河北省安平中学2020学年高二物理上学期第四次月考试题
河北省安平中学2020学年高二物理上学期第四次月考试题
(考试时间:90分钟 分值:100分)
一、单项选择题：本题共8个小题，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.如图甲所示，直线AB是某电场中的一条电场线，一电子仅在电场力作用下由电场线上A点沿直线运动到B点，其速度平方v2与位移x的关系如图乙所示。EA、EB表示A、B两点的电场强度，φA、φB表示A、B两点的电势。以下判断正确的是( )
A．EA
EB C．φA>φB D．φA<φB
2.如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，电场线的方向如图中箭头所示，M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点，OQ连线垂直于MN。以下说法正确的是( )
A．O点电势与Q点电势相等
B．M、O间的电势差小于O、N间的电势差
C．将一负电荷由M点移到Q点，电荷的电势能增加
D．在Q点释放一个正电荷，正电荷所受电场力将沿与OQ垂直的方向竖直向上
3.
如图所示，平行板a、b组成的电容器与电源连接，平行板间P处固定放置一带负电的点电荷，平行板b接地。现将b板稍微向下移动，则( )
A．点电荷所受电场力增大
B．点电荷在P处的电势能减小
C．P处电势降低
D．电容器的带电荷量增加
4.如图所示，一绝缘细线Oa下端系一轻质带正电的小球a(重力不计)，地面上固定一光滑的绝缘圆弧管道AB，圆心与小球a位置重合。一质量为m、带负电的小球b由A点静止释放，小球a由于受到绝缘细线的拉力而静止，其中细线O′a水平，细线Oa与竖直方向的夹角为θ。当小球b沿圆弧管道运动到小球a正下方B点时，对管道壁恰好无压力，在此过程中(a、b两球均可视为点电荷)( )
A．小球b所受的库仑力大小为mg
B．小球b的机械能逐渐减小
C．细线O′a的拉力先增大后减小
D．细线Oa的拉力先增大后减小
5.如图甲所示，电源的电动势E＝6 V，内阻为r，闭合开关S，滑动变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中，电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示：图I描述电源的输出功率随端电压的变化规律，图II描述端电压随电流的变化规律、图III描述电源的效率随外电阻的变化规律，电表、导线对电路的影响不计。则下列说法不正确的是( )
A．电源的内阻r为2 Ω
B．滑动变阻器最大阻值6 Ω
C．I图上b点的坐标(3 V，4.5 W)
D．II图上a点的坐标(0.6 A，4.8 V)
6.如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度。选项图所示的载流线圈匝数相同，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的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是 ( )
7.如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流。金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，重力加速度为g。
在金属棒下滑到底端的过程中不正确的( )
A．末速度的大小
B．通过金属棒的电流大小
C．通过金属棒的电流大小
D．通过金属棒的电荷量
8.如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，bd沿水平方向。已知小球所受电场力与重力大小相等，现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是( )
A．小球能越过与O等高的d点并继续沿环向上运动
B．当小球运动到c点时，洛伦兹力最大
C．小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大
D．小球从b点到c点，电势能增大，动能先增大后减小
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.电视中有这样一则广告“南孚电池容量大，玩具车用过后，收音机接着用”。玩具车的两节南孚干电池，已经用过较长时间，不能再驱动了，把它们取出来用电压表测电压，电压表示数接近 3 V ，再把它们作为收音机的电源，收音机能正常工作。下列说法中正确的是( )
A．这两节干电池的电动势减小了很多
B．这两节干电池的内阻增大了很多
C．这个收音机的额定电压一定比玩具车的额定电压小很多
D．这个收音机正常工作时的电流一定比玩具车正常工作时的电流小
10.如图所示电路中，I为电流表示数，U为电压表示数，P为定值电阻R2消耗的功率，Q为电容器所带的电荷量，W为电源通过电荷量q时电源做的功。当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中，如图所示的图象能正确反映各物理量关系的是( )
