2017-2018学年河南省实验中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年河南省实验中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

河南省实验中学2017-2018学年高二上学期期中考试物理试题 一、选择题 ‎1. 物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，物理学的许多发明创造广泛应用于社会生产和生活中，下列说法中正确的是( )‎ A. 静电复印、静电喷漆和静电植绒都应用了静电屏蔽的原理 B. 燃气灶中的电子点火器应用了尖端放电的原理 C. 安培提出了场的概念并引入磁场线描述磁场 D. 奥斯特提出的分子电流假说可以解释铁棒被磁化的原因 ‎【答案】B B、燃气灶中的电子点火器应用了尖端放电的原理，故B正确；‎ C、法拉第提出了场的概念并引入磁场线描述磁场，故C错误；‎ D、安培提出的分子电流假说可以解释铁棒被磁化的原因，故D错误；‎ 综上所述本题答案是：B ‎2. 如图所示，真空中固定两个等量的正、负点电荷，O点为两点电荷连线中点。过O点的中垂线上有关于O点对称的A、B两点，关于电场强度和电势的判断，正确的是( )‎ A. A、O、B三点电场强度相同 B. A、O、B三点电势相同 C. O点电场强度为零 D. O点电势大于A、B两点电势 ‎【答案】B ‎【解析】等量异种电荷形成的电场线和等势线分布如下图：‎ AC、电场线的疏密表示了场强的大小，从图像上可以看出：A、O、B三点电场强度不相同，且O点电场强度不为零，故AC错；‎ BD、从图像可以看出：A、O、B三点的连线是一条等势线，所以三点的电势相等，故B正确，D错误；‎ 综上所述本题答案是：B 点睛：本题旨在考察对电场线的理解，要知道电场强度是矢量，比较时不仅要比较大小还要比较方向，对于等量异种点电荷和等量同种点电荷的电场线，等势线的分布是考试的热点，要抓住对称性进行记忆。‎ ‎3. 地球的周围存在地磁场，能有效地改变射向地球的宇宙射线的方向，使它们不能到达地面，从而保护地球上的生命。假设有一束带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来（如图，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地理北极），不考虑粒子受到的其他力的作用，只在地磁场的作用下，粒子在进入地球周围的空间时，其偏转方向以及速度大小的变化情况是( )‎ A. 相对于预定地点向东偏转，速度变大 B. 相对于预定地点向西偏转，速度变大 C. 相对于预定地点向东偏转，速度大小不变 D. 相对于预定地点向西偏转，速度大小不变 ‎【答案】C ‎【解析】当带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时,根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向东,所以粒子将向东偏转.而洛伦兹力一定垂直与速度,不做功,故不改变速度大小.所以C选项是正确的 综上所述本题答案是：C 点睛：根据地球磁场的分布,由左手定则可以判断粒子的受力的方向,从而可以判断粒子的运动的方向.‎ ‎4. 如图所示，图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两个粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等。现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示，点a、b、c为实线与虚线的交点，已知O点电势高于c点。若不计重力，则( )‎ A. M带负电荷，N带正电荷 B. N在a点的速率小于M在c点的速率 C. N从O点运动至a点的过程中克服电场力做功 D. M从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零 ‎【答案】D ‎【解析】A项，O点电势高于c点，由此可判断出电场力方向竖直向下，由N粒子向上运动可知N带负电荷，M粒子先向斜上方运动然后向下运动，M粒子带正点荷，故A项错误。‎ B项，O到a的电势差等于O到c的两点的电势差，而且电荷和质量大小相等，电场力做的都是是正功，根据动能定理得a与c两点的速度大小相同，故B项错误。‎ C项，N粒子从O点运动到a点过程中电场力做正功而不是克服电场力做功，故C项错误。‎ D项，图中的虚线为等势线，所以M点从O点到b点的过程中电场力对粒子做功等于零，故D项正确。