河南省焦作市重点中学2023-2024学年高二上学期11月模拟检测物理试卷（含解析）

2023-2024学年河南省焦作一中高二上学期11月模拟检测
物理
一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，1-9小题只有一个选项正确，10-12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．）
1．公元1086年宋代科学家沈括撰写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家（术士）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示，则结合上述材料，下列说法不正确的是（ ）
A．地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行的
B．地球内部也存在磁场，地磁北极在地理南极附近
C．结合地球自转方向，可以判断出地球是带负电的
D．因受地磁场的影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显
2．在如图所示的电路中，某同学根据闭合开关K时，电流表示数的变化情况，来判断电源有无内阻。下列是他对实验结果的判断，其中正确的是（ ）
A．若电流表示数不变，则电源有内阻 B．若电流表示数不变，则电源无内阻
C．若电流表示数变大，则电源有内阻 D．不能通过该实验判断电源是否有内阻
3．已知只在A、B之间的空间区域内存在有静电场，电场线平行于x轴，电场中电势沿x轴方向的分布如图所示，一带正电粒子从A点由静止释放，仅在电场力作用下沿x轴运动，则以下分析正确的是（ ）
A．粒子恰好能到达B位置再返回
B．粒子在到达B位置前就开始向A点返回
C．粒子到达B点后继续向右运动不再返回
D．条件不足，无法判断粒子能否到达B点
4．把6个相同小灯泡接成如图（甲）、（乙）所示两电路，调节滑动变阻器，两组小灯泡均能正常发光．设（甲）、（乙）两电路消耗的总功率分别为，则（ ）
A． B． C． D．
5．两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是（ ）
A．带正电 B．速度先增大后减小
C．经过a点的加速度大于经过c点时的加速度 D．经过b点和d点时的速度大小相同
6．如图所示，电源电动势，内阻不计，，先闭合开关，待电路稳定后，再将断开，则从断开到电路再次稳定的过程中，通过的电荷量为（ ）
A． B． C． D．
7．类比磁通量的概念，在静电场中同样可以定义电通量的概念：若电场中有一个面积为的区域，各处的电场强度大小均为，且与该区域垂直，则穿过这个面积的电通量．空间中现有一个电荷量为的固定点电荷，在其周围激发静电场，以点所在位置为球心作两个半径不同的球面和，如图所示。则以下说法正确的是（ ）
A．通过和的电通量与它们距球心的距离成正比
B．通过和的电通量与它们距球心距离的平方成正比
C．通过和的电通量与它们距球心的距离成反比
D．通过和的电通量为一个恒量，与它们距球心的距离无关
8．一个自由移动的带电粒子（重力忽略不计）在匀强电场、匀强磁场同时存在的空间中可能出现的运动状态是（ ）
A．匀变速直线运动 B．静止
C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动
9．如图甲，一电流强度为的通电直导线在其中垂线上点处的磁感应强度，式中是A点到直导线的距离。在图乙中是一电流强度为I的通电圆环，O是圆环的圆心，圆环的半径为是圆环轴线上的一点，间的距离是，请你猜测B点处的磁感应强度是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片P向右端滑动时，下面说法正确的是（ ）
A．电压表的读数减小，电流表的读数增大
B．电压表读数变化量的大小与电流表读数变化量的大小比值增大
C．若电压表读数变化量大小为，电流表读数变化量的大小为，则
D．若，则电压表的读数与电流表读数的乘积增大
11．1957年，科学家首先提出了两类超导体的概念，一类称为Ⅰ型超导体，主要是金属超导体，另一类称为Ⅱ型超导体（载流子为电子），主要是合金和陶瓷超导体．Ⅰ型超导体对磁场有屏蔽作用，即磁场无法进入超导体内部，而Ⅱ型超导体则不同，它允许磁场通过．现将一块长方体Ⅱ型超导体通入稳恒电流I后放入匀强磁场中，如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．超导体表面上两点的电势关系为
B．超导体表面上两点的电势关系为
C．超导体中磁场越强，两点的电势差越小
D．超导体中电流I越大，两点的电势差越大
12．如图（甲）所示的电路中，将滑动变阻器的滑动片由端向端移动，用两个电表分别测量电压和电流，得到部分关系图象如图（乙）所示，则（ ）
A．电源的电动势为
B．滑动变阻器的总阻值为
C．当电压表示数为时，电源效率最高
D．当电压表示数为时，消耗的总功率最大
二、实验题（本题共计2小题，总分18分）
