内蒙古赤峰市田家炳中学高二物理上学期期中试题含解析

2022-2022学年内蒙古赤峰市田家炳中学高二（上）期中物理试卷　一、选择题：本题包括8小题，每小题6分，共48分．1-5题只有一个选项正确，6-8题为不定项选择题，全部选对的得6分，选对但不全得3分，有选错或不答的得0分．1．一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U时，通过的电流是I，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I，导线两端所加的电压变为（　　）A．4UB．UC．2UD．　2．在磁场中的同一位置放置一条固定方向的直导线，导线的方向与磁场方向垂直．先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样．图中的四幅图象表现的是导线受的力F与通过导线的电流I的关系，a、b各代表一组F、I的数据．下列图象正确的是（　　）A．B．C．D．　3．饮水机是一种常见的家用电器，其工作电路可简化为如图所示的电路，其中S是一温度控制开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管的电阻，R是与加热管串联的电阻．下表是从其说明书中摘录的一些技术数据．（不考虑R0、R的电阻受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率），当开关S闭合时，饮水机处于何工作状态和R0的阻值为（　　）额定电压220V频率50Hz加热功率550W保温功率22WA．加热，220ΩB．加热，88ΩC．保温，88ΩD．保温，220Ω　14\n4．用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让两者等高平行放置，如图所示．当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有（　　）A．两导线环相互吸引B．两导线环相互排斥C．两导线环无相互作用力D．两导线环先吸引后排斥　5．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．两板间有一个正电荷固定在P点，如图所示，以E表示两板间的场强，U表示电容器两板间的电压，Φ表示正电荷在P点的电势，EP表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板向下移到图示的虚线位置，则（　　）A．E变大B．EP不变C．Φ变大D．U不变　6．如图1所示，AB是一个点电荷电场中的一条电场线，图2则是放在电场线上a、b处的试探电荷的电荷量与所受电场力间的关系图象，由此可以判定下列说法可能的是（　　）A．若场源是正电荷，则其位于A点B．若场源是负电荷，则其位于B点C．若场源是正电荷，则其位于B点D．若场源是负电荷，则其位于A点　7．某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是（　　）14\nA．粒子必定带正电荷B．粒子在M点的电势能小于它在N点的电势能C．粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D．粒子在M点的动能小于它在N点的动能　8．质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理如图示．离子源S产生的各种不同正离子束（速度可视为零），经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点．设P到S1的距离为x，则（　　）A．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小B．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大C．只要x相同，对应的离子质量一定相同D．只要x相同，对应的离子的比荷一定相等　　二、实验题：本题共2小题，共14分.把答案填写在题中的横线上或按题目要求作答.9．调整欧姆零点后，用“×10”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度极小，那么正确的判断和做法是（　　）A．这个电阻的阻值很小B．这个电阻的阻值很大C．为了把电阻值测得更准确些，应换用“×1”挡，重新调整欧姆零点后测量D．为了把电阻值测得更准确些，应换用“×100”挡，重新调整欧姆零点后测量　10．（10分）（2022秋•赤峰校级期中）用图的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻．蓄电池的内阻非常小，为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个保护电阻R0．除蓄电池、开关、导线外，可供使用的实验器材还有：A．电流表（量程0.6A、3A）B．电压表（量程3V、15V）C．定值电阻（阻值1Ω、额定功率5W）D．定值电阻（阻值10Ω、额定功率10W）（1）电压表应选　　　　　　量程，理由是　　　　　　．（2）保护电阻选阻值为　　　　　　定值电阻理由是　　　　　　．（3）电流表应选　　　　　　量程．14\n　　三、计算题：本题共3小题，共38分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.11．（11分）（2022•湖南校级模拟）一束电子流在经U=5000V的加速电场加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的电场，如图所示，若两极间距d=1.0cm，板长l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？　12．