陕西省安康市2022-2023学年高二下学期物理开学考试试卷

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陕西省安康市2022-2023学年高二下学期物理开学考试试卷
一、单选题
1．（2023高二下·安康开学考）如图，小磁针放在线圈中心，且两者处于同一平面内。当在线圈中通入逆时针方向的电流后，小磁针N极的指向是（）
A．向上 B．向下
C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里
2．（2023高二下·安康开学考）如图所示，真空中x轴上有两个带正电的点电荷，位置分别位于原点O和x0处，电荷量分别为Q1和Q2，且Q1>Q2，规定沿x轴正方向为电场强度正方向。在0~x0之间，电场强度E随位置坐标x的变化图像可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3．（2023高二下·安康开学考）如图所示，实线表示电场中的三条电场线，虚线表示带电粒子在电场中的运动轨迹，不计重力，下列说法正确的是（　　）
A．带电粒子一定是从a沿曲线运动到b
B．该带电粒子带负电
C．该带电粒子在a处的电势能大于b处的电势能
D．该带电粒子在a处的动能小于b处的动能
4．（2023高二下·安康开学考）北京时间2022年10月7日21时10分，中国太原卫星发射中心在黄海海域使用长征十一号海射运载火箭，采用“一箭双星”方式，成功将微厘空间北斗低轨导航增强系统S5/S6试验卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。若试验卫星绕地球做匀速圆周运动，离地高度为h（小于同步卫星离地高度），则下列说法正确的是（　　）
A．试验卫星的线速度大于地球第一宇宙速度
B．试验卫星的角速度大于同步卫星的角速度
C．试验卫星的周期大于同步卫星的周期
D．静止在赤道上的物体的向心加速度大于同步卫星的向心加速度
5．（2023高二下·安康开学考）笔记本电脑已经成为我们生活中比较重要的一个工具。使用时为了方便，可将其放在倾角可调的支架上，如图甲所示，支架可以简化为图乙模型。设斜面倾角为，底部固定挡板与斜面垂直，已知笔记本电脑的重力为，忽略一切摩擦，调整支架过程中笔记本电脑没有相对支架移动，则（　　）
A．笔记本电脑只受挡板和斜面的支持力作用
B．缓慢调整支架，使减小，笔记本电脑对斜面的压力减小
C．缓慢调整支架，使增大，挡板对笔记本电脑的支持力增大
D．缓慢调整支架，使增大，支架对笔记本电脑的作用力大小小于
6．（2023高二下·安康开学考）汽车在平直公路上行驶，刹车后速度平方与位移x变化的关系为（其中v、x的单位分别为m/s和m），则从开始刹车时计时，2s内和5s内汽车的位移之比为（　　）
A． B． C． D．
7．（2023高二下·安康开学考）一根长为L、横截面积为S的金属棒，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压U时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒材料的电阻率为（　　）
A． B． C． D．
8．（2023高二下·安康开学考）如图，质量为60 g的铜棒长为L=20cm，棒的两端与等长的两细软铜线相连，吊在磁感应强度B=0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中.当棒中通过恒定电流I后，铜棒能够向上摆动的最大偏角θ=60°，g取10 m/s2，则铜棒中电流I的大小是（　　）
A．A B． A C．6 A D．A
二、多选题
9．（2023高二下·安康开学考）如图所示，电源内阻不可忽略，电压表V、电流表A均为理想电表。开关S闭合后，滑动变阻器R2的滑片由b向a缓慢滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数减小 B．电流表的示数减小
C．电容器C所带电荷量增大 D．电阻R2的电功率增大
10．（2023高二下·安康开学考）如图所示，在边界PQ上方有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子同时从边界上的O点沿与PQ成角的方向以相同的速度v射入磁场中。则正、负电子（）
A．出边界时两者的速度相同
B．在磁场中运动的轨道半径不相同
C．在磁场中的运动时间相同
D．出边界点到O点处的距离相等
11．（2023高二下·安康开学考）如图所示，是半径为的圆的一条直径，该圆处于平行该圆周平面的匀强电场中。将质子从a点以的动能在该平面内朝着不同方向射出，质子可经过圆周上所有点。其中，到达c点的动能最大且为。已知，若不计重力和空气阻力，且规定圆心O处电势为0，则下列说法正确的是（　　）
A．电场方向为方向
B．电场强度大小为
C．b点电势为
D．质子经过该圆周时，可能具有动能的同时，其电势能为
12．（2023高二下·安康开学考）一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取。则（）
A．物块质量为1kg
B．物块下滑过程中机械能逐渐增加
C．物块下滑时加速度的大小为
D．当物块下滑3.0m时机械能损失了12J
三、实验题
13．（2023高二下·安康开学考）甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验：
（1）方案1：实验步骤如下：
①按图甲组装好器材，使连接物块A的细线与水平桌面平行；
②缓慢向矿泉水瓶内加水，直至物块A恰好开始运动；
③用天平测出矿泉水瓶及水的总质量m；
④用天平测出物块A的质量M，已知当地重力加速度大小为。
若认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块A与桌面间的动摩擦因数为　 　。
