陕西省榆林市2022-2023学年高二下学期物理开学考试试卷

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陕西省榆林市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·榆林开学考）下列说法正确的是（　　）
A．奥斯特提出分子电流假说
B．金属探测器是利用涡流工作的
C．通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，则该点的磁感应强度一定为零
D．工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由绝缘的丝织品制成，起静电屏蔽的作用
2．（2023高二下·榆林开学考）如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图（箭头未标出）。在M点放置一个带负电的试探点电荷，下列说法中正确的是（　　）
A．M点处的电势一定比N点高
B．M点的场强一定小于N点的场强
C．a、b为异种电荷，b的电荷量大于a的电荷量
D．将试探点电荷从M点移动到N点的过程中，电场力一定做正功
3．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，在竖直向下的匀强磁场中水平放置着一根长直通电导线，电流方向垂直纸面向里，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点。关于这四个点的磁感应强度B的大小，下列判断正确的是（　　）
A． B． C． D．
4．（2023高二下·榆林开学考）一根长为L、横截面半径为r的金属棒，其材料的电阻率为，金属棒内单位体积自由电子数为n，电子的电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压U时，金属棒内产生电流。下列说法错误的是（　　）
A．金属棒的电阻
B．通过金属棒的电流
C．金属棒内部的电场大小
D．自由电子定向运动的平均速率
5．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，在甲、乙两电路中分别接交流电源。下列关于图中灯泡亮度变化的说法，正确的是（　　）
A．在甲图的线图L中插入铁芯，灯泡变亮
B．在甲图中增大交流电濒率，灯泡变亮
C．在乙图中增大电容器两极板的正对面积，灯泡变亮
D．在乙图中减小交流电频率，灯泡变亮
6．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，竖直绝缘墙上固定一带电小球A，将质量为m、带电荷量为q的小球B用轻质绝缘丝线悬挂在A的正上方C处，丝线BC长度为L，A、C两点间的距离为。当小球B静止时，丝线与竖直方向的夹角，带电小球A、B可视为质点，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．两小球一定带异种电荷 B．两小球之间的距离为
C．小球A的带电荷量为 D．丝线对小球B的拉力为
7．（2023高二下·榆林开学考）如图，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地。一带电油滴静止在电容器中的P点。现将上极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，下列说法正确的是（　　）
A．油滴带正电 B．油滴将竖直向上运动
C．电容器中P点的电势升高 D．灵敏电流计中有从a流向b的电流
8．（2023高二下·榆林开学考）某电站的电能输送示意图如图所示，升压变压器与降压变压器间输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数之比，降压变压器原、副线圈匝数之比。变压器均为理想变压器，如果发电机的输出电压为，用户输入端电压为，用户消耗电功率为P。下列说法正确的是（　　）
A．通过升压变压器原线圈的电流为
B．电路的输电效率为
C．输电线上损失的电压为
D．输电线上消耗的电功率为
二、多选题
9．（2023高二下·榆林开学考）如图所示是磁流体发电机的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体上来说呈电中性）喷入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，磁场中的两块金属板A和B上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。在图示磁极配置的情况下，下列表述正确的是（　　）
A．金属板A上聚集正电荷，金属板B上聚集负电荷
B．通过电阻R的电流方向是b→R→a
C．金属板A，B间的电场方向向下
D．等离子体在A，B间运动时，磁场力对等离子体做负功
10．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，一匀强电场的方向与平行四边形ABCD所在平面平行。已知AB长20cm，BC长10cm，，A、B、C三点的电势分别为、4V、6V。下列说法正确的是（　　）
A．D点电势为2V
B．电子在B点的电势能比在C点的电势能低
C．电子从A点运动到D点，电场力做的功为2eV
D．匀强电场的场强大小为40V/m，方向由B指向A
11．（2023高二下·榆林开学考）如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片向上移动的过程中（电压表和电流表均可视为理想电表）（　　）
A．电压表的示数增大 B．电流表的示数减小
C．电源的总功率增大 D．电源内阻消耗的电功率减小
12．（2023高二下·榆林开学考）如图1所示，面积为的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻，磁场方向垂直线圈平面向里，磁感应强度随时间变化的规律如图2所示，定值电阻。0~10s内（　　）
A．线圈产生的感应电动势均匀增大
B．线圈产生的感应电流沿逆时针方向
C．a、b两点间电压
D．通过电阻R的电荷量为4C
三、实验题
