河南省八市重点高中2020-2021学年高二上学期12月联合考试物理试题 Word版含答案

河南省八市重点高中2020-2021学年高二上学期12月联合考试物理注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名，准考证号填写在本试题相应的位置。2.全部答案在答题卡上完成，答在本试题上无效。3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案用0.5mm黑色笔迹签字笔写在答题卡上。4.考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。一、选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项是符合题目要求，第7～10有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1.下列关于电场和磁场的说法中正确的是（）A.根据，若放在磁场中某处的通电导线所受磁场力为零，则该处磁感应强度的大小必定为零B.奥斯特发现电流磁效应现象时，实验中的通电直导线应该沿东西方向水平放置C.电场强度处处相等的区域内，电势也一定处处相等D.也能用来作为表示磁感应强度单位的符号2.熔喷布具有的独特超细纤维结构增加了单位面积纤维的数量和表面积，具备很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性，使其成为医用口罩及口罩的最核心的材料。熔喷布的纤维里加入了驻极体材料，它能吸附很小的微粒。制作驻极体材料的原理如图所示，某种电介质未加电场时，正、负电荷分布并不完全重合的分子取向随机排布，熔化时施加水平向左的匀强电场，正、负电荷受电场力的作用，分子取向会趋于一致。冷却后撤掉电场形成驻极体，分子取向能够较长时间维持基本不变。根据以上信息，则下列说法正确的是（）,A.上述驻极体制备过程中，材料整体没有移动，所以外电场对材料不做功B.带负电荷的颗粒从右图中的左端向右端移动过程中，颗粒的电势能减小C.由于驻极体总电荷量为零，不能用口罩能否吸附轻小纸屑来判断真假D.由于静电感应，右图中驻极体内部电场强度为零，只有外部有电场3.平行板电容器两块极板发生弯曲，变成两个相同圆弧板（且各处弯曲程度均相同），如图所示，现使两板分别带有等量异种电荷，下面反映两板间电场线分布图可能正确的是（）A.B.C.D.4.如图所示，真空中有两个正点电荷和，带电量满足，现将二者分别固定在轴上的和两点，则下列说法正确的是（）A.在轴上可能存在两个场强为零的位置（无穷远处除外）B.在处场强方向沿轴负方向,C.在右侧不可能存在场强与和之间某点场强大小相等的点D.在的位置上由静止释放一正试探电荷，则该试探电荷将一直沿轴正方向运动5.在光滑绝缘水平面上，有三个单匝正方形金属线框按如图所示方式等间距放置（俯视图），在线框2对称轴位置的正上方固定一根通电直导线（通电直导线与金属线框2相距很近）。当导线中的电流变大时，则下列说法正确的是（）A.线框1将向右运动，线框3将向左运动B.线框2静止不动，但其面积有缩小的趋势C.线框2对桌面的压力变大D.线框1中电流为顺时针方向，线框3中电流为逆时针方向6.如图所示，用两根长度相同的绝缘细线将两个带同种电荷的小球（可看做质点）悬挂于同一点，由于静电力作用，二者之间会相距一定的距离，左右两根细线与竖直方向的夹角分别为和，关于这一情景下列说法正确的是（）A.若二者质量相等，则带电量较小的小球对应的细线与竖直方向偏角较大B.若二者质量相等，则带电量较大的小球对应的细线与竖直方向偏角较大C.若二者质量相等，无论二者带电量大小关系如何，则必有D.若二者质量不等，则调节二者带电量可以使得,7.为了解释地球的磁性，19世纪安培提出假设：地球的磁场是在地球自转过程中，由绕过地心的轴的环形电流引起的。假设地球表面带电，通过观察得知地磁场逐渐减弱。下列判断正确的是（）A.地球表面带的是负电B.地球表面带的是正电C.地球自转越来越慢D.地球自转越来越快8.智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置。机场严禁携带能量超过的充电宝搭乘飞机。某品牌充电宝的铭牌如图所示。重力加速度，下列说法正确的是（）产品名称：充电宝输入：输出1：输出2：电池容量：A.相当于使的物体升高增加的重力势能B.相当于使的物体升高增加的重力势能C.图中所示品牌的充电宝不能被携带乘机D.图中所示品牌的充电宝能被携带乘机9.