【物理】安徽省安庆市2019-2020学年高二上学期期末教学质量监测试题（解析版）

【物理】安徽省安庆市2019-2020学年高二上学期期末教学质量监测试题（解析版）

安庆市2019－2020学年度第一学期期末教学质量监测 高二物理试题 一、选择题 ‎1.我们研究电场的时候，常常引入试探电荷，下列物理量中，哪个与试探电荷无关（　　）‎ A. 电场强度 B. 电势能 C. 静电力对试探电荷所做的功 D. 试探电荷仅受电场力作用时产生的加速度 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电场强度只和电场本身的性质有关，与试探电荷无关，符合题意，A正确；‎ B．电荷的电势能，与试探电荷有关，不合符题意，B错误；‎ C．静电力对试探电荷所做的功，与试探电荷有关，不合符题意，C错误；‎ D．试探电荷仅受电场力作用时产生的加速度，与试探电荷有关，不合符题意，D错误。故选A。‎ ‎2.无限长通电直导线PQ与通电矩形导线框abcd固定在同一平面内，导线和线框的电流方向如图所示，线框ab边与直导线PQ平行。关于通电直导线PQ对通电线框abcd的作用，下列判断正确的是（　　）‎ A. 线框ad、bc边不受安培力作用 B. 线框cd边所受安培力的方向垂直PQ向左 C. 线框所受安培力的合力方向垂直PQ向左 D. 线框有两个边所受安培力的方向相同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】ABD．根据右手螺旋定则可知，直导线PQ在导线右边产生的磁场方向为垂直纸面向里，则根据左手定则可知：ab边受到的安培力方向向左，bc边受到的安培力方向向下，cd 边受到的安培力方向向右（垂直PQ向右），da边受到的安培力向上，ABD错误；‎ C．离PQ越远的位置，磁感应强度越小，故根据安培力公式，ab边受到的安培力大于cd边，bc边受到的安培力大小等于da受到受到的安培力大小，但方向相反，线框所受安培力的合力向左，C正确。故选C。‎ ‎3.如图所示，等量同种正点电荷固定在同一直线上的M、N两点，a、b、c、d为正方形的四个顶点，ab平行于MN，f为MN的中点，e、f、g、h分别为正方形各边的中点，取无限远处电势为零，下列说法正确的是（　　）‎ A. f点电势为零 B. f点电场强度不为零 C. e、g两点电势相等 D 把另一点电荷+q由b点沿直线移到c点，电场力一直不做功 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．等量同种电荷连线的中点处合场强为零，电势大于零，不为零，AB错误；‎ C．根据对称性可知e、g两点电势相等，C正确；‎ D．由电场线分布图可知，正点电荷沿bc从b运动到c时，电场力先做负功后做正功，总功为零，D错误。‎ 故选C ‎4.一匀强电场的方向竖直向下，时刻，一重力不计的带正电粒子以一定初速度水平射入该电场中，时刻该带电粒子的动能为Ek，则Ek–t 关系图象可表示为（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】带电粒子垂直进入电场后做类平抛运动，在沿电场方向上，向下做初速度为零的匀加速直线运动，故沿电场方向上的速度为：‎ ‎，‎ 故t秒时粒子的动能为 ‎，‎ 则说明Ek–t关系图象为一条抛物线，时间为零时，粒子动能不为零，故D正确ABC错误。‎ 故选D。‎ ‎5.如图所示的电路中，在开关S闭合的状态下，有一带电油滴静止在电容器两极板中间，下列有关判断正确的是（　　）‎ A. 保持开关闭合，增大电容器两极板间的距离的过程中，油滴仍将保持静止 B. 保持开关闭合，将滑动变阻器的滑动触片向下移动，油滴将向下运动 C. 断开开关S后，油滴仍将保持静止 D. 断开开关S后，电阻R2上始终没有电流通过 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】在变化前油滴静止，油滴受到的电场力和重力是一对平衡力；‎ A．保持开关闭合，两极板间的电势差恒定不变，若增大电容器两极板间的距离，根据可知两极板间的电场强度减小，则油滴受到的电场力减小，则重力大于电场力，合力向下，粒子将向下运动，A错误；‎ B．