山西省晋中市2021-2022学年高二（下）开学考试物理试题（word版含答案）

山西省晋中市2021-2022学年高二（下）开学考试物理试题
一、单选题
1．如图所示，三条虚线表示某电场的三个等势面，其中，，，一个带电粒子只受电场力作用，按图中实线为运动的轨迹，由此可知（　　）
A．粒子一定由M点向N点运动 B．粒子带负电
C．粒子在N点的电势能大于在M点的电势能 D．粒子在M点的动能小于在N点的动能
2．两个回路中的电流大小均为I，方向如图所示。圆弧导线中的电流产生的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零。则关于图中a、b两点的磁感应强度Ba、Bb的大小关系和方向的判断正确的是（　　）
A．，a点磁感强度的方向垂直纸面向里
B．，a点磁感强度的方向垂直纸面向外
C．，b点磁感强度的方向垂直纸面向里
D．，b点磁感强度的方向垂直纸面向外
3．如图，平行板电容器两板与电源相连，现将上板A缓慢下移一段距离，在此过程中，以下说法正确的是（　　）
A．电容器的电容减小
B．电容器的电量增大
C．两板间电场的场强减小
D．将有电流由c到d流过电阻
4．学过电和磁的相关知识后，老师和同学共同设计了如下探究实验．如图，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，内壁沿边缘放一个圆环形电极．两电极分别与电池组的正负极相连，并在两极间接有标准数字万用表（型号UT58E），万用表调至直流电压档．然后进行如下实验操作：
①在玻璃皿中放入硫酸铜溶液，发现溶液旋转，此时电压表的示数为5.20V;
②将图中的磁铁撤去后，发现电压表的示数变为5.30V；
③将硫酸铜溶液换成蒸馏水重复①②两步骤，发现电压表的示数始终为5.99V.
关于上述实验的分析合理的是( )
A．电池组的电动势为5.30V
B．因硫酸铜溶液旋转而产生的电动势约为0.10V
C．步骤②中电压相比步骤①变大主要是因为溶液电阻变小了
D．步骤③中也能观察到蒸馏水的旋转现象
5．若把库仑定律的表达式写成更简洁的形式F=，式中距离r的单位是m，作用力F的单位是N，由此式可定义一种电荷量q的新单位，则用国际单位表示，该新单位是（　　）
A． B．
C． D．
6．如图甲所示，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表读数随电流表读数的变化情况如图乙所示，已知电流表读数在0.2A以下时，电动机没有转动。不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是（　　）
A．电路中电源电动势为4.0V
B．电动机线圈的电阻为2Ω
C．电动机的最大输出功率为0.54W
D．变阻器的最大阻值为36Ω
7．如图（a）所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的铜圆环，规定从上向下看时，铜环中的感应电流I沿顺时针方向为正方向．图（b）表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图像，则磁场B随时间t变化的图像可能是下图中（ ）
A．
B．
C．
D．
8．关于汽车中的物理知识，下述说法正确的是（　　）
A．打雷时，呆在汽车里要比呆在木屋里危险
B．后挡风玻璃上有一根根电热丝，通电后可快速清除霜雾
C．某些小汽车顶上有一根露在外面的小天线是用来避免雷击的
D．汽车上坡要换高速挡，其目的是增大速度，得到较小的牵引力
二、多选题
9．如图所示，P1P2两极板间存在方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场。从O点以不同速率沿OS0（OS0与电、磁场垂直）方向进入P1P2两板间的多个氘核和氚核，若能从S0垂直于MN边界进入匀强磁场B2中，则分别打在照相底片上的C、D两点。已知氘核、氚核的电荷量相同，质量之比为2∶3。设打在照相底片上的氘核、氚核从O点入射的速率分别为v1、v2，在B2磁场中的轨道半径分别为r1、r2，则（　　）
A．v1:v2=3:2 B．r1:r2=2:3
C．CD间的距离为r1 D．CD间的距离为r2