11.如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0＜θ＜π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)。则下列说法正确的是( )
A．若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
B．若v一定，θ越大，则粒子离开磁场的位置距O点越远
C．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大
D．若θ一定，则粒子在磁场中运动的时间与v无关
12.空间存在平面直角坐标系xOy，在x＜0区域内有沿x轴正向的匀强电场，在x＞0区域内有垂直平面向外的匀强磁场，在第二象限内有矩形OACD，OA＝h，OD＝2h。一个质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力）从A点沿y轴正方向以某速度射入第二象限，经t0时间后由D点进入磁场，又经一段时间射出磁场又回到A点，现只改变粒子自A点出射速度大小至v，粒子经过一段时间运动可经过C点，则( )
A．匀强电场的场强大小为
B．匀强磁场的磁感应强度大小为
C．能使粒子以最短时间从A点运动至C点的初速度
D．能使粒子以最短时间从A点运动至C点的初速度
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.(6分)
小明想测额定电压为2.5 V的小灯泡在不同电压下的电功率，设计了如图所示的电路。
(1)在实验过程中，调节滑片P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是 的导线没有连接好（图中用数字标记的小圆点表示接线点，空格中请填写图中的数字，如“7点至8点”）；
(2)正确连好电路，闭合开关，调节滑片P，当电压表的示数达到额定电压时，电流表的指针如图所示，则电流为 A，此时小灯泡的功率为
W；
(3)做完实验后小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00 V时通过小灯泡的电流，但在草稿纸上记录了下列数据，你认为最有可能的是 。
A．0.08 A B．0.12 A C．0.20 A
14.（8分）
为测定干电池的电动势和内阻，提供的实验器材如下：
A．完全相同的干电池两节(每节干电池电动势为1.5 V左右，内阻较小)
B．电流表A(量程为0.6 A，内阻约为0.5 Ω)
C．滑动变阻器R1(0～10 Ω，10 A)
D．滑动变阻器R2(0～100 Ω，1 A)
E．电流表G(0～3.0 mA，Rg＝10 Ω)
F．定值电阻＝990 Ω
G．定值电阻＝90 Ω
H．定值电阻R0＝3.0 Ω
(1)由于两节干电池的内阻较小，现将定值电阻R0＝3.0 Ω与两节干电池串联后作为一个整体进行测量。在进行实验时，滑动变阻器应选用 ，由于无电压表，故将电流表G与某定值电阻串联改装成适当量程的电压表，则定值电阻应选用 。(填实验器材前的字母)
(2)在下图的虚线方框中补充完整本实验电路的原理图。
(3)根据实验测得数据作出I2－I1的图象如图所示，其中I2为通过电流表G的电流，I1为通过电流表A的电流．根据该图象可知每节干电池的电动势为
V，内阻为 Ω。
15.（7分）
制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示。加在极板A、B间的电压UAB周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为－kU0(k>1)，电压变化的周期为2t，如图乙所示。在t＝0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场力作用由静止开始运动，不考虑重力作用，若k＝，为使电子在0～2t时间内不能到达极板A。求d应满足的条件。
16.(10分)
如图甲所示，把一个带正电的球A放在绝缘支架上，再把一个质量为m、带电量为q的带电小球B用绝缘细绳悬挂在铁架台上，小球B静止在P点时细绳与竖直方向的夹角为θ，电场力方向水平向右。球A与球B之间的距离远大于两球的直径。求：
(1)球B在P点所受电场力F0的大小及球A产生的电场在P点的电场强度E0
的大小；
(2)现缓慢移动铁架台，使球B从P点沿水平方向右移，近似认为移动过程中电场力方向始终水平向右，用刻度尺测出P点右侧不同位置到P点的水平距离x，采取(1)中方法确定出该位置球B所受电场力F，然后作出F-x图像，如图乙所示。其中M点为水平移动过程中的一点，已知x轴上每小格代表的距离为x0，根据图像估算P、M两点间电势差UPM的大小。
17.(14分)
如图所示，在等腰三角形△ABC区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，三角形的底边AB＝2L， θ＝45°，O为底边的中点。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从O点垂直AB进入磁场，不计粒子的重力与空气阻力的影响。
(1)求粒子经电场加速后射入磁场时的速度。
(2)若已知磁感应强度大小，则粒子从何处射出磁场?
(3)
磁感应强度B为多少时，粒子在磁场中能以最大的圆周半径偏转后打到OA板?
