2023-2024学年安徽省淮南市第一中学高二（下）开学考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年安徽省淮南市第一中学高二（下）开学考试物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.关于电路的有关知识，下列说法正确的是( )
A. 电流既有大小，又有方向，是一个矢量
B. 由，导体的电阻与它两端的电压成正比，与通过它的电流成反比
C. 将一根导线等分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的一半
D. 用多用电表测电阻时，如果指针偏转角度太大，应换用较小倍率后重新调节测量
2.三个点电荷形成的电场如图所示，，，是电场中的三个点，设三点电场强度的大小分别为、、，三点的电势分别为、、下列说法错误的是( )
A. 三个点电荷中有两个带负电荷
B. A、、三点电场强度大小
C. A、两点电势
D. 若将一带正电的试探电荷从移动到，电场力做正功
3.某同学用如图所示装置，探究平行板电容器的电容影响因素，图中、是平行板电容器的两个极板，探究过程中，发现电流表中有到的电流，不可能原因是( )
A. 板向下平移 B. 板向上平移 C. 电介质向左移 D. 板向左移
4.如图所示，纸面内竖直向上的长直绝缘导线通有向上的电流，导线左右有、两点，它们相对于导线对称，整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外未画出。若通电导线在点产生的磁感应强度大小为，则( )
A. 点磁感应强度大小为 B. 点磁感应强度大小为
C. 、两点磁感应强度大小、方向都不同 D. 点磁感应强度方向垂直纸面向里
5.如图所示，甲、乙相同的带正电小球从离水平地面同一高度处以初速度水平向左抛出，乙球处于垂直纸面向里的匀强电场中，下列说法正确的是
A. 甲比乙先着地，甲、乙两球落地时的速度大小相等
B. 乙比甲先着地，甲、乙两球落地时的速度大小相等
C. 甲、乙同时着地，甲球落地时的速度比乙球落地时的速度大
D. 甲、乙同时着地，乙球落地时的速度比甲球落地时的速度大
6.甲，乙，丙为三个完全相同的金属小球，甲带电量，乙带电量，丙不带电，将甲、乙固定，相距，甲、乙间的相互作用力为；然后让丙球反复与甲、乙球多次接触，最后移去丙球，甲、乙两球最后总带电量和甲，乙两球间的相互作用力分别变为( )
A. B. C. D.
7.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环面积为，导体环的总电阻为。磁场向上为正，磁感应强度随时间的变化如乙图所示，。下列说法正确的是( )
A. 时，导体环中电流为零
B. 第内，导体环中电流为俯视顺时针方向
C. 第内，导体环中电流的大小为
D. 第内，通过导体环中某一截面的电荷量为零
8.如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，电源的电动势为、内阻为，定值电阻的阻值为，滑动变阻器的最大阻值是闭合开关，当滑动变阻器的滑片由最左端向最右端滑动过程中，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数变大 B. 滑动变阻器消耗的功率一直变大
C. 电源内部消耗的功率变小 D. 电源的最大效率约为
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，电源电动势，电源内阻忽略不计，电路中的电阻，小型直流电动机的内阻，闭合开关后，电动机转动，电压表示数，电动机以匀速竖直向上提升质量为重物，重力加速度取，则
A. 电流表的示数为 B. 电动机的发热功率为
C. 电动机输出的机械功率为 D. 重物的质量
10.通常用质谱仪来分析同位素，如图所示为一质谱仪，该质谱仪由加速电场和一半圆形的匀强磁场构成磁场的圆心为两个电荷量相同、质量不同的带电粒子经同一电场加速后，由点垂直方向进入磁场，经过一段时间粒子、分别到达竖直接收屏的、两点已知粒子到达接收屏时粒子的速度与接收屏垂直，粒子的速度与接收屏的夹角为忽略粒子间的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 磁场方向垂直纸面向里 B. 粒子、做圆周运动的半径比为
C. 粒子、的质量比为 D. 粒子、在磁场中运动的时间比为
