河南省南阳市2024-2025学年高二(上)11月期中物理试卷（解析版）

这是一份河南省南阳市2024-2025学年高二(上)11月期中物理试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了保持卡面清洁，不折叠，不破损等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.选择题答案使用2B铅笔填涂，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号；非选择题答案使用0.5毫米的黑色中性（签字）笔或碳素笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题的答题区域（黑色线框）内作答，超出答题区域书写的答案无效。
4.保持卡面清洁，不折叠，不破损。
5.本试卷分试题卷和答题卷两部分，满分100分，考试时间75分钟。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1. 下面是某同学对一些概念及公式的理解，其中正确的是（ ）
A. 人们把电子叫做元电荷
B. 根据磁感应强度的定义式可知，若长度为1m的直导体棒中通过1A的电流，放在匀强磁场中受到的安培力为1N，就说明磁感应强度一定是1T
C. 根据电场强度的定义式可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所受的库仑力成正比
D. 根据电势差的定义式可知，带电荷量为1C的负电荷，从a点移动到b点的过程中克服电场力做功为1J，则a、b两点间的电势差
【答案】D
【解析】A．元电荷是最小的电荷量，故A错误；
B．磁感应强度的定义式的适用条件是导线与匀强磁场垂直，即只有当磁场与导线垂直时，磁感应强度才是1T。B错误；
C．电场强度的定义式为比值法定义，电场强度与试探电荷无关。C错误；
D．根据电势差的定义式可知，带电荷量为1C的负电荷，从a点移动到b点的过程中克服电场力做功为1J，则a、b两点间的电势差
D正确。
故选D。
2. 如图为静电除尘机原理示意图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。图中虚线为电场线（方向未标）。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电量变化，则（ ）
A. 每个尘埃的运动轨迹都与一条电场线重合
B. 图中A点电势低于B点电势
C. 尘埃在迁移过程中做匀变速运动
D. 尘埃在迁移过程中电势能增大
【答案】B
【解析】A．粒子仅受电场力，电场线为直线时，运动轨迹才有可能与电场线重合，并且要求初速度为零或者方向与电场线方向一致；尘埃运动方向和电场力方向有夹角，运动轨迹不能与电场线重合，A错误；
B．带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移，则知集尘极带正电荷，是正极，所以电场线方向由集尘极指向放电极，A点更靠近放电极，所以图中A点电势低于B点电势，B正确；
C．放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的，尘埃的加速度是变化的，C错误；
D．根据电势能
可知负电荷从低电势处向高电势处移动，电势能减小，D错误。
故选B。
3. 如图所示，实线为方向未知的三条电场线，虚线分别为等势线1，2，3，已知MN=NQ，a、b两带电粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出，仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹如图所示，则（ ）
A. a一定带正电，b一定带负电
B. a动能增大，b动能减小
C. MN两点电势差大于NQ两点电势差
D. a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小
【答案】C
【解析】A．由于电场方向不确定，则粒子所受电场力方向与电场强度方向的关系也不确定，即粒子的电性不确定，故A错误；
B．曲线运动合力弯向轨迹内侧，所以两粒子受到的合力与速度方向夹角为锐角，合力做正功，两粒子动能都增大，故B错误；
C．MN之间任意位置电场线分布均比NQ之间任意位置密集一些，则MN之间任意位置电场强度分布均比NQ之间任意位置大，根据
可知，MN电势差大于NQ两点电势差，故C正确；
D．根据动能定理有
，
根据上述，MN电势差大于NQ两点电势差，由于两粒子所带电荷量大小关系不确定，则a粒子到达等势线3的动能变化量与b粒子到达等势线1的动能变化量大小关系也不能够确定，故D错误。
故选C。
4. 静电场方向平行于x轴，将一电荷量为-q的带电粒子在x=d处由静止释放，粒子只在电场力作用下沿x轴运动，其电势能Ep随x的变化关系如图所示。若规定x轴正方向为电场强度E、加速度a的正方向，四幅示意图分别表示电势φ随x的分布、场强E随x的分布、粒子的加速度a随x变化的关系和粒子的动能Ek随x变化的关系，其中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A．根据可知，由于粒子带负电，则φ-x图像电势的变化应与题图中Ep的变化相反，如图所示
