2023~2024学年安徽省蚌埠第二中学高二（上）巩固检测物理试卷（含解析）

2023~2024学年安徽省蚌埠第二中学高二（上）巩固检测物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.法国科学家库仑在年发现了库仑定律，下列关于库仑定律发现过程的说法，正确的是( )
A. 库仑从万有引力定律中得到启示，将电荷间的相互作用类比于物体间的引力作用，用实验直接测量了电荷间作用力与距离的关系
B. 库仑用库仑扭秤直接测出了静电力常量的数值
C. 质量相等的两个带电金属球，如果相互接触后再分开，每个金属球的电荷量都是原来的一半
D. 任何两个电荷间的相互作用都满足库仑定律
2.如图甲所示的电路，其中电源电动势，内阻，定值电阻，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示．则下列说法中正确的是
A. 图乙中滑动变阻器的最大功率
B. 图乙中，
C. 滑动变阻器消耗功率最大时，定值电阻也消耗功率最大
D. 调整滑动变阻器的阻值，可以使电源的输出电流达到
3.如图所示，长方体金属块边长之比：：：：，将与接入电压为的电路中时，电流为；若将与接入电压为的电路中，则电流为设金属块的电阻率不变( )
A. B. C. D.
4.如图所示，水平金属板、分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态。现将板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴
( )
A. 仍然保持静止 B. 竖直向下运动 C. 向左下方运动 D. 向右下方运动
5.一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。两板间有一个正试探电荷固定在点，如图所示，以表示电容器的电容、表示两板间的场强、表示点的电势，表示正电荷在点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离的过程中，各物理量与负极板移动距离的关系图象中正确的是
( )
A. B. C. D.
6.空间中有两个固定点电荷和，带电荷量的绝对值分别为和，以点电荷、连线上某点为原点，以点电荷和所在的直线为轴建立直角坐标系，分别作出部分和图像，如图所示，无穷远处电势为零。则下列说法正确的是
( )
A. 为正点电荷，为负点电荷，且
B. 为负点电荷，为正点电荷，且
C. 为负点电荷，为负点电荷，且
D. 是图像，是图像
7.如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为和。平板上有可让粒子通过的狭缝和记录粒子位置的胶片。平板下方有强度为的匀强磁场。下列表述正确的是( )
A. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B. 通过狭缝的粒子速率与加速电场的场强有关
C. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的比荷越大
D. 粒子所带电荷量相同时，打在胶片上的位置越靠近狭缝，表明其质量越大
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，、两个带等量电荷的小球用绕过光滑定滑轮的绝缘细线连接处于静止状态，球与光滑绝缘竖直墙面接触，、两球到定滑轮的距离相等，连接球的绝缘细线竖直，、间的距离为，、连线与竖直方向的夹角为，球对竖直墙面的压力为，不计小球大小，静电力常量为，则( )
A. 小球的重力为 B. 小球的重力为
C. 细线对滑轮的作用力大小为 D. 小球的带电量为
9.如图所示是有两个量程的电流表，已知表头的内阻，满偏电流，电阻，，当使用、两个端点时，电流表的量程为，当使用、两个端点时，电流表的量程为，则、分别为( )
A. B. C. D.
10.如图所示，在平面直角坐标系第一象限的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。质量为、电荷量为的大量带电粒子先后以相同的速度沿平行于轴正方向从边各处射入磁场，运动中有些粒子能在边界上相遇，其中相遇粒子的入射时间差的最大值为。已知，不考虑各粒子之间的相互作用。下列判断正确的是
A. 粒子一定带正电 B. 粒子一定带负电
C. 磁感应强度大小为 D. 磁感应强度大小为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.A、同学都用如图甲所示的电路测电源电动势、内阻以及的阻值．实验器材有：待测电源，待测电阻，电压表量程为，内阻很大，电阻箱，单刀单掷开关，单刀双掷开关，导线若干．
同学测量电阻的实验步骤如下，请在下面横线的空白处他的操作补充完整．
闭合，将切换到，调节电阻箱，读出其示数和对应的电压表示数，保持电阻箱阻值不变，______ ，读出电压表的示数，则电阻的表达式为 ______ ．
同学已经测得电阻，继续测电源电动势和内阻的值．该同学的做法是：闭合，将切换到，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数和对应的电压表示数，由测得的数据，绘出了如图乙所示的图线，则待测电源电动势 ______ ，内阻 ______ 计算结果小数点后保留两位数字．
12.如图所示为某多用电表欧姆挡内部电路的示意图。其中，电流表满偏电流为、内阻为；电池电动势为、内阻为；变阻器的阻值范围为。
该欧姆表的两只表笔中，______是红表笔选填“”或“”；
该欧姆表的刻度值是按电池电动势为、内阻为进行刻度的。当电池的电动势下降到、内阻增大到时，欧姆表仍可调零，若用重新调零后的欧姆表测得某待测电阻的阻值为，则这个待测电阻的真实阻值为______。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.如图所示，宽为的光滑导轨与水平面成角，质量为、长为的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路总电流为时，金属杆恰好能静止。求：
磁感应强度至少有多大？此时方向如何？
若保持的大小不变而将的方向改为竖直向上，应把回路总电流调到多大才能使金属杆保持静止？
14.如图，等量异种点电荷，固定在水平线上的、两点上，有一质量为、电荷量为可视为点电荷的小球，固定在长为的绝缘轻质细杆的一端，细杆另一端可绕过点且与垂直的水平轴无摩擦地转动，点位于的垂直平分线上距为处。现在把杆拉起到水平位置，由静止释放，小球经过最低点时速度为，取点电势为零，忽略对等量异种电荷形成电场的影响。求：