13．（2023高二下·榆林开学考）某同学测量一圆柱导体的电阻率时，需要测出其长度L、直径d和电阻R。
（1）用10分度的游标卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度为　 　cm；
（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径为　 　mm。
（3）若用图丙所示电路测圆柱导体的电阻，则测量结果比真实值　 　。（选填“偏大”或“偏小”）
（4）某多用电表内部的部分电路如图丁所示，该多用电表A接线柱应该与　 　（选填“红”或“黑”）表笔连接；当该多用电表选择开关接　 　（选填“a”或“b”）挡时，其对应的电阻挡的倍率更高。
14．（2022高三上·永州月考）在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：
待测干电池
电流表A1（0~3mA，内阻r1=5.0Ω）
电流表A2（0~0.6A，内阻约为0.5Ω）
滑动变阻器R1（0~10Ω，允许通过的最大电流为2.0A）
滑动变阻器R2（0~100Ω，允许通过的最大电流为1.0A）
定值电阻R3（阻值为9.5Ω）
定值电阻R4（阻值为95Ω）
定值电阻R5（阻值为995Ω）
开关和导线若干
（1）某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的实验电路，图中电流表x应选　 　，定值电阻应选　 　，滑动变阻器应选　 　。（均填写器材的字母代号）
（2）图乙为该同学根据实验电路，利用测出的数据绘出的I1与（I1+ I2）的关系图线，I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，则由图线可求被测干电池的电动势E=　 　V，内阻r=　 　Ω。（本小题结果均保留三位有效数字）
四、解答题
15．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场。一电子（质量为m、电荷量为e）以速度v从点O与MN成角的方向射入磁场中，求：
（1）电子在磁扬中运动的半径r；
（2）电子从磁场中射出时到O点的距离d；
（3）电子在磁扬中运动的时间。
16．（2023高二下·榆林开学考）如图甲所示，小型交流发电机中矩形金属线圈在匀强磁场中匀速运动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系（如图乙），线图的阻值，该线圈与一个的电阻构成闭合电路。求：
（1）交变电流电动势的有效值；
（2）感应电动势的瞬时值表达式；
（3）交流电流表、电压表的示数；
（4）电阻R的热功率。
17．（2023高二下·榆林开学考）如图1所示的平行板电容器板间距离为d，板长为2L，两板所加电压随时间变化图像如图2所示，时间内电压为，时间内的电压未知。时刻，质量为m、带电量为q的粒子以平行于极板的速度沿板中轴线射入电容器，时刻粒子刚好从射出电容器，带电粒子的重力不计。求：
（1）粒子从O点射入的速度大小；
（2） 时间内的电压大小。
18．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，两足够长的平行金属导轨MN、PQ倾斜放置，倾角θ=37°，导轨间距L=0.5m，导轨电阻不计，M、P间连接一个R=4.5Ω的电阻。两导轨间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=1T。一质量m=0.05kg、电阻r=0.5Ω的金属棒ab以v=2m/s的速度沿导轨匀速向下滑动，下滑过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）求电阻R中电流I的大小；
（2）求金属棒与导轨间的动摩擦因数的大小；
（3）对金属棒施加一个垂直于金属棒且沿导轨平面向上的恒定拉力F=0.12N，若金属棒继续下滑x=2m后速度恰好减为0，求在金属棒减速过程中，电阻R上产生的焦耳热。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】静电的防止与利用；安培力；涡流、电磁阻尼、电磁驱动
【解析】【解答】A．安培提出分子电流假说，A不符合题意；
B．金属探测器是利用涡流工作的，B符合题意；
C．通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，该点的磁感应强度不一定为零，当电流方向平行于磁场方向时通电导线不受安培力的作用，C不符合题意；
D．工人进行超高压带电作业，穿戴工作服是由含金属丝的织物制成，起静电屏蔽的作用，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】金属探测器是利用涡流，结合安培力的表达式以及静电屏蔽得出正确的选项。
2．【答案】C
【知识点】电场强度；电势
【解析】【解答】A．由于电荷 、 电性无法确定，故 点处的电势不一定比 点高，A不符合题意；
B．电场线的疏密表示电场强弱， 点的场强一定大于 点的场强，B不符合题意；
C．电场线从一个电荷出发而终止于另一电荷，说明二者是异种电荷关系；电荷 附近电场线比电荷 附近电场线密集，说明 的电荷量大于 的电荷量，C符合题意；
D． 点电场强度方向不能确定，电场力方向不确定，无法判断电场力是做正功还是负功，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】沿着电场线电势逐渐降低，电场线的疏密表示电场的强弱，正电荷所受电场力的方向与电场线的方向一致。
3．【答案】D
【知识点】磁感应强度；通电导线及通电线圈周围的磁场
【解析】【解答】由安培定则可知，通电导线在a、b、c、d四点产生的磁感应强度方向分别为竖直向上、竖直向下、水平向右、水平向左，由矢量叠加原则可知，磁感应强度a处磁感应强度最小，b处磁感应强度最大， c和d两点磁感应强度大小相等，即
故答案为：D。
【分析】根据安培定则得出通电导线周围的磁场方向，结合磁场的叠加得出磁感应强度的大小。
4．【答案】B
【知识点】电阻定律；电势差与电场强度的关系；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】A．金属棒的电阻 ，A正确，不符合题意；