（2）方案2：设计如图乙所示的实验装置，A是位移传感器接收部分，B是位移传感器发射部分，C是力传感器，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。在轨道水平的情况下做了实验，得到的a－F图线如图丙所示。滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝　 　kg；滑块和轨道间的动摩擦因数　 　（结果均保留1位小数）。
14．（2023高二下·安康开学考）某实验小组利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，实验器材如下：
干电池一节（电动势约为1.5V，内阻约为0.5Ω）；
电压表V（量程为0~3V，内阻约为3kΩ）；
电流表A（量程为0~0.6A，内阻约为0.2Ω）；
滑动变阻器（最大阻值为20Ω）；
开关、导线若干。
（1）实验电路图选择　 　（选填“A”或“B”）。
（2）用笔画线代替导线，将图中的器材在答题纸上连成实验电路。
（3）完成实验后，某同学利用图像分析由电表内阻引起的实验误差。在下图中，实线是根据实验数据描点作图得到的U－I图像；虚线是该电源真实的路端电压U随真实的干路电流I变化的U－I图像。本次实验分析误差的U－I图像是　 　。
四、解答题
15．（2023高二下·安康开学考）如图所示，两等量异种电荷中垂线上用绝缘丝线将一带负电小球悬挂，静止后小球恰好静止在AM的中点N处。已知，且绝缘丝线，等量异种电荷A、B的电荷量均为Q，带负电的小球电荷量也为Q，其质量为m，静电力常数为k，求：
（1）带电小球所受总的库仑力F；
（2）小球所带的电荷量Q；
（3）等量异种电荷A、B在N处产生的总场强E
16．（2022高二上·洛阳期中）如图所示，两个光滑的平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源，现把一个导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，g取10m/s2，已知，。
（1）求导体棒的质量m；
（2）现将磁场方向改为竖直向上，为使导体棒仍然保持静止，则磁感应强度应为多大。
17．（2023高二下·安康开学考）生产和生活中经常使用传送带运送货物。某次运送货物中，倾斜放置的传送带与水平面间的夹角，传送带以一定速率逆时针稳定运行，货物（可视为质点）被工人以一定的初速度从传送带顶端推上传送带，货物冲上传送带作为计时起点，货物在传送带上运行过程中的速度—时间图像如图所示，3.35s时货物离开传送带。已知重力加速度，，。求：
（1）货物和传送带之间的动摩擦因数及传送带两轮之间的距离；
（2）若货物和传送带之间的动摩擦因数变为原来的一半，使货物由静止自传送带顶端释放，为使货物在传送带上的运行时间最短，求传送带的最小速度。
18．（2023高二下·安康开学考）如图在直角坐标系平面内，在第Ⅱ象限中存在沿x轴负方向、场强为E的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限存在垂直坐标平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的负粒子，从的M点以一定的初速度沿y轴正方向进入电场，经的N点离开电场，经过磁场后恰好通过坐标原点O处再次进入电场，不计粒子重力。
（1）求粒子的初速度大小；
（2）求匀强磁场的磁感应强度B的大小。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】磁感应强度
【解析】【解答】当在线圈中通入逆时针方向的电流后，根据安培定则，线圈产生的磁场方向在线圈内部是垂直纸面向外，所以小磁针N极的指向是垂直纸面向外，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C.
【分析】小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向。
2．【答案】A
【知识点】点电荷的电场；电场强度的叠加
【解析】【解答】因为Q1 >Q2，根据电场叠加原理，电场强度为0的位置在 之间，在电场强度为0的位置前电场方向沿x轴正方向，在电场强度为0的位置后电场方向沿x轴负方向。
故答案为：A。
【分析】根据点电荷周围电场强度的表达式以及电场的合成得出正确的E-x的图像。
3．【答案】B
【知识点】功能关系；电场力做功；等势面
【解析】【解答】AB．根据带电粒子的运动轨迹可知，带电粒子所受电场力方向与电场方向相反，即粒子带负电，但是不能确定粒子是从a到b还是从b到a运动，所以B符合题意，A不符合题意；
C．等势面与电场线相互垂直，由图可知，a、b两点在两个不同的等势面上，电场线由a点所在等势面指向b点所在等势面，所以a处的电势高于b处的电势，又粒子带负电，所以该带电粒子在a处的电势能小于b处的电势能，所以C不符合题意；
D．由于带电粒子在电场中只受电场力，所以电势能与动能之和不变，所以结合C选项可知，该带电粒子在a处的动能大于b处的动能，所以D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】正电荷所受的电场力与电场线的方向一致，电场线并不是粒子运动的轨迹，等势面与电场线相互垂直，通过功能关系得出ab处动能的大小关系。
4．【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】ABC．设地球质量为 ，卫星质量为 ，则围绕地球做匀速圆周运动的卫星，由万有引力充当向心力 ，可得 ， ， ， ，所以试验卫星的线速度小于地球第一宇宙速度；试验卫星的角速度大于同步卫星的角速度；试验卫星的周期小于同步卫星的周期，AC不符合题意、B符合题意；