‎ 综上所述本题正确答案为D。‎ ‎5. 如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E=9.0V，内阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1=2mA；当电流表的示数I2=3.6mA时，热敏电阻的温度是( )‎ ‎ ‎ A. 60℃‎ B. 80℃‎ C. 100℃‎ D. 120℃‎ ‎【答案】D ‎【解析】当R的温度等于20℃时，结合图像知电阻R1=4kΩ，此时电流表示数I1=2mA 由闭合电路欧姆定律知： ‎ 解得： ‎ 当电流表的示数I2=3.6mA时 由闭合电路欧姆定律知： ‎ ‎ ‎ 结合图像知：此时温度对于的是 故D正确；‎ 综上所述本题答案是：D 点睛：本题的关键是热敏电阻的阻值会随着温度的升高而减低，所以在运用闭合电路欧姆定律的同时要注意结合图像找到不同温度下热敏电阻的阻值。‎ ‎6. 如图所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，G为静电计。开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，不考虑静电计引起的电荷量变化，为了使指针张开角度增大些，下列采取的措施可行的是( )‎ A. 保持开关S闭合，将A、B两极板分开些 B. 保持开关S闭合，将变阻器滑动触头向右移动 C. 断开开关S后，将A、B两极板分开些 D. 断开开关S后，将A、B两极板靠近些 ‎【答案】C ‎【解析】AB、要使静电计的指针张开角度增大些，必须使静电计金属球和外壳之间的电势差增大，保持开关S闭合，不管是将A、B两极板分开些，还是将滑动变阻器滑动触头向右或向左移动，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，故AB错误； ‎ CD、断开开关S后，将A、B分开些，电容器的带电量不变，电容减小，电势差增大，C正确；D错误；‎ 综上所述本题答案是：C ‎7. 如图所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域，当速度大小为时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为，当速度大小为时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为，不计粒子重力，则( )‎ A. ，‎ B. ，‎ C. ，‎ D. ，‎ ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有得，粒子在磁场中运动的轨迹如图，从B点离开磁场的粒子，圆心在a点，半径等于正六边形的边长，即，从C点离开磁场的粒子，圆心是O点，半径等于正六边形边长的2倍，即，根据半径公式得，，从b点离开磁场的粒子，圆心角；从C点离开磁场的粒子，圆心角，根据，得，故A正确，‎ 考点：考查了带电粒子在匀强磁场中的运动 ‎【名师点睛】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式 ‎，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题，‎ ‎8. 如图所示，匀强电场E竖直向下，匀强磁场B垂直纸面向里。现有三个带有等量同种电荷的油滴M、N、P，若将它们分别置入该区域内，油滴M保持静止，油滴N能水平向左匀速运动，油滴P能水平向右匀速运动，不考虑空气阻力，不考虑电荷间的相互作用，则三个油滴重力的大小关系是( )‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】由静止或匀速运动的条件ΣF=0可知，三个油滴均带负电，且由左手定则分析油滴受到的洛伦兹力，由平衡条件分别列式得：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 三者相比较，,故C正确；‎ 综上所述本题答案是：C 点睛：带电粒子在复合场中运动问题较为复杂，在受力分析时除重力、弹力、摩擦力外，还应该注意电场力和洛伦兹力的分析，之后通过确定粒子的运动状态，由物理规律进行求解。‎ ‎9. 如图所示，在绝缘的斜面上方存在着沿水平向右的匀强电场，斜面上的带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8J，重力做功24J，则以下判断正确的是( )‎ A. 金属块克服电场力做功8J B. 金属块带正电荷 C. 