2021-2022年广东省佛山市第一中学高二（上）第二次段考物理试题含解析

  佛山一中2020级高二上学期第二次段考

物理

第一部分    选择题（共45分）

一、单项选择题：本题共7小题，每小题3分，共21分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，错选、不选得0分．

1. 如图，下列说法正确的是（　　）

A. 甲图要增大粒子的最大动能，可增加电压U

B. 乙图是磁流体发电机，可判断出A极板是发电机的负极

C. 基本粒子不考虑重力的影响，丙图可以判断基本粒子的电性，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是

D. 丁图中若载流子带负电，稳定时C板电势高

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据公式

得

故最大动能

与加速电压无关，选项A错误；

B．由左手定则知正离子向下偏转，负离子会向上偏转，所以A板是电源负极，B板是电源正极；选项B正确；

C．电场的方向与B的方向垂直，带电粒子进入复合场，受电场力和安培力，且二力是平衡力，即

所以

不管粒子带正电还是带负电都可以匀速直线通过，所以无法判断粒子的电性，选项C错误；

D．若载流子带负电，由左手定则可知，负粒子向C端偏转，所以稳定时C板电势低，选项D错误。

故选B

2. 下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是（　　）

A.  B. ​

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】通电导线周围的磁场方向，由右手螺旋定则来确定且小磁针静止时N极的指向即为磁场方向；根据电源的正负极，确定电流方向，再利用安培定则判断螺线管的极性，最后根据磁极间的相互作用可判断小磁针的指向是否正确。

本题的重点是通过安培定则先判断出螺线管的极性，再利用磁极间的相互作用规律来确定小磁针的指向难度不大，但需要细心注意同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，在通电螺线管内部不适用。

【解答】A．根据同名磁极相斥，异名磁极相吸，则小磁针N极向右，故A错误；

B．伸开右手，四指环绕方向为电流方向，则大拇指方向为内部磁场方向，再由小磁针静止时，N极即为磁场方向，则小磁针N极应向左，故B错误；

C．由安培定则知，用手握住螺线管，使四指所指的方向与电流方向相同，则螺线管的右端为N极，左端为S极，再根据小磁针N极指向即为磁场方向可知，小磁针N极的指向正确，故C正确；

D．根据右手螺旋定则可知，通电直导线的磁场方向，右边是垂直纸面向里，则小磁针N极应该垂直纸面向里，故D错误。

故选C。

3. 如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数和质量均相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同，方向如图中箭头所示的电流，天平均处于平衡状态，则哪个选项左盘中所加的砝码质量最大（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】因为天平处于平衡状态，所以

即线框所受的安培力越小，左盘中所加的砝码质量最大，由于线框平面与磁场方向垂直，且线框不全在磁场区域内，线框与磁场边界所截线段的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，B图的有效长度最短，磁场强度B和电流大小I相等，根据

可知B所受的安培力最小，则B图中左盘中所加的砝码质量最大，故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B。

4. 真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏．今有质子、氘核和α粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上．已知质子、氘核和α粒子的质量之比为1∶2∶4，电荷量之比为1∶1∶2，则下列判断中正确的是(　　)

A. 三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同

B. 三种粒子打到荧光屏上的位置相同

C. 偏转电场电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2

D. 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶4

【答案】B

【解析】

【详解】A．粒子加速过程

qU1＝mv2

从B至M用时

t＝

得

t∝

所以

t1∶t2∶t3＝1∶∶

故A错误；

B．偏转位移

所以三种粒子打到荧光屏上的位置相同，故B正确；

CD．电场力做功

W＝qEy

得

W1∶W2∶W3＝q1∶q2∶q3＝1∶1∶2

故CD错误。

故选B。

5. 如图所示，一小段通电直导线放置在粗糙的水平面上处于静止状态，电流方向垂直纸面向里。现把一条形磁铁控制在导线的正上方成水平状态，中点与导线的连线虚线正好沿竖直方向，下列说法正确的是（　　）

A. 放上磁铁后，地面对导线产生摩擦力

B. 放上磁铁后，地面对导线的支持力仍然等于重力

C. 若把磁铁沿竖直方向向上移动，地面对导线的支持力越来越小

D. 若把磁铁水平向右移动一小段距离，导线仍处于静止状态，则地面对导线的摩擦力向左

【答案】C

【解析】

【详解】AB．放上磁铁后，如图所示导线所受安培力竖直向下，所以地面对导线没有摩擦力，地面对导线的支持力大于重力，所以AB错误；

C．若把磁铁沿竖直方向向上移动，安培力的方向不变，还是竖直向下，但磁感应强度变小了，则安培力变小了，所以地面对导线的支持力越来越小，则C正确；

D．若把磁铁水平向右移动一小段距离，导线所受安培力的方向向左下方倾斜，导线仍处于静止状态，则地面对导线的摩擦力向右，所以D错误；

故选C。

6. 两根相互靠近的长直导线1、2中通有相同的电流，如图，两电流间的磁相互作用力为F，若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后，导线1所受安培力的合力恰好为零。则所加磁场的方向是（　　）

