2024-2025学年河南省郑州市中牟县高二（上）期中物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年河南省郑州市中牟县高二（上）期中物理试卷（含答案），共8页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列各图中能产生感应电流的是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示，Q是真空中固定的点电荷，a、b、c是以Q所在位置为圆心、半径分别2r或r球面上的三点。电荷量为q的试探电荷在c点受到的库仑力方向指向Q，则( )
A. Q带正电
B. a、b两点电场强度相同
C. a、c两点的电场强度大小之比为1：4
D. 将c处试探电荷电量变为2q，该处电场强度变为原来的2倍
3.如图所示，在直角三角形ABC的角A、B处分别有垂直于三角形平面的通电长直导线，导线中的电流大小相等，方向相反，∠ABC=30°，已知通电长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kIr(k为常数，I为导线中的电流，r为到通电导线的距离)，若B在C点产生的磁感应强度大小为B0，则C点的磁感应强度大小为( )
A. 0B. B0C. 3B0D. 2B0
4.研究发现电解液导电时也满足欧姆定律。图甲为一测量电解液的电阻率的长方体容器，X、Y为电极，边长a=40cm，b=20cm，c=10m，当里面注满待测电解液，在X、Y间加上不同电压后，X、Y间电压与通过电解液的电流的关系图线如图乙所示。忽略电解液的热膨胀，则下列说法正确的是( )
A. 电压U=12V时，电解液的电阻是800Ω
B. 电压U=12V时，电解液的电阻是2400Ω
C. 电压U=12V时，电解液的电阻率是150Ω⋅m
D. 电压U增大时，电解液的电阻率将增大
5.如图所示，M、N两点固定两个等量的正点电荷(场源电荷)，其连线的中垂线上A、B两点关于O点对称，在A点由静止释放一个带负电的粒子，不计粒子的重力，粒子的电量远小于场源电荷的电量，下列说法中正确的是( )
A. 中垂线上从A到O到B电场强度的大小一定先减小后增大
B. 粒子运动到O点时加速度为零，速度达最大值
C. 粒子从A到O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大
D. 粒子越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到速度减小为零
6.如图所示，电路中开关闭合时，灯泡A、B均能正常发光。R1、R3、R4为定值电阻，R2为滑动变阻器，若滑动变阻器滑片P向下滑动，其余元件正常，则( )
A. 灯泡A变亮
B. 电容器带电荷量增大
C. 灯泡A电压变化量ΔUA小于灯泡B电压变化量ΔUB
D. 电源的总功率变大
7.如图所示，水平线a、b、c、d为匀强电场中的等差等势线，一个质量为m、电荷量绝对值为q的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两个点。已知该粒子在A点的速度大小为v1，在B点的速度大小为v2、且方向与等势线平行。A、B连线长为L，连线与竖直方向的夹角为θ，不计粒子的重力，则( )
A. 粒子从A到B的时间为Lcsθv2
B. 匀强电场的电场强度大小为m(v12−v22)2qLsinθ
C. 粒子在B点的电势能一定大于在A点的电势能
D. 等势线b的电势比等势线c的电势高
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图甲，高大建筑物上通常都装有避雷针，雷雨天气时避雷针发生尖端放电现象，达到避免雷击的目的。图乙所示是某次避雷针放电前的电场线分布，电场线关于直线ac对称，且ab=bc。以下说法正确的是( )
A. Uabr)和一个理想电压表组成。其中R1的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，闭合开关后，若驾驶员呼出的酒精气体浓度增大，则下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数变小
B. R2消耗的功率变大
C. 电源的输出功率变大
D. 电源的效率增大
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.多用电表可以用来测电压、测电流、测电阻、检验二极管的导电性能，还可以探究故障电路。

(1)关于多用电表的使用，下列说法正确的是______。(填选项前字母序号)
A.测电压时，图1连接方式中红、黑表笔接法正确
B.测电流时，应按图2连接方式测量
C.测电阻时，应按图3连接方式测量
D.测二极管的反向电阻时，应按图4连接方式测量
(2)某同学发现如图5所示的实验电路不工作。为排查电路故障，他闭合开关，将滑动变阻器滑到最右端，用多用电表测量各接点间的电压，则应将图6中的选择开关旋至______(填“A”“B”“C”或“D”)，用正确的测量方法得到Uab=Ubc=Uce=0，Uef=6V。已知电路只有一处故障，则下列判断正确的是______(填选项前字母序号)
A.可能是R断路
B.可能是R短路
C.可能是R0断路
D.可能是R0短路

(3)为进一步判断电路故障的性质，他断开开关S后，将选择开关置于欧姆“×1”挡，分别将红、黑表笔接c、e端时，指针指在如图7所示的位置，则该电阻约为______Ω，他将红黑表笔接e、f端时，指针______(填“几乎不偏转”或“偏转很大”)，因此电路故障为______。
12.学习小组探究小灯泡L在不同电压下的电阻，并测量电池的电动势E和内阻r。现有实验器材：电池、电压表(量程大于电池的电动势，内阻非常大)、电流表(内阻RA=0.50Ω)、电阻箱R、小灯泡L、开关S，导线若干。图甲是某同学设计的实验电路原理图。请完成下列问题：

