河南省驻马店市新蔡县2021-2022学年高二（下）开学考试物理试题（word版版含答案）

河南省驻马店市新蔡县2021-2022学年高二（下）开学考试物理试题
一、单选题
1．库仑定律是电磁学的基本定律．1766的英国的普里斯特利通过实验证实了带电金属空腔不仅对位于空腔内部的电荷没有静电力的作用，而且空腔内部也不带电．他受到万有引力定律的启发，猜想两个点电荷（电荷量保持不变）之间的静电力与它们的距离的平方成反比．1785年法国的库仑通过实验证实了两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比．下列说法不正确的是（　　）
A．普里斯特利的实验表明，处于静电平衡状态的带电金属空腔内部的电场处处为0
B．普里斯特利的猜想运用了“类比”的思维方法
C．为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，库仑精确测定了两个点电荷的电荷量
D．库仑利用扭秤装置验证了两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比
2．一个电子只在电场力作用下从a点运动到b点，轨迹如图中虚线所示，图中的一组平行实线表示的可能是电场线也可能是等势面，则下列说法中正确的是（ ）
A．无论图中的实线是电场线还是等势面，a点的场强都比b点的场强小
B．无论图中的实线是电场线还是等势面，a点的电势都比b点的电势高
C．无论图中的实线是电场线还是等势面，电子在a点的电势能都比在b点的电势能小
D．如果图中的实线是等势面，电子在a点的速率一定大于在b点的速率
3．下列说法正确的是　　
A．物体带电量有可能是
B．感应起电的本质是电荷发生了转移
C．物体所带电量可能很小，可以小于元电荷
D．经过摩擦使某物体带正电是因为产生了额外的正电荷
4．如图所示，一个电荷量为的油滴，从点以速度竖直向上射入匀强电场中，经过一段时间到达点（图中未标出），速度大小仍为。若，下列说法正确的是（　　）
A．点在点正上方的右侧 B．电场力对油滴先做正功后做负功
C．油滴速度的最小值为 D．、两点间的电势差为
5．下列说法正确的是
A．物体的加速度与其速度变化量成正比
B．通常情况下，金属导体电阻与长度成正比
C．电容器的电容与所带电荷量成正比
D．磁场中某点的磁感应强度与电流元所受到的磁场力成正比
6．绝缘细线上端固定，下端悬挂一小球N，由绝缘支架支撑着一小球M，当M靠近N时，N偏离竖直方向，如图所示。下列关于 M、N带电情况表述正确的是（　　）
A．M一定带正电 B．M、N都带正电
C．M、N都带负电 D．M、N可能带异种电
7．下列说法不正确的是（　　）
A．电子伏是能量单位，1eV=1.60×10-19J
B．电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本量大小的物理量
C．标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作
D．电荷在电场中一定会受到电场力作用，电荷在磁场中不一定会受到洛伦兹力的作用
8．如图所示的电场中，A、B为电场中的两点，若A点的电势φA＝15 V，B点的电势φB＝10 V，下列说法中错误的是（ ）
A．A点的场强大于B点的场强
B．把正电荷从A点移到B点，该电荷的电势能减少
C．电子在B点的电势能为1.6×10－18 J
D．把电荷量为－5×10－9 C的电荷，从A点移到B点，电场力做功－2.5×10－8 J
二、多选题
9．一带电粒子射入一固定的点电荷的电场中，沿如图所示的虚线由a点运动到b点。a、b两点到点电荷的距离分别为ra和rb，且ra>rb。若不计重力，则（　　）
A．带电粒子一定带正电
B．库仑力先做正功后做负功
C．带电粒子在b点的动能小于在a点的动能
D．带电粒子在b点的电势能大于在a点的电势能
10．横截面积为S的U形圆筒竖直放在水平面上，筒内装水，底部阀门K关闭时两侧水面高度分别为h1和h2，如图所示。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，不计水与筒壁间的摩擦阻力。现把连接两筒的阀门K打开，最后两筒水面高度相等，则该过程中（ ）
A．水柱的重力做正功
B．大气压力对水柱做负功
C．水柱的机械能守恒
D．当两筒水面高度相等时，水柱的动能是ρgS（h1-h2）2
11．某同学测得某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图像上A点与原点的连线与横轴成角，A点的切线与横轴成β角，则（　　）
A．白炽灯的电阻随电压的增大而增大
B．在A点，白炽灯的电阻可表示为tanβ
C．在A点，白炽灯的电功率可表示为
D．在A点，白炽灯的电阻不能表示为
12．如图所示，一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和 匀强电场正交的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，有些未发生任何偏转．如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，可得出结论
