河南省商开大联考2021-2022学年高二上学期期中考试物理试题含答案.pdf

商开大联考商开大联考 2021-2022 学年高二上学期期中考试学年高二上学期期中考试物理物理考生注意：考生注意：1本试卷分选择题和非选择题两部分满分本试卷分选择题和非选择题两部分满分 100 分，考试时间分，考试时间 90 分钟分钟2答题前答题前，考生务必用直径考生务必用直径 0.5 毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚3考生作答时，请将答案答在答题卡上选择题每小题选出答案后，用考生作答时，请将答案答在答题卡上选择题每小题选出答案后，用 2B 铅铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径非选择题请用直径 0.5 毫米黑色墨水签毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效题卷、草稿纸上作答无效4本卷命题范围：选修本卷命题范围：选修 3-1 第一章至第三章第一章至第三章一、选择题：本题一、选择题：本题 12 小题，每小题小题，每小题 4 分，共分，共 48 分在每小题给出的四个选项分在每小题给出的四个选项中中，第第 18 题只有一项符合题目要求题只有一项符合题目要求，第第 912 题有多项符合题目要求题有多项符合题目要求，全部全部选对的得选对的得 4 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 2 分，有选错的得分，有选错的得 0 分分1关于物理公式的适用情况，下列说法正确的是（）AUEd对任何电场都适用B4SCkd对任何电容器都适用CPUI对任何电路都适用DFBqv洛在任何情况下都成立2如下四幅图表示运动电荷或通电直导线分别在匀强磁场中的受力方向，其中正确的是（）A B C D3某种元件的UI关系图象如图所示，虚线 P 是电流为0I时曲线的切线，斜率为 k则电流为0I时，元件的电阻（）A等于 kB小于 kC大于0UID等于0UI4如图所示，电源电动势、内阻保持不变，合上开关 S，灯泡 L 与定值电阻1R串联，2R是电阻箱，增大电阻箱2R的接入阻值，下列说法正确的是（）A路端电压增大B灯泡 L 的电功率减小C定值电阻1R的热功率减小D电阻箱接入阻值的功率一定减小5如图所示，导体被扭弯形成一个空腔，空腔内放置一孤立的带负电的点电荷，A 点在空腔内，B 点在导体内，C 点在空腔外，D 点在导体的外表面，P 点在导体的内表面，空腔的内表面接地，规定大地的电势为 0，下列说法正确的是（）A 导体的外表面带负电，内表面带正电B B、C、D 三点的场强关系为DCBEEECD、P 两点的场强关系为DPEEDA、D 两点的电势关系为0AD6如图所示，纸面内半径为 r 的圆的圆心在 O 点，其外切正三角形abc的边ab与圆相切于 P 点，三根平行长直导线的截面分别在 a、b、c 三点，导线垂直纸面固定放图，电流的大小均为 I已知通有电流 I 的长直导线在距其 d 处产生的磁感应强度大小为IBkd（其中k 常量），则 P 点的磁感应强度大小为（）A9kIrB133kIrC172kIrD23kIr7如图甲所示，一个带正电的小球 M 从光滑绝缘桌面的边缘以水平向右的速度0v抛出，离开桌面后进入垂直纸面向外的匀强磁场，最后落到地板上，此过程中，M 在水平方向的分速度一直向右；如图乙所示，一个带正电的小球 N 从光滑绝缘桌面的边缘以水平向右的速度0v抛出，离开桌面后进入水平向右的匀强电场，最后落到地板上甲、乙两图，桌面离地的高度相同，两球的质量和电荷量均相同，不计空气阻力，下列说法正确的是（）AM 的落地时间比 N 长BM 的落地速度比 N 大CM 在水平方向的分速度越来越小，N 在水平方向的分速度越来越大D落地时 M、N 的速度方向可能相同8如图所示，真空中电荷均匀分布的带正电圆环，半径为 r，带电量为 Q，圆心 O 在 x 