13．（5分）（1）某同学用多用电表测量一定值电阻的阻值，把选择开关旋到“”和“”两个不同挡位，经正确操作，测量时指针偏转分别为如图中的位置和位置所示。则其电阻测量值为_________，“”挡对应指针位置_________（填“a”或“b”）。
（2）某同学准备研究某电学元件的伏安特性，现有的电流表和电压表内阻未知，于是设计了如图所示的电路图。接通前，要将滑线变阻器的滑片置于_________（填“A”或“B”）；将置于位置1并合上，调节滑片，使电压表和电流表有一合适的指示值，记下这时的电压值和电流值，然后将置于位置2，记下和。分别比较与，该同学发现电流表示值有显著增大，而电压表示值几乎不变，则说明，应接（填“1”或者“2”）。
14．某同学想用图甲所示的电路测量电池的电动势和内阻，并测量电阻的阻值，图甲中所用器材：电源（电动势约，内阻约），电流表（量程，内阻），电阻箱、被测电阻（约）、开关三个及导线若干，他的测量步骤如下：根据装置先测量电源的电动势和内阻，
（1）闭合开关前先将电阻箱的阻值调到_________（填“最大”或“最小”）。
（2）闭合开关和、依次调节电阻箱的阻值，测得多组及对应的电流表的示数，根据测量数据作出图象，如图乙所示，则根据图象可以求得电源的电动势_________V，电源的内阻_________。（结果保留2位有效数字）
（3）接着测量电阻的阻值。断开开关、再闭合开关，读出电流表的示数为，由此求得被测电阻_________。（结果保留2位有效数字）
三、计算题（本题共计4小题，总分44分）
15．（8分）小型直流电动机，其线圈内阻为，与规格为“”的小灯泡并联后接到电动势为、内电阻的电源上，小灯泡恰好正常发光．
（1）电路中的总电流；
（2）电动机的输入功率和电动机的输出功率．
16．（10分）如图所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场，且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置、带电荷量的滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力．现对木板施加方向水平向左，的恒力，取，求：
（1）滑块匀加速运动的时间及匀加速结束时的速度？
（2）滑块最终的速度？
17．（12分）如图所示，形金属导轨（电阻不计）固定在绝缘的水平面上，两根金属导轨间宽为间有电动势为内阻为的电源。现垂直于导轨搁一根金属棒，金属棒电阻为，质量为，垂直金属棒施加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向与水平面夹角为且指向右斜上方
（1）当棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？
（2）若金属棒所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知棒与导轨间动摩擦因数的大小和水平面夹角均能改变，要使棒刚好发生滑动时，B的大小至少为多大？此时B与水平面的夹角为多少？
18．（14分）如图所示，点是光滑绝缘斜面的中点，斜面高度，倾角为空间存在方向水平向右的匀强电场，场强大小未知。当在点固定一质量为的带电小球时，另一质量和带电情况完全相同的小球，恰好可以静止在点且对斜面无压力。已知重力加速度为，静电力常量为，小球可视为质点。
（1）求小球所带电荷量和电场的场强；
（2）若把点的小球撤去，将点的小球由静止释放，求该小球离开斜面时的速度。
物理答案
一、选择题
1．选：A。
2．【解析】当K闭合后，外电路的总阻值变小，如果电源有内阻，则路端电压变小，则电流表示数变小，若电源无内阻，则路端电压不变，电流表示数不变，故B正确，ACD错误；故选B。
3．【解析】由图知：；假设粒子到的速度为，从到由动能定理得：；联立解得：，即粒子恰好能到达B位置再返回，故A正确，BCD错误。故选A。
4．【解析】设灯泡正常发光时的电流为I，对于甲图，电路的总的电流为，此时甲的总功率的大小为，对于乙图，电流的总电流的大小就为，此时乙的总功率的大小为，所以，所以B正确．
5．【解析】A．根据题意可知，处的电场线方向为竖直向下，与等势面垂直且由电势高的等势面指向电势低的等势面，而根据轨迹可知，粒子在受力指向曲线的凹侧，所以粒子受力竖直向上，所以粒子带负电，A错误。
B．粒子带负电，所以在电势高的地方电势能小，在电势低的地方电势能大，整个过程，电势能先增大再减小，动能先减小再增大，速度先减小再增大，B错误。
C．等差等势面密集的地方场强大，所以点场强大，受电场力大，加速度大，C错误。
D．因为点和点在一个等势面上，所以粒子在这两点电势能相同，动能相同，速度大小相同，D正确。
6．【解析】开关闭合时，电路中电流为：；两端的电压为：；的带电量为：，当断开开关后，两电容器直接与电源相连，的带电量为：，故通过的电量为：，故B正确，ACD错误；故选：B。
7．【解析】根据点电荷的场强公式，求得球面上各处的电场强度大小为：，由于球面上各处电场强度方向都与球面垂直，故通过球面的电通量，由公式可知，通过和的电通量与它们距球心的距离无关。故ABC错误，D正确；故选D。