10．在同一光滑斜面上放同一导体，如图所示是两种情况的剖面图．它们所处空间有大小相同的磁场，左图磁场方向垂直于斜面，右图磁场方向垂直于水平面，导体A分别通有电流I1和I2，都处于静止状态．已知斜面的倾角为θ，则
A．I1∶I2＝cosθ∶1
B．I1∶I2＝1∶1
C．两种情况导体A所受安培力大小之比F1∶F2=sinθ∶cosθ
D．两种情况导体A所受安培力大小之比F1∶F2= cosθ∶1
11．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场的两条边界线平行，边界线之间的距离为d，一束重力忽略不计的带电粒子以速度v垂直左侧边界线射入磁场，从右侧边界穿出磁场，此时速度方向与右侧边界线成60°角。下列说法正确的是（　　）
A．粒子带正电荷
B．粒子轨迹半径为2d
C．粒子的比荷为
D．粒子在磁场中的运动时间为
12．如图所示，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为的粒子从坐标为的P位置垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，最后经过x轴离开第一象限（不计粒子重力）。粒子在磁场中运动说法正确的是（　　）
A．粒子将从坐标为处离开第一象限
B．粒子将从坐标为处离开第一象限
C．粒子在磁场中运动的时间为
D．粒子在磁场中运动的时间为
三、实验题
13．如图所示游标卡尺读数为___________mm，螺旋测微器读数为___________mm。
14．某同学欲将电流表改装为两用电表，即中央刻度为15的“×l”挡的欧姆表及量程为0～12V的电压表，实验室可提供的器材有：
A．一节全新的5号干电池（E＝1.5 V，内阻不计）
B．电流表A1（量程0～100mA，内阻为2.5Ω）
C．电流表A2（量程0～0.6A，内阻为0.2Ω）
D．滑动变阻器R1（0～30Ω）
E．滑动变阻器R2（0～3Ω）
F．定值电阻R3（117.5Ω）
G．定值电阻R4（120Ω）
H．单刀双掷开关S，一对表笔及若干导线
（1）图中A为__________（填“红”或“黑”）表笔，测量电压时应将开关S扳向__________（填“l”或“2”）．
（2）电流表应选用__________ （填“A1”或“A2”），滑动变阻器应选用__________（填“R1”或“R2”），定值电阻R应选__________（填“R3”或“R4”）．
（3）在正确选用器材的情况下，正确连接好实验电路，若电流表满偏电流为Ig，则电阻刻度盘上指针指在Ig处应标上__________（填写具体数值）．
四、解答题
15．一束电子流在U1=400V的电压作用下得到一定速度后垂直于平行板间的匀强电场飞入两板间的中央，如图所示．若平行板间的距离d=1cm，板长l=4cm，问至少在平行板上加多大电压U2才能使电子不再飞出平行板．要求：先推导出U2的字母表达式，再代入数据计算．
16．如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=1Ω，闭合电键S后，标有“8V，12W”的灯泡恰能正常发光，电动机M绕组的电阻R 0 =4Ω，求：
（1）电源的输出功率P 0 ；
（2）10s内电动机产生的热量Q．
17．如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88Ω的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁(线圈电阻R0=20Ω)、开关、滑动变阻器R2(取值范围0~80Ω)和热敏电阻R1组成；R1阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路．
温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35 34
R1/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130 140
(1)工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是多少？