A. 垂直纸面向里 B. 垂直纸面向外

C. 垂直导线向右 D. 垂直导线向左

【答案】A

【解析】

【详解】导线2在导线1位置产生的磁场是垂直纸面向外的，若要导线1受到的安培力合力恰好为0，与匀强磁场叠加后，该位置合磁感应强度应该要为0或者与导线平行，所加的磁场方向为垂直纸面向里可以使得合磁感应强度为0。

故选A。

7. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环面积为S=1m2，导体环的总电阻为。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。磁感应强度B随时间t的变化如乙图所示， 。下列说法正确的是（　　）

A. t=1s时，导体环中电流为零

B. 第2s内，导体环中电流为负方向

C. 第3s内，导体环中电流的大小为0.1A

D. 第4s内，通过导体环中某一截面的电荷量为0.01C

【答案】D

【解析】

【详解】A．时，穿过导体环的磁通量变化率不为零，则导体环中感应电流不为零，故A错误；

B．第2s内，向上穿过导体环的磁通量增大，根据楞次定律感应磁场方向向下，由安培定则可知，导体环中感应电流为正方向，故B错误；

C．第3s内，导体环中电流大小

故C错误；

D．第3s内与第4s内产生的感应电流相同，则第4s内，通过导体环中某一截面的电荷量为

故D正确。

故选D。

二、多项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上的选项符合题目要求，全选对的得4分，漏选的得2分，错选、不选得0分。

8. 两个通电小球带电后相互排斥，如图所示。两悬线跟竖直方向各有一个夹角、，且两球在同一水平面上。两球质量用m和M表示，所带电荷量用q和Q表示。若已知，则一定有关系（　　）

A. 两球一定带同种电荷

B. m一定小于M

C q一定大于Q

D. 若仅互换A、B两球的带电量，则A、B两球位置将不再处于同一水平线上

【答案】AB

【解析】

【详解】
 

两个球相互排斥，故一定带同种电荷；

对m，水平

竖直

得

同理对M分析可得

解得

库伦力与两者带电量乘积有关，与各自电量无关，即使仅互换A、B两球的带电量，则A、B两球位置将处于同一水平线上。则AB正确，CD错误；

故选AB。

9. 一个点电荷产生的电场，两个等量同种点电荷产生的电场，两个等量异种点电荷产生的电场，两块带等量异种电荷的平行金属板间产生的匀强电场。这是几种典型的静电场。带电粒子（不计重力）在这些静电场中可能做以下哪种运动（　　）

A. 匀变速曲线运动 B. 匀速直线运动

C. 匀速圆周运动 D. 往复运动

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．平行金属板间的匀强电场中，带电粒子（不计重力）所受电场力恒定，可能做匀变速曲线运动。故A正确；

B．在任何电场中，带电粒子（不计重力）必受电场力作用，不可能处于平衡状态，进而做匀速直线运动。故B错误；

C．在一个点电荷产生的电场中，如果带电粒子（不计重力）受到的电场力刚好可以提供向心力，则可以做匀速圆周运动。故C正确；

D．在等量同种点电荷产生的电场中，带同种电荷的带电粒子（不计重力）在两个电荷连线之间某点释放后，可能做往复运动。故D正确。

故选ACD。

10. 如图所示是某兴趣小组制作的电磁炮简易模拟装置，距地面高h处水平放置距离为L的两根光滑金属导轨，导轨区域有一垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场，跟导轨正交的水平方向的线路上依次有电池、开关及质量为m充当弹体的金属杆。闭合开关K，金属杆水平向右飞出做平抛运动，测得其水平射程为s，则下列说法正确的是（　　）

A. 磁场方向竖直向上 B. 磁场方向竖直向下

C. 该过程安培力对金属杆做的功为 D. 飞出后导体棒的运动时间

【答案】ACD

【解析】

【详解】AB．闭合开关，根据左手定则结合电流方向可判断磁场方向竖直向上，金属杆水平向右飞出做平抛运动，选项A正确，B错误；

CD．则有

飞出后导体棒的运动时间

从闭合开关到金属杆水平抛出，根据动能定理有

解得

选项CD正确。

故选ACD。

11. 如图所示。电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计质量为m的水平放置的导体棒，棒的两端分别与竖直放置的ab、cd框保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关S，则S闭合后（　　）