8．【解析】若电场方向与磁场方向共线，且粒子的运动方向沿电、磁场方向，则粒子不受洛伦兹力，只受电场力，而电场力是恒力，因此粒子做匀变速直线运动，故A正确；带电粒子静止时，只受到电场力，不受洛伦兹力，不可能静止，故B错误；若粒子做匀变速曲线运动，合外力恒定，电场力恒定，而洛伦兹力会随着速度的变化而变化，所以合外力不可能恒定，所以不可能做匀变速曲线运动，故C错误。匀速圆周运动的合外力大小恒定，方向指向圆心，由于电场力恒定，洛伦兹力大小恒定，方向时刻在变化，所以合外力大小不可能恒定，方向也不可能始终指向圆心，所以不可能做匀速圆周运动，故D错误；故选A。
9．【解析】解：因一电流强度为I的通电直导线在其中垂线上点处的磁感应强度，设比例系数为，得：，其中的单位，
A．的单位为，但当为零时，O点的磁场强度变为无穷大了，不符实际，选项A错误。
B．的单位为，单位不相符，选项B错误，
C．的单位为，单位相符；当为零时，也符合实际，选项C正确。
D．的单位为，单位相符；但当为零时，O点的磁场强度变为零了，不符合实际，选项D错误故选：C。
10．【解析】A、当滑动变阻器滑动触点向右端移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流增大，路端电压减小，则电流表读数增大；电压表读数，I增大，其他量不变，则减小；故A正确。
B、根据闭合电路欧姆定律有，则得，保持不变，故B错误。
C、设通过的电流为，则有．减小，电流表读数减小，而总电流增大，所以增大，因为，所以有，则得．故C正确。
D、若，将看成电源的内阻，则等效电源的内阻大于外电阻，外电路总电阻减小时，等效电源的输出功率减小，所以减小，故D错误。故选：AC。
11．【解析】A、B、载流子为电子，超导体表面上a带负电，，A正确B错误；
C、D、根据电流的微观表达式，可得电子定向移动速度，稳定时，洛伦兹力和电场力平衡，即，整理得，所以电流越大，电势差越大，C错D正确。
故选：AD。
12．【解析】A、根据电路图结合数学知识可知，当的电阻等于的电阻时，并联部分电阻最大，此时电压表示数最大，根据乙图可知，电压表示数最大为，此时电流表示数为，则有：，则滑动变阻器的总阻值为，根据闭合电路欧姆定律得：根据乙图可知，当电压表示数时电流表示数为或，根据闭合电路欧姆定律得：联立方程解得：，，故A错误，B正确；
C、电源效率，当电压表示数为时，并联部分电阻最大，则外电路电阻最大，此时路端电压最大，效率最高，故C正确；
D、把看成内阻，当并联部分电阻时，消耗的总功率最大，此时电压表示数不是，故D错误。故选：BC。
二、实验题（18分）
13．12.0 b B 待测电阻值远大于电流表内阻，与电压表内阻接近 1
[1]用“”挡指针偏转角太大，误差较大，所以用“”挡其电阻测量值较准确，测量值为。
[2]欧姆表表盘右端为“0”，在用多用电表测量一定电阻的阻值时，应该合理选择量程，使指针尽可能在中间刻度附近，若指针偏转角太大，应改接低档位；由此可知，“”挡对应指针位置应在，“”挡对应指针位置应在。
[3]本实验滑线变阻器采用了分压接法，基于安全性原则，接通前，要将滑线变阻器的滑片置于端。
[4]分别置于位置1和2，发现电流表示值有显著增大，而电压表示值几乎不变，这说明待测电阻值远大于电流表内阻，与电压表内阻接近，电压表的分流比较明显。
[5]为了减小实验的误差，电流表应采用内接法，即应接1。
14．（1）为了保护用电器，闭合开关前先将电阻箱的阻值调到最大．
（2）根据闭合电流欧姆定律可知，，
变形可得：，
结合图象的截距有，
斜率，
解得．
（3）根据电流表的示数结合图象有，
解得．
故答案为：（1）最大 （2）4.7，6.1 （3）5.5
三、计算题（44分）
15．【解析】（1）由题意规格为“”的小灯泡恰好正常发光，可知电路的路端电压，
则内电压为：；电路的总电流为：
（2）根据得流经灯泡的电流为：
电动机的电流为：
电动机线圈的发热功率为：；
电动机的总功率的大小为：；
所以电动机的输出的功率为：
16．【解析】（1）由题意知长木板的质量为，滑块的质量，滑块与木板间动摩擦因数，当作用于长木板时，对于木板由拉力和摩擦力的合力产生加速度，对于滑块由摩擦力产生加速度，由题意知滑块与木板间的最大静摩擦力，产生的最大加速度：当的恒力单独对长木板产生的加速度：所以力作用时，和一起匀加速运动，所以根据牛顿第二定律有开始时木板和滑块的共同加速度为：
当物体受到的最大静摩擦力小于时，物块将相对于木板滑动，
则有：，解得：；则加速时间
（2）滑块在木板对滑块的摩擦力作用下做加速运动，当速度最大时木板对滑块的摩擦力为0，如图对滑块进行受力分析有：滑块受到向上的洛伦兹力，木板的支持力、重力和木板的滑动摩擦力，
根据分析知：滑动摩擦力，
当滑块速度最大时，，即：
所以此时滑块速度
代入数据得：．
17．【解析】解：（1）水平方向：
竖直方向：
有
联立得：
（2）当刚好发生相对滑动时
即
将数据代入：
最小值为，
此时；
18．【解析】小球恰好可以静止在点且对斜面无压力，小球受力分析，如图所示：
由平衡得：
由几何关系可知
联立解得：
（2）【解析】如果撤去B点的带电小球，则点的小球只受重力和电场力，而，所以点小球沿斜面向上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：
由运动规律得：，联立解得：