A错误；
B．φ-x图像的斜率表示电场强度，沿电场方向电势逐渐降低，则知在x=0的左侧，存在向左的匀强电场，x=0右侧存在向右的匀强电场，B错误；
C．根据牛顿第二定律知
粒子在匀强电场中运动时加速度不变，由于粒子带负电，粒子的加速度在x=0左侧为正值，大小不变，在x=0右侧加速度为负值，且大小不变，C错误；
D．因为带电粒子只受电场力作用，所以带电粒子的动能与电势能总和保持不变，即Ek-x图像应与Ep-x图像的形状上下对称，D正确。
故选D。
5. 如图所示的磁流体发电机由彼此正对的两水平且彼此平行的金属板M、N构成，M、N间存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B1，两金属板与两平行且在水平面内放置的金属导轨相连，金属板M、N及两平行金属导轨间的距离均为d，平行金属导轨间存在磁感应强度为B2的匀强磁场，磁场的方向与竖直方向成θ角斜向左上方，在两平行金属导轨上放有一长为d的直导体棒PQ，直导体棒PQ与两平行金属导轨垂直，其电阻为R，其余电阻不计。在两平行金属板M、N间垂直于磁场方向喷入一束速度大小为v0的等离子体（不计重力），PQ仍静止在导轨上，已知导体棒的质量为m，它与金属导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 通过导体棒的电流方向为P→Q
B. 导体棒受到的安培力大小为
C. 导体棒受到金属导轨的摩擦力大小为
D. 金属导轨对导体棒的支持力大小为
【答案】D
【解析】A．根据左手定则，等离子体射入磁场后，正离子受向下的洛伦兹力打在N板，负离子受到向上的洛伦兹力，打在M板上，所以N板带正电，M板带负电，通过导体棒的电流方向为Q→P，A错误；
B．设MN板间的电压为,有
可得
通过导体棒的电流为
导体棒受到的安培力大小为
方向垂直方向斜向上，B错误；
C．导体棒受力分析如图
导体棒受到金属导轨的摩擦力大小为
C错误；
D．金属导轨对导体棒的支持力大小为
D正确。
故选D。
6. 如图所示的直线加速器由沿轴线分布的金属圆板O和金属圆筒（又称漂移管）A、B、C、D、E组成，金属圆板和金属圆筒分别接在电源的两端。一个质子从圆板O的中心由静止开始加速，沿中心轴线进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速。已知质子电量为e，质量为m，加速时电压U大小相同。不计质子经过狭缝的时间，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（ ）
A. M点电势一直高于N点电势
B. 圆筒A、B、C、D、E的长度之比为
C. 质子从圆筒E射出时的速度大小为
D. 质子每经过一次狭缝速度的增加量为
【答案】B
【解析】A．质子从O点由静止开始被加速，此时M点电势高于N点电势；从A筒射出时，继续被加速，此时M点电势低于N点电势；从B筒射出时，还要被加速，此时M点电势再次高于N点电势。此后，M点电势和N点电势交替变化，故A错误；
B．由动能定理
可知，质子第一次加速后进入A筒的速度为
同理，第二次加速后进入B筒的速度为
第三次加速后进入C筒的速度为
由题意可知，质子在金属圆筒内做匀速直线运动的时间均为T，根据
可知，圆筒A、B、C、D、E的长度之比为
故B正确；
C．由B选项分析可知，质子从圆筒E射出时，经过5次加速，由动能定理
可得
故C错误；
D．由B选项分析可知，质子由O点到A筒，速度的增加量为
从A筒射出到进入B筒，速度增加量为
故D错误。
7. 如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，电场强度大小为E，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m、电荷量为+q（q>0）的带电小球（可视为点电荷），使小球获得一初速度后能绕O点在竖直平面内做圆周运动。A、B为水平方向的直径，小球运动到B点时细线的拉力恰好为小球在A点时细线拉力的6倍。下列说法正确的是（ ）
A. 小球运动到B点时，动能最大
B. 小球运动到A点时，动能为
C. 小球运动到B点时，向心加速度大小为
D. 小球在A点和B点时的动能之比为5∶13
【答案】C
【解析】A．由题意，可知小球在受力平衡位置时动能最大，由于小球重力跟电场力的合力斜向左下方，可知该位置应在运动轨迹的最低点与B点之间某一位置，所以其在B点时的动能不是最大，故A错误。
BD．设小球在A点和B点时细线的拉力分别为和。根据牛顿第二定律有
小球从A点运动到B点，根据动能定理有
联立求得
，
则小球在A点和B点时的动能之比为11：31，故BD错误；
C．小球运动到B点时，向心加速度大小为
故C正确。
故选C。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）
8. 在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。如图中的几幅图象表现的是导线受力的大小F与通过导线的电流I的关系。a、b各代表一组F—I的数据。下列图中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】导线的方向与磁场方向垂直，根据安培力公式可知，安培力F=BIL