一根通电直导线水平放置，通过直导线的电流方向如图所示，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度开始运动，不考虑电子重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是（）A.电子将向上偏转B.电子将向下偏转C.电子运动的速率保持不变D.电子运动的速率开始变大,10.北京正负电子对撞机的核心装置是电子加速后被引入做匀速圆周运动的环形室，对撞机的最后部分的简化示意图如图所示（俯视图），位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子做圆周运动的“容器”（环形室），正电子发射器和负电子发射器分别发射质量均为的正、负电子（电荷量均为），它们被分别引入该管道时具有相等的速率，然后它们沿着管道向相反的方向在环形室内做匀速圆周运动，环形室半径为。两发射器的发射功率均为，发射器发射正负电子时对正负电子加速的过程相当于是通过电压为的加速电场的加速过程，稳定时环形室中形成的电流为。下列判断正确的是（）A.发射器刚射出的正电子速度为B.正电子发射器在时间内射出的正电子数为C.环形室中运行的正电子总数为D.环形室中运行的正负电子总数目为二、非选择题：本题共6小题，共60分。11.（8分）（1）在“练习使用多用电表”的实验中，一同学用欧姆挡去测量“、”的白炽灯在不发光时的灯丝电阻，而在拍照时未把多用电表的选择挡位旋钮拍上（如图所示），那么你认为此挡位是________（填“”、“”、“”）。,（2）由于欧姆表自带电源，可将某档位下的欧姆表等效为一直流电源。一同学把欧姆表与毫安表及滑动变阻器串联，某次测量时电流表示数如图所示，则电流________。（3）某同学调节滑动变阻器得到多组欧姆表和毫安表的示数与，并建立坐标系，将测得的数据描点连线，如图所示。由图象可知该档位下欧姆表内部电源的电动势为___________，等效内阻为________（结果均保留两位小数）12.（7分）如图所示，两同学为了研究小灯泡的发光情况，对同一灯泡分别采用图甲和图乙两种电路进行实验。,（1）请在图丙中按图乙电路补画连线为完整的实物电路图。（用笔画线代替导线）（2）连线完毕，在闭合开关准备实验操作前，还需要进行的一步操作是：________________。（3）根据实验数据两同学分别画出了小灯泡的伏安特性曲线如图丁、所示，由图线可知当电压升高时，小灯泡的电阻值________（填“增大”、“减小”或“不变”），其中与图甲电路相对应的实验曲线是________（填“A”或“B”）13.（9分）如图所示，一固定在水平地面上的光滑绝缘斜面，其倾角为，斜面的长度为，整个装置处于匀强电场中。一质量为的光滑绝缘带电小球，带电量为，现将小球以初速度由斜面底端的点开始沿斜面上滑，到达斜面顶端的速度仍为。已知重力加速度大小为。求：（1）斜面端点、间的电势差；（2）该匀强电场场强的最小值；（3）若，电场强度大小为，求此匀强电场的方向与水平方向的夹角。14.（12分）如图所示，蹄形磁铁的磁极之间放置一个装有导电液体的玻璃器皿，器皿中心和边缘分别固定一个圆柱形电极和一个圆环形电极，两电极间液体的等效电阻为,。在左边的供电电路中接入一个磁流体发电机，间距为的平行金属板、之间有一磁感应强度为的匀强磁场，将一束等离子体以的水平速度喷入磁场。已知磁流体发电机等效内阻为，定值电阻，电压表为理想电表。闭合开关，导电液体流速趋于稳定时，电压表示数为。回答以下问题：（1）液体旋转方向为顺时针还是逆时针（俯视）？并作以解释；（2）磁流体发电机的效率；（3）导电液体旋转的机械功率。15.（11分）如图所示，足够长的两条平行金属导轨放在绝缘水平面上，两导轨间距为，导轨平面所在区域有竖直向上的磁场，以图中为起点，平行导轨方向建立一维直线坐标系轴，坐标原点为，磁感应强度沿轴方向均匀变化为：。一根垂直金属导轨放置的金属棒的质量、电阻，开始静止于坐标原点处，金属导轨右端外接恒流源，恒流电源可为电路提供恒定电流，电流方向如图所示。时刻由静止释放金属棒，同时对导体棒施加水平沿轴正方向的大小为的恒定拉力，不计导轨电阻和摩擦，重力加速度为。试求：（1）导体棒受到安培力的方向及安培力随的关系式；（2）导体棒沿轴运动的最远距离；（3）导体棒的最大加速度和最大速度。,16.（13分）某同学设计了一种静电除尘装置，如图甲所示，其中有一长为、高为的矩形通道，其前、后面板为绝缘材料，上、下面板为金属材料。图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒为的高压直流电源相连。