2021-2022学年新疆喀什地区莎车县第一中学高二上学期期中考试 物理试题 （解析版）

莎车县第一中学2021-2022学年度第一学期期中考试

高二物理试题

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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. 下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是（　　）

A.
 B.
 

C.
 D.
 

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．根据安培定则可知，该图中的磁场方向应该是逆时针方向，选项A错误；

B．根据安培定则可知，该图中的磁场方向是导线的右侧向里，左侧向外，选项B错误；

C．根据安培定则可知，该图中的磁场方向正确，选项C正确；

D．根据安培定则可知，该图中的磁场方向应该是向右，选项D错误；

故选C。

2. 下列物理量中F、q、E、U、r和d分别表示静电力、电荷量、电场强度、电势差及距离, ①F=②③④（　　）

A. 它们都只对点电荷或点电荷的电场成立

B. ①②③只对点电荷或点电荷电场成立，④对任何电场都成立

C. ①②只对点电荷成立，③对任何电场都成立，④只对匀强电场成立

D. ①②只对点电荷成立，③④对任何电场都成立

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】①②只对点电荷成立；③是电场强度的定义式，对任何电场都成立；④只对匀强电场成立。

故选C。

3. 关于家庭电路，下列说法正确的是（　　）

A. 电灯与电灯是串联的

B. 保险丝熔断后，可用铜丝或铁丝代替

C. 开关与被控制的电灯是串联的

D. 标有“110V 25W”和“110V 60W”的两盏白炽灯，串联后接入220V电路中可正常发光

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．家庭电路中，各个电灯是并联的，A错误；

B．铜丝或者铁丝的电阻率小、熔点高，用铜丝或铁丝代替保险丝，不能在电流过大时，自动切断电路，所以保险丝熔断后，不能用铜丝或铁丝代替，B错误；

C．控制电灯的开关与电灯串联，C正确；

D．根据公式，即

可知，“110V 25W”电灯的电阻大于“110V 60W”电灯的电阻，串联时接在220V电路中，“110V 25W”电灯分担的电压大于“110V 60W”电灯分担的电压，超过110V，所以不能正常发光，D错误。

故选C。

4. 假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图像上A点与原点的连线与横轴成á角，A点的切线与横轴成â角，则（　　）

A. 白炽灯的电阻随电压的增大而减小

B. 在A点，白炽灯的电阻可表示为tanâ

C. 在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I2

D. 在A点，白炽灯的电阻可表示为

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．由图像可知，白炽灯的电阻随电压的增大而增大，选项A错误；

BD．在A点，白炽灯的电阻可表示为

选项BD错误；

C．在A点，白炽灯的电功率可表示为

P=U0I2

选项C正确。

故选C

5. 用电场线能直观、方便地比较电场中各点的场强大小和方向，还可以间接地比较电势的高低。如图是静电除尘板与放电极间的电场线，关于电场中A、B两点的电场强度、和电势、，以下正确的是（　　）

A.    B.    C.    D.  

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小，知A处电场线比B处密，则

故AB错误；

CD．根据等势面与电场线垂直，沿着电场线电势逐渐降低可知，A点的电势低于B点的电势，即

故D正确，C错误。

故选D。

6. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　）

A. 如图甲，汽车通过拱桥最高点时对桥的压力大于重力

B. 如图乙，A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A的角速度较大

C. 如图丙，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨和轮缘间会有挤压作用

D. 如图丁，同一小球在固定且内壁光滑的圆锥筒内先后沿A、B圆做水平匀速圆周运动，则小球在A处运动的线速度较大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．如图甲，汽车通过拱桥最高点时有

则汽车对桥的压力小于重力，A错误；

B．如图乙，A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，由于高度相同，则有

解得

则A、B的角速度相同，B错误；

C．如图丙，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨和轮缘间有挤压作用，而内轨和轮缘间没有挤压作用，C错误；

D．如图丁，同一小球在固定且内壁光滑圆锥筒内先后沿A、B圆做水平匀速圆周运动，有

解得

则轨道半径越大的线速度越大，所以小球在A处运动的线速度较大，D正确。

故选D。

7. 目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同。此时传感器给所有的小电容器充电达到某一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的小电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹的图象数据。根据以上信息，下列说法中正确的是（　　）

A. 在峪处形成的小电容器电容较小

B. 在峪处形成的小电容器放电较慢

C. 在嵴处形成的小电容器充电后带电量较小

D. 潮湿的手指对指纹识别没有任何影响

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．在峪处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较大，所以根据电容的决定义可知，电容较小，A正确；

B．在峪处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较大，所以根据电容的决定义可知，电容较小，所带电荷量较小，则放电较快，B错误；

C．在嵴处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较小，所以根据电容的决定义可知，电容较大，充电后带电量较大，C错误；

D．潮湿的手指与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以对指纹识别会产生影响，D错误；

故选A。

8. 匀强电场中的三点A、B、C是一个直角三角形的三个顶点，∠A=30°，BC的长度为1m，D为AB的中点，如图所示。已知电场线的方向平行于△ABC所在平面，A、B、C三点的电势分别为4V、0V和2V，设场强大小为E，一电量为1×10-6C的正电荷从B点移到D点电场力所做的功为W，则（　　）