B．通过金属棒的电流 ，B错误，符合题意；
C．金属棒内部的电场大小 ，C正确，不符合题意；
D．电流的微观表达式 ，联立AB中方程可得 ，D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】结合电阻定律得出金属棒的电阻，利用欧姆定律得出通过金属棒的电流，通过匀强电场电场强度的表达式得出金属内部的电场，根据电流的微观表达式得出自由电子定向运动的平均速率 。
5．【答案】C
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】A．在甲图的线圈L中插入铁芯，感抗变大，所以灯泡变暗，A不符合题意；
B．电感器通直流阻交流，对交流电，频率越大阻碍作用越大，所以在甲图中增大交流电频率，灯泡变暗，B不符合题意；
C．在乙图的电容器中增大电容器两极板的正对面积，根据 知电容增大，容抗变小，所以灯泡变亮，C符合题意；
D．电容器通交流隔直流，对交流电，频率越小， 阻碍作用越大，所以在乙图中减小交流电频率，灯泡变暗，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当线圈插入铁芯时，感抗变大，灯泡变暗，电感器通直流阻交流，利用电容器的定义式得出灯泡亮度的变化情况 ，电容器通交流隔直流。
6．【答案】C
【知识点】受力分析的应用；共点力的平衡
【解析】【解答】A．小球B保持静止，由受力平衡知其受A的静电力一定是排斥力，两小球一定带同种电荷，A不符合题意；
B．由题意可知 ，所以AB与BC垂直，两小球之间的距离为 ，B不符合题意；
D．对小球B进行受力分析，由平衡条件得，丝线对小球B的拉力为 ，D不符合题意；
C．两小球之间的库仑斥力为 ，由 可得，小球A的带电荷量为 ，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】对小球B进行受力分析，根据力的分解和共点力平衡得出丝线对小球B的拉力，结合库仑定律得出小球A的带电量。
7．【答案】D
【知识点】受力分析的应用；共点力的平衡；电势差与电场强度的关系
【解析】【解答】A．根据油滴静止在电容器中的P点，可知油滴所受电场力与重力等大反向，电容器中的电场强度方向竖直向下，所以油滴带负电，A不符合题意；
B．将上极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，根据表达式 ，由于电容器始终和电源相连，所以两极板间的U不变，d增大，所以E减小，油滴所受电场力减小，重力大于电场力，油滴将竖直向下运动，B不符合题意；
C．由于下极板接地，其电势为零，P与下极板间的电势差为 ，P点到下极板的距离d 不变，E减小，U 减小，根据 ，可知，φP降低，C不符合题意；
D．根据表达式 ，可知d增大，C减小，根据 ，可知U不变，Q减小，电容器放电，灵敏电流表中有从a流向b的电流，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】对油滴进行受力分析，根据共点力平衡以及电场力的方向得出油滴的电性，结合匀强电场电场强度的表达式以及电容器的决定式进行分析判断。
8．【答案】B
【知识点】电功率和电功；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用
【解析】【解答】A．由题知，降压变压器副线圈电流 ，降压变压器原线圈电流 ，通过升压变压器原线圈的电流为 ，A不符合题意；
B．电路的输电效率为 ，B符合题意；
C．输电线上损失的电压为 ，C不符合题意；
D．输电线上消耗的电功率为 ，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据电功率的表达式以及理想变压器的原副线圈的匝数比和电流比的关系得出通过升压变压器原线圈的电流，利用热功率的表达式以及理想变压器原副线圈的匝数比和电压比的关系得出输电线上消耗的电功率和损失的电压。
9．【答案】A,C
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】AC．根据左手定则判断，正粒子受向上的磁场力向上偏转，打在A板；负粒子受向下的磁场力向下偏转，打在B板；两金属板间形成方向向下的电场，AC符合题意；
B．A板为正极，通过电阻R的电流方向是a→R→b，B不符合题意；
D．等离子体在A、B间运动时，磁场力总是与离子体的运动方向垂直，所以磁场力不做功，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据左手定则得出正粒子所受的洛伦兹力，从而得出两极板间的电场方向，并得出 通过电阻的电流，洛伦兹力对粒子不做功。
10．【答案】C,D
【知识点】电场力做功；电势差
【解析】【解答】A．匀强电场中，平行等间距的两点间电势差相等，可得 ，解得 ，A不符合题意；
B．电子在B点的电势能为 ，电子在C点的电势能为 ，所以电子在B点的电势能比在C点的电势能高，B不符合题意；
C．电子从A点运动到D点，电场力做的功为 ，C符合题意；
D．在AB上取一点E，使 ，则有
连接DE，如图所示
则DE为等势线，由几何关系可知 ，沿电场方向电势降低，可知电场方向由B指向A，电场强度大小为 ，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】匀强电场中，平行等间距的两点间电势差相等，通过电势能的表达式得出BC两点电势能的大小关系，结合电场力做功的表达式以及匀强电场电场强度的表达式得出电场强度大小。
11．【答案】A,D
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A．当变阻器R0的滑片向上滑动时，R0接入电路的阻值变大，故它与R2并联的总电阻变大，再与R1串联的总电阻也会变大，即外电器的电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，回路中总电流减小，电源的内电压减小，所以路端电压增大，即电压表的示数增大，A符合题意；
B．由于电路的总电流减小，所以R1两端的电压也随之减小，故R0与R2两端的电压增大，则电流表的示数增大，B不符合题意；