带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度为。当碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。将被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值称为除尘率。假设尘埃的比荷为，尘埃粒子在空间分布均匀且不考虑尘埃粒子的重力及尘埃粒子之间的相互作用，忽略尘埃粒子运动对电场和磁场的影响及极板的边缘效应。试回答以下问题：（1）求此装置的除尘率及若提高除尘率请给出改进措施；（2）如图丙所示（与图乙装置相同，电压也为），紧靠平行金属板左侧的竖直边界区域中存在垂直纸面向里范围足够大的匀强磁场。磁场区域内放置一块竖直放置的薄收集板，此收集板可以在平面内上下左右平移并可调节收集板的长度，当尘埃粒子碰到收集板左侧或右侧面时立即被吸收。求：（i）若不放置收集板，要使所有进入左侧磁场区域的尘埃粒子均能从竖直边界返回金属板间的电场区域，求左侧区域的匀强磁场的磁感应强度大小应满足的条件；（ii）若左侧磁场的磁感应强度为，要使所有进入磁场区域的粒子均能被收集板接收，求收集板对应的最短长度。高二物理参考答案与解析1.【答案】D【命题意图】考查电场和磁场的基本概念。【解析】,是磁感应强度的定义式，通电导线放置方向与磁场方向平行时不受磁场力，但磁感应强度未必为零，故A错误；地磁场的磁感线有一个由南向北的分量，奥斯特实验时通电直导线应水平南北方向放置才能产生东西方向的磁场从而在通电时观察到小磁针偏转，故B错误；电场强度处处相等的区域内，电势不一定相等，比如匀强电场，沿着电场线方向，电势是降低的，故C错误；根据安培力公式进行量纲运算可得，D正确。2.【答案】B【命题意图】通过物理情景考查静电感应等物理规律迁移理解能力。【解析】上述驻极体制备过程中，分子取向在电场力作用发生转动，所以电场力要做功，故A错误；带负电荷的颗粒从右图中的左端向右端移动过程中，电场力做正功，颗粒的电势能减小，故B正确；静电能吸附轻小物体，驻极体两端显示电性，可以通过能否吸附轻小纸屑判断口罩真伪，故C错误；驻极体两端显示电性，电场在内部不为零，D错误。3.【答案】C【命题意图】在具体情景中考查静电平衡状态导体和电容器间场强的分析。【解析】导体静电平衡时，电场线与导体表面处处垂直，故A、D错误；两圆弧板分别带有等量异号电荷，根据电势差与电场强度的关系式得，两圆弧板之间电势差一定，而两圆弧板中央的间距大，所以圆弧板中央的电场强度小，电场线稀疏，故B错误，C正确。4.【答案】D【命题意图】考查点电荷周围的场强及场强的矢量叠加。【解析】场强为0时，两个点电荷在该处产生的场强大小相等、方向相反。由于两个点电荷都带正电，电荷量不等，由，在轴上有一个场强为0的点，该点在轴上两个点电荷之间靠近的位置，故A错误；设场强为0的点坐标为。则有，可得。根据电场的叠加原理知，在轴上的和的区域场强沿着轴负方向，在和的区域场强沿着轴正方向，故B错误，D正确；由场强叠加原理可知在右侧可能存在场强与和之间某点场强大小相等的点，C错误。5.【答案】D,【命题意图】考查电磁感应现象和楞次定律。【解析】当电流增加时，因处于线框2中心位置，则穿过其磁通量仍为零，线框2中没有感应电流，因此不会运动，而穿过线框1与线框3的磁通量在增大，依据楞次定律感应电流产生的磁场总阻碍线框中磁通量变化，即“增反减同”可知，1线框电流方向为顺时针方向，3线框电流为逆时针方向；根据右手螺旋定则知，直导线右方的磁场垂直纸面向里，左方磁场垂直纸面向外，线框3的右方和左方各取小微元电流，根据左手定则，右方的微元电流所受安培力向左，左方的微元电流所受安培力向右，因离导线越远的磁场越弱，则线框3向右运动；同理，线框1向左运动，故A错误，D正确；由以上分析可知，线框2中没有感应电流，则2线框静止不动，也没有缩小或扩张趋势，对桌面的压力也不变，故B、C错误。6.【答案】C【命题意图】通过具体情景的分析，重点考查与库仑定律有关的模型构建素养。【解析】建立定量分析模型情景：假设其中一个小球的质量为，二者偏角分别为和，二者之间的库仑力大小为，则对质量为的小球由平衡条件和正弦定理可知，同理可知若二者质量相等则必有；若二者质量不等则一定有。正确选项为C选项。7.【答案】AC【命题意图】通过地磁场考查电流产生的磁场规律。【解析】地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西，地球表面应带负电，故A正确；地磁场减弱时，环形电流强度减小，故地球自转变慢，C正确。8.【答案】BD【命题意图】考查读取信息并与所学电学知识相结合的能力。