18.(15分)
如图所示，电源电动势E＝64 V，内阻不计，电阻R1＝4 Ω，R2＝12 Ω，R3＝16 Ω，，开始开关S1闭合，S2断开，平行板电容器的两极板A、B与水平面的夹角θ＝37°，两极板A、B间的距离d＝0.4 m，板间有一个传动装置，绝缘传送带与极板平行，皮带传动装置两轮轴心相距L＝1 m，传送带逆时针匀速转动，其速度为v＝4 m/s，现有一个质量m＝0.1 kg、电荷量q＝＋0.02 C的工件（可视为质点，电荷量保持不变）轻放在传送带底端，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.25。同时开关S2也闭合，极板间电场反向，电路瞬间能稳定下来。（g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）求：
(1)开关S1闭合，S2断开时，两极板A、B间的场强大小和方向；
(2)工件在传送带上运动的加速度大小；
(3)工件从底端运动到顶端过程中，工件因与传送带摩擦而产生的热量。
高二物理答案
一、 单项选择题：每题3分，共24分
1.D 2.C 3.B 4.C 5.B 6.A 7.B 8.D
二、多项选择题：每题4分，部分2分，共16分
9.BD 10.AB 11.AD 12.AD
13.（6分）【答案】(1)1点至4点 (2)0.30 0.75 (3)C
【解析】(1)在实验过程中，调节滑片P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是1点至4点的导线没有连接好，滑动变阻器相当于接成了限流电路；
(2)由表盘刻度可知，电流表读数为0.30 A；则灯泡的额定功率：P＝IU＝0.30×2.5 W＝0.75 W；
(3)若灯泡电阻不变，则由，解得I1＝0.12 A，考虑到灯泡电阻温度越低时阻值越小，则通过灯泡的电流要大于0.12 A，则选项C正确。
14.（8分）【答案】(1)C(1分) F(1分) (2)如图所示(2分)
(3)1.5(2分) 1(2分)
【解析】(1)由测电源电动势和内阻的实验原理可知，为便于调节，滑动变阻器应选用C，而电流表G与定值电阻串联改装为电压表，两节干电池的电动势大约为3 V，因而改装后电压表的量程为0～3 V，而电流表G的量程为0～3.0 mA，因而需要串联的电阻为990 Ω，选用F。
(2)电路原理图如答图所示。
(3)由闭合电路的欧姆定律可得2E＝I2(Rg＋R3)＋I1(R0＋2r)，则I2＝－I1，故可得＝3.0×10－3，＝，解得E＝1.5 V，r＝1 Ω。
15.（7分）
解析：电子在0～t时间内做匀加速运动
加速度的大小a1＝
位移x1＝a1t2
电子在t～2t时间内先做匀减速运动，后反向做匀加速运动
加速度的大小a2＝
初速度的大小v1＝a1t
匀减速运动阶段的位移x2＝
依据题意d>x1＋x2
解得d> 。
16.(10分)答案：(1)mgtan θ (2)x0
解析：(1)由平衡条件有＝tan θ
得F0＝mgtan θ
根据F0＝qE0
得E0＝。
(2)因F-x图像中图线与x轴所围的面积表示电场力做功的大小，所以可用题图乙图线与x轴所围成的图形中，小正方形的数目表示电场力做功的量值。
由(1)知，P点对应的电场力为F0＝mgtan θ，结合题图乙知，每1个小正方形的面积所代表的电场力的功
W0＝x0
P、M两点间F-x图线与x轴所围面积约有22个小正方形，所以电场力做的功
WPM＝22W0＝x0＝x0
由WPM＝qUPM
得UPM＝x0。
17.(14分)
【解析】(1)由qU＝mv2 (2分)
得v＝。 (2分)
(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，有：
qvB＝m (2分)
得r＝＝L (2分)
故粒子从AC连线上距A点L处射出。
(3)要使粒子能射到OA连线上且半径最大，则粒子的轨迹应与AC边相切，如图所示。设此时粒子轨迹的半径为R，由几何关系有：
R+＝L (2分)
以及qvB＝m (2分)
得B＝。 (2分)
18.(15分)
【解析】(1)开关S1闭合，S2断开时，R1与R2串联，电路中的电流：
(1分)
此时A、B之间的电势差等于R1两端的电压，所以：
(1分)
两极板A、B间的场强大小： ，电场方向为由B指向A；(2分)
(2)开关S2也闭合，R1与R2串联电压不变，所以流过它们的电流不变，此时A、B之间的电势差等于R2两端的电压，所以： (1分)
两极板A、B间的场强大小： (1分)
此时工件的受力如图，则沿传送带的方向由牛顿第二定律得：
(1分)
垂直于传送带的方向：
(1分)
(1分)
(3)工件达到4m/s需要的时间： (1分)
工件的位移： (1分)
所以工件应该一直做加速运动，
(1分)
此时传送带的位移： (1分)
工件相对于传送带的位移： (1分)
工件与传动带因摩擦而产生的热量： (1分)