C．电源的总功率为 ，由于电路的总电流减小，故电源的总功率减小，C不符合题意；
D．电源内阻消耗的电功率为 ，由于电路的总电流减小，故电源内阻消耗的电功率减小，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】当变阻器R0的滑片向上滑动时，根据接入电路电阻的变化情况以及闭合电路欧姆定律得出路端电压的变化情况，利用电功率的表达式得出电源总功率的变化情况。
12．【答案】B,D
【知识点】电流、电源的概念；法拉第电磁感应定律；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A．因B-t图像的斜率一定，则 一定，线圈面积S不变，由法拉第电磁感应定律 知产生的感应电动势不变，A不符合题意；
BC．根据楞次定可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，则a点电势高于b点，由乙图知 ，则 ，电路的总电流为I，则有 ，Uab=IR=0.4×6 V=2.4 V，B符合题意，C不符合题意；
D．通过电阻R的电荷量为q=It=0.4×10C=4C，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据法拉第电磁感应定律得出感应电动势的变化情况，结合楞次定律和欧姆定律得出ab两端的电压，利用电流的定义式得出通过电阻R的电荷量。
13．【答案】（1）10.04
（2）2.150
（3）偏大
（4）黑；b
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）游标卡尺是10分度的，游标卡尺的精度是0.1mm，由图示游标卡尺可知，圆柱体的长度
（2）由图示螺旋测微器可知，螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，金属圆柱体的直径
（3）由丙图所示电路图可知，电流表采用内接法，由于电流表的分压作用，电压的测量值偏大，由欧姆定律可知，金属圆柱体电阻的测量值大于真实值。
（4）为了保证表头正常工作，按照电流方向“红入黑出”的原则，内部电源正极应与黑表笔连接，A接线柱应与黑表笔连接。开关接a时，R2与电流表串联后与R1并联，接b时，R1与R2串联后与表头并联，则可知接b时满偏电流较小，由闭合电路欧姆定律可知，对应的电阻较大；对应的倍率更高；B对应较大的倍率，故应选b。
【分析】（1）根据游标卡尺的读数原理得出圆柱体的长度；
（2）根据螺旋测微器的读数原理得出金属圆柱体的直径；
（3）根据电流表的内接法和欧姆定律得出金属圆柱体电阻的测量值和真实值的大小关系；
（4）多用电表的黑表笔与内部电源的正极，利用串并联电路的特点以及闭合电路欧姆定律得出多用电表的开关所接的挡位。
14．【答案】（1）A2；R5；R1
（2）1.37（1.35~1.39）；1.20（1.13~1.23）
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）电流表x与滑动变阻器串联，故应选A2；定值电阻与电流表y，即A1串联，改装电压表，由于一节干电池的电动势约为1.5V，根据电表改装原理有 ，当定值电阻选R3、R4时，改装电压表量程太小，小于1.5V，不便于测量，故定值电阻选R5；由于电源内阻较小，为了调节方便，易于操作，滑动变阻器应选电阻值较小的R1；
（2）根据闭合电路欧姆定律得 ，整理得 ，由此可知，图线的纵截距为 ，图线斜率的绝对值为，代入数据解得，
【分析】（1）根据电路中的最大电流选择电流表，结合欧姆定律得出选择的定值电阻以及滑动变阻器；
（2）结合闭合电路欧姆定律得出E-I的表达式，结合图像的出电源的电动势和内阻。
15．【答案】（1）解：根据洛伦兹力提供向心力，有
解得
（2）解：由几何关系得，圆心角为 ，电子出射点距O点的距离
（3）解：电子在磁场中的运动时间
又
联立解得
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力得出电子爱磁场中运动轨迹的半径；
（2）根据粒子在磁场中运动的轨迹以及几何关系得出电子从磁场中射出时到O点的距离 ；
（3）根据粒子在磁场中运动的时间和周期的关系以及线速度和周期的关系得出电子在磁扬中运动的时间。
16．【答案】（1）解：由图乙可知， ， ，感应电动势的有效值
（2）解：线圈转动的角速度
感应电动势的瞬时值表达式
（3）解：电流表、电压表显示的是有效值，根据闭合电路欧姆定律知，电路电流
电流表的示数为 ；
电压表示数为电阻R两端的电压，则
（4）解：电阻的热功率
【知识点】电功率和电功；交变电流的产生及规律；交变电流的图像与函数表达式；闭合电路的欧姆定律
【解析】【分析】（1）根据交流电的有效值和最大值的关系得出感应电动势的有效值；
（2）根据角速度和周期的关系得出感应电动势瞬时值的表达式；
（3）根据闭合电路欧姆定律以及欧姆定律得出交流电流表和电压表的示数；
（4）结合热功率的表达式得出电阻R的热功率。
17．【答案】（1）解：在水平方向上，粒子做匀速直线运动，根据
可知
（2）解： 时间内，设粒子向下做类平抛运动，竖直方向的末速度为 ，则
时间内，设末速度为 ，则
联立解得
根据速度-时间公式可得 ，
由牛顿第二定律可得 ，
联立解得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【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从O点射入的速度 ；
（2）根据匀变速直线运动的位移与时间的关系以及牛顿第二定律得出 时间内的电压 。
18．【答案】（1）解：金属棒ab产生的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得
（2）解：金属棒ab受到的安培力方向沿导轨向上，金属棒匀速运动，根据平衡条件可得
联立解得
（3）解：从施加拉力F到金属棒停下的过程，由能量守恒定律得
电阻R上产生的焦耳热为
解得
【知识点】电磁感应中的动力学问题
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得出电阻R中的电流；
（2）对金属棒进行受力分析，根据共点力平衡得出金属棒与导轨间的动摩擦因数 ；