D．由于赤道上物体和同步卫星运动周期相同，属于同轴转动模型，由 ，静止在赤道上的物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】试验卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，从而得出向心加速度、线速度、角速度、周期的表达式，并判断各物理量的大小关系，结合向心加速度和角速度的关系得出向心加速度的大小关系。
5．【答案】C
【知识点】受力分析的应用；力的合成；共点力的平衡
【解析】【解答】A．对笔记本电脑受力分析，如图所示
笔记本电脑受重力G、斜面的弹力N1、挡板AC的弹力N2，A不符合题意；
B．由平衡条件得 ，由牛顿第三定律知，笔记本电脑对斜面的压力大小为
则缓慢调整支架，使 减小，笔记本电脑对斜面 的压力增大，B不符合题意；
C．由平衡条件可知挡板对电脑的支持力为 ，故缓慢调整支架，使 增大，挡板 对笔记本电脑的支持力增大，C符合题意；
D．支架对笔记本电脑的作用力就是斜面的弹力N1和挡板AC的弹力N2的合力，与笔记本电脑的重力G等大反向，则缓慢调整支架使 增大，支架对笔记本电脑的作用力大小还是等于 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对笔记本电脑进行受力分析，根据共点力平衡以及和力的合成与分解进行分析判断。
6．【答案】B
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】根据速度与位移的关系有 ，可知 ，将表达式与刹车后速度平方 与位移x变化的关系对比，可知该车的初速度为 ，加速度为 ，则汽车速度减为零的时间 ，则 内的位移 ， 内的位移等于 内的位移，则 ，可知 内与 内汽车的位移之比为
故答案为：B。
【分析】根据匀变速直线运动的速度与位移的时间得出汽车的初速度以及加速度，通过加速度的定义式得出 2s内和5s内汽车的位移 。
7．【答案】D
【知识点】电阻定律；电流的微观表达式及其应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】导体中的电流为 ，导体的电阻为 ，根据欧姆定律得 ，解得
故答案为：D。
【分析】根据电流的微观表达式以及电阻定律和欧姆定律得出金属棒材料的电阻率。
8．【答案】A
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】铜棒上摆的过程，根据动能定理得FLsin60°-mgL（1-cos60°）=0，又安培力为F=BIa，代入解得 ，
故答案为：A。
【分析】铜棒上摆的过程利用动能定理和安培力的表达式得出铜棒中电流的大小。
9．【答案】B,C
【知识点】电容器及其应用；闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】AB．滑动变阻器R2的滑片由b向a缓慢滑动的过程中，电路总电阻阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可知总电流减小，电流表的示数减小，电压表的电压为 ，可知，电压表示数增大，A不符合题意，B符合题意；
C．电容器两端的电压等于R2的电压，其两端电压增大，根据 ，可知，电容器所带的电荷量增大，C符合题意；
D．当 时，R2的电功率最大，由于不知道几个电阻的阻值关系，故该过程中R2的电功率不一定增大，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】滑动变阻器的滑片从b滑到a的过程根据电阻的变化情况以及闭合电路欧姆定律得出电压表示数的变化情况，结合电容器的定义式得出电容器所带的电荷量。
10．【答案】A,D
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．磁场为直线边界，分析可知，正、负电子在磁场中运动的轨迹如图
正、负电子出边界时两者的速度与边界夹角均为30°，且斜向右下，大小相等，A符合题意；
B．正、负电子在磁场中运动时，均由洛伦兹力提供向心力，有 ， ，可知正、负电子在磁场中运动的轨道半径相同，B不符合题意；
C．若粒子在磁场中做圆周运动的圆心角为 ，则粒子在磁场中的运动时间为 ，由前面轨迹分析可知，正电子做逆时针的匀速圆周运动，圆心角为 ，电子做顺时针的匀速圆周运动，圆心角为 ，正电子运动时间更长，C不符合题意；
D．由图中几何条件分析可知，粒子出边界点到O点处的距离 ，因此正、负电子出边界点到 点处的距离相等，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力得出轨道半径的表达式，并判断各粒子轨道半径的大小，利用粒子运动的时间和周期的关系判断各粒子在磁场中运动时间的长短。
11．【答案】B,C
【知识点】电场线；电势能
【解析】【解答】A．小球在c点时的动能最大，即c点的电势最低．作过c点与圆周相切的线，切线为等势线，Oc方向即为电场方向，A不符合题意；
B．根据A选项分析，作出下图
由几何关系可知 ，根据分析可知 ，则电场强度的大小 ，B符合题意；
C．根据沿着电场线方向电势逐渐降低结合由图可得 ，解得 ，C符合题意；
D． 点的电势能 ，根据对称性可知沿着 在圆上的另一点电势最高为 ，故质子经过该圆周时，不可能具有 动能的同时，其电势能为 ，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】沿着电场线电势逐渐降低，电场线和等势线垂直，利用电场力做功的表达式得出电场强度的大小，结合电势能的表达式得出质子的电势能。
12．【答案】A,D
【知识点】功能关系；功的计算
【解析】【解答】A．物块在初位置时重力势能为 ，其中 ，则物块的质量 ，A符合题意；
B．物块在初位置时重力势能为 ，动能为 ，机械能为 ，当下滑距离为 时，物块具有的机械能为 ，所以下滑过程中物块的机械能逐渐减少，B不符合题意；
C．令斜面的倾角为 ，则 ， ，当物块下滑距离为 时，根据功能关系可得 ，代入数据解得 ，根据牛顿第二定律可知，物块下滑时加速度的大小为 ，C不符合题意；
