【物理】河北省石家庄新乐市第一中学2019-2020学年高二上学期综合测试卷（二）试题（解析版）

【物理】河北省石家庄新乐市第一中学2019-2020学年高二上学期综合测试卷（二）试题（解析版）

新乐市第一中学 2019-2020 学年高二物理第一学期 综合测试卷（二） 一、选择题：其中第 1-5 题为单选，第 6-10 题为多选题。 1.如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当电流通过导线时，磁针会发生偏转． 首先观察到这个实验现象的物理学家是 A. 奥斯特 B. 爱因斯坦 C. 伽利略 D. 牛顿 【答案】A 【解析】 【详解】发现电流周围存在磁场的物理学家是奥斯特； A．奥斯特，与结论相符，选项 A 正确；B．爱因斯坦，与结论不相符，选项 B 错误； C．伽利略，与结论不相符，选项 C 错误；D．牛顿，与结论不相符，选项 D 错误； 2.下列关于电源电动势的说法正确的是( ) A. 电源是通过静电力把其他形式的能转化为电能的装置 B. 电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领 C. 在电源内部负电荷从低电势处向高电势处移动 D. 把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势也将变化 【答案】B 【解析】 【详解】A、B 项：电源是通过非静电力把其他形式的能转化为电能的装置，故 A 错误，B 正确； C 项：在电源内部，电流方向从负极指向正极，所以负电荷从高电势处向低电势处移动，故 C 错误； D 项：把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势不变，故 D 错误．故选 B。 3.一个电流表的满偏电流 1mAgI  ，内阻 500gR   ，要把它改装成一个量程为 10V 的电 压表，则应在电流表上（ ） A. 串联一个10k 的电阻 B. 并联一个10k 的电阻 C. 串联一个 9.5k 的电阻 D. 并联一个 9.5k 的电阻 【答案】C 【解析】 【详解】把电流表改装成量程为 10V 的电压表需要串联分压电阻，串联电阻阻值 10V 500 9500 9.5k0.001Ag g UR RI          选项 C 正确，ABD 错误；故选 C。 4.如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下 级板都接地．在两极板间有一固定在 P 点的点电荷，以 E 表示两极板间的电场强度，EP 表 示点电荷在 P 点的电势能，θ表示静电计指针的偏角．若保持下极板不动，将上极板向下移 动一小段距离至图中虚线位置，则（ ） A. θ增大，E 增大 B. θ增大，EP 不变 C. θ减小，EP 增大 D. θ减小，E 不变 【答案】D 【解析】 试题分析：若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，则根据 4π SC kd  可知，C 变大，Q 一定，则根据 Q=CU 可知，U 减小，则静电计指针偏角θ减小；根据 UE d  ，Q=CU， 4π SC kd  ，联立可得 4πkQE S ，可知 Q 一定时，E 不变；根据 U1=Ed1 可知 P 点离下极 板的距离不变，E 不变，则 P 点与下极板的电势差不变，P 点的电势不变，则 EP 不变；故 选项 ABC 错误，D 正确． 【考点定位】电容器、电场强度、电势及电势能 【名师点睛】此题是对电容器的动态讨论；首先要知道电容器问题的两种情况：电容器带电 荷量一定和电容器两板间电势差一定；其次要掌握三个基本公式： 4 SC kd   ， UE d  ， Q=CU；同时记住一个特殊的结论：电容器带电荷量一定时，电容器两板间的场强大小与两 板间距无关． 5.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个 D 形 金属盒。两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两 D 形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，下 列说法中正确的是（ ） A. 减小狭缝间的距离 B. 增大匀强电场间的加速电压 C. 增大磁场的磁感应强度 D. 增大 D 形金属盒的半径 【答案】CD 【解析】 【详解】当粒子从 D 形盒中出来时速度最大，根据 2 m m vqv B m R  得 m qBRv m  则最大动能为 2 2 2 2 km m 1 2 2 q B RE mv m   知最大动能与加速的电压无关，与狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和 D 形盒的半径 有关，增大磁感应强度和 D 形盒的半径，可以增加粒子的最大动能。 