河北省邯郸市联盟校2020-2021学年高二物理上学期期中试题.doc

河北省邯郸市联盟校2020-2021学年高二物理上学期期中试题

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- 18 -

河北省邯郸市联盟校2020-2021学年高二物理上学期期中试题（含解析）
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.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。
3.本卷命题范围：选修3—1第一章～第三章第3节。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 某种导电溶液，在时间t内有n个二价正离子通过某一横截面，同时有2n个电子（电子电荷量为e）反向通过同一横截面，则该导电溶液中的电流为（　　）
A. 0 B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由题意可知，在时间t内通过某横截面的电荷量为

根据电流的定义可知导电溶液中的电流为

故选D。
2. 研究电流的磁效应时，将一根长直导线南北放置在小磁针的正上方，现在直导线中通有方向从南向北的恒定电流I，小磁针转动后再次静止时N极将指向（　　）
A. 正北方向 B. 正西方向
C. 北偏西方向 D. 北偏东方向
【答案】C
【解析】
【详解】地磁场方向由南向北，故只在地磁场作用下，小磁针的N极指向北极，当直导线中通以方向由南向北的电流时，在直导线下方会产生由东向西的磁场，则小磁针的N极将由北向西偏转。
故选C。
3. 如图所示，圆形线圈的匝数为100匝、面积为0.5m2，在该圆形线圈平面内有一个面积为0.1m2的正方形区域，该区域内有垂直线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为2T，则穿过该圆形线圈的磁通量为（　　）

A. 100Wb B. 20Wb C. 1Wb D. 0.2Wb
【答案】D
【解析】
【详解】由题图可知，线圈的有效面积，故磁通量

故选D。
4. 如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的P、Q两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相同的电流。a、O、b在P、Q两点的连线上，O为PQ的中点，c、d两点位于PQ的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（　　）

A. O点处的磁感应强度不为零
B. a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D. a、c两点处的磁感应强度方向相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据右手螺旋定则可知，P处导线在O点处产生的磁场方向竖直向下，Q处导线在O点处产生的磁场方向竖直向上，合成后的磁感应强度等于0，A错误；
B．P处导线在a、b两点处产生的磁场方向均竖直向下，Q处导线在a、b两点处产生的磁场方向均竖直向上，距离导线越近磁场感应强度越大，根据电场强度的叠加知，a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反，B正确；
CD．P处导线在c点处产生的磁场方向垂直于cP偏下，在d点处产生的磁场方向垂直dP偏下，Q处导线在c点处产生的磁场方向垂直于cQ偏上，在d点处产生的磁场方向垂直于dQ偏上，根据平行四边形定则，知c点处的磁场方向水平向右，d点处的磁场方向水平向左，且合电场强度大小相等，C错误；
D．知c点处的磁场方向水平向右，a点处的磁场方向竖直向下，D错误。
故选B。
5. 如图所示，实线为两个点电荷Q1、Q2产生的电场的电场线，虚线为正电荷从A点运动到B 点的运动轨迹，则下列判断正确的是（　　）

A. A点的场强小于B点的场强
B. Q1的电荷量大于Q2的电荷量
C. 正电荷在A点的电势能小于在B点的电势能
D. 正电荷在A点的速度小于在B点的速度
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据“电场线的密疏表示场强的大小”可知 A 点的场强比 B 点的场强大，故 A 错误；
B．根据电场线分布情况可知 Q1、 Q2 是同种电荷。由点电荷周围电场线较密可知点电荷带电荷量较多，即 Q1<Q2 ，故 B 错误；
C．正电荷做曲线运动，受到的合力方向指向曲线的凹处，并且和电场线在一条直线上，所以正电荷电场力方向指向Q2，由于正电荷从 A 点运动到 B 点的过程中，电场力方向与速度方向的夹角总是大于 90° ，电场力做负功，电势能增大，即正电荷在 A 点的电势能小于在 B 点的电势能，故 C正确；
D．正电荷从 A 点运动到 B 点，电场力做负功，电势能增大，动能减小，故正电荷在 A 点速度大于在 B 点的速度， 故D错误。
故选C。
6. 如图所示，电源电动势E=3V，小灯泡L标有“2V 0.4W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R=4Ω时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。则（　　）