由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线，故BC正确，AD错误。
故选BC。
9. 如图，两个分别用长13cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同小球a、b（可看作质点），带有同种电荷。由于静电力的作用，静止时它们之间的距离为10cm。已测得每个小球的质量是0.06g，，。则（ ）
A. b对a的静电力大小为
B. b对a静电力大小为2.5N
C. a、b小球的带电量可能均为
D. a、b小球的带电量可能分别为和
【答案】ACD
【解析】AB．由题意，设细线与竖直方向的夹角为，根据几何关系可得
对小球a受力分析，有向下的重力，水平向左的静电力和沿着细线向上的拉力。小球a在三个力作用下处于平衡状态。则
又
则
故A正确，B错误；
CD．根据库仑定律，可知静电力为
若a、b小球的带电量可能均为，符合上式；a、b小球的带电量可能分别为和，也符合上式。故CD正确。
10. 如图所示，匀强电场的方向与长方形abcd所在的平面平行，。电子从a点运动到b点的过程中电场力做的功为4.5eV；电子从a点运动到d点的过程中克服电场力做的功为4.5eV。以a点的电势为电势零点，下列说法正确的是（ ）
A. b点的电势为4.5V
B. c点的电势为
C. 该匀强电场的方向由b点指向d点
D. 该匀强电场的方向由b点垂直指向直线ac
【答案】AD
【解析】A．根据题意，结合电场力做功与电势差的关系可得，电子从a点运动到b点的过程中
解得
又
则b点的电势为
故A正确；
B．电子从a点运动到d点的过程中
解得
即d点的电势为
匀强电场中，沿着任一方向，相同长度电势的降落是相同的。连接bd两点，可知bd中点的电势为0，结合几何关系，可知a点和c点与bd的中点在一条直线上，即c点的电势为0，故B错误；
CD．由B选项分析可知，ac连线为一条等势线。电场线与等势线相互垂直，且指向电势降落的方向。故该匀强电场的方向由b点垂直指向直线ac，故D正确，C错误。
三、实验题（本题共2小题，共14分。把答案填在答题卡上对应位置）
11. 奥斯特在寻找电和磁的联系时，总是把磁针放在通电导线的延长线上，结果实验均以失败告终。1820年4月，在一次讲课中，他偶然地把导线放置在一个指南针的上方，通电时磁针转动了。这个现象虽然没有引起听众的注意，但却是奥斯特盼望已久的。他连续进行了大量研究，同年7月发表论文，宣布发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。如图，是一个水平放置的小磁针，奥斯特做实验时，可以使小磁针逆时针转动（从上向下看）的是（ ）
A. 把水平导线沿左右方向放在小磁针的上方，通入向右的电流
B. 把水平导线沿左右方向放在小磁针的下方，通入向右的电流
C. 把竖直导线放在小磁针的左侧，通入向上的电流
D. 把竖直导线放在小磁针的右侧，通入向上的电流
【答案】AC
【解析】A．把水平导线沿左右方向放在小磁针的上方，通入向右的电流，根据右手螺旋定则可知，电流在小磁针所在处产生的磁场向里，则小磁针N极受到的磁场力向里，S极受到的磁场力向外，从上向下看小磁针逆时针转动，故A正确；
B．把水平导线沿左右方向放在小磁针的下方，通入向右的电流，根据右手螺旋定则可知，电流在小磁针所在处产生的磁场向外，则小磁针N极受到的磁场力向外，S极受到的磁场力向里，从上向下看小磁针顺时针转动，故B错误；
C．把竖直导线放在小磁针的左侧，通入向上的电流，根据右手螺旋定则可知，电流在小磁针所在处产生的磁场向里，则小磁针N极受到的磁场力向里，S极受到的磁场力向外，所以从上向下看小磁针逆时针转动，故C正确；
D．把竖直导线放在小磁针的右侧，通入向上的电流，根据右手螺旋定则可知，电流在小磁针所在处产生的磁场向外，则小磁针N极受到的磁场力向外，S极受到的磁场力向里，所以从上向下看小磁针顺时针转动，故D错误。
故选AC。
12. 图甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E、是电池；R1、R2、R5、R6是固定电阻，R3、R4是可变电阻；表头G的满偏电流为250μA，内阻为480Ω。该多用电表有6个挡位：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆挡和挡。
（1）当S调到______时多用电表测的是电流，其中S调到______时电流表量程较大（在1、2、3、4、5、6中选填）。图中______（填A或B）是红表笔。
（2）关于R3、R4的使用，下列说法正确的是 （填正确答案标号）。
A. 在使用多用电表之前，调整R3、R4使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B. 使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R3或R4使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C. 使用电流挡时，调整R3、R4使用电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