(2)当温度为60℃，滑动变阻器R2=50Ω时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？
(3)若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
B．电场线和等势面垂直并且指向电势降低的方向，则电场线和粒子受力如图
则带电粒子带正电，B错误；
ACD．带正电的粒子在电场力作用下运动，可沿着M到N做加速运动，也可以沿着N到M做减速运动，因为初速的方向不确定，粒子从M到N运动时，电场力做正功，动能增加，电势能减小，粒子从N到M运动时，电场力做负功，动能减小，电势能增加，AC错误D正确。
故选D。
2．D
【解析】
【详解】
圆弧导线中的电流产生的磁感应强度与其半径成反比，则 则
根据右手螺旋定则可知磁场的方向垂直纸面向外；
同理
方向垂直纸面向外；可知
故选D。
3．B
【解析】
【详解】
A．根据电容决定式
可知上极板下移时，则d减小，电容增大，故A错误；
BD．根据电容定义式
可知板间电压不变，电容增大，电容器所带电量增大，继续充电，电流方向为从d到c，故B正确，D错误；
C．将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，根据
可知板间场强增大，故C错误。
故选B。
4．B
【解析】
【详解】
AB、玻璃皿中的液体相当于一段导体，该段导体通电后在磁场中发生运动，运动后产生反电动势，所以对于该段导体不再适用欧姆定律来计算通过电流，在玻璃皿中放入硫酸铜溶液，发现溶液旋转，此时电压表的示数为，将图中的磁铁撤去后，发现电压表的示数变为，由于万用表调至直流电压档，阻值大，，所以因硫酸铜溶液旋转而产生的电动势约为，故A错误，B正确；
C、步骤②中电压相比步骤①变大主要是因为磁铁撤去后，该段导体通电后没有产生反电动势，故C错误；
D、将硫酸铜溶液换成蒸馏水不能观察到蒸馏水的旋转现象，故D错误；
故选B．
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
根据
则
根据
F=
则
所以该新单位是
则A正确；BCD错误；
故选A。
6．C
【解析】
【详解】
A．根据电路连接，由闭合电路欧姆定律可得
则
由图可得
解得电源电动势和内阻分别为
故A错误；
B．由电流表读数在0.2A以下时，电动机没有转动，可得电动机电阻
故B错误；
C．电动机的输出功率为
由图可知：当时，电源输出功率最大
故C正确；
D．当时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以
故D错误。
故选C。
7．B
【解析】
【详解】
试题分析：根据法拉第电磁感应定律可得，匝数为1，设铜圆环的电阻为R，则产生的电流为
，其中面积和电阻都是定值，从b图中我们可得0-1s内电流恒定，所以是一个定值，即磁场B随之间均匀变化，并且电流方向为正方向，根据楞次定律可得磁场均匀增大，1-3s内电流为零，说明磁场B恒定不变，3-5s内电流方向为负，且变化率小于0-1s内的变化率，故磁场强度在均匀 减小，且变化率小于0-1s内的变化率，故B正确
考点： 考查了楞次定律，法拉第电磁感应定律
8．B
【解析】
【详解】
A．由于汽车金属外壳的静电屏蔽作用，打雷时呆在汽车里要比呆在木屋里安全。故A错误；
B．后挡风玻璃上有一根根电热丝，通电后快速发热，用于清除霜雾。故B正确；
C．某些小汽车顶上有一根露在外面的小天线是用来接收无线电信号的。故C错误；
D．汽车上坡要换低速挡，其目的是减小速度，得到较大的牵引力。故D错误。
故选B。
9．BC
【解析】
【详解】
AB．氘核、氚核在P1P2两极板间受电场力和洛伦兹力，方向相反，若能从S0离开并进入B2磁场，则
解得
氘核、氚核的速度大小相等，进入B2磁场做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得
解得
代入数值可求得氘核、氚核两粒子的半径比为
故A错误，B正确；
CD．由几何关系可知CD间的距离为
故C正确，D错误。
故选BC。
10．AD
【解析】
【详解】
导体棒受力如图，I1 所受的安培力沿斜面向上，I2所受的安培力水平向右；