A. 电源内阻为1Ω
B. 电动机的内阻为4Ω
C. 电动机的正常工作电压为1V
D. 电源效率约为83.3%
【答案】A
【解析】
【详解】A．由小灯泡的额定功率
P=UI
可知
I=0.2A
由欧姆定律得

可知小灯泡正常发光时电阻
RL=10Ω
由闭合电路欧姆定律可知

解得
r=1Ω
故A正确；
BC．接2时小灯泡正常发光，说明电路中电流仍为0.2A，故电动机两端电压
U′=E-IRL-Ir=0.8V
电动机为非纯电阻用电器，故电动机内阻不等于4Ω，故BC错误；
D．由
Pr=I2r
P总=EI

代入数据可得电源效率约为93.3%，故D错误。
故选A。
7. 如图所示是一火灾报警器的电路示意图，其中为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。电流表为值班室的显示器，电源两极之间接一报警器，当传感器所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（ ）

A. I变大，U变大 B. I变大，U变小 C. I变小，U变大 D. I变小，U变小
【答案】D
【解析】
【详解】当传感器R2所在处出现火情时，R2阻值变小，R2与R3的并联总电阻减小，外电路的总电阻R减小，由闭合电路欧姆定律可知电路的总电流增大，电源的内电压变大，由

可知路端电压减小，即报警器两端电压U减小，电路中并联部分的电压

由于I总变大，则可知U并变小，则根据部分电路的欧姆定律可知通过显示器的电流I变小，则ABC错误，D正确
故选D。
8. 一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是（　　）

A. 电场强度的大小为2.5 V/cm
B. 坐标原点处的电势为17 V
C. 电子在a点的电势能比在b点的低7 eV
D. 电子从b点运动到c点，电场力做功为10 eV
【答案】A
【解析】
【详解】A．ac垂直于bc，沿ca和cb两方向的场强分量大小分别为
E1＝＝2 V/cm
E2＝＝1.5 V/cm
根据矢量合成可知
E＝2.5 V/cm
A项正确；
B．根据在匀强电场中平行线上等距同向的两点间的电势差相等，有
φO－φa＝φb－φc
得
φO＝1 V
B项错误；
C．电子在a、b、c三点的电势能分别为－10 eV、－17 eV和－26 eV，故电子在a点的电势能比在b点的高7 eV，C项错误；
D．电子从b点运动到c点，电场力做功
W＝(－17 eV)－(－26 eV)＝9 eV
D项错误。
故选A。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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。
9. 在闭合电路中，设电源电动势为E，内阻为r，则(　　)
A. 当路端电压为零时，电路中电流为
B. 当路端电压为零时，电源输出的电功率为零
C. 当外电阻R增大时，电源内消耗的电功率增大
D. 当外电阻R增大时，电源释放的总功率增大
【答案】AB
【解析】
【详解】路端电压为零时电路短路，故，外电路功率为零，选项AB正确；当R增大时，I减小，内功率P内=I2r减小，电源总功率P总=EI减小，选项CD错误；故选AB．
10. 如图所示为多用电表欧姆挡的原理图，表头内阻为，调零电阻为，电池的电动势为E，内阻为r，则下列说法错误的是（ ）

A. 它是根据闭合电路欧姆定律制成的
B. 接表内电池负极的应是红表笔
C. 欧姆挡对应的“∞”刻度一般在刻度盘的右端
D. 调零后刻度盘的中央刻度值是
【答案】C
【解析】
【详解】A．多用电表是根据闭合电路欧姆定律制成的，A正确，不符合题意；
B．电流从黑表笔出，红表笔进，B正确，不符合题意；
C．“∞”刻度在刻度盘的左端，C错误，符合题意；
D．当多用电表指针指在中央位置时，