（12分）（2022秋•赤峰校级期中）两条相距为1m的水平金属导轨上放置一根导电棒ab，处于竖直方向的匀强磁场中，如图所示，导电棒的质量是1.2kg，当棒中通入2安培的电流时（电流方向是从a到b），它可在导轨上向右匀速滑动，如电流增大到4A时，棒可获得0.5m/s2的加速度．求：①磁场的方向？②磁场的磁感强度的大小和摩擦力大小？　13．（15分）（2022•塘沽区模拟）如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外．一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y=﹣2h处的P3点．不计重力．求（l）电场强度的大小．（2）粒子到达P2时速度的大小和方向．（3）磁感应强度的大小．14\n　　2022-2022学年内蒙古赤峰市田家炳中学高二（上）期中物理试卷参考答案与试题解析　一、选择题：本题包括8小题，每小题6分，共48分．1-5题只有一个选项正确，6-8题为不定项选择题，全部选对的得6分，选对但不全得3分，有选错或不答的得0分．1．一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U时，通过的电流是I，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I，导线两端所加的电压变为（　　）A．4UB．UC．2UD．【考点】欧姆定律．【专题】恒定电流专题．【分析】由导线长度的变化可知电阻的变化，再由欧姆定律可求得导经两端所加电压．【解答】解：由欧姆定律可知，R=导线拉长后，横截面积减小为原来的一半，则电阻R′==4R；则由欧姆定律可知，电压U′=I4R=4U；故选：A．【点评】本题考查欧姆定律及电阻定律，要注意当长度拉长后，导体的截面积减小为原来的一半．　2．在磁场中的同一位置放置一条固定方向的直导线，导线的方向与磁场方向垂直．先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样．图中的四幅图象表现的是导线受的力F与通过导线的电流I的关系，a、b各代表一组F、I的数据．下列图象正确的是（　　）14\nA．B．C．D．【考点】安培力．【分析】根据安培力公式F=BIL写出表达式即可正确求解．【解答】解：在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时所受安培力为：F=BIL，由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线，故ACD错误，B正确．故选：B．【点评】本题比较简单，考查了安培力公式F=BIL的理解和应用，考查角度新颖，扩展学生思维．　3．饮水机是一种常见的家用电器，其工作电路可简化为如图所示的电路，其中S是一温度控制开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管的电阻，R是与加热管串联的电阻．下表是从其说明书中摘录的一些技术数据．（不考虑R0、R的电阻受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率），当开关S闭合时，饮水机处于何工作状态和R0的阻值为（　　）额定电压220V频率50Hz加热功率550W保温功率22WA．加热，220ΩB．加热，88ΩC．保温，88ΩD．保温，220Ω【考点】电功、电功率．【专题】恒定电流专题．【分析】由电功率公式P=知，当电源电压不变时电阻越小功率越大．根据总电阻的大小确定饮水机处于加热状态还是保温状态．根据R=求出加热电阻的阻值．【解答】解：根据电功率公式P=知，当电源电压不变时电阻越小功率越大．14\n电源电压不变，当S断开时，R与R0串联；当S闭合时，只有R0接入在电源上，电路中的电阻变小，总功率变大，因而开关S闭合时是加热状态．则．故B正确，A、C、D错误．故选B．【点评】本题考查了电功率的计算公式和串联电阻的特点．要注意电功率计算公式的选择．　4．用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让两者等高平行放置，如图所示．当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有（　　）A．两导线环相互吸引B．两导线环相互排斥C．两导线环无相互作用力D．两导线环先吸引后排斥【考点】平行通电直导线间的作用．【分析】根据平行的通电直导线，当通入方向相同的电流时，相互吸引，当通入方向相反的电流时，相互排斥，可把两导线环分割成很短很短的无数段，则平行靠近的两端可看做通电直到线的情况，当通入方向相同的电流时，相互吸引，当通入方向相反的电流时，相互排斥．【解答】解：平行的通电直导线1、2，电流向上，由右手螺旋定则2在1处产生的磁场垂直纸面向外，由左手定则判断1导线受到的安培力向右，如图示，同理，2导线受到的安培力向左；结论平行的通电直导线，当通入方向相同的电流时，相互吸引，当通入方向相反的电流时，相互排斥；可把两导线环分割成很短很短的无数段，则平行靠近的两端可看做通电直导线的情况，当通入方向相同的电流时，相互吸引，故A正确，BCD错误．故选：A．【点评】考查了左手定则判断安培力的方向，右手定则判断磁场方法，得出通电导线间的相互作用，注意结论的应用：同向电流相吸，异向电流相斥．　14\n5．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．两板间有一个正电荷固定在P点，如图所示，以E表示两板间的场强，U表示电容器两板间的电压，Φ表示正电荷在P点的电势，EP表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板向下移到图示的虚线位置，则（　　）A．E变大B．EP不变C．Φ变大D．U不变【考点】电容器；电场强度；电势．【专题】电容器专题．【分析】平行板电容器充电后与电源断开后所带电量不变．移动极板，根据推论分析板间场强是否变化．由电容的决定式分析电容的变化，确定电压U的变化．