安徽省宿州市泗县高二（下）开学考试物理试题（word版含答案）

安徽省宿州市泗县高二（下）开学考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．如图所示，等间距的平行实线表示电场线，虚线表示一个带负电的粒子在该电场中运动的轨迹，、为运动轨迹上的两点．若不计粒子所受重力和空气阻力的影响，下列说法中正确的是（ ）
A．场强方向一定是沿图中实线向右
B．该粒子运动过程中速度一定不断增大
C．该粒子一定是由向运动
D．该粒子在点的电势能一定大于在点的电势能
2．如图所示，圆形区域直径MN上方存在垂直于纸面向外的匀强磁场，下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小相同。现有两个比荷相同的带电粒子a、b，分别以v1、v2的速度沿图示方向垂直磁场方向从M点入射，最终都从N点离开磁场，则（ ）
A．粒子a、b可能带异种电荷
B．粒子a、b一定带同种电荷
C．v1:v2可能为2:1
D．v1:v2只能为1:1
3．下列关于电场和磁场的说法中，正确的是
A．在静电场中，同一个电荷在电势越高的地方所具有的电势能一定越大
B．两个静止的完全相同的带电金属球之间的电场力一定等于（k为静电力常量，q为小球带电量，r为球心间距离）
C．若一小段长为L、通有电流为I的导体，在匀强磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定不小于
D．磁场对通直电导线的安培力方向总与B和I垂直，但B、I之间可以不垂直
4．2020年爆发了新冠肺炎疫情，新冠肺炎病毒传播能力非常强，因此研究新冠肺炎病毒株的实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作.武汉病毒研究所拥有我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．带电离子所受洛伦兹力方向水平向左
B．正、负离子所受洛伦兹力方向是相反的
C．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速
D．只需要测量两点间的电压就能够推算废液的流量
二、单选题
5．如图所示，同轴的两个平行导线圈M、N. M中通有如图所示的交变电流，则（ ）
A．在t1到t2时间内导线圈M、N 互相排斥
B．在t1时刻M、N 间相互作用的磁场力为零
C．在t2到t3时间内导线圈M、N 互相吸引
D．在t1时刻M、N 间相互作用的磁场力最大
6．某同学想探究导电溶液是否与金属一样遵从电阻定律。她拿了一根有弹性的细橡胶管，里面灌满了盐水，两端用铁棒塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。她量得盐水柱的长度是20cm，并测出此时盐水柱的电阻等于R。然后，她握住橡胶管的两端把它拉长，使盐水柱长度变为100cm。如果溶液的电阻也遵从电阻定律，此时盐水柱的电阻值应为（　　）
A．R B． C． D．
7．有一匀强电场，电场线与坐标平面平行，以原点为圆心，半径的圆周上任意一点Р的电势，为O、P两点连线与x轴的夹角，如图所示。则该匀强电场的电场强度的大小和方向为（　　）
A．，沿x轴正方向 B．，沿y轴正方向
C．，沿x轴负方向 D．，沿y轴负方向
8．如图所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流 和 ，且 ，用 表示 对 的作用力，表示对的作用力，则以下说法正确的是
A．
B．
C． 左侧 M 点的磁感应强度可能为零
D．右侧 N 点的磁感应强度可能为零
9．如图甲所示，固定于匀强磁场中的圆形线圈，磁场方向垂直线圈平面向里，当磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化时，线圈中将产生（　　）
A．顺时针方向恒定的电流
B．逆时针方向恒定的电流
C．顺时针方向变化的电流
D．逆时针方向变化的电流
10．如图所示，把两个完全一样的环形线圈互相垂直地放置，它们的圆心位于一个共同点O上.当通以相同大小的电流时，两通电线圈在O点产生的磁场方向分别为垂直纸面向里和竖直向上，大小相等，则O处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度的大小之比是（ ）
A．1：1 B．2：1 C． D．
11．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿不畏权威，通过“理想斜面实验”，科学地推理出“力不是维持物体运动的原因”
B．卡文迪许发现了电荷之间的相互作用规律，并测出了静电力常量k的值
C．法拉第通过实验研究，总结出“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应，并总结出楞次定律
D．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
12．机器人的使用开拓了我们的视野，延伸了我们的肢体，增强了我们的力量，提高了我们的工作效率，将人们从繁重的生产劳动中解放出来，一款微型机器人的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电源电动机恰能正常工作，下列说法中错误的是