保持开关闭合，将滑动变阻器的滑动触片向下移动，连入电路的电阻增大，路端总电阻增大，即路端电压增大，总电流减小，故两端电压减小，所以并联支路两端的电压增大，故通过的电流增大，而总电流减小，所以的电流减小，即两端电压减小，故滑动变阻器两极板间的电势差减小，根据可知两极板间的电场强度减小，则油滴受到的电场力减小，则重力大于电场力，合力向下，粒子将向下运动，B正确；‎ CD．断开开关S瞬间，电容器放电，与电容器能形成闭合回路，故中的电流不为零，电容器放电，两极板间的电场强度减小，油滴向下运动，CD错误。‎ 故选B。‎ ‎6.如图所示，在竖直平面xoy内，固定一半径为R的光滑绝缘的圆形轨道，圆心在O点，第四象限（含x、y轴）内有水平向右的匀强电场，一质量为m，带电荷量为+q的小球，从图中A点静止释放，沿圆弧内侧轨道运动，第一次恰能通过圆弧轨道的最高点，已知重力加速度为g，则匀强电场的电场强度大小为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】小球恰好通过最高点，则有：‎ ‎，‎ 解得小球在最高点的速度为：‎ ‎，‎ 小球从A点到最高点的过程中，根据动能定理可得：‎ ‎，‎ 解得：‎ ‎，‎ 故B正确ACD错误。故选B。‎ ‎7.关于磁场中某处磁感应强度的方向，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 与该处通电电流元所受安培力的方向相同 B. 与该处小磁针静止时N极的指向相同 C. 与该处小磁针静止时S极的指向相同 D. 与该处小磁针N极的受力方向相同 ‎【答案】BD ‎【解析】A．根据左手定则可知，某处磁感应强度方向与该处通电电流元所受安培力的方向垂直，A错误；‎ BCD．小磁针N极受磁力的方向或者静止时N极指向就是该处磁感应强度的方向，BD正确C错误；故选BD。‎ ‎8.如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=2Ω，直流电动机额定功率为6W，额定电压为3V，内阻R0=0.5Ω，调节滑动变阻器R，使电动机刚好正常工作，则此时滑动变阻器通以电流部分的阻值R和电动机的输出功率P分别为（　　）‎ A. R=2.5Ω B. R=3.5Ω C. P=2W D. P=4W ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据可知电动机中的电流为：‎ ‎，‎ 滑动变阻器两端的电压为：‎ ‎，‎ 故滑动变阻器连入电路的电阻为：‎ ‎，‎ A正确B错误；‎ CD．电动机的输出功率为：‎ ‎，‎ C错误D正确。故选AD ‎9.如图所示，正三角形abc区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，一重力不计的带电粒子从顶点a沿与ac边成θ角的方向射入匀强磁场后从ac边上的某点射出磁场。下列说法正确的是（　　）‎ A. 粒子带负电 B. 若仅减小入射角度θ，粒子在磁场中运动时间不变 C. 若仅减小粒子的入射速率，粒子在磁场中运动时间不变 D. 若仅减小磁场的磁感应强度，粒子在磁场中运动时间不变 ‎【答案】AC ‎【解析】A．粒子向右偏转，根据左手定则可知粒子带负电，A正确；‎ BCD．粒子轨迹如图所示，‎ 根据几何知识可知轨迹所对圆心角为，所以粒子在磁场中运动时间为：‎ ‎，‎ 根据式子可知粒子在磁场中运动时间和速度无关，即若仅减小粒子的入射速率，粒子在磁场中运动时间不变，若仅减小入射角度，或者仅减小磁场的磁感应强度，粒子在磁场中运动时间都将变化，C正确BD错误。故选AC。‎ ‎10.磁流体发电机的原理如图所示，现持续将一束速度为v的等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性）垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板A、B间便产生电压。如果把上、下板和一电流表及阻值为R电阻连接，上、下板就是一个直流电源的两极。稳定时电流表的示数为I，等离子体在两板间可认为均匀分布，忽略边缘效应，不计等离子体的重力和电流表的内阻，下列判断正确的是（　　）‎ A. B板相当于电源的负极 B. A、B板两端的电压U=Bdv C. 两板间等离子体的电阻率 D. 