根据P点与上板间电势差的变化，分析P点的电势如何变化，判断电势能的变化．【解答】解：平行板电容器充电后与电源断开所带电量不变，当极板距离减小时，根据电容决定式C=知，d减小，则电容C增大，根据U=知，U减小．电场强度E=，知电场强度不变，所以P与负极板间的电势差不变，则P点的电势Φ不变，电势能不变．故B正确，A、C、D错误．故选B．【点评】本题考查电容器的动态分析，关键抓住电容器与电源断开，电荷量不变，结合电容的定义式和决定式进行分析求解．　6．如图1所示，AB是一个点电荷电场中的一条电场线，图2则是放在电场线上a、b处的试探电荷的电荷量与所受电场力间的关系图象，由此可以判定下列说法可能的是（　　）A．若场源是正电荷，则其位于A点B．若场源是负电荷，则其位于B点C．若场源是正电荷，则其位于B点D．若场源是负电荷，则其位于A点【考点】电场强度；点电荷的场强．【专题】电场力与电势的性质专题．【分析】由电场强度的定义式E=得到F=qE，F﹣q图象的斜率表示电场强度大小，图线a的斜率大于b的斜率，说明a处场强大于b处的场强．根据场强的大小判断场源电荷的位置．14\n【解答】解：F﹣q图象的斜率表示电场强度大小，图线a的斜率大于b的斜率，说明a处场强大于b处的场强，若电场是由点电荷产生的，说明a距离场源较近，无论场源是正电荷还是负电荷，都应位于A点．故AD正确．故选AD【点评】本题关键从F﹣q图象斜率的物理意义进行分析判断．基础题．　7．某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是（　　）A．粒子必定带正电荷B．粒子在M点的电势能小于它在N点的电势能C．粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D．粒子在M点的动能小于它在N点的动能【考点】电场线；动能定理的应用；电势；电势能．【专题】电场力与电势的性质专题．【分析】电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加．【解答】解：A、由电荷的运动轨迹可知，电荷的受力沿着电场线的方向，所以电荷为正电荷，所以A正确．B、正电荷沿着电场的方向运动，所以电场力做正功，电荷的电势能减小，所以粒子在M点的电势能大于它在N点的电势能，所以B错误．C、电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，由图可知，N点的场强大于M点的场强的大小，在N点的受力大于在M的受力，所以粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度，所以C正确．D、正电荷沿着电场的方向运动，所以电场力做正功，电荷的电势能减小，动能增加，所以粒子在M点的动能小于它在N点的动能，所以D正确．故选ACD．【点评】加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决本题．　8．质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理如图示．离子源S产生的各种不同正离子束（速度可视为零），经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点．设P到S1的距离为x，则（　　）14\nA．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小B．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大C．只要x相同，对应的离子质量一定相同D．只要x相同，对应的离子的比荷一定相等【考点】质谱仪和回旋加速器的工作原理．【分析】根据动能定理求出粒子进入磁场时的速度，根据洛伦兹力提供向心力，求出在磁场中的轨道半径，从而得出P到S1的距离x，看x与什么因素有关．【解答】解：A、根据动能定理得：qU=mv2．解得：v=．根据qvB=m，得：R==．所以：x=2R=．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大．故A错误，B正确．C、根据x=2R=2R=．知x相同，则离子的荷质比相同．故C错误、D正确．故选：BD．【点评】解决本题的关键利用动能定理和牛顿第二定律求出P到S1的距离，从而得出x与电荷的比荷有关．　二、实验题：本题共2小题，共14分.把答案填写在题中的横线上或按题目要求作答.9．调整欧姆零点后，用“×10”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度极小，那么正确的判断和做法是（　　）A．这个电阻的阻值很小B．这个电阻的阻值很大C．为了把电阻值测得更准确些，应换用“×1”挡，重新调整欧姆零点后测量D．为了把电阻值测得更准确些，应换用“×100”挡，重新调整欧姆零点后测量【考点】用多用电表测电阻．【专题】实验题；恒定电流专题．【分析】欧姆表的零刻度在表盘的右侧，当指针偏转角度较小时，说明电阻较大．每次换挡需重新欧姆调零．【解答】解：因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，用“×10”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度极小，知电阻值很大，为准确测量电阻阻值，需换用大挡，即“×100”挡，重新测量．故AC错误，BD正确．故选：BD．【点评】解决本题的关键掌握欧姆表表盘的特点，以及掌握用欧姆表测量电阻的一般步骤．　14\n10．（10分）（2022秋•赤峰校级期中）用图的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻．蓄电池的内阻非常小，为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个保护电阻R0．除蓄电池、开关、导线外，可供使用的实验器材还有：A．电流表（量程0.6A、3A）B．电压表（量程3V、15V）C．