A. W=2×10-6J，E>4V/m B. W=-2×10-6J，E>2V/m

C. W=2×10-6J，E＜4V/m D. W=-2×10-6J，E＜2V/m

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】由题意可知

，

因为匀强电场中D为AB的中点，所以

一电量为1×10-6C的正电荷从B点移到D点电场力所做的功为

在匀强电场中CD是一条等势线，电场线与等势线垂直，B点到CD的距离

场强大小为

故B正确，ACD错误

故选B。

9. 质量为2kg的物体以10m/s的初速度，从起点A出发竖直向上抛出，在它上升到某一点的过程中，物体的动能损失了50 J，机械能损失了5J，设物体在上升、下降过程空气阻力大小恒定，重力加速度g=10m/s2，则该物体再落回到A点时的动能为（　　）

A. 40 J B. 60 J C. 80 J D. 100 J

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】物体上升过程中，重力、空气阻力均做负功，根据动能定理有

W合=ÄEk

空气阻力做功对应着机械能的变化，则有

Wf=ÄE

代入数据可得

W合=-50J，Wf=-5J

可知合外力做功总是阻力做功的10倍，即

W合=10Wf

物体的初动能为

Ek0==100J

物体从A点到最高点的过程中，动能减小了100J，可知合力做的功

W合上=-100J

空气阻力做功为

Wf上=-10J

即机械能损失了10J，由于空气阻力大小恒定，所以下落过程机械能也损失了10J，则物体落回A点时的动能为

Ek1=100J-2×10J=80J

故选C

10. 下列关于电场强度的说法中，正确的是（　　）

A. 公式只适用于真空中点电荷产生的电场

B. 由公式得，某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受的静电力成正比

C. 在公式中，是点电荷产生的电场在点电荷处的电场强度大小

D. 在静电场中场强越大的地方电场线越密，所以电势也就越高

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．公式为电场强度的定义式，适用于所有的电场，故A错误；

B．公式是比值定义法，电场强度的大小至于电场本身有关，与试探电荷和试探电荷在电场中该点所受的静电力无关，故B错误；

C．在公式中，是点电荷产生的电场在点电荷处的电场强度大小，故C正确；

D．电势与电场强度没有必然的联系，电场强度大的地方，电势可以为0，电势很高的地方，电场强度可以为0，故D错误。

故选C。

二、实验题，共15分

11. 为了测量一待测电阻Rx的阻值，准备了以下器材：

A.多用电表B电流表G1（0~100mA，内阻约5Ù）

C.电流表G2（0~50mA，内阻r2=10Ù）

D.定值电阻R0（20Ù）

E.滑动变阻器R1（0~5Ù）

F.滑动变阻器R2（0~100Ù）

G.直流电源（3.0V，内阻不计）

H.开关一个及导线若干

(1)滑动变阻器应选______（填仪器前的序号）；

(2)若是用G2表测Rx两端电压，请在图乙对应的虚线框中完成实验电路设计______；（要求：滑动变阻器便于调节，电表读数不得低于量程的）

(3)补全实验步骤：

a.按图乙所示电路图连接电路，将变阻器滑动触头移至最______ 端（选填“左”或“右”）；

b.闭合开关S，移动变阻器滑动触头至某一位置，记录G1、G2表的读数I1、I2；

c.多次移动变阻器滑动触头，记录相应的G1、G2表的读数I1、I2；

d.以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线如图丙所示，则待测电阻Rx的阻值为______Ù（保留两位有效数字）。

【答案】    ①. E    ②.     ③. 左    ④. 10

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]多用电表用欧姆表盘的读数乘以倍率即为待测电阻阻值

滑动变阻器采用分压式接入电路，所以选择阻值较小的滑动变阻器便于调节分压，即选E。

(2)[2]电路中没有电压表，电流表的内阻已知，可作为电压表使用，电流表采用外接方式可以消除系统误差，使测量结果更精确，定值电阻串联在分压电路上，起到保护电路的作用，电路图如图

。

(3)[3]滑动变阻器的触头在开始实验前，需要滑到最左端保护电路，使电表的示数都从0开始变化。

[4]根据电路图结合欧姆定律的分流规律可得

整理得

结合图像的斜率

解得

三、解答题，共45分

12. 如图所示，x轴上A、B两点固定两个等量带负电的点电荷，电荷量均为。在y轴上C点有一个带正电的点电荷，电荷量为，质量为，已知三点的坐标分别为、、，静电力常量，不计重力，求给C点的正点电荷什么样的初速度（初速度大小和方向），可以使其在空间内做匀速圆周运动。