D．当物块下滑 时，物体克服滑动摩擦力做功为 ，代入数据解得 ，根据功能关系可知，机械能损失了 ，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据重力势能的表达式得出物块的质量，结合机械能的定义得出物块机械能的变化情况，利用功能关系以及牛顿第二定律得出物块的加速度和动摩擦因数，通过恒力做功和功能关系得出损失的机械能。
13．【答案】（1）
（2）0.5；0.2
【知识点】探究影响摩擦力的大小的因素
【解析】【解答】（1）物块A恰好开始运动时，矿泉水瓶及水的重力等于物块A与桌面间的最大静摩擦力，即 ，则动摩擦因数为
（2）根据牛顿第二定律 ，整理得 ，由图像可知 ， ，代入数据解得 ，
【分析】（1）对物块进行受力分析，根据滑动摩擦力的表达式得出动摩擦因数的表达式；
（2）根据牛顿第二定律以及图丙得出物体的质量和滑块和轨道间的动摩擦因数 。
14．【答案】（1）A
（2）
（3）A
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）因为电源内阻较小，接近电流表内阻，为了减小误差，所以电流表采用相对电源外接，故答案为：A图。
（2）根据电路图得实物连接图如图所示。
（3）由于电压表的分流作用，相同的路端电压下，电流表测量的电流值小于流过电源的电流，内电阻的测量值为电源和电压表并联后的总电阻，比实际电源的内阻小，对应实线斜率的绝对值比虚线的小，但当电压为零时，电压表的内阻对测量没有影响，实线和虚线重合，故答案为：A。
【分析】（1） 测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中为了减小实验误差应选用电流表的外接法；
（2）根据测定一节干电池的电动势和内电阻 的实验原理以及电路图画出电路图；
（3）根据闭合电路欧姆定律以及电路的分析得出U-I的表达式，从而得出正确的U-I的图像。
15．【答案】（1）解：对小球受力分析
所以
根据几何关系
则
（2）解：A对球的库仑力
B对球的库仑力 ，
联立解得
（3）解：等量异种电荷A、B在N处产生的总场强
【知识点】库仑定律；受力分析的应用；共点力的平衡；电场强度
【解析】【分析】（1）对带电小球进行受力分析，根据力的分解以及共点力平衡得出带电小球所受总的库仑力 ；
（2）根据库仑定律的表达式以及力的合成得出小球所带的电荷量；
（3）根据电场强度的定义式得出等量异种电荷A、B在N处产生的总场强。
16．【答案】（1）解：根据闭合电路的欧姆定律有
代入数据得
根据安培力大小公式得
根据左手定则可知安培力方向沿斜面向上，对导体棒受力分析如图
根据平衡条件得
解得
（2）解：磁场方向改为竖直向上时，安培力的方向变为水平向右，受力分析如图
由平衡条件得 ，
由安培力大小公式得
解得
【知识点】安培力；共点力的平衡；闭合电路的欧姆定律
【解析】【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律以及安培力的表达式得出安培力的大小，对导体棒进行受力分析，利用共点力平衡得出导体棒的质量；
（2）当磁场方向改变后对导体棒进行受力分析，利用共点力平衡和安培力的表达式得出磁感应强强度的大小。
17．【答案】（1）解：根据 图像，货物先做匀减速直线运动，后做匀速运动，货物减速的加速度为
根据牛顿第二定律有
解得货物和传送带之间的动摩擦因数为
根据 图像所围的面积表示位移，则前2.5s内，货物沿传送带运动的位移
2.5s~3.35s内，货物沿传选带运动的位移
所以传送带长度为
（2）解：若货物和传送带之间的动摩擦因数变为原来的一半，货物由静止释放，当货物所受滑动摩擦力沿斜面一直向下时，则运行时间最短。由牛顿第二定律可得
解得
根据公式
解得
所以为使货物在传送带上的运行时间最短，传送带的最小速度 。
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型；运动学 v-t 图象
【解析】【分析】（1） 图像的斜率为物体的加速度，与坐标轴围成图形的面积表示物体的位移，利用牛顿第二定律得出货物和传送带之间的动摩擦因数，从而得出传送带的长度；
（2）货物所受滑动摩擦力沿斜面一直向下时 ，利用牛顿第二定律得出加速度的大小，通过匀变速直线运动的位移与速度的关系得出传送带的最小速度。
18．【答案】（1）解：设粒子的初速度为v0，从M点射出的粒子在电场中做类平抛运动经历的时间为t，则
解得
（2）解：设该粒子离开电场时的速度大小为v，与 y轴的夹角为 ，如图所示
则
解得
则
即
设该粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，则 ，
解得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在偏转电场中做类平抛运动，结合类平抛运动的规律得出粒子的初速度；
（2）粒子在偏转电场中根据动能定理得出粒子离开电场时的速度，根据粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，结合几何关系得出匀强磁场的磁感应强度。
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陕西省安康市2022-2023学年高二下学期物理开学考试试卷
一、单选题
1．（2023高二下·安康开学考）如图，小磁针放在线圈中心，且两者处于同一平面内。当在线圈中通入逆时针方向的电流后，小磁针N极的指向是（）
A．向上 B．向下
C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里
【答案】C
【知识点】磁感应强度
【解析】【解答】当在线圈中通入逆时针方向的电流后，根据安培定则，线圈产生的磁场方向在线圈内部是垂直纸面向外，所以小磁针N极的指向是垂直纸面向外，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C.