A. 导体棒ef的加速度不可能为g

B. 导体棒ef的加速度可能小于g

C. 导体棒ef最终速度跟S闭合的时刻无关

D. 导体棒ef的机械能与回路内产生的内能之和一定不变

【答案】BCD

【解析】

【详解】当ef从静止下滑一段时间后闭合S，ef将切割磁感线产生感应电流，受到竖直向上的安培力，若安培力大于，合力向上，由牛顿第二定律得知，ef的加速度大小大于g；若安培力等于，合力向上，由牛顿第二定律得知，ef的加速度大小等于g；若安培力小于mg，则ef的加速度大小可能小于g，若安培力等于mg，则ef加速度为零，ef做匀速直线运动；闭合S，经过一段时间后，ef棒达到稳定速度时一定做匀速运动，由平衡条件得：

则得

可见稳定时速度v是定值，与开关闭合的先后无关；在整个过程中，只有重力与安培力做功，因此棒的机械能与电路中产生的内能之和一定守恒。

故选BCD。

12. 如图所示，电源电动势为E、内阻为r，、、为定值电阻（阻值均大于电源内阻r），电压表和电流表可视为理想电表。开关S闭合时，一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间，若将滑动变阻器R的滑片向b端移动，下列说法正确的是（　　）

A. 油滴将向下运动

B. 电压表的示数变小、电流表的示数变大

C. 电源的输出功率逐渐增大、电源的效率逐渐增大

D. 、电阻上消耗的功率都变大

【答案】AB

【解析】

【详解】A．油滴恰好静止在金属板之间，则重力和电场力是一对平衡力，滑片向b端移动，变阻器接入电路的电阻减小，则并联部分电阻减小，并联部分两端电压减小，即电容器两板间电压减小，板间场强减小，油滴受电场力减小，所以油滴向下移动。故A正确；

BD．电压表和变阻器并联，电流表和变阻器串联，变阻器电阻变小，总电阻减小，总电流变大，内阻r和R1上的电压变大，则R1消耗的功率变大，并联支路的电压减小，通过R3的电流减小，则R3消耗的功率变小，通过R2和R电流变大，电流表示数变大，R2两端电压变大，则R两端电压减小，即电压表示数减小。故B正确；D错误；

C．电源效率

其中R表示外电阻，由题知R减小，所以效率减小。根据电源的输出功率可知，当外电阻大于内阻时，电源的输出功率随外电阻的减小而增大，由题知电源的内阻小于外电阻，R减小，所以输出功率增大。故C错误。

故选AB。

13. 如图a，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图b所示规律变化时（　　）

A. 在t1~t2时间内，L内有逆时针方向的感应电流 B. 在t1~t2时间内，L有收缩趋势

C. 在t2~t3时间内，L内有顺时针方向的感应电流 D. 在t2~t3时间内，L有扩张趋势

【答案】AB

【解析】

【详解】A．在t1~t2时间内，磁感应强度增加，根据增反减同可知，L内有逆时针方向的感应电流，A正确。

B．图线的斜率逐渐变大，经过导线中的电流变大，该电流激发出增大的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电动势和逆时针方向的感应电流，据结论“增缩减扩”可判断L有收缩趋势，B正确。

C．在t2~t3时间内，磁感应强度变化率一定，经过导线中的电流不变，故L磁通量没有变化，没有感应电流，C错误。

D．在t2~t3时间内，磁感应强度变化率一定，经过导线中的电流不变，故L磁通量没有变化，没有感应电流，L也就没有扩张的趋势，D错误。

故选AB。

第二部分    非选择题（共55分）

三、实验题．（共2题，共14分）

14. 测量“水果电池”的电动势和内电阻的实验中，将一铜片和一锌片分别插入同一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V，可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5V，额定电流为0.3A的手电筒上的小灯泡．原因是流过小灯泡的电流太小了，经实验测定电流约为3mA．现有下列器材：

待测“水果电池”

电流表：满偏电流3mA，电阻约10Ω

电压表：量程0～1.5V，电  阻约1000Ω

滑动变阻器R1：0～30Ω

滑动变阻器R2：0～3kΩ

开关、导线等实验器材

（1）本实验选用上面所示的实验原理图，应该选用哪种规格的滑动变阻器？_______．（填写仪器代号）

（2）在实验中根据电压表的示数U与电流表的示数I的值，得到U—I图象如上图所示，根据图中所给数据，则“水果电池”的电动势E＝_____________V，内电阻r＝_____Ω．

（3）若不计测量中的偶然误差，用这种方法测量得出的电动势和内电阻的值与真实值相比较，电动势E___________（选填“偏大”或“相等”或“偏小”），内电阻r________（选填“偏大”或“相等”或“偏小”）．

