2021-2022学年河南省新蔡县第一高级中学高二上学期1月月考物理试题含答案

这是一份2021-2022学年河南省新蔡县第一高级中学高二上学期1月月考物理试题含答案，共8页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
物理试题
第I卷（选择题）
一、选择题（每个4分，共48分，1-8单选，9-12多选，多选选对选不全得2分）
1．如图所示，在竖直平面内存在一个匀强电场，一质量为、带电量为的带电小球从点静止释放且沿直线OA方向运动，已知直线OA与竖直方向夹角为，下列有关说法正确的是（ ）
A．小球运动过程中的加速度一定大于g
B．满足运动条件的匀强电场的最小值为
C．带电小球在运动时动能和重力势能之和一定减小.
D．带电小球在运动时的重力势能和电势能之和一定减小
2．两长度相同的金属板M、N正对水平放置，板长为L，板间距为d，连接在图示的电路中。D为理想二极管（正向电阻为0，反向电阻无穷大），滑动变阻器R的最大阻值为2r，定值电阻的阻值R0=r，E为恒压电源，不计电源内阻。将滑片P置于滑动变阻器正中间，闭合开关S，让一电荷量为q、质量为m的粒子（不计重力）从靠近M板左端的位置以水平速度v0射入板间，粒子恰好打在N板的右端。在保持开关S闭合的情况下，下列说法错误的是（ ）
A．电源电动势E=
B．若仅将滑动变阻器的滑片向左滑动，则粒子仍能打在N板上
C．若仅将粒子的初速度变为2v0后射入板间，则粒子从M、N板的中线处离开
D．若仅将N板向上平移，则粒子打在N板的中点处
3．地磁场可以减少宇宙射线中带电粒子对地球上生物体的危害。为研究地磁场可将其简化为包围地球一定厚度的匀强磁场，某研究小组模拟了一个地磁场。如图所示，地球半径为R，模拟地磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于赤道平面。A处有一粒子源，可在赤道平面内以速度2v向各个方向射入带正电粒子，该粒子比荷为。研究发现，沿半径方向射入磁场的粒子恰不能到达模拟地球。不计粒子重力及大气对粒子运动的影响，且不考虑相对论效应。这时粒子在磁场中运动的时间是（ ）
A．B．
C．D．
4．如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，以下说法正确的是（ ）
A．从上往下看，0~1s内圆环中的感应电流沿顺时针方向
B．1s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力
C．0~1s内圆环面积有扩张的趋势
D．1~2s内和2~3s内圆环中的感应电流方向相反
5．如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，磁场平行于线圈轴线方向穿过线圈。下列说法正确的是（ ）
A．当线圈N接入恒定电流时，能为电动汽车充电
B．当线圈N接入正弦式交变电流时，线圈M两端产生恒定电压
C．当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且增加时，有电流从a端流出
D．充电时，Δt时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加ΔB，则M两端电压为
6．在如图甲所示的电路中，R1、R2是两个定值电阻且R2=2R1
，与R2并联的理想二极管D，其正向电阻可视为零、反向
电阻为无穷大。接线柱a、b之间加一个如图乙所示的交变
电压，Uab＞0时电压为正值。则R1两端电压的有效值为（ ）
A．10V B．10VC．20V D．20V
7．如图甲所示，在轴上固定两个电荷量分别为、的点电荷，其中负电荷固定在坐标原点，两电荷的间距为；如图乙所示是两电荷所形成的电场的电势在轴正半轴上的分布图像，电势的最大值为，假设图像与轴交点的横坐标为，过交点作图像的切线与纵轴相交，规定无限远处电势为0，下列说法正确的是（ ）
A．轴上电势为的点电场强度不为0
B．轴上电势为的点距离坐标原点的距离为
C．图像与轴的交点处对应的场强大小为
D．切线与纵轴的交点的纵坐标为
8．某空间内电场线和等势面分布如图所示，以下说法正确的是（ ）
A．A点的电势比B点高
B．负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大
C．正电荷从A点运动到B点电场力做正功
D．两点电势差
9．如图所示，真空中两个等量同种正点电荷分别放置在M、N两点，在M、N连线上有O、a、c三点，其中O点是连线的中点，a、c关于O点对称，在M、N连线的中垂线上还有对称的b、d两点，则下列关于这几个位置处的场强和电势以及电荷在该处的电势能说法正确的是（ ）