定值电阻（阻值1Ω、额定功率5W）D．定值电阻（阻值10Ω、额定功率10W）（1）电压表应选　3V　量程，理由是　蓄电池电动势约2V　．（2）保护电阻选阻值为　1Ω　定值电阻理由是　若为10Ω电路中最大电流是0.2A，但电流表最小量程是0﹣0.6A，读数不准　．（3）电流表应选　0.6A　量程．【考点】测定电源的电动势和内阻．【专题】实验题；定性思想；推理法；恒定电流专题．【分析】（1）根据电源电动势选择电压表；（2）根据电源电动势选择保护电阻；（3）根据电路电流选择电流表量程．【解答】解：（1）蓄电池的电动势约为2V，则电压表选择3V量程；（2）电源电动势约为2V，保护电阻应选择阻值为1Ω的定值电阻，如果选择10Ω的保护电阻，则电路最大电流约为0.2A，电流表读数误差较大，因此不能用10Ω的定值电阻；（3）蓄电池电动势约为2V，电路最大电流约为零点几安培，则电流表应选择0.6A量程，如果选择3A量程，由于量程太大，读数误差太大．故答案为：（l）3V；蓄电池电动势约2V；（2）1Ω；若为10Ω电路中最大电流是0.2A，但电流表最小量程是0﹣0.6A，读数不准．（3）0.6A．【点评】本题考查了实验器材的选取，要掌握实验器材的选取原则：安全性原则、精确性原则、方便性原则、经济（节能）性原则．　三、计算题：本题共3小题，共38分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.11．（11分）（2022•湖南校级模拟）一束电子流在经U=5000V的加速电场加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的电场，如图所示，若两极间距d=1.0cm，板长l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？【考点】带电粒子在匀强电场中的运动．14\n【专题】带电粒子在电场中的运动专题．【分析】粒子先加速再偏转，由题意可知当电子恰好飞出时，所加电场最大；由运动的合成与分解关系可得出电压值．【解答】解：在加速电压一定时，偏转电压U'越大，电子在极板间的偏转距离就越大，当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压．加速过程，由动能定理得：．①进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动：l=υ0t．②，③偏转距离：，④能飞出的条件为：．⑤解①②③④⑤式得：．答：两个极板上最多能加多大电压为4.0×102V．【点评】本题考查带电粒子在电场中的偏转，在列式计算时应注意不要提前代入数值，应将公式简化后再计算，这样可以减少计算量．　12．（12分）（2022秋•赤峰校级期中）两条相距为1m的水平金属导轨上放置一根导电棒ab，处于竖直方向的匀强磁场中，如图所示，导电棒的质量是1.2kg，当棒中通入2安培的电流时（电流方向是从a到b），它可在导轨上向右匀速滑动，如电流增大到4A时，棒可获得0.5m/s2的加速度．求：①磁场的方向？②磁场的磁感强度的大小和摩擦力大小？【考点】左手定则；牛顿第二定律．【专题】牛顿运动定律综合专题．【分析】磁场方向用左手定则就可以判断出来；用公式F=BIL，当I=2A时，可以求出摩擦力大小；然后当I=4A是结合牛顿第二定律就可以求出磁感应强度大小．【解答】解：①由左手定则，可知磁场方向向上．②设滑动摩擦力为f，磁感应强度为B，可得：BI1L﹣f=0BI2L﹣f=ma代入数据联立解得：B=0.3Tf=0.6N14\n故答案为：①向上②0.3T；0.6N．【点评】本题考查了左手定则和牛顿第二定律的应用，是道小型综合题．　13．（15分）（2022•塘沽区模拟）如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外．一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y=﹣2h处的P3点．不计重力．求（l）电场强度的大小．（2）粒子到达P2时速度的大小和方向．（3）磁感应强度的大小．【考点】带电粒子在混合场中的运动．【专题】压轴题．【分析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，由牛顿第二定律及运动学公式即可求出电场强度；（2）粒子到达P2时速度方向决定粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹，由x方向的速度分量和沿y方向的速度分量可得方向角，根据运动学公式即可求解；（3）粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动的半径根据几何关系可以求出，再由牛顿第二定律即可求出磁感应强度．【解答】解：（1）粒子在电场中做类平抛运动，设粒子从P1到P2的时间为t，电场强度的大小为E，粒子在电场中的加速度为a，由牛顿第二定律及运动学公式有：v0t=2h①qE=ma②③联立①②③式可得：（2）粒子到达P2时速度方向决定粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹，由x方向的速度分量和沿y方向的速度分量可得方向角（与x轴的夹角）为θ，v12=2ah14\nθ=45°所以粒子是垂直P2P3的连线进入磁场的，P2P3是粒子圆周运动轨迹的直径，速度的大小为（3）设磁场的磁感应强度为B，在洛仑兹力作用下粒子做匀速圆周运动的半径根据几何关系可知是r=，由牛顿第二定律所以如图是粒子在电场、磁场中运动的轨迹图答：（l）电场强度的大小为．（2）粒子到达P2时速度的大小为，与x轴成45°夹角；（3）磁感应强度的大小为．【点评】本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题，要求同学们能正确分析粒子的受力情况，再通过受力情况分析粒子的运动情况，熟练掌握圆周运动及平抛运动的基本公式，难度适中．　14