A．电动机消耗的总功率为UI
B．电动机消耗的热功率为I2R
C．电动机的输出功率小于UI
D．若此时将电动机卡住，电动机的电流仍为I
三、实验题
13．将导电材料置于磁场中，通以纵向电流，就会产生横向电势差，这种现象称为霍尔效应，如图1是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度垂直于霍尔元件的工作面向下，通入如图示方向的电流I，C、D两侧面的电势差即为霍尔电压。可以用图2所示的符号表示霍尔元件，为了研究霍耳效应，同学们设计了如图3所示的实验电路。其中，电源E内阻极小，可以忽略；电压表内阻很大，读数设为；毫安表读数I；R为滑动变阻器；霍耳元件使用了N型半导体砷化镓（其导电粒子为电子），在C、D间接入数字毫伏表（图中未画出），就可以读出霍耳电压。
①闭合电键S前，滑动变阻器的滑动头应置于_________（选填：“a”或“b”）端；
②图1中霍耳元件的电极________（选填：“C”或“D”）为高电势；
③通过正确测量方法得到、和I，在坐标纸上画出图线如图4所示。通常我们将霍耳电压与电流的比值，称为输出电阻，也称为横向电阻或霍耳电阻。由图线可知，该霍耳元件的输出电阻为______，电源电动势为_______V。
14．某同学想通过“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的方法来测量一小灯泡的额定功率。所用器材如下：
待测小灯泡一只：额定电压为2.5V，电阻约为几欧
电压表一只：量程为3V，内阻约为3kΩ
电流表一只：量程为0.6A，内阻约为0.1Ω
滑动变阻器一只干电池两节开关一只，导线若干
（1）请在图甲中补全测量小灯泡额定功率的电路图_______。
（2）图甲中开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于_______（填“A端”、“B端”）；
（3）该同学通过实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。小灯泡的额定功率是_______W；如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是__________W。（结果都保留两位有效数字）
四、解答题
15．有一种测量压力的电子秤，其原理如左下图所示。E是内阻不计。电动势为6V的电源。R0是一个阻值为400Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如图所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。
（1）写出电阻值R随压力F变化的函数关系式
（2）通过计算说明该测力显示器的刻度是否均匀。
（3）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的量程是多少牛顿？
16．如图所示，在竖直平面内，AB为水平放置的绝缘粗糙轨道，CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道，AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接，圆弧的圆心为O，半径R=0.50m，轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小E=1.0×104N/C，现有质量m=0.20kg，电荷量q=8.0×10-4C的带电体（可视为质点），从A点由静止开始运动，已知SAB=1.0m，带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5，假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等．求：（取g=10m/s2）
（1）带电体运动到圆弧轨道C点时的速度大小．
（2）带电体最终停在何处．
17．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示.1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2km/s)，若轨道宽2m，长为100m，通过的电流为10A，试问轨道间所加匀强磁场的磁感应强度是多大？(轨道摩擦不计)
18．如图所示，O为坐标原点，C点在y轴上。ABCO为一边长为d＝0.2m的正方形区域，AB和OC为金属网（粒子可以通过），且两者间加有0~16V的可调电压，在该区域内产生水平向右匀强电场。BC为一绝缘档板，粒子到达档板会被吸收而不产生其它影响。直线OD右侧存在匀强磁场，OD与x轴正方向成α＝53°角，磁场方向垂直纸面向外。现从OA的中点P以v0＝3×103m/s的初速度竖直向上连续发射比荷为＝1×106C/kg的带正电粒子（不计粒子重力和粒子之间的相互作用力，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6）。求：
（1）粒子经过OD边界时，能够达到的最高点位置坐标；
（2）若在电压可调范围内，所有粒子均不能进入第四象限，求磁感应强度大小的取值范围。
五、填空题