故选 CD。 6.在炎热的夏天小学生们喜欢戴着装有一个微型电风扇的帽子，微型电风扇中直流电动机的 额定电压为 U，额定电流为 I，线圈电阻为 R，将它接在电动势为 E、内阻为 r 的直流电源 的两极间，电动机恰好能正常工作，则（ ） A. 电源的总功率为 UI B. 电源的输出功率为 UI C. 电动机消耗的热功率为 U2/R D. 电动机消耗的热功率为 I2R 【答案】BD 【解析】 【详解】A．电源的总功率为 P 总=EI＞UI，故 A 错误； B．由题知，路端电压为 U，则电源的输出功率为 P 出=UI，故 B 正确； CD．电源的输出功率等于电动机的输入功率，电动机消耗的热功率 P 热=I2R，由于电动机正 常工作时欧姆定律不成立，IR＜U，所以电动机消耗的热功率小于 U2/R．故 C 错误，D 正确。 故选 BD。 7.质量为 m、电荷量为 q的微粒以速度 v 与水平方向成θ角从 0 点进入方向如图所示的正交的 匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰 好沿直线运动到 A，下列说法中正确的是（ ） A. 该微粒一定带负电荷 B. 微粒从 0 到 A 的运动可能是匀变速运动 C. 该磁场的磁感应强度大小为 cos mg q  D. 该电场的场强为 sinmg q  【答案】AC 【解析】 【详解】A．若粒子带正电，电场力向左，洛伦兹力垂直于 OA 线斜向右下方，则电场力、 洛伦兹力和重力不能平衡，若粒子带负电，符合题意，故 A 正确； B．粒子如果做匀变速运动，重力和电场力不变，而洛伦兹力变化，粒子不能沿直线运动， 与题意不符，故 B 错误； C．粒子受力如图， 由平衡条件得 cosqvB mg  ，解得 cos mgB qv  ，故 C 正确； D．由图 tanqE mg  解得 tanmgE q  ，故 D 错误．故选 AC。 8.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个 D 形 金属盒。两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两 D 形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，下 列说法中正确的是（ ） A. 减小狭缝间的距离 B. 增大匀强电场间的加速电压 C. 增大磁场的磁感应强度 D. 增大 D 形金属盒的半径 【答案】CD 【解析】 【详解】当粒子从 D 形盒中出来时速度最大，根据 2 m m vqv B m R  得 m qBRv m  则最大动能为 2 2 2 2 km m 1 2 2 q B RE mv m   知最大动能与加速的电压无关，与狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和 D 形盒的半径 有关，增大磁感应强度和 D 形盒的半径，可以增加粒子的最大动能。 故选 CD。 9.如图所示，半径为 R 的圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，圆形区域的左侧有一半径 为 r 的金属线圈，R>r．现让金属线圈沿两圆心的连线方向以大小为 v 的速度向右匀速运动， 在线圈从左侧进入磁场区域开始到从右侧完全离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是 A. 线圈中一直有顺时针方向的电流 B. 线圈中先有逆时针方向电流后有顺时针方向电流 C. 线圈中有电流的时间为 4( )R r v  D. 线圈中有电流的时间为 4r v 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．线圈进入磁场的过程中，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律知线圈中有 逆时针感应电流．线圈穿出磁场的过程中，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律知线圈中 有顺时针感应电流，故 A 错误，B 正确； CD．线圈完全在磁场中运动时磁通量不变，没有感应电流，所以进入磁场时线圈有电流的 时间为 2  r v ，线圈穿出磁场时有电流的时间也为 2  r v ，因此线圈中有电流的时间为 4  r v ，故 C 错误，D 正确．