（3） 从施加拉力F到金属棒停下的过程，由能量守恒定律得出电阻R上产生的焦耳热。
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陕西省榆林市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·榆林开学考）下列说法正确的是（　　）
A．奥斯特提出分子电流假说
B．金属探测器是利用涡流工作的
C．通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，则该点的磁感应强度一定为零
D．工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由绝缘的丝织品制成，起静电屏蔽的作用
【答案】B
【知识点】静电的防止与利用；安培力；涡流、电磁阻尼、电磁驱动
【解析】【解答】A．安培提出分子电流假说，A不符合题意；
B．金属探测器是利用涡流工作的，B符合题意；
C．通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，该点的磁感应强度不一定为零，当电流方向平行于磁场方向时通电导线不受安培力的作用，C不符合题意；
D．工人进行超高压带电作业，穿戴工作服是由含金属丝的织物制成，起静电屏蔽的作用，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】金属探测器是利用涡流，结合安培力的表达式以及静电屏蔽得出正确的选项。
2．（2023高二下·榆林开学考）如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图（箭头未标出）。在M点放置一个带负电的试探点电荷，下列说法中正确的是（　　）
A．M点处的电势一定比N点高
B．M点的场强一定小于N点的场强
C．a、b为异种电荷，b的电荷量大于a的电荷量
D．将试探点电荷从M点移动到N点的过程中，电场力一定做正功
【答案】C
【知识点】电场强度；电势
【解析】【解答】A．由于电荷 、 电性无法确定，故 点处的电势不一定比 点高，A不符合题意；
B．电场线的疏密表示电场强弱， 点的场强一定大于 点的场强，B不符合题意；
C．电场线从一个电荷出发而终止于另一电荷，说明二者是异种电荷关系；电荷 附近电场线比电荷 附近电场线密集，说明 的电荷量大于 的电荷量，C符合题意；
D． 点电场强度方向不能确定，电场力方向不确定，无法判断电场力是做正功还是负功，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】沿着电场线电势逐渐降低，电场线的疏密表示电场的强弱，正电荷所受电场力的方向与电场线的方向一致。
3．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，在竖直向下的匀强磁场中水平放置着一根长直通电导线，电流方向垂直纸面向里，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点。关于这四个点的磁感应强度B的大小，下列判断正确的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】磁感应强度；通电导线及通电线圈周围的磁场
【解析】【解答】由安培定则可知，通电导线在a、b、c、d四点产生的磁感应强度方向分别为竖直向上、竖直向下、水平向右、水平向左，由矢量叠加原则可知，磁感应强度a处磁感应强度最小，b处磁感应强度最大， c和d两点磁感应强度大小相等，即
故答案为：D。
【分析】根据安培定则得出通电导线周围的磁场方向，结合磁场的叠加得出磁感应强度的大小。
4．（2023高二下·榆林开学考）一根长为L、横截面半径为r的金属棒，其材料的电阻率为，金属棒内单位体积自由电子数为n，电子的电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压U时，金属棒内产生电流。下列说法错误的是（　　）
A．金属棒的电阻
B．通过金属棒的电流
C．金属棒内部的电场大小
D．自由电子定向运动的平均速率
【答案】B
【知识点】电阻定律；电势差与电场强度的关系；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】A．金属棒的电阻 ，A正确，不符合题意；
B．通过金属棒的电流 ，B错误，符合题意；
C．金属棒内部的电场大小 ，C正确，不符合题意；
D．电流的微观表达式 ，联立AB中方程可得 ，D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】结合电阻定律得出金属棒的电阻，利用欧姆定律得出通过金属棒的电流，通过匀强电场电场强度的表达式得出金属内部的电场，根据电流的微观表达式得出自由电子定向运动的平均速率 。
5．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，在甲、乙两电路中分别接交流电源。下列关于图中灯泡亮度变化的说法，正确的是（　　）
A．在甲图的线图L中插入铁芯，灯泡变亮
B．在甲图中增大交流电濒率，灯泡变亮
C．在乙图中增大电容器两极板的正对面积，灯泡变亮
D．在乙图中减小交流电频率，灯泡变亮
【答案】C
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】A．在甲图的线圈L中插入铁芯，感抗变大，所以灯泡变暗，A不符合题意；
B．电感器通直流阻交流，对交流电，频率越大阻碍作用越大，所以在甲图中增大交流电频率，灯泡变暗，B不符合题意；
C．在乙图的电容器中增大电容器两极板的正对面积，根据 知电容增大，容抗变小，所以灯泡变亮，C符合题意；
D．电容器通交流隔直流，对交流电，频率越小， 阻碍作用越大，所以在乙图中减小交流电频率，灯泡变暗，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当线圈插入铁芯时，感抗变大，灯泡变暗，电感器通直流阻交流，利用电容器的定义式得出灯泡亮度的变化情况 ，电容器通交流隔直流。