【分析】小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向。
2．（2023高二下·安康开学考）如图所示，真空中x轴上有两个带正电的点电荷，位置分别位于原点O和x0处，电荷量分别为Q1和Q2，且Q1>Q2，规定沿x轴正方向为电场强度正方向。在0~x0之间，电场强度E随位置坐标x的变化图像可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】点电荷的电场；电场强度的叠加
【解析】【解答】因为Q1 >Q2，根据电场叠加原理，电场强度为0的位置在 之间，在电场强度为0的位置前电场方向沿x轴正方向，在电场强度为0的位置后电场方向沿x轴负方向。
故答案为：A。
【分析】根据点电荷周围电场强度的表达式以及电场的合成得出正确的E-x的图像。
3．（2023高二下·安康开学考）如图所示，实线表示电场中的三条电场线，虚线表示带电粒子在电场中的运动轨迹，不计重力，下列说法正确的是（　　）
A．带电粒子一定是从a沿曲线运动到b
B．该带电粒子带负电
C．该带电粒子在a处的电势能大于b处的电势能
D．该带电粒子在a处的动能小于b处的动能
【答案】B
【知识点】功能关系；电场力做功；等势面
【解析】【解答】AB．根据带电粒子的运动轨迹可知，带电粒子所受电场力方向与电场方向相反，即粒子带负电，但是不能确定粒子是从a到b还是从b到a运动，所以B符合题意，A不符合题意；
C．等势面与电场线相互垂直，由图可知，a、b两点在两个不同的等势面上，电场线由a点所在等势面指向b点所在等势面，所以a处的电势高于b处的电势，又粒子带负电，所以该带电粒子在a处的电势能小于b处的电势能，所以C不符合题意；
D．由于带电粒子在电场中只受电场力，所以电势能与动能之和不变，所以结合C选项可知，该带电粒子在a处的动能大于b处的动能，所以D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】正电荷所受的电场力与电场线的方向一致，电场线并不是粒子运动的轨迹，等势面与电场线相互垂直，通过功能关系得出ab处动能的大小关系。
4．（2023高二下·安康开学考）北京时间2022年10月7日21时10分，中国太原卫星发射中心在黄海海域使用长征十一号海射运载火箭，采用“一箭双星”方式，成功将微厘空间北斗低轨导航增强系统S5/S6试验卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。若试验卫星绕地球做匀速圆周运动，离地高度为h（小于同步卫星离地高度），则下列说法正确的是（　　）
A．试验卫星的线速度大于地球第一宇宙速度
B．试验卫星的角速度大于同步卫星的角速度
C．试验卫星的周期大于同步卫星的周期
D．静止在赤道上的物体的向心加速度大于同步卫星的向心加速度
【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】ABC．设地球质量为 ，卫星质量为 ，则围绕地球做匀速圆周运动的卫星，由万有引力充当向心力 ，可得 ， ， ， ，所以试验卫星的线速度小于地球第一宇宙速度；试验卫星的角速度大于同步卫星的角速度；试验卫星的周期小于同步卫星的周期，AC不符合题意、B符合题意；
D．由于赤道上物体和同步卫星运动周期相同，属于同轴转动模型，由 ，静止在赤道上的物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】试验卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，从而得出向心加速度、线速度、角速度、周期的表达式，并判断各物理量的大小关系，结合向心加速度和角速度的关系得出向心加速度的大小关系。
5．（2023高二下·安康开学考）笔记本电脑已经成为我们生活中比较重要的一个工具。使用时为了方便，可将其放在倾角可调的支架上，如图甲所示，支架可以简化为图乙模型。设斜面倾角为，底部固定挡板与斜面垂直，已知笔记本电脑的重力为，忽略一切摩擦，调整支架过程中笔记本电脑没有相对支架移动，则（　　）
A．笔记本电脑只受挡板和斜面的支持力作用
B．缓慢调整支架，使减小，笔记本电脑对斜面的压力减小
C．缓慢调整支架，使增大，挡板对笔记本电脑的支持力增大
D．缓慢调整支架，使增大，支架对笔记本电脑的作用力大小小于
【答案】C
【知识点】受力分析的应用；力的合成；共点力的平衡
【解析】【解答】A．对笔记本电脑受力分析，如图所示
笔记本电脑受重力G、斜面的弹力N1、挡板AC的弹力N2，A不符合题意；
B．由平衡条件得 ，由牛顿第三定律知，笔记本电脑对斜面的压力大小为
则缓慢调整支架，使 减小，笔记本电脑对斜面 的压力增大，B不符合题意；
C．由平衡条件可知挡板对电脑的支持力为 ，故缓慢调整支架，使 增大，挡板 对笔记本电脑的支持力增大，C符合题意；
D．支架对笔记本电脑的作用力就是斜面的弹力N1和挡板AC的弹力N2的合力，与笔记本电脑的重力G等大反向，则缓慢调整支架使 增大，支架对笔记本电脑的作用力大小还是等于 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对笔记本电脑进行受力分析，根据共点力平衡以及和力的合成与分解进行分析判断。