A．它们的动能可能相同
B．它们的比荷一定各不相同
C．它们的电荷量一定各不相同
D．它们的质量一定各不相同
三、实验题
13．电流传感器可以像电流表一样测量电流。不同的是它的反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化。此外，由于它与计算机相连，还能显示出电流随时间变化的I-t图像。如图甲所示连接电路。直流电源电动势8V，内阻可忽略，电容器可选几十微法的电解电容器。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像，一位同学得到的I-t图像如图乙所示。
（1）在图乙I-t图中用阴影标记了一个竖立的狭长矩形（在图的1s附近），这个阴影面积的物理意义是_______________。
（2）根据I-t图像可估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量为 __________________。
（3）如果不改变电路其他参数，只增大电阻R，充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将___________(填“增大、不变、变小”)；充电时间将_______________(填“变长、不变、变短”)。
14．在某次实验大赛中，需要设计一电路来测量“金属丝的电阻率”，提供的器材如下表所示：实验要求方法简捷，且尽可能提高测量精度。
序号 器材 说明
① 金属丝（L） 长度为L0，直径为D，阻值约10Ω
② 电流表（A1） 量程0～10 mA，内阻r1＝30Ω
③ 电流表（A2） 量程0～500 μA，内阻r2＝800Ω
④ 电压表（V） 量程为0～10 V，内阻为10 kΩ
⑤ 电阻（R1） 阻值为100Ω，起保护作用
⑥ 滑动变阻器（R2） 总阻值约10Ω
⑦ 电源（E） 电动势1.5 V，内阻很小
⑧ 开关（S）
⑨ 导线若干
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，读数为________ mm。
（2）该同学设计了如图乙所示的电路，并测得金属丝直径D，长度为L0，假设电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝的电阻率的表达式为：ρ＝________。
（3）实验时，该同学发现自己设计的电路无法实现要求，请你帮他设计电路，除了序号为①⑥⑦⑧⑨的器材外，还需要的器材为________（填写序号），请在方框中画出你所设计的实验电路图________
15．小明同学用如左图所示的电路来测量电池电动势和内电阻，根据测得的数据他作出了如右图所示的图线认为各电表均为理想电表，由图可知电动势 ______ V，内电阻 ______
四、解答题
16．如图所示，倾角为θ＝37°的两根平行长直金属导轨的间距为d，其底端接有阻值为R的电阻。整个装置处在垂直于斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，质量均为m（质量分布均匀）、电阻均为R的导体棒ab、cd垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，两导体棒与导轨间的动摩擦因数均为μ＝0.5；现棒ab在恒力F作用下沿导轨向上做匀速运动，棒cd能保持静止状态，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求导体棒ab速度大小的取值范围。
17．如图所示，一只鸟站在一条通电的铝质裸导线上，导线的横截面积为185mm2，导线上通过的电流为400A，鸟两爪的距离为5cm，铝的电阻率 。求鸟两爪间的电压。在解题过程中你对小鸟的电阻做了怎样的近处理？为什么？
18．如图，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长为L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动．ω=2 π rad/s，外电路电阻R=4Ω．求：
（1）线圈产生的感应电动势的最大值
（2）交流电压表的示数．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A、普里斯特利的实验表明，处于静电平衡状态的带电金属空腔内部的电场处处为0，故A正确；
B、普里斯特利联想到万有引力定律的猜想，故运用了“类比”的思维方法，故B正确；
C、为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，库仑定性的比较了电荷的变化，并没有精确测量两点电荷的电荷量；故C错误；