19．用螺旋测微器测某一圆柱体直径，示数如图甲所示，（第5个格对齐）此示数为______mm；用游标卡尺测量某工件的外径时，示数如图乙所示，（第10个格对齐）则读数为______mm。
试卷第页，共页
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参考答案：
1．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由粒子的运动轨迹可知，粒子一定受到指向运动轨迹凹面的电场力，再结合电场线的方向可知，电场力一定沿水平方向向左，由于粒子带负电，故电场线的方向一定水平向右，选项A正确；
BC．若粒子由b运动到a，则电场力做负功，粒子的动能会减小，反之，当粒子由a运动到b时，电场力做正功，则粒子的动能会增大，故不能确定粒子的运动方向，选项BC错误；
D．由于粒子由a到b时，电场力做正功，故电势能一定减小，即粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能，选项D正确．
故选AD。
【思路点拨】
这类题一般先由曲线的偏转方向确定其受力的方向，然后再由该方向与位移夹角确定电场力做正功还是负功，再判断其他的选项．
2．BC
【解析】
【详解】
AB．两粒子都从M点入射从N点出射，则a粒子向下偏转，b粒子向上偏转，由左手定则可知两粒子均带正电，故A错误，B正确；
CD．设磁场半径为R，将MN当成磁场的边界，两粒子均与边界成45°入射，由运动对称性可知出射时与边界成45°，则一次偏转穿过MN时速度偏转90°；而上下磁场方向相反，则两粒子可以围绕MN重复穿越，运动有周期性，设a粒子重复k次穿过MN，b粒子重复n次穿过MN，由几何关系可知
()
()
由洛伦兹力提供向心力，可得
而两个粒子的比荷相同，可知
如，时，，如，时，，则v1:v2可能为1:1或2:1，故C正确，D错误。
故选BC。
3．CD
【解析】
【详解】
在静电场中，同一个正电荷在电势越高的地方所具有的电势能一定越大，负电荷正好相反，选项A错误；两个可视为点电荷的两个静止的完全相同的带电金属球之间的电场力一定等于，如果不能视为点电荷则库仑定律是不成立的，选项B错误；若一小段长为L、通有电流为I的导体，若电流方向与磁感线夹角为θ，在匀强磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小为，即此处的磁感应强度一定不小于，选项C正确；磁场对通直电导线的安培力方向总与B和I垂直，但B、I之间可以不垂直，选项D正确；故选CD.
【点睛】
此题是对电场及磁场的性质的考查；要注意的知识点是：库仑定律只适用于真空中的点电荷；正电荷在高电势点的电势能较大；只有当通电导体垂直磁场放置时，此时导体所受的安培力是最大的，安培力方向总与B和I垂直．
4．BD
【解析】
【详解】
AB．带电离子进入磁场后受到洛伦兹力作用，根据左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力向下，负离子受到洛伦兹力向上，故A错误，B正确；
C．不带电的液体在磁场中不受力，M、N两点没有电势差，无法计算流速，故C错误；
D．最终正、负离子受到的电场力和洛伦兹力平衡，有
解得废液的流量为
故只需要测量两点间的电压就能够推算废液的流量，故D正确。
故选BD。
5．B
【解析】
【详解】
试题分析：在t1到t2时间内导线圈M，电流大小减小，则线圈N产生磁通量减小，则线圈M产生感应电流方向与线圈N相同，则出现相互吸引现象，故A错误；在t1时刻线圈M的磁通量的变化率为零，则线圈N中没有感应电流，所以M、N间没有相互作用的磁场力，故B正确；在t2到t3时间内导线圈M，电流大小增大，则线圈N产生磁通量增大，则线圈M产生感应电流方向与线圈N相反，则出现相互排斥现象，故C错误；在t2时刻线圈M的磁通量的变化率为最大，而线圈M中没有电流，所以M、N间没有相互作用的磁场力，故D错误；故选B.
考点：楞次定律；安培力
【名师点睛】此题考查楞次定律的应用，解题时要把两通电导线环等效为磁铁，由安培定则判断出磁铁的极性，根据磁铁磁极间的相互作用即可正确解题，也可以通过“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”的原理判断.
6．D
【解析】
【详解】
由于盐水柱的体积不变，所以长度变为100cm后，其横截面积变为原来的，根据电阻定律可知电阻与导体长度成正比，与导体横截面积成反比，则此时盐水柱的电阻值应为25R。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知，当和时，圆周对应的两点电势相等，故y轴为电势180V的等势面，可知场强沿x轴方向，当和时，代入题中函数关系可得，圆周对应点的电势分别为
，
场强由电势高的一侧指向电势低的一侧，故场强方向沿x轴负方向，大小为
故选C。
8．D
【解析】
【分析】
两条通电直导线之间的作用力是一对相互作用力，则总是大小相等方向相反的关系；根据右手定则判断两条导线在MN处的磁场方向，然后叠加.
【详解】
两条通电直导线之间的作用力是一对相互作用力，则总是大小相等方向相反的关系，即F12=F21，选项AB错误；两条通电直导线在导线的两侧M、N处形成的磁场都是反向的，但是因I1>I2可知M处的合磁场不为零，而在N点的磁场可能为零，选项C错误，D正确；故选D.
