河南省汝州市实验中学2020学年高二物理上学期期末模拟试题

河南省汝州市实验中学2020学年高二物理上学期期末模拟试题

汝州市实验中学2020年高二上期末模拟试题 ‎ 物理试题 第Ⅰ卷（选择题 共50分）‎ 一、 选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1—7题只有一项符合题目要求，第8—10题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）‎ ‎1.如果空气中的电场很强，使得气体分子中带正、负电荷的微粒所受的相反的静电力很大，以至于分子破碎，于是空气中出现了可以自由移动的电荷，那么空气变成了导体，这种现象叫做空气的“击穿”。已知高铁上方的高压电接触网的电压为27.5 kV。阴雨天时当雨伞伞尖周围的电场强度达到2.5×104 V/m时空气就有可能被击穿。因此乘客阴雨天打伞站在站台上时，伞尖与高压电接触网的安全距离至少为(　　)‎ A．0.6 m　　　　　　　 B．1.1m C．1.6 m D．2.1 m ‎2．在直角坐标系Oxyz中有一四面体OABC，其顶点坐标如图所示。在原点O固定一个电荷量为－Q的点电荷，下列说法正确的是(　　)‎ A．A、B、C三点的电场强度相同 B．平面ABC构成一个等势面 C．若在A、B、C三点放置三个点电荷，－Q所受电场力的合力一定不可能为零 D．若将试探电荷＋q自A点沿－x轴方向移动到O点的过程中，其电势能增大 ‎3.如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量G＝500 N，电源电动势E＝90 V，电源内阻为2 Ω，不计各处摩擦，当电动机以v＝0.6 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A，下列判断不正确的是(　　)‎ A．电动机消耗的总功率为400 W B．电动机线圈的电阻为0.4 Ω C．电源的效率约为88.9%‎ D．电动机的效率为75%‎ ‎4.如图所示，匀强磁场方向垂直矩形线框平面，先后两次将线框从磁场中同一位置匀速拉出有界磁场.第一次速度为v1＝v，第二次速度为v2＝4v.则在先后两次过程中有(　　)‎ A.流过线框任一横截面的电荷量之比为1∶4‎ B.线框中感应电动势之比为1∶4‎ C.线框所受安培力之比为1∶8‎ D.沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1∶8‎ ‎5.如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和两直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态。在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P。当P中通以方向向外的电流时(　　)‎ A．导线框将向左摆动 B．导线框将向右摆动 C．从上往下看，导线框将顺时针转动 D．从上往下看，导线框将逆时针转动 ‎6.法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看，金属杆(　　)‎ A．向左摆动 B．向右摆动 C．顺时针转动 D．逆时针转动 ‎7.如图所示，有界匀强磁场边界线SP∥‎ MN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场，粒子的带电荷量相同，其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角，设两粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2，则t1∶t2为(重力不计)(　　)‎ A．1∶3　　　　　　　　 B．4∶3‎ C．1∶1 D．3∶2‎ ‎8．如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m，带电荷量为q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且相互垂直的匀强磁场和匀强电场中，设小球带电荷量不变，小球由静止下滑的过程中：( )‎ A. 摩擦力先减小，后增大 B．小球加速度一直增大 C．杆对小球的弹力一直减小 D．小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变 ‎9.如图所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角，M、P两端接一阻值为R的定值电阻，阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。t＝0时对金属棒施一平行于导轨的外力F，金属棒由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动。下列关于穿过回路abPMa的磁通量变化量ΔΦ、磁通量的瞬时变化率ΔΦΔt、通过金属棒的电荷量q以及a、b两端的电势差U随时间t变化的图像中，正确的是(　　)‎ ‎10.