故选 BD. 10.如图所示，在一固定的条形磁铁上方有一铁圈，让铁圈由静止自由落下，若下落过程中 铁圈始终水平.不及空气阻力.关于铁圈下落过程下列说法正确的是（ ） A. 铁圈下落到磁铁中间位置时，加速度等于重力加速度 B. 铁圈的加速度始终大于重力加速度 C. 整个下落过程中，铁圈中的电流方向始终不变 D. 若把铁圈换成塑料圈，下落相同高度所需的时间变短 【答案】AD 【解析】 由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁间的相对运动，在铁圈靠近磁铁的过程中为阻碍铁 圈的靠近，线圈对磁铁的作用力竖直向上，在线圈穿过磁铁远离的过程中，为阻碍铁圈的远 离，磁铁对线圈的作用力竖直向上，则在整个过程中，磁铁对线圈的作用力始终竖直向上， 加速度小于或等于 g，当铁圈下落到磁铁中间位置时，加速度等于重力加速度．故 A 正确， B 错误；由图示可知，在铁圈下落过程中，穿过铁圈的磁场方向向上，在铁圈靠近磁铁时， 穿过铁圈的磁通量变大，在铁圈远离磁铁时穿过铁圈的磁通量减小，由楞次定律可知，从上 向下看，铁圈中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故 C 错误；若把铁圈换成 塑料圈，塑料圈中没有电流，那么不会受到磁铁的阻碍，下落相同高度所需的时间会变短．故 D 正确．故选 AD． 点睛：本题考查了楞次定律的应用，正确理解楞次定律阻碍的含义是正确解题的关键，注意 铁圈与塑料圈的不同． 二、填空題 11.两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路测定定值电阻 R0、电源的电动势 E 和内电阻 r，调节滑动变阻器的滑动触头 P 向某一方向移动时，一个同学记录的是电流表 A 和电压表 V1 的测量数据，另一同学记录的是电流表 A 和电压表 V2 的测量数据.并根据数据描绘了如图 (b)所示的两条 U－I 图线.回答下列问题： (1)根据甲、乙两同学描绘的图线，可知 （ ） A.甲同学是根据电压表 V1 和电流表 A 的数据 B.甲同学是根据电压表 V2 和电流表 A 的数据 C.乙同学是根据电压表 V1 和电流表 A的数据 D.乙同学是根据电压表 V2 和电流表 A 的数据 (2)图象中两直线的交点表示的物理意义是 （ ） A.滑动变阻器的滑动触头 P 滑到了最右端 B.电源的输出功率最大 C.定值电阻 R0 上消耗的功率为 0.5 W D.电源的效率达到最大值 (3)根据图(b)，可以求出定值电阻 R0＝___Ω，电源电动势 E＝__V，内电阻 r＝__Ω.（结果都 保留两位有效数字） (4) 该电路中电流表的读数__________（填：“可能”或“不可能”）达到 0.6A，理由 是 ___________．. 【答案】 (1). AD (2). BC (3). 2.0Ω 1.5V 1.0Ω (4). 不可能 当 R 阻值 最小时电流取得最大值 0.5A 【解析】 【详解】（1）[1]从电路图可知，电流表 A 的读数增大时，电压表 V1 的读数减小，电压表 V2 的读数增大；甲同学是根据电压表 V1 和电流表 A 的数据绘制图象的，故 A 正确，B 错误； 乙同学是根据电压表 V2 和电流表 A 的数据绘制图象的，故 C 错误，D 正确．所以选 AD． （2）[2]A.图象中两直线的交点表示电压表 V1 的读数与电压表 V2 的读数相等，即滑动变阻 器的阻值为零．滑动变阻器的滑动触头 P 滑到了最左端，故 A 错误； B.图象可以得出电阻 R0 的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率 增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为零，即电源的输出功率最大，故 B 正确； C.定值电阻 R0 消耗功率为：P=U2I=1.0×0.5 W=0.5 W，故 C 正确； D.电源的效率为： = IU U IE E   ，即 U 越大，效率越大，故 D 错误．所以选 BC． （3）[3][4][5]从图象可以得出定值电阻 R0 的阻值为： 2 0 2.0UR I    ，从甲同学的图象可 以得出图象在 U 轴上的截距为 1.50 V，即电源的电动势为 1.50 V，内阻为图象斜率的绝对值 即： 1.0Ur I    ． （4）[6][7]由上面分析知，当滑动变阻器被短路时电流表的最大值为 0.5A，故该电路中电流 表的读数不能达到 0.6A． 12.