A．a、c两点处场强相同，b、d两点处场强相同
B．a、c两点处电势相同，b、d两点处电势相同
C．负电荷在c点电势能大于在d点电势能
D．在b点静止释放一负电荷（不计重力）将在之间往复运动
10．如图所示，电路中定值R的阻值大于电源内阻r的阻值，开关S闭合，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3的示数变化量的绝对值分别为，理想电流表示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（ ）
A．理想电压表V3的示数变大B．电源的效率增大
C．D．
11．如图为街头变压器通过降压给用户供电的示意图。负载变化时变压器的输入电压（市区电网的电压）不变。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻。忽略变压器上的能量损耗，各电表为理想交流电表，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（ ）
A．用户用电器的总电阻R减小
B．电表A2的示数变大，A1的示数变小
C．电表V2的示数不变，V3的示数变小
D．电表V1的示数与输电线损失的电压均变大
12．如图甲所示为某发电站远距离输电的原理图，图中的变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为，降压变压器所接用户可等效为图中的滑动变阻器，用户增加时相当于滑动触头向下滑动。已知用户端正常工作的额定电压为，降压变压器原副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈所接交变电流如图乙所示，当用户端正常工作消耗的总功率为时，下列说法正确的是（ ）
A．发电厂的输出功率为120kW
B．升压变压器原副线圈的匝数比为
C．用户增加时，用户得到的电压升高
D．用户增加时，输电线消耗功率增加
第II卷（非选择题）
二、实验题(本大题共3小题，共26分)
13．读数，甲为20分度的游标卡尺，乙为螺旋测微器。
（1）图甲游标卡尺的读数为______ cm；
（2）图乙螺旋测微器的读数为______mm。
14．某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻.实验室除提供开关S和导线外，有以下器材可供选择：
电压表：V（量程3V，内阻Rv约为10kΩ）
电流表：G（量程3mA，内阻Rg=99.5Ω）
滑动变阻器：R（阻值范围0〜10Ω，额定电流2A）
定值电阻：R0=0.5Ω
（1）该同学将电流表G与定值电阻R0并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是 _____A。（结果保留两位小数）
（2）该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E= ______V（结果保留三位有效数字），电源的内阻r= ______Ω（结果保留两位有效数字）
（3）由于电压表内阻电阻对电路造成影响，本实验电路测量结果电动势E ______ ，内阻r ______ （选填“偏大”、“不变”或“偏小”）
三、计算题(本大题共3小题，共36分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的题要注明单位)
15．如图所示，一平行板电容器水平放置，极板长度为L，板间距为d，为沿电容器正中央的水平线。在电容器右侧某处有一关于对称的圆弧状静电分析器，圆弧的圆心为，圆弧所对的圆心角为，圆弧半径为R，静电分析器通道宽度可忽略。在静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，方向指向。一质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度v0沿射入极板间，一段时间后恰好垂直横截面进入静电分析器，同时平行板电容器两极板间电场反向，最终又回到O点，粒子重力及空气阻力均不计，求：
（1）电容器两板间所加电压U的大小；
（2）静电分析器通道内场强E0的大小；
16．竖直平面内有I、Ⅱ两个区域的匀强磁场，方向均垂直纸面向外，两区域边界相切，如图所示。I区域是半径为R的圆形边界磁场，磁感应强度大小为B；Ⅱ区域是边长为2R的正方形边界场，感应强度大小为2B。以圆形边界磁场最底端O为原点建立xOy直角坐标系。一质量为m，电荷量为+q的粒子，由原点O沿与x轴正方向夹角60°进入I磁场区域，速度大小。粒子重力略不计，求：