6．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，竖直绝缘墙上固定一带电小球A，将质量为m、带电荷量为q的小球B用轻质绝缘丝线悬挂在A的正上方C处，丝线BC长度为L，A、C两点间的距离为。当小球B静止时，丝线与竖直方向的夹角，带电小球A、B可视为质点，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．两小球一定带异种电荷 B．两小球之间的距离为
C．小球A的带电荷量为 D．丝线对小球B的拉力为
【答案】C
【知识点】受力分析的应用；共点力的平衡
【解析】【解答】A．小球B保持静止，由受力平衡知其受A的静电力一定是排斥力，两小球一定带同种电荷，A不符合题意；
B．由题意可知 ，所以AB与BC垂直，两小球之间的距离为 ，B不符合题意；
D．对小球B进行受力分析，由平衡条件得，丝线对小球B的拉力为 ，D不符合题意；
C．两小球之间的库仑斥力为 ，由 可得，小球A的带电荷量为 ，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】对小球B进行受力分析，根据力的分解和共点力平衡得出丝线对小球B的拉力，结合库仑定律得出小球A的带电量。
7．（2023高二下·榆林开学考）如图，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地。一带电油滴静止在电容器中的P点。现将上极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，下列说法正确的是（　　）
A．油滴带正电 B．油滴将竖直向上运动
C．电容器中P点的电势升高 D．灵敏电流计中有从a流向b的电流
【答案】D
【知识点】受力分析的应用；共点力的平衡；电势差与电场强度的关系
【解析】【解答】A．根据油滴静止在电容器中的P点，可知油滴所受电场力与重力等大反向，电容器中的电场强度方向竖直向下，所以油滴带负电，A不符合题意；
B．将上极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，根据表达式 ，由于电容器始终和电源相连，所以两极板间的U不变，d增大，所以E减小，油滴所受电场力减小，重力大于电场力，油滴将竖直向下运动，B不符合题意；
C．由于下极板接地，其电势为零，P与下极板间的电势差为 ，P点到下极板的距离d 不变，E减小，U 减小，根据 ，可知，φP降低，C不符合题意；
D．根据表达式 ，可知d增大，C减小，根据 ，可知U不变，Q减小，电容器放电，灵敏电流表中有从a流向b的电流，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】对油滴进行受力分析，根据共点力平衡以及电场力的方向得出油滴的电性，结合匀强电场电场强度的表达式以及电容器的决定式进行分析判断。
8．（2023高二下·榆林开学考）某电站的电能输送示意图如图所示，升压变压器与降压变压器间输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数之比，降压变压器原、副线圈匝数之比。变压器均为理想变压器，如果发电机的输出电压为，用户输入端电压为，用户消耗电功率为P。下列说法正确的是（　　）
A．通过升压变压器原线圈的电流为
B．电路的输电效率为
C．输电线上损失的电压为
D．输电线上消耗的电功率为
【答案】B
【知识点】电功率和电功；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用
【解析】【解答】A．由题知，降压变压器副线圈电流 ，降压变压器原线圈电流 ，通过升压变压器原线圈的电流为 ，A不符合题意；
B．电路的输电效率为 ，B符合题意；
C．输电线上损失的电压为 ，C不符合题意；
D．输电线上消耗的电功率为 ，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据电功率的表达式以及理想变压器的原副线圈的匝数比和电流比的关系得出通过升压变压器原线圈的电流，利用热功率的表达式以及理想变压器原副线圈的匝数比和电压比的关系得出输电线上消耗的电功率和损失的电压。
二、多选题
9．（2023高二下·榆林开学考）如图所示是磁流体发电机的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体上来说呈电中性）喷入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，磁场中的两块金属板A和B上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。在图示磁极配置的情况下，下列表述正确的是（　　）
A．金属板A上聚集正电荷，金属板B上聚集负电荷
B．通过电阻R的电流方向是b→R→a
C．金属板A，B间的电场方向向下
D．等离子体在A，B间运动时，磁场力对等离子体做负功
【答案】A,C
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】AC．根据左手定则判断，正粒子受向上的磁场力向上偏转，打在A板；负粒子受向下的磁场力向下偏转，打在B板；两金属板间形成方向向下的电场，AC符合题意；
B．A板为正极，通过电阻R的电流方向是a→R→b，B不符合题意；
D．等离子体在A、B间运动时，磁场力总是与离子体的运动方向垂直，所以磁场力不做功，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据左手定则得出正粒子所受的洛伦兹力，从而得出两极板间的电场方向，并得出 通过电阻的电流，洛伦兹力对粒子不做功。
10．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，一匀强电场的方向与平行四边形ABCD所在平面平行。已知AB长20cm，BC长10cm，，A、B、C三点的电势分别为、4V、6V。下列说法正确的是（　　）
A．D点电势为2V
B．电子在B点的电势能比在C点的电势能低
C．电子从A点运动到D点，电场力做的功为2eV
D．匀强电场的场强大小为40V/m，方向由B指向A
【答案】C,D
【知识点】电场力做功；电势差
【解析】【解答】A．匀强电场中，平行等间距的两点间电势差相等，可得 ，解得 ，A不符合题意；