轴的坐标原点处，圆环的带电量 Q 被无限分割，假设每一份的电量为 q，其中一份 q 在 x 轴的M 点处产生的电场强度的大小为024kqEr，静电力常量为 k，则整个圆环在 M 点的电场强度大小为（）A234kqrB234kQrC238kqrD238kQr9如图所示，带电平行板电容器与验电器相连构成静电计，来探讨电容器的电容的决定因素，同时可以分析带电平行板间的场强与电压，规定大地的电势为 0，静电计的带电量不变，P 是平行板间的一固定点，下列说法正确的是（）A当平行板的正对面积减小，平行板间的场强变大B当静电计的指针偏角变小，表示 B、A 两极板间的电势差BAU变大C移动金属板 A，金属板 A 的电势会改变D让 A 板远离 B 板，P 点的电势变高10如图所示的图线 I 是某电池的UI关系图象，此电池的内阻2r，图线是阻值为 R 的定值电阻的UI关系图象，图象中的12UU内外，下列说法正确的是（）A电池的电动势为3VB把阻值为 R 的定值电阻接在此电池两端，电池两端的电压为2VC图线、图线的交点为(1,4)D把阻值为 R 的定值电阻接在此电池两端，电池输出的功率为4W11一电场的某条电场线正好与 x 轴重合，其电势与坐标 x 的关系如图甲所示；另一电场的某条电场线也与 x 轴重合，其场强 E 与坐标 x 的关系如图乙所示，取 x 轴正方向为场强正方向下列说法正确的是（）A甲图表示匀强电场，电场方向沿 x 轴的正方向B甲图的图象斜率表示的电场强度大小为22xC对甲图，电量为 q 的正电荷从1x处运动到2x处，电场力做的功为2212xxqxD对乙图，将电量为q的负电荷从坐标原点移动到ax，电场力做的功为2aaqE x12如图所示，质量相等、带等量异种电荷的小球 a、b，用长为 L 的轻质绝缘的细线相连，并用轻质绝缘的细线悬挂在天花板的 O 点，系统处于静止状态时，a、b 之间的拉力大小为T；在 a、b 所在的空间加上水平方向的匀强电场，系统再次平衡时，a、b 之间的连线与竖直方向的夹角为53，O、a 之间的拉力大小为3T静电引力常量为 k，重力加速度为 g，43sin53,cos5355 ，下列说法正确的是（）A小球的质量为TgB小球的带电量为2TLkC所加的匀强电场的强度为2 2kTLD再次平衡时 a、b 之间的拉力大小为2.5T二、实验题（本题共二、实验题（本题共 2 小题，共小题，共 15 分）分）13（6 分）电学实验常需要测量导体的直径、导体两端的电压以及导体的电阻如图甲是用螺旋测微器测量金属导线的直径对应的示数，如图乙是用电压表测量金属导线两端的电压，如图丙是用多用电表测量金属导线的电阻（1）甲图的读数为_mm（2）若乙图电压表所选的量程为3V，则乙图的读数为_V（3）若丙图多用电表的倍率为100，则丙图的读数为_14（9 分）实验小组用图甲所示的电路来测量电阻约为30的电阻xR的阻值，图中0R为标准电阻（040R），1V、2V为理想电压表，S 为开关，R 为滑动变阻器，E 为电源采用如下步骤完成实验，回答下列问题：（1）按照图甲所示的实验原理线路图将实物图补充完整（2）将滑动变阻器的滑动触头置于_（填“最左端”“最右端”或“中间”）位置，合上开关 S，改变滑动变阻器滑动触头的位置，记下两电压表的示数分别为1U、2U，则待测电阻的表达式xR _（用1U、2U、0R表示）（3）为了减小偶然误差，改变滑动变阻器滑动触头的位置，多测几组1U、2U的值，做出12UU关系图象如图乙所示，图象的斜率k _（用0R、xR表示），可得待测电阻xR _三三、计算题计算题（本题共本题共 3 小题小题，共共 37 分分作答时应写出必要的文字说明作答时应写出必要的文字说明、方程式方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）须明确写出数值和单位）15（10 分）如图所示，间距为 d 的导轨竖頂固定在绝缘地面上，导轨顶端连接电动势为 E、内阻为 r 的电源，质量为 m 