金属块的机械能减少12J D. 金属块的电势能减少4J ‎【答案】BC ‎【解析】A、已知在金属块滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8J，重力做功24J，由动能定理得： ‎ 得： ,故A错 B、金属块向左下滑动，由于电场力做负功，所以带正电荷，故B正确；‎ C、克服摩擦力做功8J，电场力做功﹣4J，所以机械能减少12J，故C正确；‎ D、电场力做负功，所以电势能应该增加了4J，故D错误；‎ 综上所述本题答案是：BC ‎10. 如图所示的电路，电源有内阻，闭合开关S，调节可变电阻R的阻值，使电压表V的示数增大，在这个过程中( )‎ A. 通过电阻R1的电流增加 B. 电阻R2两端的电压减小，减少量小于ΔU C. 通过电阻R2的电流减小 D. 电源的输出功率一定增大 ‎【答案】ABC ‎【解析】A、根据题意电压表的示数增大了,说明R和R1并联的电阻增大,知R增大,总电阻增大,总电流减小,并联部分电压增大,通过R1的电流增大,故A正确；‎ BC、R2接在干路上，由A得干路电流减小,电阻R2两端的电压减小,路端电压增大,而路端电压等于外电路总电压,所以电阻R2两端的电压减小量小于,所以BC选项是正确的.  D、当内电阻和外电阻相等时,电源的输出功率最大,由于不知道原来外电路的电阻与内阻的关系，所以也就不确定输出功率会如何变化，故D错误；‎ 综上所述本题答案是：ABC 点睛：根据题意电压表的示数增大了,说明R和R1并联的电阻增大,知R增大.R增大,外电阻增大,干路电流减小,电阻R2两端的电压减小,根据路端电压的变化,分析电阻R2两端的电压减小量和的大小,由欧姆定律求出电流减小量的范围;当电源的内电阻和外电阻相等的时候,电源的输出功率最大.内外电阻相差越大,输出功率越小 ‎11. 如图甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压，一个重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子，并最终打在B板上。则t0可能的时刻是( )‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】、若时进入电场，则带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零，然后在加速运动，周而复始，在这个过程中粒子的运动方向没有发生过变化一直向右运动，所以能打在B板上，故A正确；‎ B、若进入电场，则带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零，然后在加速运动，周而复始，在这个过程中粒子的运动方向没有发生过变化一直向左运动，所以不能打在B板上，故B错误；‎ C、如进入电场，带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零;然后再反方向加速运动、减速运动至零;如此反复运动,每次向左运动的距离大于向右运动的距离,最终打在A板上,故C错误；‎ D、若进入电场，带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零;‎ 然后再反方向加速运动、减速运动至零;如此反复运动,每次向左运动的距离小于向右运动的距离,最终打在B板上，故D正确；‎ 综上所述本题答案是：AD 点睛：解决本题的关键是理清粒子在一个周期内的运动规律,判断物体一个周期内的位移,从而进行判断.本题也可以通过速度时间图线进行分析.‎ ‎12. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图甲所示，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的匀强磁场中，带电粒子在磁场中运动的动能EK随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是( )‎ ‎ ‎ A. 高频电源的变化周期应该等于 B. 匀强磁场的磁感应强度越大，则粒子获得的最大动能越大 C. 粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大 D. D形金属盒的半径越大，则粒子获得的最大动能越大 ‎【答案】BD ‎【解析】解：A、交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故电源的变化周期应该等于2，故A错误；‎ BC、根据半径公式 知 ，则所以匀强磁场的磁感应强度越大，D形金属盒的半径越大，则粒子获得的最大动能越大，故BD正确；C错误；‎ 综上所述本题答案是：BD ‎ 点睛：本题考查了回旋加速器的原理，特别要记住粒子获得的最大动能是由D型盒的半径决定的．