【答案】，方向垂直于纸面向里或向外

【解析】

分析】

【详解】AC之间的距离

BC之间的距离

AC处两电荷之间的库仑力

BC处两电荷之间的库仑力

C处电荷受两个库仑力，合力沿y轴负方向，大小为

C处电荷要做匀速圆周运动，根据等量同种电荷分布特点，C处电荷只能以坐标原点为圆心，以OC为半径

由于不计重力，则

代入数据得

方向垂直于纸面向里或向外。

13. 如图所示，虚线左侧有一场强为的匀强电场，在两条平行的虚线和之间存在着宽为、电场强度为的匀强电场，在虚线右侧距为处有一与电场平行的屏。现将一电子（电荷量为，质量为，重力不计）无初速度地放入电场中的点，最后电子打在右侧的屏上，点到的距离为，连线与屏垂直，垂足为，求：

（1）电子到的速度大小；

（2）电子从释放到打到屏上所用的时间；

（3）电子刚射出电场时的速度方向与连线夹角的正切值；

（4）电子打到屏上的点到点的距离。

【答案】(1) ；(2)；(3) ；(4)

【解析】

【分析】

【详解】(1)电子从A运动到MN的过程中，根据动能定理得

解得

(2)电子在电场E1中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a1，时间为t1，则

由，得

从MN到屏的过程中运动时间

运动的总时间

(3) 设粒子射出电场E2时平行电场方向的速度为vy，由牛顿第二定律得：电子进入电场E2时的加速度为

电子在电场E2中运动时间

则

电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角的正切值为

解得

(4)带电粒子在电场中的运动轨迹如图所示

设电子打到屏上的点到O点的距离x，根据上图有几何关系得

解得

14. 如图所示，水平放置的平行板电容器MN的电容，带电荷量，N板带正电，M板带负电，M、N两金属板间距，上金属板A处开有小孔，小孔到上面竖直金属板E、F的距离相等。已知E、F两金属板间距，金属板长，板间电压。在小孔的正下方N板上的B处由静止释放一个质量的带正电小球（可以看成点电荷），小球的电荷量，重力加速度g取，不计空气阻力。

（1）求小球运动到小孔A处的速度是多大；

（2）若小球能飞出电场，求小球飞出电场的位置；若小球不能飞出电场，求小球打在金属板的位置距M板的距离。

【答案】（1）；（2）1.00m

【解析】

【分析】

【详解】（1）根据电容器电容的定义式

得

在B处静止释放，从B到A根据动能定理

代入数据得

（2）假设小球不能飞出电场，小球在金属板EF之间，水平方向上向右做初速度为0的匀加速直线运动，金属板EF之间电场的电场强度

水平方向加速度

设小球在EF之间运动时间为t，则由运动学公式

代入数据得

小球在金属板EF之间，竖直方向做竖直上抛，初速度

加速度g取，根据运动学公式

代入数据得

故小球不能飞出电场，小球打在金属板的位置到M板的距离是1.00m。

15. 如图所示，绝缘传送带固定在竖直平面内，与水平面间的夹角，传送带两端、之间的距离，整个空间存在匀强电场，场强大小，方向垂直传送带表面斜向上.现将一质量为、电荷量为的小物块无初速地放到传送带上处，物块与传送带间的动摩擦因数，传送带以恒定速度沿顺时针方向传动，重力加速度取.

（1）若物块从运动到的时间最短，求传送带的速度至少多大；

（2）若传送带的速度，求物块从运动到的过程中摩擦力对物块所做的功。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）设物块沿传送带向上加速运动过程中的加速度大小为，则有

当物块一直加速到点时，所用时间最短，设此时到达点速度为，则

联立解得

则传送带的速度至少为.   

（2）因为

所以物块从运动到的过程中先加速后匀速，到达点的速度为.       

该过程中摩擦力对物块所做的功等于物块机械能的增加量，则

解得

16. 质量为m的小球，从A点以初速度竖直向上抛出，同时受到恒定的水平向左的风力作用，经过一段时间到达最高点C，此过程水平方向的分位移与竖直方向的分位移之比为3：4。已知小球在B点时速度最小，重力加速度为g，求：

（1）小球所受合力的大小及合力与水平方向间夹角的正切值；

（2）小球在B点的速度大小与在C点的速度大小的比值及从A到B的运动时间。

【答案】（1），；（2），

【解析】

【分析】

【详解】(1)设小球从A到C的运动时间为t，竖直方向做竖直上抛运动，到达C点时，竖直方向的速度正好为0，可得

设风力为F，由牛顿第二定律，水平方向的加速度

小球从A到C，水平方向做初速度为0的匀加速直线运动，则

由题意

综合可得

，

由力的合成，小球的合力

设与水平方向的夹角为，由几何关系可得

(2)由匀变速直线运动的速度时间关系可得

，

解得小球在C点的速度

把小球在A点的初速度，分别沿着的反方向和垂直的方向分解，沿着的反方向的分速度

垂直的方向的分速度

由数学知识可得

，

可以把小球的运动看成垂直的方向以做匀速直线运动，沿着的反方向做初速度为的匀减速直线运动，加速度为

当小球在方向的分速度为零时，速度最小为

正好运动到B点，可得

沿着的反方向，由匀变速直线运动的规律，小球由A运动到B的时间