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.如图甲所示，将两个不同金属电极插入水果中就可以做成一个水果电池，某同学准备测定一水果电池的电动势和内阻。实验室提供的器材如下：
A.待测水果电池电动势约、内阻小于
B.滑动变阻器阻值
C.滑动变阻器阻值
D.电压表量程，内阻约
E.毫安表量程，内阻为
F.开关一个，导线若干
为了尽可能准确测定这个水果电池的电动势和内阻，已提供的如图甲、乙所示的两个测量电路图应选______填“甲”或“乙”；滑动变阻器应选______填“”或“”。
该同学实验时根据记录的数据在坐标系中描点并作出图线如图丙所示，根据图线求出这个水果电池的电动势为____，内阻为___内阻结果保留整数。
12.某实验小组做“测量一粗细均匀的新材料制成的金属丝的电阻率”实验。备选器材如下：
A.电动势、内阻很小的直流电源
B.量程为、内阻的电流表
C.量程为、内阻的电流表
D.量程为、内阻约为的电压表
E.最大阻值为、最大允许电流为的滑动变阻器
F.定值电阻
G.定值电阻
H.开关一个，导线若干
I.多用电表，螺旋测微器，刻度尺
如图甲所示，用螺旋测微器测待测金属丝的直径，则螺旋测微器的示数_______，如图乙所示，用多用表“”挡粗测其电阻为_______。
采用图丙所示电路尽可能精确地测量该金属丝的电阻率，电流表应选用_______选填“”或“”，定值电阻应选用_______选填“”或“”。
电压表的示数记为，所选用电流表的示数记为，则该金属丝的电阻的表达式_______；若用刻度尺测得待测金属丝的长度为，则其电阻率的表达式为_______表达式中所用到的物理量必须用对应的物理量符号表示，不得直接用数值表示。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，为竖直放在场强为的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的部分是半径为的半圆环为半圆弧的中点，轨道的水平部分与半圆环相切于点，为水平轨道的一点，而且，把一质量、带电荷量的负电小球，放在水平轨道的点，由静止释放后，在轨道的内侧运动。取，求：
它到达点时的速度是多大？
它到达点时对轨道的压力是多大？
要是小球能安全通过最高点，则开始释放点应距离点至少多远？
14.如图所示的坐标系中，轴的右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，轴的左侧存在沿轴正方向的匀强电场。点为轴上的点，，一电荷量为、质量为的正粒子由点沿轴的正方向射入磁场，经过一段时间粒子通过轴进入电场，速度方向与轴的负方向成，粒子在电场中垂直轴经过点。忽略粒子的重力，求：
粒子射入磁场的初速度大小；
电场强度；
粒子从开始到第二次经过轴的时间。
15.如图所示，质量为的长木板静止在光滑的水平面上，质量为的物块放在平台上，平台的上表面与长木板的上表面在同一水平面上，物块与平台右端相距，木板的左端紧靠平台的右端，质量为的小球用长为的轻绳悬挂在固定点上，将轻绳向左拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与物块沿水平方向发生弹性碰撞，物块与小球均可视为质点，不计空气阻力，物块与平台、木板之间的动摩擦因数均为，重力加速度取。求：
小球与物块碰撞前瞬间，细线拉力大小；
小球与物块碰撞过程中，物块对小球的冲量大小；
要使物块不滑离木板，木板至少多长？
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【详解】电流既有大小，又有方向，但运算法则符合代数运算法则，是一个标量，故A错误；
B.导体的电阻是其本身的属性，与它两端的电压、通过它的电流无关，故B错误；
C.根据电阻定律 ，将一根导线等分为二，电阻减半，而电阻率是导体材料的特性，与长度无关，故C错误；
D.用多用电表测电阻时，如果指针偏转角度太大，应换用较小倍率后重新调节测量，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】【分析】、根据正电荷形成的电场电场线方向由正电荷指向无穷远，判断点电荷的电性；
B、根据电场线的分布情况，分析场强关系；
C、根据顺着电场线方向电势降低，分析点电势电势的高低；
D、根据电场线可判断电势变化情况，再分析电荷电势能变化情况，再判断电场力对试探电荷做功的正负。
【解答】、正电荷形成的电场电场线方向由正电荷指向无穷远，图中只有最上面一个点电荷满足带正电，故A项正确；