‎ 二．实验题 ‎13. 某学习小组通过实验测量一根长度为L的电阻丝的电阻率．‎ ‎ ‎ ‎（1）由图甲可知电阻丝的直径D=_____ mm．‎ ‎（2）将如下实验操作补充完整：按图乙连接电路，将滑动变阻器R1的滑片P置于B端；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；将电阻箱的阻值调至最大，S2拨向接点2，______，使电流表示数仍为I0，记录此时电阻箱的示数为R2。‎ ‎（3）此电阻丝的电阻率的表达式ρ=________。（用已知量和所测物理量的字母表示）‎ ‎【答案】 (1). 0.378(0.377 0.379) (2). 保持 不变，调节电阻箱 的值 (3). ‎ ‎【解析】试题分析：（1）螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数．‎ ‎（2）根据等效替代法的原理完善实验步骤．‎ ‎（3）根据电阻定律求出电阻率的表达式．‎ 解：（1）由图甲所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0mm，可动刻度示数为37.9×0.01mm=0.379mm，电阻丝直径D=0mm+0.379mm=0.379mm．‎ ‎（2）按图乙连接电路，将滑动变阻器R1的滑片P置于B端；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；将电阻箱R2的阻值调至最大，S2拨向接点2，保持R1不变，调节电阻箱R2的阻值，使电流表示数仍为I0，记录此时电阻箱的示数为R2．‎ ‎（3）由电阻定律得：R2=ρ=ρ，‎ 则电阻率为：ρ=．‎ 故答案为：（1）0.379；（2）保持R1不变，调节电阻箱R2的阻值；（3）．‎ ‎【点评】本题考查了螺旋测微器读数、实验步骤、求电阻率；螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数，螺旋测微器需要估读一位．‎ ‎14. 某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，该同学利用下列所给器材测量该 ‎“水果电池”的电动势E和内阻r。‎ 电流表A1(量程0.6A，内阻约1 Ω)电流表A2(量程20 mA，内阻约50 Ω)‎ 电压表V1(量程4V，内阻约4 kΩ)电压表V2(量程15V，内阻15 kΩ)‎ 滑动变阻器R1(0～10Ω)滑动变阻器R2(0～1000Ω)‎ 待测“水果电池”(电动势E约为4 V，内阻r约为200 Ω) 开关S，导线若干 ‎（1）为尽量减小实验的误差，实验中电流表选择________；电压表选择________；滑动变阻器选________；（填写字母代号。）‎ ‎（2）请在虚线方框中画出实验电路图；‎ ‎（3）该同学实验中记录的6组对应的数据如下表，试根据表中数据在图中描点画出U－I图线；由图线可得，“水果电池”的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω。（计算结果保留3位有效数字。）‎ ‎(4)实验测得的“水果电池”的电动势和内阻与真实值相比，E测________E真，‎ r测________r真(选填“大于”、“小于”或“等于”)。‎ ‎ ‎ ‎【答案】 (1). (2). V1 (3). (4). (5). (6). 小于 (7). 小于 ‎【解析】（1）在实验中应该保证正常工作时，电表的读数大于满偏的 ，所以电压表选V1，回路中的短路电流大约 ，所以电流表选A2，由于待测电阻大约 ，要使滑动变阻器能很好的控制电路，则应该用R2‎ ‎（2）实验电路图如图所示：‎ ‎（3）描点连线如图：‎ 由闭合电路欧姆定律知：，‎ ‎ ‎ 所以图像的纵坐标表示电源电动势，即E=，图像的斜率表示电源的内阻 ‎ ‎（4）从电路图可以看出，当外电路断路时，电压表测量的是电压表的电压，小于电源电动势，所以E测量值小于真实值，电路所测的内阻实际上是电压表和电源内阻的并联电阻，所以导致电源内阻测量值小于真实值 综上所述本题答案是：‎ ‎（1） ； V1 ‎ ‎（2）实验电路图如图所示：‎ ‎（3）做U-I图如图所示：‎ ‎ ； ‎ ‎（4）小于 ；小于 三、计算题 ‎15. 