(1)实验时先将电阻箱阻值调到______(填“最小”或“最大”)，闭合开关S0；
(2)适当调节电阻箱阻值，记录电压表示数U、电流表示数I及电阻箱阻值R，此时小灯泡两端的电压UL= ______(用U、I、R表示)。
(3)改变电阻箱阻值，获得多组数据并填在表格中。
(4)利用测量的数据，在坐标纸上画出的U−I图线如图乙所示、UL−I图线如图丙所示。
(5)根据U−I图线可得，电池的电动势E= ______V，内阻r= ______Ω。根据UL−I图线可得，灯丝电阻随灯泡两端电压增加而______(填“增加”或“减小”)，原因是______。(计算结果均保留2位小数)
(6)把两个规格一样的题述小灯泡直接与该电池串联，如图丁所示，单个灯泡消耗的电功率为______W。(保留2位小数)
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.“祝融号”火星车，其动力主要来源于太阳能电池。现将“祝融号”的动力供电电路简化如图，其中电热丝为定值电阻R=5Ω，太阳能电池电动势E=150V，内阻r未知，电动机线圈电阻rM=4Ω，当火星车正常行驶时，电动机两端的电压UM=120V，电热丝上消耗的功率为125W。求：
(1)太阳能电池的内电阻r。
(2)电动机的热功率和机械功率。
14.如图，ABD为竖直平面内的绝缘轨道，其中AB段是长为s=1.25m的粗糙水平面，其动摩擦因数为μ=0.1，BD段为半径R=02m的光滑半圆，两段轨道相切于B点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E=5.0×103V/m。一带负电小球以初速度v0从A点沿水平轨道向右运动，接着进入半圆轨道后，恰能通过最高点D点。已知小球的质量为m=2.0×10−2kg，所带电荷量q=2.0×10−5C，g取10m/s2，(水平轨道足够长，小球可视为质点，整个运动过程无电荷转移)求：
(1)带电小球在从D点飞出后，首次落到水平轨道上时的位移大小；
(2)小球的初速度v0。
15.中科院高能物理研究所利用电场约束带电粒子的运动，其简化模型如图1所示，在xOy平面内的第一象限和第四象限加一沿y轴正方向的匀强电场E0(未知)，一粒子发射源固定在坐标系中原点O，该装置可以沿x轴正方向发射质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子P，粒子的初速度均为v0，刚好能过第一象限内的M点，已知M点的横坐标为L，不计粒子的重力及粒子间相互作用。
(1)已知粒子P过M点时速度为2v0，求匀强电场的场强大小E和M点的纵坐标；
(2)若将原来的匀强电场替换为另一交变电场，如图2所示，场强为正值时表示电场方向沿y轴正方向，题干中其他条件均不变，t=0时刻从坐标原点射出的粒子P仍能过M点，求图2中E′与E0的比值。
参考答案
1.A
2.C
3.D
4.B
5.B
6.C
7.C
8.AC
9.AB
10.BC
11.D D AD 18.0 几乎不偏转 R断路
12.最大 U−IR 1.44 0.60 增加 见解析 0.24
13.解：(1)由电热丝的热功率、电阻值，可知P热=I2R，解得：I=5A；
由闭合电路欧姆定律可知：E=Ir+UM+IR，代入数据得：r=1Ω；
(2)由电动机的线圈电阻、该电路电流，可知：PM热=I2rM，解得：PM热=100W；
电动机的总功率为：PM=UMI，由电动机的总功率、热功率、机械功率的关系，可知：P机=PM−PM热，代入数据得：P机=500W。
答：(1)电池的内阻为1Ω；
(2)电动机的热功率为100W，机械功率为500W。
14.解：(1)由题意得，小球恰能通过轨道最高点D，根据牛顿第二定律有：mg−qE=mvD2R，解得：vD=1m/s
小球从D点飞出后做类平抛运动，有mg−qE=ma，2R=12at2，x=vDt，则从D点到落地点的位移大小为：L= x2+(2R)2，解得：L=2 25m
(2)从A点运动到D点，由动能定理得：−μ(mg−qE)s−2mgR+2qER=12mvD2−12mv02，解得：v0=2.5m/s
答：(1)带电小球在从D点飞出后，首次落到水平轨道上时的位移大小为2 25m。
(2)小球的初速度v0为2.5m/s。
15.解：(1)粒子在电场中做类平抛运动，粒子到达M点时的速度大小为2v0，可知其竖直分速度大小为：vy= (2v0)2−v02= 3v0，
水平方向：L=v0t，竖直方向：y=12vyt，vy=qE0mt，
解得：E0= 3mv02qL，y= 3L2；
(2)由(1)的分析可知，粒子到达M用的时间为：t=Lv0，
由图2可知，交变电场的周期为：L2v0，即粒子从释放到M点用的时间恰好为交变电场的周期的2倍；
粒子在竖直方向上受到的电场力先恒定向上，再恒定向下，再恒定向上，再恒定向下；
其加速度大小的情况与受力情况相同，即先向上加速、再向上减速，再向上加速、再向上减速；
故其竖直方向的运动满足：y=2×2×12×qE′m(0.5×L2v0)2，
解得：E′E0=4。
答：(1)电场强度大小为 3mv02qL，M点的纵坐标为 3L2；
(2)两个电场强度大小之比为4。