6．（2023高二下·安康开学考）汽车在平直公路上行驶，刹车后速度平方与位移x变化的关系为（其中v、x的单位分别为m/s和m），则从开始刹车时计时，2s内和5s内汽车的位移之比为（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】根据速度与位移的关系有 ，可知 ，将表达式与刹车后速度平方 与位移x变化的关系对比，可知该车的初速度为 ，加速度为 ，则汽车速度减为零的时间 ，则 内的位移 ， 内的位移等于 内的位移，则 ，可知 内与 内汽车的位移之比为
故答案为：B。
【分析】根据匀变速直线运动的速度与位移的时间得出汽车的初速度以及加速度，通过加速度的定义式得出 2s内和5s内汽车的位移 。
7．（2023高二下·安康开学考）一根长为L、横截面积为S的金属棒，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压U时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒材料的电阻率为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】电阻定律；电流的微观表达式及其应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】导体中的电流为 ，导体的电阻为 ，根据欧姆定律得 ，解得
故答案为：D。
【分析】根据电流的微观表达式以及电阻定律和欧姆定律得出金属棒材料的电阻率。
8．（2023高二下·安康开学考）如图，质量为60 g的铜棒长为L=20cm，棒的两端与等长的两细软铜线相连，吊在磁感应强度B=0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中.当棒中通过恒定电流I后，铜棒能够向上摆动的最大偏角θ=60°，g取10 m/s2，则铜棒中电流I的大小是（　　）
A．A B． A C．6 A D．A
【答案】A
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】铜棒上摆的过程，根据动能定理得FLsin60°-mgL（1-cos60°）=0，又安培力为F=BIa，代入解得 ，
故答案为：A。
【分析】铜棒上摆的过程利用动能定理和安培力的表达式得出铜棒中电流的大小。
二、多选题
9．（2023高二下·安康开学考）如图所示，电源内阻不可忽略，电压表V、电流表A均为理想电表。开关S闭合后，滑动变阻器R2的滑片由b向a缓慢滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数减小 B．电流表的示数减小
C．电容器C所带电荷量增大 D．电阻R2的电功率增大
【答案】B,C
【知识点】电容器及其应用；闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】AB．滑动变阻器R2的滑片由b向a缓慢滑动的过程中，电路总电阻阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可知总电流减小，电流表的示数减小，电压表的电压为 ，可知，电压表示数增大，A不符合题意，B符合题意；
C．电容器两端的电压等于R2的电压，其两端电压增大，根据 ，可知，电容器所带的电荷量增大，C符合题意；
D．当 时，R2的电功率最大，由于不知道几个电阻的阻值关系，故该过程中R2的电功率不一定增大，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】滑动变阻器的滑片从b滑到a的过程根据电阻的变化情况以及闭合电路欧姆定律得出电压表示数的变化情况，结合电容器的定义式得出电容器所带的电荷量。
10．（2023高二下·安康开学考）如图所示，在边界PQ上方有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子同时从边界上的O点沿与PQ成角的方向以相同的速度v射入磁场中。则正、负电子（）
A．出边界时两者的速度相同
B．在磁场中运动的轨道半径不相同
C．在磁场中的运动时间相同
D．出边界点到O点处的距离相等
【答案】A,D
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．磁场为直线边界，分析可知，正、负电子在磁场中运动的轨迹如图
正、负电子出边界时两者的速度与边界夹角均为30°，且斜向右下，大小相等，A符合题意；
B．正、负电子在磁场中运动时，均由洛伦兹力提供向心力，有 ， ，可知正、负电子在磁场中运动的轨道半径相同，B不符合题意；
C．若粒子在磁场中做圆周运动的圆心角为 ，则粒子在磁场中的运动时间为 ，由前面轨迹分析可知，正电子做逆时针的匀速圆周运动，圆心角为 ，电子做顺时针的匀速圆周运动，圆心角为 ，正电子运动时间更长，C不符合题意；
D．由图中几何条件分析可知，粒子出边界点到O点处的距离 ，因此正、负电子出边界点到 点处的距离相等，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力得出轨道半径的表达式，并判断各粒子轨道半径的大小，利用粒子运动的时间和周期的关系判断各粒子在磁场中运动时间的长短。
11．（2023高二下·安康开学考）如图所示，是半径为的圆的一条直径，该圆处于平行该圆周平面的匀强电场中。将质子从a点以的动能在该平面内朝着不同方向射出，质子可经过圆周上所有点。其中，到达c点的动能最大且为。已知，若不计重力和空气阻力，且规定圆心O处电势为0，则下列说法正确的是（　　）
A．电场方向为方向
B．电场强度大小为
C．b点电势为
D．质子经过该圆周时，可能具有动能的同时，其电势能为