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
当磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化时，根据楞次定律可知，在线圈中产生逆时针的电流；图乙中磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生恒定的感应电动势，所以产生的电流恒定。
故选B。
10．C
【解析】
【详解】
设每个通电环形线圈在O点的磁感应强度大小为B，题目中已给出了B的方向分别为垂直纸面向里和竖直向上，则其磁感应强度的矢量和为，故与一个线圈单独产生的磁感应强度的大小之比为，C正确，ABD错误。
故选C。
11．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．伽利略不畏权威，通过“理想斜面实验”，科学地推理出“力不是维持物体运动的原因”，A错误；
B．库仑发现了电荷之间的相互作用规律，并根据库仑扭秤实验测出了静电力常量k的值，B错误；
C．法拉第通过实验研究，总结出“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应，纽曼、韦伯总结出法拉第电磁感应定律，C错误；
D．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，D正确。
故选D。
12．D
【解析】
【详解】
A．根据电功率公式P＝UI知，电动机消耗的总功率为UI．故A不符合题意．
B．根据热功率公式P＝I2R知，电动机消耗的热功率为I2R．故B不符合题意．
C．电动机的输出功率为机器人的机械功率，大小为：P出＝UI﹣I2R＜UI．故C不符合题意．
D．电动机正常工作时，属于非纯电阻电路，电流比较小；电动机卡住，电路变成了纯电阻电路，电流会变大．故D符合题意．
13． a D 50 2.84
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]在闭合S前，为了保护电路，防止电路中电流过大，烧坏电器，应使滑动变阻器的滑动头应置于a端。
②[2]电流方向为由E到F，根据左手定则可知，载流子飞向C端，即电子飞向C处，故C处为低电势，D处为高电势。
③[3]图像中，下降趋势的图线为变阻器端电压与电流变化关系，上升图线为霍尔元件的曲线，则输出电阻为
[4]延长曲线与纵轴交点即为电动势，曲线斜率为
故电动势为
14． B端 0.51或0.52 0.09~0.11之间
【解析】
【详解】
（1）[1]灯泡的电阻约为几欧，远小于电压表的内阻，属于小电阻，电流表采用外接法。 “描绘小灯泡的伏安特性曲线”要求小灯泡两端电压调节范围尽可能大，所以滑动变阻器采用分压式接法，电路图如图所示。
（2）[2]图甲中开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于B端，使得闭合电键后，测量电路部分处于短路状态，电压表、电流表示数为0，起保护作用。
（3）[3]当U=2.5V时，电流I=0.205A，所以额定功率
P=UI=2.5×0.205W=0.51W
[4]作出电动势E=1.5V，内阻r=5Ω的电源的I﹣U图线，如图
交点对应的电压和电流分别为：1.0V、0.10A，所以实际功率
P=UI=1.0×0.10=0.10W
15．（1）；（2）见解析，不均匀；（3）
【解析】
【详解】
（1）根据R的阻值随压力F的大小变化的图象可知压敏电阻R的阻值与压力F成一次函数关系
根据图像斜率
当 时， ，则
R随压力F变化的函数关系式
（2）根据欧姆定律得
把
代入上式，化简得
所以压力和电流不成一次函数关系，故该测力显示器的刻度是不均匀的
（3压力增大时，压敏电阻值减小，当电阻两端的电压为5V时，压敏电阻两端的电压为
根据串联电路特点可得
即
得
把代入
即
解得
16．(1)10m/s(2) C点的竖直距离为处
【解析】
【详解】
(1)设带电体到达C点时的速度为v，从A到C由动能定理得：
，
解得
；
(2)设带电体沿竖直轨道CD上升的最大高度为h,从C到D由动能定理得：
，
解得
，
在最高点,带电体受到的最大静摩擦力
，
重力
，
因为
所以带电体最终静止在与C点的竖直距离为处；
17．B＝55T
【解析】
【详解】
由于弹体做匀加速直线运动，由运动学公式v2＝2as
得
由牛顿第二定律得F安＝ma
得F安＝2.2×10－3×5×105N＝1.1×103N
由安培力公式F安＝BIl
得
【点睛】本题重点是运动学的应用，由运动学得到加速度才能得到磁感应强度．
18．（1）（0.6，0.8）；（2）
【解析】
【详解】
（1）当粒子从点离开电场时，与交点最高。设与交点为。
在电场中：
水平方向上
竖直方向上
点速度与水平方向夹角为，则
由数学知识得
得
即点坐标为。
（2）当电压为时，进入磁场的位置最低且在磁场中的轨迹圆半径最大，若此时恰好与轴相切，则对应有磁感应强度的最大值：
在电场中
得
竖直方向上
同理得粒子与交点的纵坐标为
此时粒子速度为
由
且由几何关系得
得
即要使粒子不进入第四象限，磁感应强度；
19． 3.550 11.50
【解析】
【详解】
[1]主尺读数为3.5mm，则读数为
[2]主尺读数为11mm，则读数为
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