的金属杆垂直接触导轨，当在导轨所在的平面内加上方向与金属杆成角、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场后，金属杆沿着导轨恰好不向下运动已知电源两端的电压为 U，重力加速度为 g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：（1）金属杆的接入电阻；（2）金属杆与导轨间的动摩擦因数16（12 分）如图所示，A、B、C 三点构成的直角三角形内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，90A、60B，AB边长为3L，一比有为 k 的带正电粒子（不计重力）从水平放置的平行板电容器的上极板 M 附近由静止释放，经加速从 N 板小孔（大小不计）射出，并从 A 点沿着AB边射入磁场，经偏转恰好不从BC边界射出 已知两板间所加电压恒为 U，板间及 N 板到AC边距离均为 d，电容器和磁场外部区域为真空，求：（1）粒子运动的速率0v；（2）匀强磁场磁感应强度大小 B；（3）粒子从释放到射出磁场的总时间17（15 分）如图所示的平面直角坐标系xOy，y 轴和直线0 xx之间存在沿 x 轴负方向的匀强电场，在直线0 xx和直线02xx之间存在与直线02xx的夹角为60的匀强电场，一质量为 m、带电量为(0)q q的带电粒子，从 y 轴上的 A 点以沿着 y 轴负方向的初速度0v进入匀强电场，经过直线0 xx上的 B 点（图中未画出），进入匀强电场做匀变速直线运动，最后粒子达到直线02xx上的 C 点（图中未画出），速度刚好为 0，不计粒子的重力求：（1）A、B 两点的电势差及匀强电场的电场强度；（2）粒子从 A 点到 B 点的运动时间；（3）粒子从 A 点到 C 点沿 y 轴方向的分位移商开大联考商开大联考 2021-2022 学年上学期期中考试学年上学期期中考试高二物理高二物理参考答案、提示及评分细则参考答案、提示及评分细则1CUEd对匀强电场才适用，A 错误；4SCkd对平行板电容器才适用，B 错误；PUI对任何电路都适用，C 正确；当 B、v 两者相互垂直时，FBqv洛才成立，D 错误2D根据左手定则，正电荷所受洛伦兹力与速度和磁场所组成的面垂直，即垂直纸面向外，A 错误；根据左手定则，负电荷所受洛伦兹力向左，B 错误；根据左手定则，垂直纸面向里的电流所受安培力向右，C 错误；根据左手定则，沿着纸面斜向右上方的电流所受安培力垂直磁场、垂直电流、斜向右下方，D 正确3C设电流为0I时，元件两端的电压为0U，电阻000URI，由题意可知，0UU、0UkI，综合可得00URkI，C 正确4 A当电阻箱2R的接入阻值变大，总电阻R变大，总电流I减小，由欧姆定律UEIr外，电源两端的电压（电阻箱两端的电压）增大，A 正确；电源两端的电压増大，即灯泡 L 与定值电阻1R的总电压增大，流过 L 与定值电阻1R的电流增大，L 的电功率增大，定值电阻1R的热功率增大，B、C 错误；当流过 L 与定值电阻1R的电流增大，流过电阻箱的电流一定减小，电阻箱两端的电压增大，电阻箱接入阻值的功率不一定减小，D 错误5D受导体壳体内孤立带负电的点电荷影响，导体的内表面带正的感应电荷，空腔的内表面接地，导体与地球合为一个等势体，外表面不带电荷，A 错误；导体与地球合为一个等势体，外表面不带电荷，导体内部也不带电荷，B、C、D 三处无电场线，电场强度都为 0，即0BCDEEE，B 错误；导体的内表面带正的感应电荷，P 点的场强不为 0，PDEE，C 错误；导体与地球合为一个等势体，0BCD，电场线由导体直线向带负电的点电荷，沿着电场线的方向电势降低，则有AB，近一步可得0AD，D 正确6B由几何关系，a、b 两点与 P 点的距离均为13dr，a、b 两点的电流分别在 P 点产生的磁感应强度大小均为01IBkd，由安培定则，a、b 两点的电流分别在 P 点产生的磁场均由 P 点指向 O 点，a、b 两点的电流在 P 点的合磁感应强度的大小102BB；由几何关系，c 