如图所示为电流天平，可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂上挂有一匝数为n=9的矩形线圈，线圈的水平边长l=10.0cm，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当线圈中通有I=0.10A的电流时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m=3.6g的砝码，才能使两臂再次达到平衡。‎ 求:‎ ‎（1）判断未增加m时，天平平衡时线圈中的电流方向为顺时针还是逆时针？‎ ‎（2）磁感应强度的大小。‎ ‎【答案】（1）未加m时使天平平衡的电流方向为逆时针（2） ‎ ‎........................‎ ‎（2）根据平衡条件得: ‎ 得 ‎ 综上所述本题答案是：（1）未加m时使天平平衡的电流方向为逆时针（2）‎ ‎16. 如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r＝1Ω，电炉电阻R＝19Ω，电解槽电阻r′＝0.5Ω.当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为P1=684W；S1、S2都闭合时，电炉消耗功率为P2=475W(电炉电阻可看作不变)．试求：‎ ‎(1)S1、S2闭合时，流过电解槽的电流大小；‎ ‎(2)S1、S2闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】(1)S1闭合、S2断开时电炉中电流 电源电动势 S1、S2都闭合时电炉中电流为 电源路端电压为 电路的总电流为 流过电解槽的电流为 ‎(2)电解槽消耗的电功率 电解槽内热损耗功率 电解槽转化成化学能的功率为 综上所述本题答案是：(1) (2)‎ 点睛：电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解其电流，只能根据电路中电流关系求电流。‎ ‎17. 如图所示，光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接．在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场．现有一个质量为m、电荷量为q的带正电小球在水平轨道上的A点由静止释放，小球运动到C点离开半圆轨道后，经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方，小球可视为质点，小球运动到C点之前所带电荷量保持不变，经过C点后所带电荷量立即变为零)．已知A、B两点间的距离为2R，重力加速度为g.在上述运动过程中，求：‎ ‎(1)电场强度E的大小；‎ ‎(2)小球在半圆轨道上运动时的最大速率。(计算结果用根号表示)。‎ ‎【答案】(1)（2） ‎ ‎【解析】(1)设小球过C点速度为,小球从A到C过程,根据动能定理,有 小球离开C点后做平抛运动到P点，水平方向： ‎ 竖直方向: ‎ 得：，‎ ‎(2)设小球运动到圆周D点时速度最大,设为v,此时OD与竖直线OB夹角设为,小球从A运动到D过程,根据动能定理：‎ 当时动能最大,得: ‎ 综上所述本题答案是：(1)（2）‎ 点睛：本题关键是明确小球的受力情况和运动情况，然后根据动能定理和平抛运动的分运动公式列式分析。‎ ‎18. 如图所示，在平面直角坐标xOy内，第Ⅰ象限有沿-y方向的匀强电场，第Ⅳ象限有垂直于纸面向外的匀强磁场。现有一质量为m、带电量为+q的粒子（重力不计）以初速度v0沿-x方向从坐标为（3l，l）的P点开始运动，接着进入磁场后由坐标原点O射出，射出时速度方向与y轴方向夹角为45°。求:‎ ‎（1）粒子从O点射出时的速度v；‎ ‎（2）电场强度E的大小；‎ ‎（3）粒子从P点运动到O点所用的时间。‎ ‎【答案】(1) （2） （3） ‎ ‎【解析】试题分析：带电粒子在电场中做类平抛运动，进入磁场后做匀速圆周运动，最终由O点射出.(如图)‎ ‎(1) 根据对称性可知，粒子在Q点时的速度大小与粒子在O点的速度大小相等，均为v，方向与－x轴方向成45°角，则有 ‎ vcos45°＝v0 (2分) 解得 (1分)‎ ‎(2)在P到Q过程中，由动能定理得 ‎(2分) 解得E＝(2分)‎ ‎(3)设粒子在电场中运动的时间为t1，则(2分)‎ 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，由几何关系得 ‎ (1分)‎ ‎(1分)‎ 粒子在磁场中的运动时间为(1分)‎ 由以上各式联立求得粒子在由P到O过程中的总时间为 考点：本题考查带电粒子在复合场中的运动，‎ 点评：综合性较强，对学生能力的要求较高，关键要理清带电粒子的运动规律．‎ ‎ ‎ ‎ ‎