若增大A、B两板间的距离，电流表的示数可能不变 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据左手定则可知，正电荷向上偏转，负电荷向下偏转，故A板相当于电源的正极，B板相当于电源的负极，A正确；‎ B．当平衡时有：‎ ‎，‎ 解得电源的电动势为：‎ ‎，‎ 而两板间的电压相当于路端电压，由于电阻的存在，所以两板间的电压，B错误；‎ C．稳定时，根据闭合回路欧姆定律可得：‎ ‎，‎ 又：‎ ‎，‎ 联立解得：‎ ‎，‎ C正确；‎ D．若增大A、B两板间的距离，则产生的电动势增大，电流增大，电流表示数增大，D错误。故选AC。‎ 二、实验题 ‎11.(1)读出下图中游标卡尺和螺旋测微器的读数，游标卡尺的读数为_________mm.；螺旋测微器的读数为_________mm.‎ ‎(2)如图所示，a、b、c、d、e是滑动变阻器上间距相同的五个位置（a、e为滑动变阻器的两个端点），某实验小组将滑动变阻器的滑片P分别置于a、b、c、d、x、e（x是d、e间某一位置）进行测量，把相应的电流表示数记录在下表中，经分析，发现滑动变阻器de间发生了断路。‎ P的位置 a b c d x e 电流表读数（A）‎ ‎1.20‎ ‎0.60‎ ‎0.40‎ ‎0.30‎ ‎1.20‎ 根据电路有关知识推断，滑片P位于x处的电流表示数的可能值为（ ）‎ A．0.28A B．0.48A C．0.58A D．0.78A ‎【答案】 (1). 11.4 (2). 0.920 （0.919-0.921均给分） AD ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]游标卡尺的读数为：‎ ‎；‎ ‎[2]螺旋测微器的读数为：‎ ‎(2)[3]若是x在断路位置的下方，则是变阻器下方部分被接入电路，且总电阻大于滑片接d位置时的电阻，电流就比滑片接d点时的电流要小，所以电流表示数可能是小于0.30A；若是x在断路位置的上方，则变阻器是xe部分被接入电路，此时电路中的总电阻应该小于滑片接b点时的电阻，所以电路中的电流应该大于滑片接b点时的电流，即大于0.60A，但是要小于滑片接a点或接e点时的电流，因为接a点和e点时变阻器接入电路中的电阻为零，AD正确，BC错误。‎ 故选AD。‎ ‎12.用图示电路测量一节蓄电池的电动势和内阻（电动势约为2V，内阻很小），为防止滑动变阻器电阻过小导致电流过大而损坏器材，电路中用了一个保护电阻R0，除蓄电池、滑动变阻器、开关、导线外，可供使用的器材还有：‎ A．电流表A1（量程0.6A，内阻很小）；‎ B．电流表A2（量程3A，内阻很小）；‎ C．电压表（量程3V，内阻很大）；‎ D．定值电阻（阻值1Ω，额定功率5W）；‎ E．定值电阻（阻值10Ω，额定功率10W）；‎ ‎(1)实验中电流表应选取______，保护电阻应选取______（填器材前面的选项如A、B、C、D、E）‎ ‎(2)某同学选用器材进行了实验，他调整滑动变阻器共测得了5组电流、电压的数据，如下表。请在图中做出电源的路端电压U随电流I变化的图象（ ）。‎ 电流表读数I/A ‎1.72‎ ‎1.35‎ ‎0.98‎ ‎0.63‎ ‎0.34‎ 电压表读数U/V ‎0.16‎ ‎0.57‎ ‎0.95‎ ‎1.35‎ ‎1.65‎ ‎(3)结合图象求出蓄电池的电动势为______V，内阻为_____Ω。（结果保留二位有效数字）‎ ‎【答案】(1).B (2).D ‎ ‎(3).2.0（1.9-2.1均给分） 0.087（0.082-0.120均给分）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]若电流表量程选3A，为了便于读数（应使指针半偏及以上），电流需在1.5A以上。这样，电路总阻应在：‎ ‎；‎ 以下，变化范围太小，不利于滑动变阻器操作，所以电流表量程应选B；‎ ‎[2]若定值电阻取10Ω，则电路中电流最大不超过：‎ ‎，‎ 电流值不到电流表小量程的，不利于精确读数，故定值电阻只能取D。‎ ‎(2)[3]纵坐标不从0开始，可提高图线精度。描点出5个点后，应该用一条直线来“拟合”坐标系中描出的点。‎ ‎(3)[4]由图线与纵坐标的交点可知：‎ E=2.025V；‎ 根据要求故E取为2.0V，‎ ‎[5]内阻为 ‎。‎ 三、计算题 ‎13.