B．电子在B点的电势能为 ，电子在C点的电势能为 ，所以电子在B点的电势能比在C点的电势能高，B不符合题意；
C．电子从A点运动到D点，电场力做的功为 ，C符合题意；
D．在AB上取一点E，使 ，则有
连接DE，如图所示
则DE为等势线，由几何关系可知 ，沿电场方向电势降低，可知电场方向由B指向A，电场强度大小为 ，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】匀强电场中，平行等间距的两点间电势差相等，通过电势能的表达式得出BC两点电势能的大小关系，结合电场力做功的表达式以及匀强电场电场强度的表达式得出电场强度大小。
11．（2023高二下·榆林开学考）如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片向上移动的过程中（电压表和电流表均可视为理想电表）（　　）
A．电压表的示数增大 B．电流表的示数减小
C．电源的总功率增大 D．电源内阻消耗的电功率减小
【答案】A,D
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A．当变阻器R0的滑片向上滑动时，R0接入电路的阻值变大，故它与R2并联的总电阻变大，再与R1串联的总电阻也会变大，即外电器的电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，回路中总电流减小，电源的内电压减小，所以路端电压增大，即电压表的示数增大，A符合题意；
B．由于电路的总电流减小，所以R1两端的电压也随之减小，故R0与R2两端的电压增大，则电流表的示数增大，B不符合题意；
C．电源的总功率为 ，由于电路的总电流减小，故电源的总功率减小，C不符合题意；
D．电源内阻消耗的电功率为 ，由于电路的总电流减小，故电源内阻消耗的电功率减小，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】当变阻器R0的滑片向上滑动时，根据接入电路电阻的变化情况以及闭合电路欧姆定律得出路端电压的变化情况，利用电功率的表达式得出电源总功率的变化情况。
12．（2023高二下·榆林开学考）如图1所示，面积为的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻，磁场方向垂直线圈平面向里，磁感应强度随时间变化的规律如图2所示，定值电阻。0~10s内（　　）
A．线圈产生的感应电动势均匀增大
B．线圈产生的感应电流沿逆时针方向
C．a、b两点间电压
D．通过电阻R的电荷量为4C
【答案】B,D
【知识点】电流、电源的概念；法拉第电磁感应定律；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A．因B-t图像的斜率一定，则 一定，线圈面积S不变，由法拉第电磁感应定律 知产生的感应电动势不变，A不符合题意；
BC．根据楞次定可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，则a点电势高于b点，由乙图知 ，则 ，电路的总电流为I，则有 ，Uab=IR=0.4×6 V=2.4 V，B符合题意，C不符合题意；
D．通过电阻R的电荷量为q=It=0.4×10C=4C，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据法拉第电磁感应定律得出感应电动势的变化情况，结合楞次定律和欧姆定律得出ab两端的电压，利用电流的定义式得出通过电阻R的电荷量。
三、实验题
13．（2023高二下·榆林开学考）某同学测量一圆柱导体的电阻率时，需要测出其长度L、直径d和电阻R。
（1）用10分度的游标卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度为　 　cm；
（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径为　 　mm。
（3）若用图丙所示电路测圆柱导体的电阻，则测量结果比真实值　 　。（选填“偏大”或“偏小”）
（4）某多用电表内部的部分电路如图丁所示，该多用电表A接线柱应该与　 　（选填“红”或“黑”）表笔连接；当该多用电表选择开关接　 　（选填“a”或“b”）挡时，其对应的电阻挡的倍率更高。
【答案】（1）10.04
（2）2.150
（3）偏大
（4）黑；b
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）游标卡尺是10分度的，游标卡尺的精度是0.1mm，由图示游标卡尺可知，圆柱体的长度
（2）由图示螺旋测微器可知，螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，金属圆柱体的直径
（3）由丙图所示电路图可知，电流表采用内接法，由于电流表的分压作用，电压的测量值偏大，由欧姆定律可知，金属圆柱体电阻的测量值大于真实值。
（4）为了保证表头正常工作，按照电流方向“红入黑出”的原则，内部电源正极应与黑表笔连接，A接线柱应与黑表笔连接。开关接a时，R2与电流表串联后与R1并联，接b时，R1与R2串联后与表头并联，则可知接b时满偏电流较小，由闭合电路欧姆定律可知，对应的电阻较大；对应的倍率更高；B对应较大的倍率，故应选b。
【分析】（1）根据游标卡尺的读数原理得出圆柱体的长度；
（2）根据螺旋测微器的读数原理得出金属圆柱体的直径；
（3）根据电流表的内接法和欧姆定律得出金属圆柱体电阻的测量值和真实值的大小关系；
（4）多用电表的黑表笔与内部电源的正极，利用串并联电路的特点以及闭合电路欧姆定律得出多用电表的开关所接的挡位。
14．（2022高三上·永州月考）在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：
待测干电池
电流表A1（0~3mA，内阻r1=5.0Ω）
电流表A2（0~0.6A，内阻约为0.5Ω）
滑动变阻器R1（0~10Ω，允许通过的最大电流为2.0A）
滑动变阻器R2（0~100Ω，允许通过的最大电流为1.0A）
定值电阻R3（阻值为9.5Ω）
定值电阻R4（阻值为95Ω）
定值电阻R5（阻值为995Ω）
开关和导线若干