小球经过点时对杆的拉力大小；
在、形成的电场中， 点的电势
小球继续向左摆动，经过与等高度的点时的速度大小。
15.如图所示，是光滑绝缘的圆形轨道，水平轨道也是光滑的，位于竖直平面内，轨道半径为，下端与水平绝缘轨道在点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中现有一质量为、带正电的小滑块可视为质点置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小等于，重力加速度为。
若滑块从水平轨道上距离点的点由静止释放，求滑块到达点时受到轨道的作用力大小；
改变的大小，使滑块恰好能始终沿轨道滑行，且从点飞出轨道，求这种情况下滑块在圆轨道上滑行过程中的最小动能及到达点与轨道挤压力大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.库仑从万有引力定律中得到启示，将电荷间的相互作用类比于物体间的引力作用，用实验直接测量了电荷间作用力与距离的关系，故A正确；
B.库仑通过库仑扭秤实验得出库仑定律，没有测出静电力常量，故B错误；
C.完全相同的两个带电金属球，如果相互接触后再分开，电荷量的分配应先中和再平分，不一定是原来的一半，故C错误；
D.真空中两个静止的点电荷间的相互作用满足库仑定律，故D错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了闭合电路欧姆定律，难度一般。解决本题的关键是掌握推论：当外电路电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大。对于定值电阻，当电流最大时其消耗的功率最大。对于变阻器的最大功率，可采用等效法研究。
【解答】
A.由图乙知，当时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率，A错误；
B.滑动变阻器的阻值为与阻值为时消耗的功率相等，有，解得，B正确；
C.当回路中电流最大时，即时定值电阻消耗的功率最大，C错误；
D.当滑动变阻器的阻值为时，电路中电流最大，最大值，则调整滑动变阻器的阻值，不可能使电源的输出电流达到，选项D错误．
故选B．
3.【答案】
【解析】【分析】
根据电阻定律可确定接和接时的电阻，再由欧姆定律即可确定电流。
本题考查电阻定律的应用，要注意明确电阻大小与截面积及导体长度有关系。
【解答】
解：设；则，；
根据电阻定律可知：；
则接时，电阻；
当接时，电阻；
由欧姆定律可知：
；
；
故B正确，ACD错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】【分析】
板右端向下移动一小段距离，两板间的平均距离增大，分析电场强度的变化油滴靠近板时，电场线方向斜向右上方，由此分析竖直方向和水平方向的运动情况即可。
本题主要是考查了电容器的动态分析问题解答此类问题关键是要抓住不变量：若电容器与电源断开，电量保持不变若电容器始终与电源相连，电容器两端间的电势差保持不变结合电场线的分布情况进行解答。
【解答】
两极板平行时带电处于平衡状态，则重力等于电场力，当下极板右端下移时，板间距离增大，场强减小，电场力小于重力；由于电场线垂直于金属板表面，所以油滴处的电场线如图所示：
所以重力与电场力的合力偏向右下方，故油滴向右下方运动，选项D正确。
5.【答案】
【解析】【分析】
由题意可知电量不变，由平行板电容器的决定式可知电容的变化；由定义式可得出两端电势差的变化；再由可知的变化，进而判断势能的变化。
本题考查了电容器的动态分析，由于结合了图像内容，对学生的要求更高了一步，要求能根据公式得出正确的表达式，再由数学规律进行分析求解。
【解答】
A.当负极板右移时，减小，由可知，与图像不能为一次函数图像，故A错误；
B.由可知，，则，故E与无关，故B错误；
C.因负极板接地，设点原来距负极板为，则点的电势，故C正确；
D.电势能，不可能为水平线，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】
【详解】由于正点电荷周围电势趋于正无穷大，所以由图可知为正点电荷，因为点电荷右侧有场强为的点，说明为负点电荷，因电场强度叠加为的位置，离近，离远，故由
可知
B正确，AC错误；
D.当 图像斜率为时，场强为，结合图中的辅助线，可知是 图像，是 图像，D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】【详解】根据带电粒子在磁场中的偏转方向，由左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中粒子受到的电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，故A错误；
B.在速度选择器中，能通过狭缝的带电粒子受到的电场力和洛伦兹力平衡，有
解得
故通过狭缝的粒子速率与加速电场的场强与磁感应强度的比值有关，B错误；
粒子进入偏转电场后，有
解得