（3）根据给出的条件可得R1+R2=______Ω，R1=______Ω，R5=______Ω。
（4）某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为______。
【答案】（1）1、2 1 A （2）B （3）160 64 880 （4）1.75mA
【解析】（1）[1]当S调到1时，表头与串联后再与并联，改装成电流表，当S调到2时， 与串联后再与表头并联，改装成电流表，即当S调到1、2时多用电表测的是电流；
[2]S调到1时，改装电流表的量程
S调到2时，改装电流表的量程
可知，S调到1时电流表量程较大；
[3]由电源正负极可知，电路中电流从表笔A进入，从表笔B流出，结合“红进黑出”规律可知，图中A是红表笔。
（2）A．在使用多用电表之前，需要进行机械调零，即调整机械调零旋钮，使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，故A错误；
B．使用欧姆挡时，需要进行欧姆调零，即先将两表笔短接，调整R3或R4使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，故B正确；
C．结合上述可知，当S调到1、2时，使用的才是电流挡，此时R3、R4不起作用，故C错误。
故选B。
（3）[1][2]结合上述，S调到1时电流表量程较大，即S调到1时，量程为1mA挡，S调到2时，量程为2.5mA挡，根据
，
解得
R1+R2=160Ω，R1=64Ω
[3]S调到5时电路串联电阻小于调到6时串联的总电阻，可知，S调到5时电压表的量程较小，该量程为直流电压1V挡，根据
结合上述解得
（4）时B端是与“1”相连，改装成2.5mA的电流表，根据电流表的读数规律，该读数为1.75mA。
四、计算题（本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、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，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图，两平行金属板相距为d，电势差为U，一个电子从O点垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回。已知O、A两点相距为h，电子质量为m，电子的电荷量大小为e，重力忽略不计，求：
（1）电子在O点射出时的速度；
（2）电子从A点返回到O点电势能的变化。
【答案】（1） （2）电势能减少了
【解析】（1）根据牛顿第二定律，可得
由题图可知，两金属板间的电场方向向右，电子在电场力的作用下做匀减速直线运动。根据公式
结合
可得，电子在O点射出时的速度为
（2）电子从A点返回到O点的过程中，
电场力做的功
即电场力做正功
根据功能关系
可知，电势能减少了
。
14. 一辆电动自行车的部分技术指标如下：整车质量，载重，额定输出功率，电动机额定工作电压，额定工作电流。已知在水平直路上行驶过程中电动自行车受阻力是车重（包括载重）的0.03倍，重力加速度取，求：
（1）此电动自行车所用电动机的效率及内阻；
（2）该电动自行车满载情况下在水平直路上以额定功率匀速行驶的速度大小；
（3）仍在上述道路上行驶，若电动自行车满载时以额定功率行驶，当车速为时的加速度大小。
【答案】（1）， （2） （3）
【解析】（1）由题可知，输出功率，输入功率
故电动机的效率为
则内阻消耗的功率
解得
（2）根据
解得
（3）由功率公式得
由牛顿第二定律得
联立解得
15. 如图，有一内半径为2r、长为L的圆筒，左右端面圆心O′、O处各开有一小孔。以O为坐标原点，取O′O方向为x轴正方向建立xyz坐标系。在筒内x ≤ 0区域有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向沿x轴正方向；筒外x ≥ 0区域有一匀强电场，场强大小为E，方向沿y轴正方向。一电子枪在O′处向圆筒内多个方向发射电子，电子初速度方向均在xOy平面内，且在x轴正方向的分速度大小均为v0。已知电子的质量为m、电量为e，设电子始终未与筒壁碰撞，不计电子之间的相互作用及电子的重力。
（1）若所有电子均能经过O进入电场，求磁感应强度B的最小值；
（2）取（1）问中最小的磁感应强度B，若进入磁场中电子的速度方向与x轴正方向最大夹角为θ，求tanθ的绝对值；
（3）取（1）问中最小的磁感应强度B，求电子在电场中运动时y轴正方向的最大位移。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）电子在匀强磁场中运动时，将其分解为沿x轴的匀速直线运动和在yOz平面内的匀速圆周运动，设电子入射时沿y轴的分速度大小为，由电子在x轴方向做匀速直线运动得
在yOz平面内，设电子做匀速圆周运动的半径为R，周期为T，由牛顿第二定律知
可得
且
由题意可知所有电子均能经过O进入电场，则有
联立得
当时，B有最小值，可得
（2）将电子的速度分解，如图所示
有
当有最大值时，最大，R最大，此时，又
，
联立可得
，
（3）当最大时，电子在电场中运动时沿y轴正方向有最大位移，根据匀变速直线运动规律有
由牛顿第二定律知
又
联立得