D、库仑利用扭秤装置验证了两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比，故D正确；
错误的故选C．
【点睛】
金属导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布．因此在金属导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，只有叠加后电场为零时，电荷才不会移动；明确库仑实验的原理．
2．D
【解析】
【详解】
试题分析：
A、由图看出，电场线或等势面疏密均匀，无论图中的实线是电场线还是等势面，a点的场强和b点的场强大小相等．故A错误．
B、根据电子的运动轨迹可知，电子所受的电场力方向向右，电场线方向水平向左，则a点的电势都比b点的电势低．故B错误．
C、D电子所受的电场力方向向右，电场力做正功，电势能减小，动能增大，则电子在a点的电势能都比在b点的电势能大，在a点的速率一定大于在b点的速率．故C错误，D正确．
故选D
3．B
【解析】
【详解】
A、元电荷的值通常取作e=1.60×10﹣19C，所有带电体的电荷量都等于元电荷的整数倍，故AC错误；
B、感应起电的实质是电荷可以从物体的一部分转移到另一个部分．故B正确；
D、摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，并没有创造电荷．遵循电荷守恒定律．故D错误；
故选B．
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．油滴带负电，电场力向左，所以点在点正上方的左侧，A错误；
B．油滴在水平方向初速度为零，所以电场力对油滴一直做正功。B错误；
C．设经过时间t，速度最小，有
当时，油滴速度最小，最小值为
C正确；
D．根据动能定理得
根据选项C可知，运动时间为
所以油滴运动的高度为
所以、两点间的电势差为
D错误。
故选C。
5．B
【解析】
【详解】
A．物体的加速度等于速度变化量与时间的比值，但是与速度的变化量无关，选项A错误；
B．由可知，通常情况下，金属导体电阻与长度成正比，选项B正确；
C．电容器的电容是由电容器本身决定的物理量，与所带电荷量无关，选项C错误；
D．磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的物理量，与电流元所受到的磁场力无关，选项D错误．
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
绝缘细线上端固定，下端悬挂一小球N，由绝缘支架支撑着一小球M，当M靠近N时，N偏离竖直方向，对N受力分析，根据平衡条件得：球N受重力、细线的拉力和水平向左的引力，所以M、N带异种电荷，所以M可能带正电，也可能带负电
故选D。
7．C
【解析】
【详解】
A．根据电场力做功公式公式得
1eV=1.6×10-19×1J=1.6×10-19J
A正确，不符合题意；
B．电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源的电动势大，该电源把其他能转化成电能的本领大，B正确，不符合题意；
C．有的合金的电阻率几乎不受温度的影响，故标准电阻一般用合金材料制作，C错误，符合题意；
D．电荷在电场中一定会受到电场力作用，而电荷在磁场中不一定会受到洛伦兹力的作用，如电荷静止在磁场中或运动方向与磁场平行时均不受磁场力，D正确，不符合题意。
让选错误的，故选C。
8．C
【解析】
【详解】
由电场线的分布可知，A点的电场线较B点密集，可知A点的场强大于B点的场强，选项A正确； 把正电荷从A点移到B点，电场力做正功，则该电荷的电势能减少，选项B正确； 电子在B点的电势能为EP=eφB=-1.6×10－19 ×10=-1.6×10－18 J，选项C错误；把电荷量为－5×10－9 C的电荷，从A点移到B点，电场力做功，选项D正确；此题选择不正确的选项，故选C.
9．CD
【解析】
【详解】
A．由粒子运动轨迹可知粒子与点电荷间的静电力为斥力，即粒子与点电荷电性相同，由于固定的点电荷电性未知，故无法判断带电粒子的电性，故A错误；
BCD．由轨迹可知二者间距离先减小后增大，则静电力先做负功再做正功，又因ra>rb，可知静电力所做总功为负功，则粒子运动到b点时动能变小，电势能变大，即EkbEpa，故B错误，CD正确。
故选CD。
10．ACD
【解析】
【详解】
B．从把连接两筒的阀门打开到两筒水面高度相等的过程中，大气压力对左筒水柱做正功，对右筒水柱做负功，抵消为零，故B错。
ACD．水柱的机械能守恒，重力做功等于重力势能的减少量，等于水柱增加的动能，等效于把左筒高的水柱移至右筒，重心下降，重力所做正功
WG=ρgS=ρgS（h1-h2）2
A、C、D正确。
故选ACD。
11．AC
【解析】
【详解】
A．由U-I图线可知，随电压增大，通过灯泡的电流增大，图线上的点与原点连线的斜率表示电阻值，故白炽灯的电阻增大，A正确；
BD．在A点，由欧姆定律可知，白炽灯的电阻可表示为