【解析】，设物体的质量为，提升的重力势能的变化量，即代入解得；图中充电宝储存的电能为，所以能够携带乘机。选项BD都正确。9.【答案】AC,【命题意图】考查电流产生的磁场特征及粒子在磁场中的运动规律。【解析】水平导线中通有稳定电流Ⅰ，根据安培定则判断导线上方的磁场方向向里，导线下方的磁场方向向外，由左手定则判断可知，导线下方向右运动的电子所受的洛伦兹力方向向上，则电子将向上偏转，并且洛伦兹力不做功，其速率不变。故A、C正确。10.【答案】BD【命题意图】考查电流的概念、带电粒子的加速运动。【解析】对正电子的加速过程，根据动能定理得：，解得故A错误；设时间内射出的正电子数为，则有，解得：，B正确；环形室中运行的正负电子总数为，D正确。11.【答案】（1）（2）32.0（3）1.44（1.43-1.45均可），10.50（10.00-11.00范围均可）（每空2分，共8分）【命题意图】考查电源电动势和内阻的测量。【解析】（1）正常发光电阻为热电阻，而欧姆表测量为常温电阻，明显小于热电阻，故挡位是“”；（2）一小格是，故；（3）等效电源的图象，纵轴截距等于电动势，斜率相反数等于等效内电阻。12.【命题意图】考查分压电路和测量电路误差。【答案】（1）实物连线如图（2分）；（2）把滑片移到最左端（1分）；（3）增大（1分）；A（3分）。【解析】（1）实物连线如图；（2）保护用电器和电流表，测量电路分压最小，把滑片移到最左端；（3）根据实验数据两同学分别画出了小灯泡的伏安特性曲线如图丁、所示，由图线可知当电压升高时，小灯泡的电阻值增大；甲电路测得阻值偏小，故选A。,13.【命题意图】考查电场力作用下物体的平衡。【解析】（1）对小球在从运动至点，由动能定理：（2分）解得：（1分）（2）小球受力平衡，对小球受力分析如图所示，弹力方向不变，根据矢量三角形可知：（2分）解得电场强度的最小值为：（1分）（3）若电场强度大小为，设电场方向与斜面方向夹角为，则对小球受力分析由平衡条件可知（2分）,解得：（1分）即电场方向与水平方向夹角为或。14.【命题意图】通过具体情景考查非纯电阻电路中功率的计算，复合场中带电粒子的运动，电源效率的计算。【解析】（1）等离子体进入磁场后，根据左手定则，知正离子向下偏，即向极板偏，负离子向上偏，即向极板偏，所以板带正电，板带负电。电流通过导电液体的方向是从中心到边缘，器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知液体旋转方向为顺时针方向。（2分）（2）对磁流体发电机，其电动势满足：（2分）解得：对回路由闭合电路欧姆定律可得：（2分）解得：磁流体发电机的效率满足：（2分）解得：（1分）（3）由能量守恒定律可得，导电液体旋转的机械功率：,（2分）解得：（1分）15.【命题意图】考查磁场对电流的作用。【解析】（1）由题意知，用左手定则判断金属棒受到的安培力方向沿导轨水平向右。导体棒受到的安培力：（1分）其中：解得：（解答结果未带单位也视为正确）（1分）（2）安培力随均匀变化，安培力做功：（1分）根据动能定理得：（1分）联立得解得：（1分）（3）根据题意可知，最大加速度可能的位置只有在和两点，现分别求解：在处：,（1分）在处：（1分）故最大加速度为。当拉力等于安培力时，速度取得最大值（说明：求解出大小即可）：（1分）解得对这一过程由动能定理可得：（2分）解得最大速度大小为（说明：求解出大小即可）：（1分）16.【命题意图】通过实际情景考查带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动规律与几何知识综合分析物理问题的能力。【解析】（1）带电尘埃在矩形通道内做类平抛运动，在沿电场的方向上的位移为（2分）除尘率为：（1分）代入数据解得：（1分）提高除尘率只需要增大即可，由上式可知，增加长度，或增大电压，或减小高度,，或减小水平速度，都能增加，从而增大除尘率。（2）（i）由第（1）问可知尘埃粒子在电场中的偏移量.设进入左侧区域的离子竖直方向的速度为，速度为，方向与水平方向的夹角为，则：（1分）所以有，；（1分）尘埃粒子在左侧区域做匀速圆周运动，要使所有离子返回平行板之间的区域，只要满足最上方粒子进入磁场后做圆周运动后能够返回电场区域，其对应的轨迹满足的临界条件如图所示：根据几何关系可得，离子做匀速圆周运动的半径满足（1分）洛伦兹力提供向心力：（1分）代入数据可得：（取大于号也正确）（1分）（ii）当时，如图所示：,离子进入磁场后，以相同的运动半径做匀速圆周运动，其半径大小为（1分）由于（1分）为了使收集板最短，做辅助对称圆与边界轨迹交点如图中的部分即为所求，根据几何关系可得：（2分）