在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，如图．PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大．一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线(Ⅰ ‎)位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的如图(Ⅱ)位置时，线框的速度为，则下列说法正确的是(　　)‎ A． 图(Ⅱ)时线框中的电功率为 B． 此过程中回路产生的电能为mv2‎ C． 图(Ⅱ)时线框的加速度为 D． 此过程中通过线框横截面的电荷量为 第Ⅱ卷（非选择题 共50分）‎ 一、 实验题(请将答案填在答题卡的相应位置。2小题，共12分。)‎ ‎11.(4分)小明同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，为了更准确选取电压表和电流表的合适量程，决定先用多用电表测量小灯泡的阻值。‎ ‎(1)在使用前发现电表指针位置如图甲所示，该同学应该调节哪个位置________ (选“①”或者“②”)。‎ ‎(2)小明使用多用电表欧姆挡的“×10”挡测量小灯泡电阻阻值，读数如图乙所示，为了更准确地进行测量，小明应该旋转开关至欧姆挡________(填“×100”或 “×1”)挡，两表笔短接并调节________(选“①”或者“②”)。‎ ‎(3)按正确步骤测量时，指针指在如图丙位置，则小灯泡阻值的测量值为________ Ω。‎ ‎12.(8分)某课外小组的三位同学想要测量以下三种电池的电动势和内电阻：‎ Ⅰ.R20(1号)干电池：电动势约为1.5 V Ⅱ.R6(5号)干电池：电动势约为1.5 V Ⅲ.某种锂电池：电动势约为20 V 他们可选择的部分器材有：‎ A．电压表(量程0～3 V时内阻约3 kΩ；量程0～15 V时内阻约15 kΩ)‎ B．电阻箱(阻值范围0～999 Ω)‎ C．电阻箱(阻值范围0～99 999 Ω)‎ D．滑动变阻器(阻值0～50 Ω，额定电流1.5 A)‎ E．滑动变阻器(阻值0～2 kΩ，额定电流0.5 A)‎ F．电流表(量程为0.6 A，内阻约0.125 Ω)‎ 为完成测量，三位同学进行了如下实验：‎ ‎(1)甲同学将一节1号干电池直接接在量程为3 V的电压表两端(如图甲所示)，将此时电压表的示数作为电池电动势的测量值。以下对这种测量方法的误差分析正确的是________。‎ A．这种测量方法得到的电动势的测量值比真实值大 B．这种测量方法造成误差的原因是测量时电路中有微小电流 C．因为“断路时路端电压等于电源电动势”，所以这种测量方法的系统误差为零 ‎(2)乙同学将一节5号干电池接入图乙所示电路中，为完成该实验，电压表应选择的量程是________ V；滑动变阻器应选择________(选填相应器材前的字母)。‎ ‎(3)乙同学根据测量数据画出UI的图像如图丙所示(图中只画了坐标纸的大格)，关于此图像的下列说法中正确的是________。‎ A．此图线在横轴上的截距表示电池被短路时的短路电流 B．为减小误差，可以将原坐标纸上两坐标轴交点处的纵坐标取为1.0 V，使每小格代表的电压值变小，从而放大纵轴的标度 C．纵轴的标度放大后，图线在横轴上的截距仍表示电池被短路时的短路电流 D．纵轴的标度放大后，电池的内阻仍等于图线斜率的绝对值 ‎(4)丙同学为了测量锂电池的电动势，想给量程是15 V的电压表串联一个定值电阻(用电阻箱代替)，改装成量程是25 V的电压表，实验电路如图丁所示，请将以下电压表改装过程的主要实验步骤补充完整：‎ A．闭合开关前将滑动变阻器的滑片移至________端(选填“a”或“b”)，并把电阻箱阻值调到零 B．闭合开关后调节滑动变阻器使电压表示数为10 V C．保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱使电压表示数为________ V D．不改变电阻箱的阻值，保持电阻箱与量程为15 V的电压表串联，撤去其它线路就得到量程为25 V的电压表 ‎(5)丙同学的上述操作步骤中，电阻箱应选________，滑动变阻器应选________。(选填相应器材前的字母)‎ 一、 计算题(本题共4小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.)‎ ‎13．(6分)如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源。现把一个质量m＝0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R＝2.5 Ω，金属导轨的其他电阻不计，g取10 m/s2。已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，试求：‎ ‎(1)导体棒受到的安培力大小；‎ ‎(2)导体棒受到的摩擦力的大小。