（1）粒子运动到x轴时的位置；
（2）若Ⅱ区域内磁场反向，则粒子再次经过y轴时的位置。
17．如图所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5 m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1 Ω的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1 T的匀强磁场。质量为0.5 kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的图象如图所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为0.25，不计金属棒和导轨的电阻，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。求：
（1）求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；
（2）已知金属棒从进入磁场到速度达到5 m/s时通过电阻的电荷量为1.3 C，求此过程中电阻产生的焦耳热。
18．如图，在xOy平面第一象限有一匀强电场，电场方向平行y轴向下。在第四象限内存在一有界匀强磁场，左边界为y轴，右边界为的直线．磁场方向垂直纸面向外。一质量为m、带电量为q的正粒子从y轴上P点以初速度v0垂直y轴射入匀强电场，在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向成45°角进入匀强磁场。已知OQ＝l，不计粒子重力．求：
（1）电场强度的大小；
（2）要使粒子能再进入电场，磁感应强度B的范围；
（3）要使粒子能第二次进入磁场，磁感应强度B的范围．
参考答案
1．D2．C3．C4．A5．C6．A7．C8．B
9．BD10．CD11．AC12．BD
13．（1）图甲游标卡尺的读数为
（2）图乙螺旋测微器的读数为
14．(1)改装后的电流表对应的量程是
(2)由上可知，改装后电流表的量程是电流表G量程的 200倍，图象的纵截距b等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为E=1.48V
图线的斜率大小k=r
由数学知识可知
则电源的内阻为
(3)可以把电源与电压表看做一个等效电源，则电动势测量值等于外电路断开时“等效电源”两极间的电压，由于电压表不是理想电表，所以有电流通过“电源”，因而路端电压要小于电动势，所以电动势测量值小于真实值，即偏小；同理此电路测得的内电阻是“等效电源”的内阻，即电压表与电池内阻的并联电阻，所以测得的内阻也小于真实值。
15．（1）根据几何知识知偏转角度为，根据类平抛运动规律知
其中
解得
（2）在静电分析器通道内做匀速圆周运动，电场力充当向心力，即
其中解得
16．（1）设粒子在磁场I中运动的半径为r1，根据牛顿第二定律有，
同理可知粒子在磁场Ⅱ中运动的半径为
如图所示，根据几何关系可知粒子从磁场I中射出时速度方向水平，则粒子在磁场Ⅱ中运动轨迹为圆周，粒子运动到x轴时的横坐标为
即粒子运动到x轴时的位置为。
（2）若Ⅱ区域内磁场反向，如图所示，根据几何关系以及对称性可知，粒子再次经过y轴时的纵坐标为
粒子再次经过y轴时的位置为（0，2R）。
17．（1）金属棒在磁场中能够达到的最大速率时，金属棒处于平衡状态，根据平衡条件有
mgsin 37°＝BIL＋μmgcs 37°
根据闭合回路欧姆定律有
金属棒切割磁感线产生的感应电动势为E＝BLvm
由以上各式解得vm＝8 m/s
（2）金属棒从进入磁场通过电阻的电荷量为
解得金属棒在磁场下滑的位移
由动能定理有
此过程中电阻产生的焦耳热等于克服安培力做的功
Q＝WA
由以上各式解得，此过程中电阻产生的焦耳热
Q＝2.95 J
18．（1）设粒子进入电场时y方向的速度为vy，则有
设粒子在电场中运动时间为t，则有，，
联立各式解得
（2）粒子刚好能再进入电场的轨迹如图所示，设此时的轨迹半径为r1
由几何关系为，解得
粒子在磁场中的速度为
根据牛顿第二定律有，解得
则要使粒子能再进入电场，磁感应强度B的范围为
（3）要使粒子刚好能第二次进入磁场的轨迹如图
粒子从P到Q的时间为t，则粒子从C到D的时间为2t，所以
设此时粒子在磁场中的轨道半径为r2，由几何关系有
则
根据牛顿第二定律有
则
要使粒子能第二次进磁场，磁感应强度B的范围，即