某同学为了测量 0〜5 V 电压表的内阻，他从实验室拿来多用电表、几节干电池、最大 阻 值为 100 Ω的滑动变阻器、开关和若干导线． (1)该同学在先用多用电表粗测电压表内阻时，把选择开关旋到欧姆“×1 k”挡，正确调零后， 将黑表笔接电压表的“+5V”接线柱，红表笔接“一”接线柱，多用电表的指针位置如图甲中的 a 所示，则电压表的内阻为________Ω （2）再用伏安法测量其内阻，把多用电表的选择开关旋到直流电流的____(填“100”“10”或 “l”)mA 挡，并把各仪器按图乙接好电路_______． (3)实验中当电压表的示数为 4. 5 V 时，多用电表的指针位置如图甲中的 b 所示，则示数为 _____ mA，则电压表的内阻 Rv=_______(结果保留三位有效数宇）． 【答案】 (1). 1.2×104（或 12k） (2). 1 见解析； (3). 0.42 10.7k(或 1.07×104) 【解析】 【详解】（1）[1]由图可知，电压表内阻为：12×103（或 12k）. （2）[2][3]电路可能出现的最大电流 4.5 0.412000mI A mA  则应把多用电表的选择开关旋到直流电流的 lmA 挡；电路如图； （3）[4][5]电流的示数为 0.42mA，则电压表的内阻 Rv= 4 3 4.5 =1.07 100.42 10    三、计算题 13.如图所示，质量为 m、长度为 L 的水平金属棒 ab 通过两根细金属丝悬挂在绝缘架 MN 下 面，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中．当金属棒通以由 a 向 b 的电流 I 后，将离开原位 置向外偏转θ角而重新平衡，如图所示，重力加速度为 g，则： (1)磁感应强度的大小和方向如何? (2)此时金属丝中的张力是多少? 【答案】（1） mg tanIL  方向竖直向上 （2） 2cos mg  【解析】 【详解】(1) 根据题意画出杆 ab 的受力图如下所示： 导体棒处于平衡状态，设绳子拉力为 T，因此有： Tcos =mg ① Tsin =F 安=BIL ② 联立①②解得 tanmgB IL  根据左手定则可知，磁场方向竖直向上； (2)由平衡条件可得： 2 cosT mg  解得 2cos mgT  14.在如图甲所示的电路中， 螺线管匝数 n=1000、横截面积 S=0.01m2；螺线管线圈电阻为 r=1Ω，R1=4Ω，R2=5Ω，C=30Μf; 在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度 B 按如图 乙所示的规律变化，求： （1）K 断开时，螺线管两端的电压； （2）闭合 K，电路中的电流稳定后，R2 的两端的电压； （3）闭合 K， 当电路中的电流稳定后，再断开 K，断开 K 后流经 R2 的电荷量 【答案】（1）20V（2）10V（3）3×10-4C 【解析】 【详解】(1) 根据法拉笫电磁感应定律 BE n n St t     解得 E=20V (2)闭合 K 电流稳定后，电路中电流 1 2 2EI AR R r    R2 的两端的电压 U2=IR2=10V (3)断开 K，电容器两端的电压 UC=U2= 10V 断开 K 后流经 R2 的电荷量 Q=CU=3×10-4C 15.如图所示，在 xoy 面内，第一象限中有匀强电场，场强大小为 E，方向 沿 y 轴正方向．在 x 轴的下方有匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直纸面向里．今有一个质量为 m 电荷 量为 q 的带负电的粒子 ( 不计粒子的重力和其他 阻力 ) ，从 y 轴上的 P 点以初速度 0v 垂直 于电场方向 进入电场．经电场偏转后，沿着与 x 正方向成30 进入 磁场．试完成：  1 求 P 点离坐标原点 O 的距离 h；  2 求粒子从 P 点出发到粒子第一次离开磁场时所用的时间？ 【答案】（1） 2 0 6 mv qE （2） 03 5 3 3 mv m qE qB  【解析】 【详解】（1）由几何关系得到进入磁场的速度为： 0 0 2 3 cos30 3 vv v  在电场中根据动能定理得： 2 2 0 1 1qEh mv mv2 2   联立解得： 2 0mvh 6qE  ； （2）在电场中运动的时间为： 0 1 tan30yv vt a a   加速度为： qEa m  解得： 0 1 3mvt 3qE  在磁场中运行的时间，由几何关系知： 2 5t T6  而周期为： 2πmT qB  则有： 2 5πmt 3qB  所以共用时间为： 0 1 2 3mv 5πmt t t 3qE 3qB     ． 【点睛】本题考查了带电粒子在电场中和磁场中的运动，知道粒子在电场中做类平抛运动， 在磁场中做圆周运动，灵活掌握运动学公式是正确解题的关键．