所以

即中央刻度值为，D正确，不符合题意。
故选C。
11. 如图所示，在空间中，水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场；质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平；A、B、C三点在同一直线上，且AB=2BC。由此可见（　　）

A. 小球带负电
B. 小球带正电
C. 小球从A到B与从B到C的运动时间相等
D. 小球从A到B与从B到C的速度变化量相同
【答案】A
【解析】
【详解】AB．小球在BC段，竖直方向做减速运动，故电场力方向向上，场强方向向下，故小球带负电；故A正确，B错误；
C．由题意知小球在水平方向不受力，故水平方向做匀速直线运动，由于，根据分运动和合运动的关系，故小球从A到B与从B到C的运动时间之比2：1；故C错误；
D．由题意知小球在C处的竖直方向速度为零，所以小球从A到B与从B到C的竖直方向速度变化量大小相同，速度变化量方向相反，故D错误；
故选A。
12. 在如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个理想电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）

A. 电源内阻为10Ω
B. 图乙中图线a是电压表V2的示数随电流变化的图线
C. 滑动变阻器R2的最大功率为0.9W
D. 电源的最大输出功率为3.6W
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由图可知

所以电源的内阻

A错误
B．根据欧姆定律

由于R1不变，所以U1与I成正比，图线b是V1的示数随电流变化的图线

图线a是V2的示数随电流变化的图线，B正确；
C．当

时，R2的功率最大。此时电流

C正确；
D．由图线a可知电源的电动势为6V，当外电阻等于电源内阻时，即R2的阻值为零时，电源的输出功率最大，此时

D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某同学做“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验。已选用的器材有；电池组E（电动势3.0V），小灯泡L（额定功率1W，额定电流0.5A），电流表（0~0.6A），开关和导线若干。
(1)实验中电压表应选用______；滑动变阻器应选用______。（选填相应器材前的字母）
A．电压表（0~3V） B．电压表（0~15V）
C．滑动变阻器（0~5Ω） D．滑动变阻器（0~50Ω）
(2)该同学设计了如图1所示的实验电路。图2是实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据图1所示的实验电路，补充完成图2中实物间的连线______。

【答案】 (1). A (2). C (3).
【解析】
【详解】(1)[1][2]由于电池组E电动势为3.0V，故电压表选A
[2]由于灯泡的电阻约为

由电路图可知，为了操作方便，滑动变阻器应选用C
(2)[3]滑动变阻器采用分压器接法，电流表外接，如图所示

14. 某同学用如下器材来测定一节干电池的电动势和内电阻
①干电池（电动势约为1.5V，内阻小于1.0Ω）
②电压表V（0~3V，内阻约为3kΩ）
③电流表A（0~0.6A，内阻约为0.1Ω）
④滑动变阻器R1（0~10Ω，10A）
⑤滑动变阻器R2（0~1000Ω，1A）
⑥开关、导线若干

（1）该同学设计了如图甲所示的电路图，在闭合开关前应该把滑动变阻器滑片滑动______端（填“a”“b”）
（2）为了操作方便且能够较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是________（填写字母代号）
（3）如图乙为该同学根据实验数据，绘出的U-I图线，由图线可求得被测电池的电动势E=______V，内阻r=_________Ω．（结果保留两位小数）
（4）由于电压表的分流作用，使测出的与真实值比较：________，（填“>”、“<”或“=”）
【答案】 (1). a (2). (3). (4). (5). <
【解析】
【详解】（1）[1]滑动变阻器是限流接法，为了保护电路，故应处于最大阻值处，即滑动到a端
（2）[2]因为电源内阻较小，应选择一个小的滑动变阻器，这样操作方便，故选
（3）[3][4]图像的纵截距表示电流为零时处于断路时电路两端电压，而断路时路端电压等于电源电动势，故，从图中可知当路端电压为1V时，电流为0.65A，根据闭合回路欧姆定律可得所以电源内阻为
（4）[5]由图甲所示电路图可知，电流表采用了内接法，由于电压表的分流，使电流表所测电流小于流过电源的电流；实验误差来源于电压表的分流，电动势和内阻测量值和真实值之间的关系为：，电源电动势与内阻测量值都小于真实值
15. 如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a＝1 m，b＝0.2 m，c＝0.1 m，当里面注满某电解液，且P、Q间加上电压后，其U－I图线如图乙所示，当U＝10 V时，电解液的电阻率ρ是多少？