B、电场线疏密体现电场强度的大小，由图中电场线的分布情况可知最大，故B项错误；
C、某点处等势面垂直于电场线方向，可画出点所在等势面，根据沿电场线方向电势逐渐降低，可判断 ，故C项正确；
D、若将一带正电的试探电荷从移动到，电势降低，电势能减小，电场力做正功， 故D项正确。
本题选错误的，故选B。
3.【答案】
【解析】【分析】本题主要考查电容器的动态分析。根据电流表中电流的方向判断电容器的带电量变化，由可知电容的变化，由公式分析即可求解。
【解答】电流表中有到的电流，说明电容器在放电，电容器的带电量减小，由可知，电容器的电容减小，由可知，可能是电介质向左移，两板间距离增大，板向上移，正对面积减小，板向左移，故BCD可能，不可能。
故选A。
4.【答案】
【解析】
【详解】由右手螺旋定则可知，直导线在点产生的磁场方向垂直纸面向里，在点产生的磁场垂直纸面向外，由叠加原理可知，点磁感应强度大小为
方向垂直纸面向外，由于、两点相对于导线对称，则点磁感应强度大小为
方向垂直纸面向外
故选B。
5.【答案】
【解析】【分析】
本题考查带电小球在叠加场中运动。注意对物体受力情况的分析，要灵活运用运动的合成与分解，不涉及到运动过程的题目可以运用动能定理去解决，简洁、方便。
甲球只受到重力作用，作平抛运动；乙球除受重力之外，还受垂直纸面向里的电场力作用，这两个力都是恒力，所以小球做匀加速曲线运动，可以认为小球同时参与了竖直方向和水平方向两个匀变速直线运动，并且电场力也对小球做正功，根据动能定理即可得出结论。
【解答】
由题意可知，甲球只受到重力作用，作平抛运动，竖直方向做自由落体运动；乙球除受重力之外，还受垂直纸面向里的电场力作用，这两个力都是恒力，所以小球做匀加速曲线运动，竖直方向做自由落体运动；由于甲、乙高度相等，所以甲、乙同时着地，故AB错误；
甲球只有重力做功，乙球除重力做功外，电场力对其做正功，根据动能定理可知：乙球合外力做的功比甲球合外力做的功大，而甲乙球初速度相等，故乙球的末速度比甲球大，故C错误，D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】带电体相互接触后移开，同种电荷电量平分，异种电荷电量先中和再平分，将甲、乙固定起来，然后让丙球反复与甲、乙球接触，最后移走丙，所以甲、乙、丙最终带电量为
甲、乙两球所带电荷总量为，原来甲、乙之间的相互吸引力大小为
则变化后两球之间的相互作用力为，故C正确，ABD错误。
故选：。
根据接触起电的特点得出电荷的分布，结合库仑定律得出变化后的作用力的大小。
本题主要考查了库仑定律的相关应用，理解接触起电的特点，结合库仑定律即可完成分析。
7.【答案】
【解析】
【详解】 时，穿过导体环的磁通量变化率不为零，则导体环中感应电流不为零，A错误；
B.第内，向上穿过导体环的磁通量增大，根据楞次定律感应磁场方向向下，由安培定则可知，导体环中电流为俯视顺时针方向，B正确；
C.第内，导体环中电流大小为
C错误；
D.第内与第内产生的感应电流相同，则第内，通过导体环中某一截面的电荷量为
D错误；
故选B。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查闭合电路欧姆定律的动态分析以及电功率。当滑动变阻器的滑片由端向端滑动时，滑动变阻器的有效电阻增大，由闭合电路的欧姆定律确定电路中的电流变化；分析滑动变阻器消耗的功率时需将定值电阻视为电源内阻的一部分，用外电路功率随外电阻变化关系分析；由热功率公式分析电源内部功率变化；电源的效率，由此即可正确求解。
【解答】
A.变阻器滑片从向端滑动，接入阻值变大，总电阻变大，总电流变小，故A错误；
B.当变阻器阻值等于时功率最大，故变阻器功率先增大再减小，故B错误；
C.由，可知电源内部功率变小，故C正确；
D.电源的效率，所以当变阻器阻值最大时，，电源效率最大为，故D错误。
9.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了串联电路、非纯电阻电路；本题中电动机正常工作时其电路是非电阻电路，不能直接根据闭合电路欧姆定律求出电流。
以电阻为研究对象，根据欧姆定律求出电路中的电流，求出电动机的输入功率和效率；由得出重物质量。
【解答】
A.由电路中的电压关系可得电阻的分压，流过电阻的电流，即电流表的示数为，故A正确；
通过电动机的电流，电动机的分压，输入电动机的电功率；电动机的发热功率，电动机输出的机械功率，故B正确，C错误；
D.因，解得，故D正确。
10.【答案】
【解析】【分析】