知越小，即粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 ，粒子的比荷 越大；电量相同时，越小，越小，故C正确，D错误。
故选C。
【分析】根据左手定则可以判断带电粒子的正负，速度选择器中；在偏转磁场中，洛仑兹力提供向心力。
本题考查质谱仪和回旋加速器的工作原理、带电粒子在匀强磁场中的运动等知识点。注意速度选择器中，要使得带电粒子能通过狭缝，必须有电场力和洛伦兹力大小相等方向相反。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了平衡条件的应用，分别对小球和受力分析结合库仑定律，根据力的平衡条件即可求解。
【解答】
设小球的重为，细线上拉力大小为，对小球研究，根据力的平衡可知，，，解
得，对小球研究，根据力的平衡，，，细线对滑轮的作用力
，，解得，，，，、项正确，、项错误．
9.【答案】
【解析】【分析】
使用、两个端点时，电路是表头和电阻串联后再与并联，当表头电流达到满偏电流时电路中的总电流即为电流表的量程，同样道理列式可求另一量程。
电表的改装问题中，分析清楚电路的连接方式是解题的关键。
【解答】
根据电表改装原理可知
，故选AD。
10.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了带电粒子在匀强磁场中的运动，考查考生的推理能力、应用数学处理物理问题的能力和物理观念、科学思维。
根据左手定则可判定粒子的带电性质；
由题设条件，已知垂直于边射出的粒子在磁场中的时间为，显然，其偏转角为，根据周期公式就能求出磁感应强度大小。
【解答】
根据题意，由左手定则可判定粒子一定带正电，故A正确，B错误；
由于粒子入射速度相同，则偏转半径一样，能在上相遇的情形有很多种，当相遇的两粒子两圆弧对应的圆心角之差最大时，两粒子入射的时间差最大；
如图所示：
；
为等腰三角形，由几何关系可得，又，得，可见最大时，最大；
而当为切点时，最大，如图：
；
为等边三角形，由几何关系可得，。所以，；
最大时间差；
故；
由，解得，故D正确，C错误。
11.【答案】将切换到；；
；
【解析】 【分析】
电压表内阻很大，可以近似看作理想电表，可以根据串联电路的电路知识可以求出电阻的阻值；
由电阻箱及电压表可以得出电压及外电阻，则由闭合电路欧姆定律可求得电动势和电阻的阻值；
对于电学实验的考查，现在不再局限于课本知识的考查，而应根据原理去分析题意，从而找出合适的解决办法．
【解答】
当电压表接时，电压表测两端的电压，当接时，电压表测及两端的电压，则两端的电压为：；此时流过的电流为；由欧姆定律可得：
；故应将切换到；
由题意可知，此实验中可测量出电阻箱的示数，而电压表则出流过的电流；由闭合电路欧姆定律可知：
；变形可得：
；
由数学知识可得，；；
解得内阻；
故答案为：将切换到，；；．
12.【答案】
【解析】解：根据“红进黑出”可知红表笔接内部电源的负极，故红表笔应该是；
该欧姆表的刻度值是按电池电动势为时，中值电阻为
当电池的电动势下降到时，中值电阻变为
所以按照原表盘读数为时其真实的电阻值为
故答案为：；。
红黑表笔是按照“红进黑出”来接的；
欧姆表的中值电阻等于多用电表的内阻，而中值电阻可以利用欧姆表短接来求得，根据闭合电路欧姆定律即可求出真实值。
当电动势发生变化时，会导致欧姆表达到满偏电流时所对应的内阻值不同，但是我们在测量的时候还用到了原表盘的数据，导致读出的电阻值不是真实的电阻值。
13.【答案】解：杆受力如图甲所示：
，
此时安培力有最小值，磁感应强度有最小值。由平衡条件可得，即，所以，方向垂直于导轨平面向上；
磁场竖直向上，杆受力如图乙所示，由平衡条件可得，
再由，得。
【解析】本题考查了安培力作用下的平衡问题。
带电金属杆进行受力分析，除重力、支持力外，还有在磁场中受到安培力，三力处于平衡状态，由此可知安培力的方向，从而由左手定则来确定磁场的方向，由平衡可得安培力的大小，可以算出磁场的强度。仅对磁场方向改变时，安培力的方向也随着改变，利用平衡条件来求出电流的大小。
14.【答案】解：小球经点时，在竖直方向有，
由牛顿第三定律知，小球对细杆的拉力大小
由于取点电势为零，而在的垂直平分线上，所以
电荷从到过程中，由动能定理得
解得
由电场对称性可知，，即
小球从到过程，根据动能定理
解得

【解析】小球经过点时，重力和杆的拉力提供向心力；
到的过程中重力和电场力做功，根据动能定律即可求得点的电势；
小球从到过程，根据动能定理列式求解即可。
小球在复合场中运动，电场力和重力做功，根据动能定律解题即可。
15.【答案】； ，
【详解】设滑块到达点时的速度为，从到过程，由动能定理得

由题
，
代入解得

滑块到达点时，由电场力和轨道作用力的合力提供向心力，则有

解得
重力和电场力的合力的大小为

滑行过程中等效最高点速度最小
故在圆轨道上滑行过程中的最小动能为

由动能定理及圆周运动可得
根据向心力方程


【解析】见答案
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