比C点的电势低C.从B点移到C点的过程中，电荷的电势能减小D.负电荷从A点沿直线移到B点的过程中，克服电场力做功【答案】D【解析】【详解】A．因A点电场线较B点密集，可知A点的电场强度比B点的电场强度大，选项A错误；B．顺着电场线电势降低，A点的电势高于B点，等量异种电荷连线的中垂线是等势面，B点的电势与C点的电势相等，A点的电势比C点的电势高，选项B错误；C．B点的电势与C点的电势相等，则从B点移到C点的过程中，电荷的电势能保持不变，选项C错误；D．负电荷从A点沿直线移到B点的过程中，电势减小，电势能增大，电场力对电荷做负功，选项D正确。故选D。3.下图表示磁感强度B，电流强度I和磁场对电流的作用力F三者方向的相互关系中，正确的是（　　）AB. C.D.【答案】C【解析】【详解】A．由左手定则可知，安培力应竖直向上，故A错误；B．由左手定则可知，安培力应水平向左，故B错误；C．由左手定则可知，磁场B、电流I和磁场对电流作用力F三者方向关系正确，故C正确；D．由左手定则可知，安培力应垂直向里，故D错误。故选C。4.如图是某次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为，充电至4.0kV电压，如果电容器在3.0ms时间内放电至两极板之间的电压为零，下列说法正确的是（）A.放电之后，电容器的电容为零B.该电容器的击穿电压为4kVC.该次放电前，电容器存储的电荷量为0.6CD.该次通过人体的平均电流是20A【答案】D【解析】【详解】A．电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量，放电之后，电容器的电容大小是不变的，故A错误；B．达到击穿电压电容器就损毁了，击穿电压略大于额定电压，故B错误；C．根据可知放电前，电容器储存的电荷量为，故C错误；D．根据 可知该次通过人体的平均电流大小是20A，故D正确。故选D。5.如图所示，a、b两根通电长直导线垂直放置，通有相同大小的电流，方向已标出。O点距两直导线的距离相等，此时测得O点的磁感应强度大小为，现将通电长直导线b顺时针转动90°（从上往下看），则此时O点的磁感应强度大小为（）A.0B.C.2BD.【答案】C【解析】【详解】根据右手螺旋定则可知，a导线在O点产生的磁感应强度水平向左，b导线在O点产生的磁感应强度垂直于直面向外。由于O点到两根导线的距离相等，且两根导线中的电流大小相等，则两根导线中的电流在O点产生的磁感应强度大小相等。O点的磁感应强度为，根据平行四边形定则得，一根导线在O点产生的磁感应强度为B。现将通电长直导线b顺时针转动90°（从上往下看），根据右手螺旋定则，b导线在O点的磁感应强度水平向左，大小不变，O点的磁感应强度为故选C。6.为了创建文明城市，某城市新装的一批节能路灯（图甲），该路灯通过光控开关实现自动控制电灯亮度，如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为，内阻为，为定值电阻，为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。当光照强度增加时，下列判断正确的是（　　） A.A灯变暗，B灯变亮B.电阻的功率变小C.电源的效率减小，输出功率变大D.流经的电流变化量大于上的电流变化量【答案】D【解析】【详解】ABD．增加光照强度时，光敏电阻阻值减小，电路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律知干路电流I增大，由知路端电压U减小，则A灯两端电压减小，通过A灯的电流减小，所以A灯变暗。通过定值电阻的电流I增大，减小，则增大，所以两端的电压增大，的功率变大；B灯两端的电压减小，B灯变暗，流过B灯的电流变小，可知流经的电流增大，根据并联电路干路电流等于支路电流之和可知，流经的电流变化量大于上的电流变化量，故AB错误，D正确；C．电源的效率外电阻减小，电源的效率减小，电源的内阻与外电阻的关系未知，无法判断电源的输出功率变化，故C错误。故选D。7.如图所示的电路中，A和B是两个完全相同的灯泡，线圈L 的自感系数足够大，线圈的直流电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（　　）A.闭合开关S，A、B两灯同时亮B.闭合开关S，A灯逐渐亮起来，B灯立即发光C.断开开关S，B灯闪亮一下再熄灭D.断开开关S，流过B灯的电流方向自左向右【答案】B【解析】【详解】AB．当电键S闭合时，灯B立即发光。通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，会阻碍电流的增大，所以电路的电流只能逐渐增大，灯A逐渐亮起来；所以灯B比灯A先亮。故A错误；故B正确。CD．