本题考查质谱仪。粒子在电场中加速，根据动能定理求出粒子进入磁场时的速度．在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系求轨迹半径，根据洛伦兹力提供向心力求解未知量，根据周期公式结合轨迹对应的圆心角求时间。
【解答】
加速电场中上极板带正电，粒子能在电场中加速，说明粒子带正电，又由左手定则可知，磁场方向向外，A错误
设粒子、从磁场边界的、两点离开磁场，结合粒子的轨迹找出磁场的圆心，如图所示，
由几何关系可知粒子、的圆心分别在、两点，设磁场的半径为，则粒子的轨道半径为，为正三角形，粒子的轨道半径为，则粒子、的半径比为，B错误
粒子在电场中加速时有，粒子在磁场中偏转时有，解得，粒子、的质量比为，C正确
联立可解得，粒子、的周期之比为，又由几何关系可知粒子、的轨迹所对应的圆心角分别为、，所以粒子、在磁场中运动的时间为、，解得，D正确．
11.【答案】 甲
【解析】【详解】电流表的内阻已知，故电流表用内接采用甲电路图。
毫安表满偏时，电路的总电阻
所以滑动变阻器接入电路的阻值最小应为几百欧，故滑动变阻器选择。
图线如题图丙所示，图线与纵轴截距即为电动势，即
图像的斜率绝对值为
解得
12.【答案】

【详解】根据螺旋测微器读数规则可知
故填；
多用电表用倍率测量，读数为
故填；
电压表量程为，电阻丝电阻约，电流表量程应该为左右，可以将量程的电流表并联的电阻改装成量程为的电流表，故电流表选择，定值电阻选择；
金属丝中电流为
电压为
由欧姆定律可得金属丝电阻
故填 ；
由电阻定律
而
联立解得电阻率为
故填 。

【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】解：小球在点的速度大小是，则对于小球由到的过程中，应用动能定理
解得
在点的圆轨道径向方向上，小球受到轨道对它的弹力和电场力，应用牛顿第二定律，有
解得
由牛顿第三定律可知，它对轨道的压力为．
在点，小球要恰好通过，则
设释放点距点的距离为，由动能定理得
解得
为了使带电小球在半圆弧轨道上运动不脱轨，小球在水平轨道上释放的位置到点的距离至少为．
答：它到达点时的速度是；
它到达点时对轨道的压力是；
要是小球能安全通过最高点，则开始释放点应距离点至少为。
【解析】应用动能定理研究小球由的过程，求出小球在点的速度大小，
对小球在点进行受力分析，找出径向提供向心力的外力，应用牛顿第二定律求解球受到的支持力，再由牛顿第三定律求解压力，
在点，小球要恰好通过，则，从释放点到点根据动能定理解得。
在本题中物体不仅受重力的作用，还有电场力，在解题的过程中，一定要分析清楚物体的受力和运动过程，根据动能定理和牛顿第二定律灵活列式求解。
14.【答案】 ； ；
【详解】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动作出运动轨迹示意图如图所示
由几何关系得
粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力
解得
设带电粒子从进入电场到点时间为，沿轴方向做匀速直线运动，有
粒子在电场中垂直轴经过点，沿轴方向做匀变速直线运动且点沿轴方向的分速度为零，有
由牛顿第二定律得
解得
电粒子进入电场前在磁场中运动的时间
粒子从开始到第二次经过轴的时间为
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】解：设小球与物块碰撞前瞬间的速度大小为 ，根据机械能守恒有，
解得，
小球在最低点时，根据牛顿第二定律有，
解得。
设小球与碰撞后瞬间，小球速度大小为 、物块的速度大小为 ，根据动量守恒有，
根据能量守恒有，
解得，
此过程，物块对小球的冲量大小。
开始时离平台右端的距离 ，物块刚滑上长木板时的速度大小为 ，根据动能定理有，
解得，
物块在木板上滑行时二者动量守恒，最终速度相同为 ，
，
解得，
滑行过程中物块与木板系统动能减少转化为内能，，
解得板长。

【解析】本题是动量守恒定律、能量守恒定律、动能定理、牛顿第二定律以及运动学公式的综合运用，要知道小球和碰撞的瞬间， 小球在最低点与物块沿水平方向发生弹性碰撞。
研究小球下摆的过程，根据机械能守恒定律或动能定理求出小球摆到最低点时的速度，结合牛顿第二定律求出细线拉力大小；
小球在最低点与发生弹性正碰，根据动量守恒定律和机械能守恒定律求出碰后两者的速度，根据动量定理可得物块对小球的冲量大小；
根据动能定理、动量守恒定律和功能关系计算木板的最小长度。
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