（1）某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的实验电路，图中电流表x应选　 　，定值电阻应选　 　，滑动变阻器应选　 　。（均填写器材的字母代号）
（2）图乙为该同学根据实验电路，利用测出的数据绘出的I1与（I1+ I2）的关系图线，I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，则由图线可求被测干电池的电动势E=　 　V，内阻r=　 　Ω。（本小题结果均保留三位有效数字）
【答案】（1）A2；R5；R1
（2）1.37（1.35~1.39）；1.20（1.13~1.23）
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）电流表x与滑动变阻器串联，故应选A2；定值电阻与电流表y，即A1串联，改装电压表，由于一节干电池的电动势约为1.5V，根据电表改装原理有 ，当定值电阻选R3、R4时，改装电压表量程太小，小于1.5V，不便于测量，故定值电阻选R5；由于电源内阻较小，为了调节方便，易于操作，滑动变阻器应选电阻值较小的R1；
（2）根据闭合电路欧姆定律得 ，整理得 ，由此可知，图线的纵截距为 ，图线斜率的绝对值为，代入数据解得，
【分析】（1）根据电路中的最大电流选择电流表，结合欧姆定律得出选择的定值电阻以及滑动变阻器；
（2）结合闭合电路欧姆定律得出E-I的表达式，结合图像的出电源的电动势和内阻。
四、解答题
15．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场。一电子（质量为m、电荷量为e）以速度v从点O与MN成角的方向射入磁场中，求：
（1）电子在磁扬中运动的半径r；
（2）电子从磁场中射出时到O点的距离d；
（3）电子在磁扬中运动的时间。
【答案】（1）解：根据洛伦兹力提供向心力，有
解得
（2）解：由几何关系得，圆心角为 ，电子出射点距O点的距离
（3）解：电子在磁场中的运动时间
又
联立解得
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力得出电子爱磁场中运动轨迹的半径；
（2）根据粒子在磁场中运动的轨迹以及几何关系得出电子从磁场中射出时到O点的距离 ；
（3）根据粒子在磁场中运动的时间和周期的关系以及线速度和周期的关系得出电子在磁扬中运动的时间。
16．（2023高二下·榆林开学考）如图甲所示，小型交流发电机中矩形金属线圈在匀强磁场中匀速运动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系（如图乙），线图的阻值，该线圈与一个的电阻构成闭合电路。求：
（1）交变电流电动势的有效值；
（2）感应电动势的瞬时值表达式；
（3）交流电流表、电压表的示数；
（4）电阻R的热功率。
【答案】（1）解：由图乙可知， ， ，感应电动势的有效值
（2）解：线圈转动的角速度
感应电动势的瞬时值表达式
（3）解：电流表、电压表显示的是有效值，根据闭合电路欧姆定律知，电路电流
电流表的示数为 ；
电压表示数为电阻R两端的电压，则
（4）解：电阻的热功率
【知识点】电功率和电功；交变电流的产生及规律；交变电流的图像与函数表达式；闭合电路的欧姆定律
【解析】【分析】（1）根据交流电的有效值和最大值的关系得出感应电动势的有效值；
（2）根据角速度和周期的关系得出感应电动势瞬时值的表达式；
（3）根据闭合电路欧姆定律以及欧姆定律得出交流电流表和电压表的示数；
（4）结合热功率的表达式得出电阻R的热功率。
17．（2023高二下·榆林开学考）如图1所示的平行板电容器板间距离为d，板长为2L，两板所加电压随时间变化图像如图2所示，时间内电压为，时间内的电压未知。时刻，质量为m、带电量为q的粒子以平行于极板的速度沿板中轴线射入电容器，时刻粒子刚好从射出电容器，带电粒子的重力不计。求：
（1）粒子从O点射入的速度大小；
（2） 时间内的电压大小。
【答案】（1）解：在水平方向上，粒子做匀速直线运动，根据
可知
（2）解： 时间内，设粒子向下做类平抛运动，竖直方向的末速度为 ，则
时间内，设末速度为 ，则
联立解得
根据速度-时间公式可得 ，
由牛顿第二定律可得 ，
联立解得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【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从O点射入的速度 ；
（2）根据匀变速直线运动的位移与时间的关系以及牛顿第二定律得出 时间内的电压 。
18．（2023高二下·榆林开学考）如图所示，两足够长的平行金属导轨MN、PQ倾斜放置，倾角θ=37°，导轨间距L=0.5m，导轨电阻不计，M、P间连接一个R=4.5Ω的电阻。两导轨间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=1T。一质量m=0.05kg、电阻r=0.5Ω的金属棒ab以v=2m/s的速度沿导轨匀速向下滑动，下滑过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）求电阻R中电流I的大小；
（2）求金属棒与导轨间的动摩擦因数的大小；
（3）对金属棒施加一个垂直于金属棒且沿导轨平面向上的恒定拉力F=0.12N，若金属棒继续下滑x=2m后速度恰好减为0，求在金属棒减速过程中，电阻R上产生的焦耳热。
【答案】（1）解：金属棒ab产生的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得
（2）解：金属棒ab受到的安培力方向沿导轨向上，金属棒匀速运动，根据平衡条件可得
联立解得
（3）解：从施加拉力F到金属棒停下的过程，由能量守恒定律得
电阻R上产生的焦耳热为
解得
【知识点】电磁感应中的动力学问题
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得出电阻R中的电流；
（2）对金属棒进行受力分析，根据共点力平衡得出金属棒与导轨间的动摩擦因数 ；
（3） 从施加拉力F到金属棒停下的过程，由能量守恒定律得出电阻R上产生的焦耳热。
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