【答案】B,C
【知识点】电场线；电势能
【解析】【解答】A．小球在c点时的动能最大，即c点的电势最低．作过c点与圆周相切的线，切线为等势线，Oc方向即为电场方向，A不符合题意；
B．根据A选项分析，作出下图
由几何关系可知 ，根据分析可知 ，则电场强度的大小 ，B符合题意；
C．根据沿着电场线方向电势逐渐降低结合由图可得 ，解得 ，C符合题意；
D． 点的电势能 ，根据对称性可知沿着 在圆上的另一点电势最高为 ，故质子经过该圆周时，不可能具有 动能的同时，其电势能为 ，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】沿着电场线电势逐渐降低，电场线和等势线垂直，利用电场力做功的表达式得出电场强度的大小，结合电势能的表达式得出质子的电势能。
12．（2023高二下·安康开学考）一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取。则（）
A．物块质量为1kg
B．物块下滑过程中机械能逐渐增加
C．物块下滑时加速度的大小为
D．当物块下滑3.0m时机械能损失了12J
【答案】A,D
【知识点】功能关系；功的计算
【解析】【解答】A．物块在初位置时重力势能为 ，其中 ，则物块的质量 ，A符合题意；
B．物块在初位置时重力势能为 ，动能为 ，机械能为 ，当下滑距离为 时，物块具有的机械能为 ，所以下滑过程中物块的机械能逐渐减少，B不符合题意；
C．令斜面的倾角为 ，则 ， ，当物块下滑距离为 时，根据功能关系可得 ，代入数据解得 ，根据牛顿第二定律可知，物块下滑时加速度的大小为 ，C不符合题意；
D．当物块下滑 时，物体克服滑动摩擦力做功为 ，代入数据解得 ，根据功能关系可知，机械能损失了 ，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据重力势能的表达式得出物块的质量，结合机械能的定义得出物块机械能的变化情况，利用功能关系以及牛顿第二定律得出物块的加速度和动摩擦因数，通过恒力做功和功能关系得出损失的机械能。
三、实验题
13．（2023高二下·安康开学考）甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验：
（1）方案1：实验步骤如下：
①按图甲组装好器材，使连接物块A的细线与水平桌面平行；
②缓慢向矿泉水瓶内加水，直至物块A恰好开始运动；
③用天平测出矿泉水瓶及水的总质量m；
④用天平测出物块A的质量M，已知当地重力加速度大小为。
若认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块A与桌面间的动摩擦因数为　 　。
（2）方案2：设计如图乙所示的实验装置，A是位移传感器接收部分，B是位移传感器发射部分，C是力传感器，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。在轨道水平的情况下做了实验，得到的a－F图线如图丙所示。滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝　 　kg；滑块和轨道间的动摩擦因数　 　（结果均保留1位小数）。
【答案】（1）
（2）0.5；0.2
【知识点】探究影响摩擦力的大小的因素
【解析】【解答】（1）物块A恰好开始运动时，矿泉水瓶及水的重力等于物块A与桌面间的最大静摩擦力，即 ，则动摩擦因数为
（2）根据牛顿第二定律 ，整理得 ，由图像可知 ， ，代入数据解得 ，
【分析】（1）对物块进行受力分析，根据滑动摩擦力的表达式得出动摩擦因数的表达式；
（2）根据牛顿第二定律以及图丙得出物体的质量和滑块和轨道间的动摩擦因数 。
14．（2023高二下·安康开学考）某实验小组利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，实验器材如下：
干电池一节（电动势约为1.5V，内阻约为0.5Ω）；
电压表V（量程为0~3V，内阻约为3kΩ）；
电流表A（量程为0~0.6A，内阻约为0.2Ω）；
滑动变阻器（最大阻值为20Ω）；
开关、导线若干。
（1）实验电路图选择　 　（选填“A”或“B”）。
（2）用笔画线代替导线，将图中的器材在答题纸上连成实验电路。
（3）完成实验后，某同学利用图像分析由电表内阻引起的实验误差。在下图中，实线是根据实验数据描点作图得到的U－I图像；虚线是该电源真实的路端电压U随真实的干路电流I变化的U－I图像。本次实验分析误差的U－I图像是　 　。
【答案】（1）A
（2）
（3）A
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）因为电源内阻较小，接近电流表内阻，为了减小误差，所以电流表采用相对电源外接，故答案为：A图。
（2）根据电路图得实物连接图如图所示。
（3）由于电压表的分流作用，相同的路端电压下，电流表测量的电流值小于流过电源的电流，内电阻的测量值为电源和电压表并联后的总电阻，比实际电源的内阻小，对应实线斜率的绝对值比虚线的小，但当电压为零时，电压表的内阻对测量没有影响，实线和虚线重合，故答案为：A。
【分析】（1） 测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中为了减小实验误差应选用电流表的外接法；
（2）根据测定一节干电池的电动势和内电阻 的实验原理以及电路图画出电路图；