I1 所受的安培力沿斜面向上，如图根据共点力平衡得，F1=mgsinθ； I2所受的安培力水平向右如图，根据共点力的平衡得：F2=mgtanθ．又：F1=BI1L；F2=BI2L；所以：；故AD正确，BC错误；故选AD．
【点睛】
解决本题的关键是根据左手定则判断安培力的方向，正确地进行受力分析，运用共点力平衡进行求解．
11．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．粒子以速度v垂直左侧边界线射入磁场，从右侧边界穿出磁场，根据左手定则，粒子带负电，选项A错误；
B．粒子轨迹如图所示：
由几何知识可知，间圆心角为半径，则
选项B正确；
C．由得
选项C正确；
D．电子在磁场中的运动时间
解得
选项D错误。
故选BC。
12．BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，
粒子在第二象限运动时
进入第二象限后
解得
R2=5d
由几何关系可知
解得
x=3d
则粒子将从坐标为处离开第一象限，选项A错误，B正确；
CD．粒子在两个磁场中运动的周期分别为
粒子在第二象限磁场中转过90°，在第一象限磁场中转过37°，则运动的总时间
选项C正确，D错误。
故选BC。
13． 23.5 2.708
【解析】
【详解】
[1]游标卡尺的固定刻度读数为23mm，游标读数为，所以最终读数为；
[2]螺旋测微器的固定刻度读数为2.5mm，可动刻度读数为，所以最终读数为。
14． 黑 2 45Ω
【解析】
【详解】
（1）[1]从多用电表的表头共用特征来看，结合欧姆表内接电源特点，确定A表笔为黑接线柱（即负接接线柱），
[2]测电压时，内接电源不用，要将转换开关接到2位置；
（2）[3]由于改装后的欧姆表的内阻为15Ω，且电源电动势为1.5V，所以最大电流为100mA，所以电流表选A1；
[4]改装成欧姆表时，接入一个调零电阻，由题意由于欧姆表的内阻为RΩ=15Ω（即中值电阻），当接入滑动器要满偏，则Ω，故滑动变阻器选R1；
[5] 当改装为量程为0--12V的电压表时，应串联一个阻值为Ω，故定值电阻选R3．
（3）[6] 若电阻值指在Ig处，即此时电流为=25mA，所以待测电阻Ω．
15．至少在平行板上加50V电压U2才能使电子不再飞出平行板
【解析】
【详解】
试题分析：电子在加速电场中电场力做正功，根据动能定理求出加速获得的速度．电子进入水平平行金属板之间做类平抛运动．当使电子恰好不飞出平行板时，电子轨迹与下边缘相切，水平位移等于板长，竖直位移等于板间距离的一半．根据运动学公式和牛顿定律求解电压．
解：电子经U1加速时，电场力做正功，根据动能定理可得：
eU1=
电子飞入平行板电场后做类平抛运动，在水平方向电子做匀速直线运动．
当使电子恰好不飞出平行板时，电子轨迹与下边缘相切，最大运动时间为：
t=
在竖直方向电子做初速度为零的匀加速直线运动，其加速度为：
a=
根据运动学公式为：
=at2
由以上各式解得：U2=2U1=50V
答：至少在平行板上加50V电压U2才能使电子不再飞出平行板．
【点评】本题是带电粒子先加速后偏转类型．此题运用动能定理求解加速获得的速度，也可以运用牛顿定律和运动学公式求解速度．本题要挖掘隐含的条件是关键．
16．（1）16W；（2）10J；
【解析】
【详解】
（1）S闭合时，L、M并联，L正常发光，L两端电压：
电流：
总电流：
电源的输出功率：
（2）通过电动机的电流：
则10s内电动机产生的热量
考点：电动机电路．
17．（1） （2）6V （3）
【解析】
【详解】
（1）R在1min内产生的热量：
（2）由表中的数据可知，当温度为60℃时，，已知，滑动变阻器时，衔铁恰好被吸合，即控制电路的电流，则控制电源的电压为：
（3）当接入电路的电阻为0时，此装置控制的温度最低，此时控制电路的电流为，衔铁被释放，开始加热，电路的总电阻为：
此时对应的温度为35℃
当接入电路的电阻为时，此装置控制的温度最高，此时控制电路的电流为，衔铁被吸和，停止加热，电路的总电阻为：
此时对应的温度为80℃
此装置控制温度的范围是：
答案第1页，共2页
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