由于线圈直流电阻忽略不计，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，两灯电流相等，亮度相同，稳定后当电键S断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，线圈L、灯A与灯B构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于两灯泡完全相同，线圈的电阻又不计，则灯B不会出现闪亮一下，且流过灯B的电流方向自右向左，故CD错误。故选B。8.磁流体发电是一项新兴技术，它可以把气体的内能直接转化为电能，如图是它的示意图，平行金属板A、C之间有一个很强的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向如图所示，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）垂直于B的方向喷入磁场，两板间连接有定值电阻R，每个离子的速度都为v，电荷量大小为q，A、C两板间距为d，稳定时下列说法中正确的是（） A.图中A板是电源的负极B.电阻R中的电流方向由a到bC.电源的电动势为BvdD.增大两金属板的正对面积可增大发电机的电动势【答案】AC【解析】【详解】A．等离子体进入磁场后，根据左手定则，知正离子向下偏，负离子向上偏，所以C板带正电，A板带负电，A板是电源的负极，A正确；B．C板为电源正极，外电路电流从正极到负极，电阻R的电流方向由b到a，B错误；C．最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有电动势C正确；D．由上可知，发电机电动势为与金属板的正对面积大小无关，D错误。故选AC。9.如图所示，为了浴室用电安全，某同学用理想变压器给浴室降压供电，理想变压器原、副线圈匝数比为5：1，原线圈输入交变电压。已知照明灯额定功率为22W，排气扇电动机内阻为，电流表示数为1.5A，各用电器均正常工作，电表均为理想电表。则下列说法中正确的是（　　） A.电压表示数为B.副线圈交变电流的频率为C.排气扇的输入功率为D.保险丝熔断电流不能低于【答案】CD【解析】【详解】A．变压器输入的交变电压为则有效值变压器原、副线圈匝数比为5：1，根据解得故A错误；B．变压器只改变交变电流和电压，不改变周期和频率故B错误；CD．照明灯的电流为则排气扇的电流为 则排气扇的输入功率为代入数据可得电流表示数为1.5A，因此变压器输出功率为即变压器的输入功率为66W，变压器的初级电流为因此保险丝熔断电流不得低于0.3A，故CD正确，故选CD。10.如图甲所示，一个匝数的圆形导体线圈，面积，电阻。在线圈中存在面积的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，b端接地，则下列说法正确的有（）A.圆形线圈中产生的感应电动势B.在时间内通过电阻R的电荷量C.设b端电势为零，则a端的电势D.在时间内电阻R上产生的焦耳热【答案】BC【解析】 【详解】A．由图乙可以得到磁感应强的变化率为根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势为故A错误；B．根据闭合电路的欧姆定律可得线圈中的电流为所以在时间内通过电阻R的电荷量为故B正确；C．根据楞次定律可以判断出线圈中的电流方向为顺时针方向，在电源内部电流是从低电势流向高电势，所以a点的电势低于b点的电势，b、a两端的电势差即为R两端的电压即，根据因为b端接地，所以，解得故C正确；D．在时间内电阻R上产生的焦耳热为故D错误。故选BC。11.如图所示虚线，是边长为L的正三角形，在正三角形区域内存在垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），d、e为ab、bc边的中点。一个质量为m、电荷量为q的带负电的粒子，由d点垂直ab以初速度进入磁场，从e 点射出磁场，不计重力和空气阻力，则下列说法正确的是（　　）A.磁场的方向垂直纸面向内B.磁感应强度大小为C.粒子在磁场中运动的时间为D.若改变粒子射入速度的大小，方向不变，粒子在磁场运动的最长时间为【答案】BD【解析】【详解】A．由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，A错误；B．由几何关系，粒子运动轨迹半径为，根据可得B正确；C．运动时间C错误；D．若改变粒子射入速度的大小，方向不变，当粒子从bd之间射出时，运动时间最长，为 D正确；故选BD。12.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于1939年获得诺贝尔物理学奖。