（3）根据闭合电路欧姆定律以及电路的分析得出U-I的表达式，从而得出正确的U-I的图像。
四、解答题
15．（2023高二下·安康开学考）如图所示，两等量异种电荷中垂线上用绝缘丝线将一带负电小球悬挂，静止后小球恰好静止在AM的中点N处。已知，且绝缘丝线，等量异种电荷A、B的电荷量均为Q，带负电的小球电荷量也为Q，其质量为m，静电力常数为k，求：
（1）带电小球所受总的库仑力F；
（2）小球所带的电荷量Q；
（3）等量异种电荷A、B在N处产生的总场强E
【答案】（1）解：对小球受力分析
所以
根据几何关系
则
（2）解：A对球的库仑力
B对球的库仑力 ，
联立解得
（3）解：等量异种电荷A、B在N处产生的总场强
【知识点】库仑定律；受力分析的应用；共点力的平衡；电场强度
【解析】【分析】（1）对带电小球进行受力分析，根据力的分解以及共点力平衡得出带电小球所受总的库仑力 ；
（2）根据库仑定律的表达式以及力的合成得出小球所带的电荷量；
（3）根据电场强度的定义式得出等量异种电荷A、B在N处产生的总场强。
16．（2022高二上·洛阳期中）如图所示，两个光滑的平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源，现把一个导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，g取10m/s2，已知，。
（1）求导体棒的质量m；
（2）现将磁场方向改为竖直向上，为使导体棒仍然保持静止，则磁感应强度应为多大。
【答案】（1）解：根据闭合电路的欧姆定律有
代入数据得
根据安培力大小公式得
根据左手定则可知安培力方向沿斜面向上，对导体棒受力分析如图
根据平衡条件得
解得
（2）解：磁场方向改为竖直向上时，安培力的方向变为水平向右，受力分析如图
由平衡条件得 ，
由安培力大小公式得
解得
【知识点】安培力；共点力的平衡；闭合电路的欧姆定律
【解析】【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律以及安培力的表达式得出安培力的大小，对导体棒进行受力分析，利用共点力平衡得出导体棒的质量；
（2）当磁场方向改变后对导体棒进行受力分析，利用共点力平衡和安培力的表达式得出磁感应强强度的大小。
17．（2023高二下·安康开学考）生产和生活中经常使用传送带运送货物。某次运送货物中，倾斜放置的传送带与水平面间的夹角，传送带以一定速率逆时针稳定运行，货物（可视为质点）被工人以一定的初速度从传送带顶端推上传送带，货物冲上传送带作为计时起点，货物在传送带上运行过程中的速度—时间图像如图所示，3.35s时货物离开传送带。已知重力加速度，，。求：
（1）货物和传送带之间的动摩擦因数及传送带两轮之间的距离；
（2）若货物和传送带之间的动摩擦因数变为原来的一半，使货物由静止自传送带顶端释放，为使货物在传送带上的运行时间最短，求传送带的最小速度。
【答案】（1）解：根据 图像，货物先做匀减速直线运动，后做匀速运动，货物减速的加速度为
根据牛顿第二定律有
解得货物和传送带之间的动摩擦因数为
根据 图像所围的面积表示位移，则前2.5s内，货物沿传送带运动的位移
2.5s~3.35s内，货物沿传选带运动的位移
所以传送带长度为
（2）解：若货物和传送带之间的动摩擦因数变为原来的一半，货物由静止释放，当货物所受滑动摩擦力沿斜面一直向下时，则运行时间最短。由牛顿第二定律可得
解得
根据公式
解得
所以为使货物在传送带上的运行时间最短，传送带的最小速度 。
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型；运动学 v-t 图象
【解析】【分析】（1） 图像的斜率为物体的加速度，与坐标轴围成图形的面积表示物体的位移，利用牛顿第二定律得出货物和传送带之间的动摩擦因数，从而得出传送带的长度；
（2）货物所受滑动摩擦力沿斜面一直向下时 ，利用牛顿第二定律得出加速度的大小，通过匀变速直线运动的位移与速度的关系得出传送带的最小速度。
18．（2023高二下·安康开学考）如图在直角坐标系平面内，在第Ⅱ象限中存在沿x轴负方向、场强为E的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限存在垂直坐标平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的负粒子，从的M点以一定的初速度沿y轴正方向进入电场，经的N点离开电场，经过磁场后恰好通过坐标原点O处再次进入电场，不计粒子重力。
（1）求粒子的初速度大小；
（2）求匀强磁场的磁感应强度B的大小。
【答案】（1）解：设粒子的初速度为v0，从M点射出的粒子在电场中做类平抛运动经历的时间为t，则
解得
（2）解：设该粒子离开电场时的速度大小为v，与 y轴的夹角为 ，如图所示
则
解得
则
即
设该粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，则 ，
解得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在偏转电场中做类平抛运动，结合类平抛运动的规律得出粒子的初速度；
（2）粒子在偏转电场中根据动能定理得出粒子离开电场时的速度，根据粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，结合几何关系得出匀强磁场的磁感应强度。
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