【答案】    ①. R2    ②. 1.5      ③. 500    ④. 相等    ⑤. 偏大

【解析】

【详解】（1）由题意可知，电源的内阻越为，若选用0-30Ω的滑动变阻器，不能方便的控制电流，电流变化范围不大．故滑动变阻器应选R2；

（2）U-I图象在纵轴上的截距代表电源的电动势，图线的斜率的绝对值表示水果电池的内阻．图象纵轴截距为1.5，故E=1.5V；图象斜率的绝对值；

（3）由于电流表的分压作用，导致路段电压的测量存在误差，但电流测量值等于真实值，运用图象法分别在U-I图象上由测量数据作出的图线1和修正误差后真实值作出的图线2，如下图所示．由图看出，电动势没有系统误差，即电动势测量值与真实值相等，而内阻的测量值偏大．

【点睛】（1）通过水果电池的内阻大小，选择合适的滑动变阻器；（2）U-I图线的纵轴截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示水果电池的内阻；（3）由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，运用图象法可以分析误差．

15. 某实验小组准备探究某种元件Q的伏安特性曲线。请回答下列问题：

（1）完成该实验应该选择哪个电路图？______（填“甲”或“乙”）

（2）请按照你选择的电路图在丙图中进行实物连线。______

（3）在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最______端（填“左”或“右”），闭合开关S后，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能使电压表的示数调为零，原因可能是图中的______（选填a、b、c、d、e、f）处接触不良。

（4）据实验测得的数据，作出该元件的图线如图丁所示，则元件Q的电阻随工作电压的增大而______（填“不变”、“增大”或“减小”），元件Q在 时的电阻值是______。

【答案】    ①. 甲    ②.     ③. 左    ④. f    ⑤. 减小    ⑥. 16

【解析】

【详解】(1)[1]探究元件Q的伏安特性曲线，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压接法，所以电路图选甲；

(2)[2]

(3)[3]为了保证电路安全，在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最左端；

[4] 闭合开关S后，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能使电压表的示数调为零，则说明电路没有达到分压的效果，故图中f没有连接好；

(4)[5]图线上某点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，所以元件Q的电阻随工作电压的增大而减小；

[6]由图可知，元件Q在时的电流为I=0.05A，所以电阻为

四、简答题．（共6分）

16. 用一条标有“220V,400W”的电炉丝来将一壶水加热煮开，为了缩短煮水的时间，一名同学建议将电炉丝剪短一段后使用，另一名同学则建议将电炉丝剪成长度相等的两段，然后并联起来使用。请分析评价这两名同学的做法。

【答案】见解析

【解析】

【详解】根据，电炉丝剪短后，阻值R减小，根据可知，发热功率增加；电炉丝剪成长度相等的两段，然后并联起来使用，相当于l减小，S增大，阻值R较第一次减小的更多，根据可知，发热功率增加更为明显。因此，单独从发热功率上来分析，第二名同学方案发热功率可以更大些。

五、计算题．按题目要求作答，应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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．（共35分）

17. 如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为，不计空气阻力，重力加速度为g，求

（1）电场强度E大小和方向；

（2）小球从A点抛出时初速度v0的大小；

（3）A点到x轴的高度h。

【答案】（1），电场强度方向竖直向上；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）重力与电场力平衡，可得

解得

方向竖直向上；

（2）因为圆周运动的半径可由

可得

洛伦兹力提供向心力可得

解得

M点的速度为

又因为

所以

（3）由动能定理可得

解得

或

18. 如图所示，两平行金属导轨的距离 ，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势 、内阻的直流电源。现把一个质量 的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻。金属导轨的其它电阻不计，g取 ，已知，。求：

（1）导体棒受到的摩擦力的大小和方向；

（2）若磁感应强度的方向不变而大小可以变化，要使导体棒能静止，求磁感应强度B的取值范围。

（3）若磁感应强度的大小不变，在垂直导体棒的平面内，将磁场沿顺时针方向转过角度（＜90度），使导体棒和金属导轨之间的摩擦力恰好为0，导体棒仍处于静止状态，求角度的大小。

【答案】（1）0.06N；方向沿斜面向下；（2） ；（3）37°

【解析】

【详解】（1）导体棒中由从b端流向a端的电流为

由左手定则可得导体棒受到的安培力沿斜面向上，安培力为

导体棒受力平衡可得

方向沿斜面向下。

（2）导体杆刚好不上滑，由题意

导体杆刚好不下滑，有

电流

联立得

故磁场的大小范围是：。

（3）导体不受摩擦力，仍处于静止状态则有

解得