其原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略；磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，交流电源频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为，在加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是（　　）A.质子在回旋加速器中做圆周运动的速率与半径成正比B.若只增大交流电压U，则质子获得的最大动能增大C.质子在电场中加速的次数为D.若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当减小才能正常工作【答案】AC【解析】【详解】A．质子做圆周运动洛伦兹力提供向心力解得可得v与r成正比，故A正确；B．质子只在电场中加速，设最大速度为v，根据洛伦兹力提供向心力得 解得最大速度为质子获得的最大动能为说明最大动能跟交流电压无关，跟D形金属盒的半径有关，半径越大，最大动能越大，故B错误；C．根据可得，质子在电场中加速的次数为故C正确；D．因为交流电的频率和质子圆周运动的频率相同，质子圆周运动的频率为若磁感应强度B增大，得圆周运动的频率增大，故电流的频率也要增大才能正常工作，故D错误。故选AC。二、实验题（本题共2小题，共14分）13.多用电表是常用的测量仪表。 （1）如图是多用电表原理简图，若选择开关S接5时，对应的挡位是直流电压10V挡，若选择开关S接6时，对应的挡位可能是直流电压______挡（选填“2.5V”或“50V”）。若选择开关S接4时，对应的挡位是______挡（选填“电流”或“欧姆”）。（2）关于多用电表欧姆挡的使用，下列说法正确的是______。A．因流过欧姆挡表头的电流与待测电阻的阻值不成线性关系，所以表盘刻度不均匀B．用欧姆挡测电阻时，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越大C．测量电阻时用手指紧紧按住红、黑表笔与电阻接触的部分，这样测量较为准确D．用欧姆挡测电阻时，每次换挡后必须重新短接两表笔进行欧姆调零【答案】①.50V②.欧姆③.AD##DA【解析】【详解】（1）[1]表头与分压电阻串联可以改装成电压表，分压电阻阻值越大，电压表量程越大，若选择开关S接5时，对应的挡位是直流电压10V挡，选择开关S接6时，对应的挡位更大，可能是直流电压50V。[2]若选择开关S接4时，有内部电源，对应的挡位是欧姆挡。（2）[3]A．由可知，待测电阻与电流不成线性关系，故表盘刻度不均匀，故A正确；B．用欧姆挡测电阻时，测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越小，故B错误；C．若用手指紧紧按住红、黑表笔与电阻接触的部分，则电阻的测量值为该电阻与人体电阻的并联值，测量值偏小，故C错误；D．用欧姆挡测电阻时，每次换挡后必须重新短接两表笔进行欧姆调零，故D正确。故选AD。14. 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量结果如图所示，其读数应为______mm。（2）用伏安法测金属丝的阻值，实验所用器材为：电池组（电动势3V，内阻约）、电流表（内阻约）、电压表（内阻约）、滑动变阻器R（，额定电流2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如表：次数1234567U/V0.100.300.701001.50170230I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量是采用图中的______（选填“甲”或“乙”）。（3）任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法，正确的是______。A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C．用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差D．若电压表内阻已知，利用计算金属丝的电阻理论上没有误差 （4）实验中已测得金属丝直径d，设金属丝长度为L，电阻为R，则该金属丝的电阻率______。（用题目中已知字母表示）【答案】①.1.205##1.206##1.207②.甲③.CD##DC④.【解析】【详解】（1）[1]螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，根据图像可知，其示数为（2）[2]从给出的数据表可知，电流表和电压表的读数变化范围较大，限流式接法调不出0.1V的电压，所以滑动变阻器采用的应是分压式接法，即测量采用的是甲图。