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

商开大联考2021-2022学年高二上学期期中考试

物理

考生注意：

1．本试卷分选择题和非选择题两部分．满分100分，考试时间90分钟．

2．答题前，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．

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2B铅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0.5毫米黑色墨水签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，在试题卷、草稿纸上作答无效．

4．本卷命题范围：选修3-1第一章至第三章．

一、选择题：本题12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．

1．关于物理公式的适用情况，下列说法正确的是（    ）

A．对任何电场都适用      B．对任何电容器都适用

C．对任何电路都适用      D．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．      D．

3．某种元件的关系图象如图所示，虚线P是电流为时曲线的切线，斜率为k．则电流为时，元件的电阻（    ）

A．等于k      B．小于k      C．大于      D．等于

4．如图所示，电源电动势、内阻保持不变，合上开关S，灯泡L与定值电阻串联，是电阻箱，增大电阻箱的接入阻值，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

C．D、P两点的场强关系为         D．A、D两点的电势关系为

6．如图所示，纸面内半径为r的圆的圆心在O点，其外切正三角形的边与圆相切于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（其中k常量），则P点的磁感应强度大小为（    ）

A．      B．      C．      D．

7．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（    ）

A．M的落地时间比N长

B．M的落地速度比N大

C．M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，静电力常量为k，则整个圆环在M点的电场强度大小为（    ）

A．      B．      C．      D．

9．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是某电池的关系图象，此电池的内阻，图线Ⅱ是阻值为R的定值电阻的关系图象，图象中的，下列说法正确的是（    ）

A．电池的电动势为

B．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

C．图线Ⅰ、图线Ⅱ的交点为

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

11．一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

C．对甲图，电量为q的正电荷从处运动到处，电场力做的功为

D．对乙图，将电量为的负电荷从坐标原点移动到，电场力做的功为

12．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，O、a之间的拉力大小为．静电引力常量为k，重力加速度为g，，下列说法正确的是（    ）

A．小球的质量为                     B．小球的带电量为

C．所加的匀强电场的强度为      D．再次平衡时a、b之间的拉力大小为

二、实验题（本题共2小题，共15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_______．

（2）若乙图电压表所选的量程为，则乙图的读数为________V．

（3）若丙图多用电表的倍率为，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的电阻的阻值，图中为标准电阻（），、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、，则待测电阻的表达式________．（用、、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、的值，做出关系图象如图乙所示，图象的斜率__________（用、表示），可得待测电阻_______．

三、计算题（本题共3小题，共37分．作答时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）

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，、，边长为，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点沿着边射入磁场，经偏转恰好不从边界射出．已知两板间所加电压恒为U，板间及N板到边距离均为d，电容器和磁场外部区域为真空，求：

（1）粒子运动的速率；

（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，y轴和直线之间存在沿x轴负方向的匀强电场Ⅰ，在直线和直线之间存在与直线的夹角为的匀强电场Ⅱ，一质量为m、带电量为的带电粒子，从y轴上的A点以沿着y轴负方向的初速度进入匀强电场Ⅰ，经过直线上的B点（图中未画出），进入匀强电场Ⅱ做匀变速直线运动，最后粒子达到直线上的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Ⅱ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2021-2022学年上学期期中考试·高二物理

参考答案、提示及评分细则

1．C  对匀强电场才适用，A错误；对平行板电容器才适用，B错误；对任何电路都适用，C正确；当B、v两者相互垂直时，才成立，D错误．

2．D  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．

3．C  设电流为时，元件两端的电压为，电阻，由题意可知，、，综合可得，C正确．

4．A  当电阻箱的接入阻值变大，总电阻R变大，总电流I减小，由欧姆定律，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与定值电阻的总电压增大，流过L与定值电阻的电流增大，L的电功率增大，定值电阻的热功率增大，B、C错误；当流过L与定值电阻的电流增大，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．

5．D  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，B错误；导体的内表面带正的感应电荷，P点的场强不为0，，C错误；导体与地球合为一个等势体，，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，近一步可得，D正确．

6．B  由几何关系，a、b两点与P点的距离均为，a、b两点的电流分别在P点产生的磁感应强度大小均为，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；由几何关系，c点与P点的距离为，c点的电流在P点产生的磁感应强度的大小为，由安培定则的方向与垂直，即与垂直，则P点的磁感应强度的大小，综合计算可得，B正确．

7．C  M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，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，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，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，由几何关系，结合，解得，假设圆环上有n个q，则有，在M点，在垂直x轴方向，的分量为，根据对称性，n个的矢量和为0，沿着x轴方向，的分量，n个的矢量和就是圆环在M处产生的场强，即，综合解得．

9．AD  由、、，综合可，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，结合U，可得，由，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两点之间距离增大，所以变大，即P点的电势变高，D正确．

10．CD  设电池的电动势为E，由闭合电路欧姆定律、、由题意可知、、，综合解得，，，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，图线Ⅰ、图线Ⅱ的交点对应、，交点对应的坐标为，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，D正确．

11．BD  对于、，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，图线的斜率的绝对值表示电场强度的大小，图线与x轴所围成的面积表示电势差U，对甲图，图线的斜率是定值，甲图对应的电场是匀强电场，电场强度的大小，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；对甲图由可得处的电势，处与处的电势差，电量为q的正电荷从处运动到处，电场力做的功，综合解得，C错误；对乙图，图线与x轴所围成的面积表示电势差U，坐标原点与处的电势差，电场力做的功，D正确．

12．BC  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，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，，综合解得、，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，电场力与重力的合力F沿着绳子的反方向，与竖直方向的夹角为，，结合、解得，C正确；电场力与重力的合力，设a、b之间的拉力大小为，由力的平衡，综合解得，D错误．

13．（1）2.150（2分）  （2）1.20（1.19～1.21均可得分）（2分）  （3）1900（2分）

解析：（1）螺旋测微器的读数为．

（2）电压表所选的量程为，其读数为．

（3）多用电表的读数为．

14．（1）见解析（2分）  （2）最右端（1分）  （2分）  （3）（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，整理可得待测电阻．

（3）由，可得，则关系图象的斜率；结合，可得．

15．解：（1）由闭合电路欧姆定律可得回路的电流（2分）

由欧姆定律金属杆的接入电阻（1分）

综合解得（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（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在竖直方向的分量对金属杆的安培力垂直导轨与金属杆所在的竖直面向里，（1分）

最大静摩擦力等于滑动摩擦力（1分）

对金属杆受力分析，由力的平衡可得（1分）

（1分）

结合，综合解得（1分）

16．解：（1）由动能定理有（2分）

解得（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、与边界相切于P点，设半径为r

连接，由几何关系可得（1分）

即粒子在匀强磁场中匀速圆周运动的轨迹半径为（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（1分）

解得（1分）

（3）粒子从的时间为

（1分）

从的时间为（1分）

从A到射出磁场时间为（2分）

所以总时间为（1分）

17．解：（1）根据题意，粒子在B点的速度沿着匀强电场Ⅱ的方向，与直线、直线的夹角为（1分）

粒子从A点到B点做类平抛运动，把分别沿y轴、x轴分解，沿y轴方向的分速度为，（1分）

由动能定理（1分）

综合解得（1分）

设电场Ⅱ的强度为，粒子从B点到C点由动能定理（1分）

综合解得、（2分）

（2）在匀强电场Ⅰ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，（2分）

（2分）

综合解得，粒子从A点到B点的运动时间（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（1分）

粒子从B点到C点，沿y轴方向的分位移（1分）

结合，可得粒子从A点到C点沿y轴方向的分位移（1分）

说明：利用其他合理方法得出结果也可得分．