如图所示，倾角θ=37°的光滑绝缘斜面固定在竖直向下的匀强电场中，一带电质点从斜面顶端静止释放后，沿斜面做匀加速直线运动，加速度大小a=9m/s2，已知斜面长L=5m，带电质点的质量m=0.2kg，电荷量q=1.0×10-2C，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos 37°=0.8。求：‎ ‎(1)电场强度的大小；‎ ‎(2)带电质点从斜面顶端滑到底端的过程中电势能的改变量。‎ ‎【答案】（1）100N/C（2）3J ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)质点进行受力分析如图所示：‎ 根据牛顿第二定律得：‎ ‎，‎ 代入数据解得：‎ ‎(2)电场力做功为：‎ 根据电场力做功与电势能关系可知质点从斜面顶端滑到底端的过程中电势能减少了3J。‎ ‎14.如图所示，光滑四分之一圆弧轨道ab、cd的宽度L=0.4m，a、c、o1、o2在同一水平面内，空间存在竖直方向的匀强磁场，一质量m=0.1kg的直导体棒通电后，可静止于轨道上的ef处，已知导体棒中电流，方向由e到f，ef与ac平行且两者之间的高度差为圆弧半径的一半，重力加速度g=10m/s2，试求匀强磁场磁感应强度的大小和方向。‎ ‎【答案】2.5T，方向竖直向下 ‎【解析】‎ ‎【详解】为使导体棒能静止，所受安培力应水平向左，故磁感应强度B的方向竖直向下。受力如图示，由几何关系易知，图中θ=30°，由平衡条件得：‎ ‎，，‎ 又有：‎ ‎，‎ 联立解得：‎ ‎，‎ 匀强磁场磁感应强度B的大小为2.5T，方向竖直向下。‎ ‎15.如图所示，A、B是竖直固定的平行金属板，板长为L，间距为d，板间有水平向右的匀强电场，不计边缘效应。一带正电的粒子，质量为m，电荷量为q，经电压为U的电场加速后，从靠近A板处竖直向下进入匀强电场并从下方离开板间电场，不计粒子的重力和空气阻力，求：‎ ‎(1)粒子在A、B板间运动的时间；‎ ‎(2)若使粒子在板间电场中偏离量最大，则板间电场的电场强度是多少?‎ ‎【答案】(1)(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)粒子加速，根据动能定理得 ‎，‎ 解得：‎ ‎；‎ 粒子在竖直方向做匀速运动，粒子在A、B板间运动的时间为：‎ ‎①；‎ ‎(2)粒子在板间电场中偏离量最大时：‎ ‎②，‎ 又 ‎③，‎ 由牛顿第二定律得：‎ ‎④，‎ ‎①②③④联立解得板间电场电场强度大小是：‎ ‎。‎ ‎16.如图所示，在xoy平面第一、二象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从y轴上的M（0，-3a）点沿MP方向射入第四象限，速度大小为v，MP与y轴正向夹角θ=30°，一段时间后粒子从x轴上P点射入磁场，经磁场偏转从x轴上某点射出磁场后又恰好能运动到M点。已知带电粒子的质量为m，所带电荷量为q，不计带电粒子的重力。‎ ‎(1)求匀强磁场磁感应强度B的大小；‎ ‎(2)求粒子从M点射入第四象限到返回M点所经历的时间；‎ ‎(3)若粒子从x轴上某点射出磁场时立即在x轴下方再加一垂直于纸面向里的匀强磁场，为使粒子能再经过P点，试求x轴下方所加磁场的磁感应强度大小应满足的条件。‎ ‎【答案】(1) (2) (3) （n=1、2、3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，由向心力公式得：‎ ‎，‎ 由几何关系知：图中：‎ ‎，，‎ 联立两式解得：‎ ‎；‎ ‎(2)由几何关系知：‎ 粒子在磁场中运动圆弧所对的圆心角：‎ ‎，‎ ‎，‎ 粒子从M点射入第四象限到返回M点经过的路程为：‎ ‎，‎ 故粒子从M点射入第四象限到返回M点所经历的时间t为：‎ ‎；‎ ‎(3)粒子从图中Q点射入x轴下方磁场后又从P1点射入x轴上方磁场，由几何知识可知：‎ ‎，‎ 设 ‎，‎ 经分析可知，若满足：‎ ‎（n=1、2、3 ……），‎ 粒子便能回到P点，即应满足：‎ ‎，‎ 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，由向心力公式得：‎ ‎，‎ 由图中几何关系知：‎ ‎，‎ 联立以上两式解得：‎ ‎（n=1、2、3 ……）。‎