点与 P 点的距离为23dr，c 点的电流在 P 点产生的磁感应强度的大小为22IBkd，由安培定则2B的方向与PO垂直，即2B与1B垂直，则 P 点的磁感应强度的大小2212BBB，综合计算可得133kIBr，B 正确7CM 在下落过程中，在竖直方向，要受重力和洛伦兹力竖直向下分力共同作用，加速度大于重力加速度，N 在下落过程中，在竖直方向，只受重力的作用，加速度等于重力加速度，下落的高度相同，初速度都为 0，M 的落地时间比 N 短，A 错误；M 在下落过程中只有重力做正功，N 在下落过程中重力做正功，电场力做正功，初速度都为0v，下落的高度相同，由动能定理，M 落地的动能比 N 小，M 的落地速度比 N 小，B 错误；M 在下落过程中，洛伦兹力斜向左下方，重力竖直向下，水平方向减速，落地时水平方向的分速度小于0v，N 在下落过程中，电场力水平向右，重力竖直向下，水平方向加速，落地时水平方向的分速度大于0v，落地时，M 在竖直方向的分速度大于 N 在竖直方向的分速度，落地时 M、N 的速度方向不可能相同，C 正确、D 错误8 D设0E与x轴的夹角为，其中一份q与M点的距离为d，由点电荷的场强公式02kqEd，由几何关系sinrd，结合024kqEr，解得30，假设圆环上有 n 个 q，则有Qnq，在 M 点，在垂直 x 轴方向，0E的分量为yE，根据对称性，n 个yE的矢量和为 0，沿着 x轴方向，0E的分量0cosxEE，n个xE的矢量和就是圆环在M处产生的场强，即xEnE，综合解得238kQEr9AD由4SCkd、QCU、UEd，综合可4 kQES，当两极板的正对面积 S减小，平行板间的场强 E 变大，A 正确；由静电计指针的偏转角度，对应测出平行板间的电压，当静电计的指针偏角变小，B、A 两板间的电势差BAU变小，B 错误；金属板 A 与验电器的金属外壳相连构成等势体，金属外壳接地电势为 0，则金属板 A 的电势始终为零，即移动金属板 A，其电势不会改变，C 错误；由匀强电场的电场强度与电势差之间关系可得PAUEPA，结合 U,0PAPAAU，可得PEPA，由4 kQES，两极板间的电场强度 E 与两极板的间距 d 的变化无关，让 A 板远离 B 板，平行板间的场强 E 不变，P、A 两点之间距离PA增大，所以P变大，即 P 点的电势变高，D 正确10CD设电池的电动势为 E，由闭合电路欧姆定律EI r短、EUU内外、由题意可知3AI短、2r、12UU内外，综合解得6VE，2VU内，4VU外，A、B 错误；把阻值为 R 的定值电阻接在此电池两端，设回路中的电流为 I，由欧姆定律1AUIr内，图线、图线的交点对应1AI、4VU外，交点对应的坐标为1,4，C 正确：把阻值为 R 的定值电阻接在此电池两端，电池输出的功率4WPU I外外，D 正确11 BD对于UEd、UEd，虽然是匀强电场的表达式，但可推导非匀强电场的 U、E、x 之间的关系，x图线的斜率的绝对值表示电场强度的大小，Ex图线与 x 轴所围成的面积表示电势差 U，对甲图，图线的斜率22kx是定值，甲图对应的电场是匀强电场，电场强度的大小22Ex，随着 x 的增大，电势增大，由于沿着电场方向，电势降低，可知图甲的电场方向沿 x 轴的负方向，A 错误、B 正确；对甲图由1212Exx可得1x处的电势2112xx，1x处与2x处的电势差1212U，电量为 q 的正电荷从1x处运动到2x处，电场力做的功1212WqU，综合解得212122xxqWx，C 错误；对乙图，Ex图线与x 轴所围成的面积表示电势差 U，坐标原点与ax处的电势差12aaUE x，电场力做的功()2aaqE xWUq，D 正确12BC设两小球的质量、电量分别为 m、q，未加上水平方向的匀强电场，对 b 球受力分析可得22kqTmgL，设 a、b 分别带正电、负电，水平电场的方向水平向右，对 a，b 分别受力分析如图所示对 a、b 组成的整体，a、b 之间的拉力与库仑力是相互作用力，水平电场力等大反向，O、a 