‎ ‎14. (10分)如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角为θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B，在导轨的 AC端连接一个阻值为 R的电阻，一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab，从静止开始沿导轨下滑，求此过程中ab棒的最大速度。已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电阻都不计。‎ ‎15. (10分)如图所示，在空间有一坐标系xOy，直线OP与x轴正方向的夹角为30°，第一象限内有两个大小不同、方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，直线OP是它们的边界，OP上方区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的质子(不计重力)以速度v从O点沿与OP成30°角的方向垂直于磁场进入区域Ⅰ，质子先后通过磁场区域Ⅰ和Ⅱ后，恰好垂直打在x轴上的Q点(图中未画出)，试求：‎ ‎(1)区域Ⅱ中磁场的磁感应强度大小；‎ ‎(2)Q点的坐标。‎ ‎16. (12分)如图甲所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为，第一四象限有磁场，方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0～3t0时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影响）。‎ 已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、、t0 、B为已知量。（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况）‎ ‎（1）求电压U0的大小。‎ ‎（2）求t0时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。‎ ‎（3）何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间。‎ 图乙 图甲 一、 选择题 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 答案 A B A B C 题号 ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ 答案 D B AC BD AB 二、实验题 ‎11.答案 (1)①　(2)×1　②　(3)28(27～29范围均可)‎ ‎12.答案 (1)B　(2)0～3　D　(3)ABD　(4)a　6　(5)C　D 三、计算题 ‎13.解：(1)由闭合电路欧姆定律：I＝ER＋r＝1.5 A，‎ 由安培力公式得F＝BIL＝0.3 N。‎ ‎(2)由平衡关系式，F＋f＝mgsinθ，‎ 得f＝－0.06 N，即导体棒受到的摩擦力大小为0.06 N。‎ ‎14.解： 解析：ab沿导轨下滑过程中受四个力作用，即重力mg，支持力FN、摩擦力Ff和安培力F安，如图所示，ab由静止开始下滑后，将是（为增大符号），所以这是个变加速过程，当加速度减到a=0时，其速度即增到最大v=vm，此时必将处于平衡状态，以后将以vm匀速下滑,ab下滑时因切割磁感线，要产生感应电动势，根据电磁感应定律：‎ E=BLv ①‎ 闭合电路ACba中将产生感应电流，根据闭合电路欧姆定律：‎ I=E/R ②‎ 据右手定则可判定感应电流方向为aACba，再据左手定则判断它受的安培力方向如图示，其大小为：‎ F安=BIL ③‎ 取平行和垂直导轨的两个方向对ab所受的力进行正交分解，应有：‎ FN =mgcosθ , Ff =μmgcosθ 由①②③可得 以ab为研究对象，根据牛顿第二定律应有：‎ ab做加速度减小的变加速运动，当a=0时速度达最大 因此，ab达到vm时应有：‎ ‎ ④‎ 由④式可解得 ‎15.解：(1)设质子在磁场Ⅰ和Ⅱ中做圆周运动的轨道半径分别为r1和r2，区域Ⅱ中磁感应强度为B′，由牛顿第二定律知：‎ qvB＝mv2r1①，qvB′＝mv2r2②‎ 粒子在两区域运动的轨迹如图所示，由几何关系可知，‎ 质子从A点出磁场I时的速度方向与OP的夹角为300，故质子在 磁场I中轨迹的圆心角为  θ=60°‎ 则△O1OA为等边三角形 OA=r1 ③，r2=OAsin30°④‎ 由①②③④解得区域II中磁感应强度为  B′=2B ‎（2）Q点坐标  x=OAcos30°+r2=r1cos30°+r2‎ 故  x=‎ ‎16.解：（1）①，‎ ‎②（0.5分），③‎ 联立三式，解得两极板间偏转电压为④‎ ‎（2）时刻进入两极板的带电粒子，前时间在电场中偏转，后时间两极板没有电场，带电粒子做匀速直线运动。⑤，⑥‎ 带电粒子离开电场时的速度大小为⑦‎ 进磁场做匀速圆周运动：⑧，联立③⑤⑥⑦⑧得⑨。‎ ‎（3）时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。‎ ‎⑩， ，联立③⑤⑩式得， ，‎ 周期 ，联立以上两式解得