【答案】40 Ω·m
【解析】
【详解】由题图乙可求得U＝10 V时，电解液的电阻为

由题图甲可知电解液长为l＝a＝1 m，横截面积为S＝bc＝0.02 m2，结合电阻定律可得

16. 某品牌小汽车电动机和车灯的实际电路可以简化为如图所示的电路，电源电动势E＝12.5 V，内阻r＝0.05 Ω，电动机的线圈电阻r′＝0.02 Ω，只闭合S1时，电流表示数I1＝10 A，再闭合S2，电动机正常工作，电流表示数I2＝58 A（电流表内阻不计），不考虑灯丝电阻的变化。求：
(1)在只闭合S1时，车灯两端电压UL和车灯的功率PL；
(2)再闭合S2后，车灯两端的电压U′L和电动机输出功率P输出。

【答案】(1) 12V ，120W；(2) 96V ，430W
【解析】
【详解】(1)只闭合S1时，设车灯两端的电压为UL，
由闭合电路欧姆定律可得

解得

由欧姆定律可得

车灯消耗功率为

(2)闭合S1、S2后，设车灯两端的电压为，由闭合电路欧姆定律可得
=9.6V
流过车灯的电流

电动机的电功率

电动机的热功率为

电动机的输出功率为

17. 如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3垂直纸面放置，三根导线及坐标原点恰好位于边长为a的正方形的四个点上，L1与L2中的电流均为2I，方向均垂直于纸面向外，L3中的电流为I，方向垂直纸面向里。已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度（式中k为常量）。求原点O处的磁感应强度B的大小和方向。

【答案】；方向沿x轴负方向
【解析】
【详解】根据安培定则，画出三根导线分别在O点的磁场方向，如图所示，设L1在O点产生的磁感应强度大小为B1，则有

方向沿x轴负方向
设L2在O点产生的磁感应强度大小为B2，则有

方向与x轴负方向成45°角
设L3在O点产生的磁感应强度大小为B3，则有

方向沿y轴正方向
先将B2正交分解，则沿x轴负方向的分量的大小

沿y轴负方向的分量的大小

故x轴方向的合磁感应强度大小

方向沿x轴负方向
y轴方向的合磁感应强度大小

故最终的合磁感应强度大小

方向沿x轴负方向

18. 图甲是用来使带正电的离子加速和偏转的装置，图乙为该装置中加速与偏转电场的等效模拟图．以y轴为界，左侧为沿x轴正方向的匀强电场，电场强度为E，右侧为沿y轴负方向的另一匀强电场．已知OA⊥AB，OA=AB，且OB间的电势差为U0．若在x轴上的C点无初速地释放一个电荷量为q、质量为m的正离子(不计重力)，结果正离子刚好通过B点，求：

(1)CO间的距离d．
(2)粒子通过B点的速度大小．
【答案】(1) ；(2)
【解析】
【详解】(1)设正离子到达点的速度为（其方向沿x轴的正方向），则正离子从点到点，由动能定理得：

而正离子从点到点做类平抛运动，令

则：

从而解得：

所以到达点时：

从而解得：

(2)设正离子到点时速度的大小为，正离子从到过程中由动能定理得：

解得