之间的拉力与总重力等大反向，32Tmg，综合解得32Tmg、2TqLk，A 错误、B 正确；设加上水平方向的匀强电场的场强为 E，对 b 由力的平衡可知，电场力qE与重力mg的合力 F 沿着绳子的反方向，与竖直方向的夹角为53，tan53Eqmg，结合32Tmg、2TqLk解得2 2kTEL，C 正确；电场力Eq与重力mg的合力cos53mgF，设 a、b 之间的拉力大小为3T，由力的平衡232kqTFL，综合解得32TT，D 错误13（1）2.150（2 分）（2）1.20（1.191.21 均可得分）（2 分）（3）1900（2 分）解析：（1）螺旋测微器的读数为2mm15.0 0.01mm2.150mm（2）电压表所选的量程为3V，其读数为1.20V（3）多用电表的读数为19 100190014（1）见解析（2 分）（2）最右端（1 分）201URU（2 分）（3）0 xRR（2 分）28（2 分）解析：（1）完整的电路连线图如图（2）为了电路安全，防止电流过大，闭合开关前，将滑动变阻器的滑动触头置于最右端位置，由串联电路电流相等与欧姆定律可得210 xUURR，整理可得待测电阻201xURRU（3）由201xURRU，可得012xRUUR，则12UU关系图象的斜率0 xRkR；结合02.0,401.4kR，可得28xR 15解：（1）由闭合电路欧姆定律可得回路的电流EUIr（2 分）由欧姆定律金属杆的接入电阻URI（1 分）综合解得UrREU（1 分）（2）把磁感应强度 B 分别沿水平方向、竖直方向分解，B 在竖直向上方向的分量为sinBB（1 分）B 在水平方向的分量与金属杆平行，对金属杆没有安培力作用，根据左手定则，B 在竖直方向的分量B对金属杆的安培力垂直导轨与金属杆所在的竖直面向里，FB Id安（1 分）最大静摩擦力等于滑动摩擦力mNfF（1 分）对金属杆受力分析，由力的平衡可得NFF安（1 分）mfmg（1 分）结合EUIr，综合解得()sinmgrBd EU（1 分）16解：（1）由动能定理有2012qUm（2 分）解得022qUvkUm（1 分）（2）作出粒子完整的运动轨迹图象如图所示粒子在磁场中的运动轨迹的圆心为 O 点、与BC边界相切于 P 点，设半径为 r连接OB，由几何关系可得tan303rL（1 分）即粒子在匀强磁场中匀速圆周运动的轨迹半径为rL（1 分）设匀强磁场磁感应强度为 B，由洛伦兹力充当向心力可得200mvBqvr（1 分）解得012mvUBqrLk（1 分）（3）粒子从MN的时间为1002222dddtvvkU（1 分）从NA的时间为202ddtvkU（1 分）从 A 到射出磁场时间为31 2222TmLtqBkU（2 分）所以总时间为1221(3)2ttttdLkU（1 分）17解：（1）根据题意，粒子在 B 点的速度Bv沿着匀强电场的方向，与直线02xx、直线0 xx的夹角为60（1 分）粒子从 A 点到 B 点做类平抛运动，把Bv分别沿 y 轴、x 轴分解，沿 y 轴方向的分速度为0v，0cos60Bvv（1 分）由动能定理22011()22ABBq Umvmv（1 分）综合解得2032ABmvUq（1 分）设电场的强度为2E，粒子从 B 点到 C 点由动能定理20210sin602BxE qmv（1 分）综合解得02Bvv、20203mvEx q（2 分）（2）在匀强电场中，粒子沿 x 轴的正方向做初速度为 0 的匀加速直线运动，设运动时间为1t，212012E qxtm（2 分）10ABUEx（2 分）综合解得，粒子从 A 点到 B 点的运动时间0102 33xtv（1 分）（3）粒子从 A 点到 B 点，沿 y 轴方向做匀速直线运动，其分位移0 1AByv t（1 分）粒子从 B 点到 C 点，沿 y 轴方向的分位移0tan60BCxy（1 分）结合0102 33xtv，可得粒子从 A 点到 C 点沿 y 轴方向的分位移03ACABBCyyyx（1分）说明：利用其他合理方法得出结果也可得分