由于纵坐标与横坐标的意义、标度不同，所以不能用tanα表示电阻值，更不能用tanβ来计算，BD错误；
C．由图可知在A点，白炽灯两端的电压为U0，流过白炽灯的电流为I0，则白炽灯的电功率可表示为U0I0，C正确。
故选AC。
12．AB
【解析】
【分析】
粒子在磁场和电场正交区域里，同时受到洛伦兹力和电场力作用，粒子没有发生偏转，说明粒子所受电场力和洛伦兹力平衡，满足qvB=qE，即不发生偏转的粒子具有共同的速度大小v=E/B，粒子进入磁场后受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，满足qvB=m，圆周运动的半径R=，由此进行分析得出结论．
【详解】
因为粒子进入电场和磁场正交区域时，不发生偏转，说明粒子所受电场力和洛伦兹力平衡，有qvB=qE，得出能不偏转的粒子速度应满足 v=E/B．粒子进入磁场后受洛伦兹力作用，粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即qvB=m，圆周运动的半径，由于粒子又分裂成几束，也就是粒子做匀速圆周运动的半径R不同，进入第二个匀强磁场时，粒子具有相同的速度，由得知，所以粒子能分裂成几束的粒子的比值不同，则电荷量与质量之比一定不相同．而质量m、电荷量可能相同，则动能也可能相同．故AB正确，CD错误．故选AB．
【点睛】
此题要能根据粒子不发生偏转得出粒子所受电场力和洛伦兹力平衡，并由此推算出粒子具有相同的速度v，理解速度选择器的原理．在单独的匀强磁场中粒子分裂成几束说明粒子的荷质比不同，并由此得出电量、质量、以及速度所需要满足的关系式，从而得出正确的结论．
13． 通电0.2秒充入电容（流过电阻R）的电荷量 （1.4~1.8）10-3 不变 变长
【解析】
【详解】
(1)[1]将横坐标分成许多很小的时间间隔，在这些很小的时间间隔里，放电电流可以视为不变，则为这段时间内充入电容的电量，即这个阴影面积的物理意义是通电0.2秒充入电容（流过电阻R）的电荷量；
(2)[2]电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于图象与坐标轴所包围的面积；具体的做法是首先以坐标纸上的一个小正方形作为一个面积计量单位，数出图象与坐标轴有多少个完整的小正方形，对于曲线下的部分超过该格一半面积的记为一个，不足一半的则舍去不计，这样既可以得到曲线下包含的小正方形的个数为40个（格数为38-42都正确）；其次确定每个小方格所对应的电荷量值，纵坐标的每个小格为0.2mA，横坐标的每个小格为0.2s，则每个小格所代表的电荷量数值为：
最后由曲线下方的方格数与的乘积即得电容器所带的电荷量：
(3)[3]如果不改变电路其他参数，只增大电阻，将开关掷向1时，电容器的电压不变，由于电容器的电容不变，根据可知充入电容的电荷量不变，即充电时曲线与横轴所围成的面积将不变；[4]只增大电阻，由闭合电路欧姆定律知，将开关掷向1时电容器开始充电的电流减小，则曲线与纵轴交点的位置将向下移动，而充电时曲线与横轴所围成的面积将不变，所以充电时间将变长；
14． 0.400 ②③⑤ 见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]根据螺旋测微器的读数规则，测量金属丝的直径读数为0.400 mm；
（2）[2]由欧姆定律知金属丝电阻
则电阻定律
联立解得该金属丝的电阻率的表达式为
（3）[3][4]由于电压表量程太大，故电压表不可用．又两电流表满偏时，两端电压过低，分析可知电阻R1应用于限流，将金属丝与电流表A1串联后再与电流表A2并联，由并联电路电压相等即可求出金属丝的电阻，除了序号为①⑥⑦⑧⑨的器材外，还需要的器材为②③⑤。电路图如图所示
15．
【解析】
【详解】
当时，，则，图线斜率的绝对值表示内电阻，则．
16． ≤v≤
【解析】
【详解】
导体棒ab以速度v切割磁感线产生感应电动势，则有E=Bdv，
根据闭合电路欧姆定律有，
导体棒ab速度最小时，对于导体棒cd，有
解得
导体棒ab速度最大时，对于导体棒cd，有
解得
故导体棒ab速度大小的取值范围为
17．，把小鸟的电阻看成无穷大，因为小鸟的电阻相对这段导线来说要大很多
【解析】
【分析】
【详解】
根据
鸟两爪间导线的电阻为
根据欧姆定律得鸟两爪间的电压
在解题过程中，把小鸟的电阻看成无穷大，因为小鸟的电阻相对这段导线来说要大很多
18．（1）3.14 V （2）
【解析】
【详解】
试题分析：（1）先根据求出最大值，（2）电压表测量的是电阻R的电压，根据闭合电路欧姆定律即可求解．
（1）感应电动势的最大值为：
（2）有效值为：，则回路中的电流为
电压表测量的是电阻R的电压，根据欧姆定律得：
联立解得：
【点睛】本题考查了有关交流电描述的基础知识，要能根据题意写出瞬时值的表达式，知道有效值跟峰值的关系，知道电压表的示数是交流电的有效值．
答案第1页，共2页
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