（3）[3]A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A错误；B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，故B错误；C．用图像处理数据求金属丝电阻，根据描出的点连线时可以剔除读数偏差较大的点，减小偶然误差，故C正确；D．若电压表内阻已知，则计算金属丝的电阻理论上没有误差，故D正确。故选CD。（4）[4]由电阻定律可得解得三、计算题（共计48分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。）15.如图所示电路，电源电动势为E，内阻为，定值电阻，开关闭合、 断开时，电流表的示数是1.5A；开关和都闭合时，电流表的示数是2.5A，已知电动机线圈电阻为，电流表、电压表均为理想电表。求：（1）电源的电动势E；（2）开关和都闭合时，电动机的输出功率。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）开关闭合、断开时，电流表的示数是1.5A，由闭合电路欧姆定律（2）闭合和，电流表的示数是2.5A，则路端电压为此时流过电动机的电流为则电动机的输出功率为16.如图所示，交流发电机的矩形金属线圈，ab边和cd边的长度，bc边和ad边的长度，匝数匝，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过bc和ad边中点，且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式； （2）求线圈转动过程中电压表的示数以及电阻R的发热功率；（电压表读数保留1位小数）（3）求从线圈经过图示位置开始计时，转过周期时电动势的瞬时值。【答案】（1）；（2），；（3）【解析】【详解】（1）对于N匝线圈，ab边与cd边一起切割磁感线，则有根据闭合电路欧姆定律有从线圈经过图示位置开始计时，线圈内的电流随时间变化的函数关系式为（2）电路中电流的有效值为电压表示数电阻R的发热功率（3）从图示位置开始计时，电动势的瞬时值表达式为 当时所以电动势的瞬时值为17.如图所示，足够长平行光滑金属导轨倾斜放置，与水平面夹角，导轨间距，其下端连接一个定值电阻，两导轨间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小。一质量为的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒接入回路中的电阻。导体棒ab由静止释放到刚开始匀速下滑的过程中，流过电阻R的电荷量为0.6C。已知重力加速度g取，导轨电阻不计，，．求：（1）导体棒ab从释放到开始匀速运动下滑的距离x；（2）导体棒ab匀速运动时速度的大小v；（3）从释放到开始匀速运动下滑的过程中导体棒ab上产生的热量。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）导体棒ab从释放到开始匀速运动的过程，通过电阻R的电荷量为q平均感应电流 平均感应电动势联立解得（2）回路中的感应电动势为感应电流为安培力大小为当导体棒速度达到最大值v时联立求得（3）导体棒ab从释放到开始匀速运动下滑的过程中，设回路中产生的热量为Q，则由功能关系有：由功率分配关系有联立求得18.如图所示，x轴上方有一匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于纸面向里，大小为B，x轴下方有一匀强电场，电场强度的大小为E，方向与y轴的夹角为，斜向左上方。现有一质量为m、电荷量为q的正离子，以速度由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场，该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点（C点未标出）进入电场区域，该离子经C点时的速度方向与x轴夹角为45°，不计离子的重力，设磁场区域和电场区域足够大。求：（1）C点的坐标；（结果可以含有根号） （2）离子从A点出发到第一次穿越x轴时运动的时间；（3）离子从A点出发到第三次穿越x轴时粒子运动的路程。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）磁场中带电粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，粒子运动轨迹如图所示由几何知识知故C点坐标为。（2）粒子在洛仑兹力作用下做圆周运动设粒子从A到C的时间为，由题意知 （3）粒子从A到C的路程为为设粒子从C点进入电场到返回C点的时间为，其在电场中做匀变速运动，有联立解得粒子从C点进入电场到返回C点的路程为设粒子再次进入磁场后在磁场中运动的时间为，由题意知粒子再次进入磁场后在磁场中运动的路程为设粒子从A点到第三次穿越x轴的路程为