【物理】安徽省合肥市第二中学2019-2020学年高二上学期12月试题（解析版）

【物理】安徽省合肥市第二中学2019-2020学年高二上学期12月试题（解析版）

‎2019-2020学年度第一学期合肥二中 ‎12月月考高二物理试卷 一、选择题（1- 6 题为单项，7-10 题为多项，共 40 分.全选对得 4 分，漏选得 2 分）‎ ‎1.电场中某区域的电场线分布如图所示,A、B是电场中的两点,则(   )‎ A. A点的电场强度较大 B. 因为B点没有电场线,所以电荷在B点不受电场力的作用 C. 同一点电荷放在A点受到电场力比放在B点时受到的电场力小 D. 负点电荷放在A点由静止释放,将顺着电场线方向运动 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】电场线的疏密反映电场强度的相对大小，电场线越密，场强越大．顺着电场线，电势降低．同一电荷在电场强度大的地方受到的电场力大．电场线是曲线，粒子的运动轨迹与电场线不一致.‎ ‎【详解】由图可知，A点处电场线较密，电场强度较大．故A正确．电场线的疏密代表电场的强弱，故在任意两条电场线之间虽没有电场线，但仍有电场，故B错误．A点的电场强度较大，同一点电荷放在A点受到的电场力较大．故C错误．负电荷放在A点受到的电场力沿电场线的切线方向，由静止释放后，负电荷将离开电场线，所以其运动轨迹与电场线不一致．故D错误．故选A．‎ ‎【点睛】本题考查对电场线物理意义的理解．要注意只有当电场线是直线，而且电荷无初速度或初速度方向与电场线共线时，电荷的轨迹才与电场线一致．‎ ‎2.在如图所示的 U—I 图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻 R 的伏安特性曲线．用该电源直接与电阻 R 相连组成闭合电路．由图象可知不正确的是：‎ A. 电源的电动势为 3V，内阻为 0.5Ω B. 电阻 R 的阻值为 1Ω C. 电源的输出功率为 2W D. 电源的效率为 66.7%‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据闭合电路欧姆定律得 U=E-Ir，‎ 当I=0时，U=E，由读出电源的电动势E=3V，内阻等于图线的斜率大小，则 ‎，‎ 故A正确，A不合题意；‎ B．电阻，‎ 故B正确；B不合题意；‎ C．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U=2V，电流I=2A，则电源的输出功率为P出=UI=4W，‎ 故C错误；C项符合题意；‎ D．电源的效率 ‎；‎ 故D正确；D项不合题意。故选C。‎ ‎3.如图是一火警报警电路的示意图，R3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.值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器.当传感器R3所在处出现火情时，电流表显示的电流I、报警器两端的电压U的变化情况 A. I变大，U变小 B. I变小，U变小 C. I变小，U变大 D. I变大，U变大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】当传感器R3所在处出现火情时，R3的阻值减小，则电路总电阻减小，干路电流I总增大，内电压增大，外电压减小，报警器两端的电压U减小；R2两端电压 干路电流I总增大，则R2两端电压减小，流过R2电流变小，电流表显示的电流I变小；故B项正确，ACD三项正确。‎ ‎4.如图所示，实线为电场线，虚线为等势面．一个正电荷在等势面 L3 时，动能为 Ek3＝20J；运动到 L1 时，动能为 Ek1＝4J．若以 L2 为零势面，且不计空气阻力和重力，则当电荷的电势能 Ep＝4J 时，其动能为( )‎ A. Ek＝10J B. Ek＝16J C. Ek＝4J D. Ek＝8J ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】设两相邻等势面的电势差为U0，电荷的电量为q。根据仅在电场力作用下，电荷的电势能与动能之和E保持不变，有 解得：‎ 从而可得 ‎；‎ 故D正确，ABC错误。故选D。‎ ‎5.如图所示，竖直放置的平行金属板带等量异种电荷，一带电微粒沿图中直线从 A 向 B 运动， 下列说法中正确的是( )‎ A. 微粒可能带正电 B. 微粒机械能减小 C. 微粒电势能减小 D. 微粒动能增加 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．因粒子受重力与电场力而沿如图中的直线运动，则重力与电场力合力一定沿运动方向所在的直线上；由受力分析可知，合力只能沿AB的反方向；如图所示；‎ 故电荷受电场力向左，电荷带负电，故A错误；‎ B．由于有除重力做功之外的电场力做负功，故机械能减小，故B正确；‎ C．因力与位移的夹角大于90°，故电场力做负功，电势能增加，故C错误；‎ D．因合外力做负功，由动能定理可得，电荷动能将减小，故D错误；‎ 故选B。‎ ‎6.如图所示，水平放置的平行金属板 A、B 连接一恒定电压，两个质量相等的电荷 M 和 N 同时分别从极板 A 的边缘和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场，两电荷恰好在板间某点相遇．若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法正确的是 ( )‎ A. 电荷 M 的比荷等于电荷 N 的比荷 B. 两电荷在电场中运动的加速度相等 C. 从两电荷进入电场到两电荷相遇，电场力对电荷 M 做的功大于电场力对电荷 N 做的功 D. 电荷 M进入电场的初速度大小与电荷 N 进入电场的初速度大小一定相同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．从轨迹可以看出：yM＞yN，故 解得加速度关系：‎ ‎，‎ 比荷关系：‎ ‎，‎ 电量关系：‎ ‎，‎ 故A错误，B错误；‎ D．从轨迹可以看出：‎ xM＞xN，‎ 故vMt＞vNt，故vM＞vN，故D错误；‎ C．根据动能定理，电场力的功为：‎ ‎，‎ 质量m相同，M电荷竖直分位移大，竖直方向的末速度也大，故电场力对电荷M做的功大于电场力对电荷N做的功，故C正确；‎ 故选C。‎ ‎7.如图是两等量异种点电荷，以两电荷连线的中点 O 为圆心出半圆，在半圆上有 a、b、c 三个点，b 点在两电荷连线的垂直平分线上，下列说法正确的是（ ）‎ A. a、c 两点的电势相同 B. a、c 两点的电场强度相同 C. 正电荷在 a 点电势能小于在 b 点的电势能 D. 将正电荷由 O 移到 b 电场力的不做功 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据顺着电场线电势降低，可知，a点的电势高于c点的电势，故A错误；‎ B．根据等量异号点电荷电场线的对称性可知，a、c两处电场线疏密程度相同，则场强大小相同，场强方向都沿a到c方向，所以a、c两点的电场强度相同，故B正确；‎ C．两等量异号点电荷连线的垂直平分线是一条等势线，b点的电势与O点电势相等，则知a点的电势高于b点电势，故正电荷在a点的电势能大于在b点的电势能，故C错误；‎ D．由于Ob在同一等势面上，则将正电荷由O移到b电场力不做功，故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎8.图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定（ ）‎ A. 粒子在M点速度小于在N点速度 B. 粒子在M点电势能小于在N点电势能 C. M点的电势高于N点的电势 D. M点的电场强度大于N点的电场强度 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】由电场力方向应指向轨迹的内侧得知，粒子所受电场力方向大致斜向左下方，对粒子做正功，其电势能减小，动能增大，则知粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，在M点的动能小于在N点的动能，在M点的速度小于在N点受到的速度，故A正确，B错误；由电场力方向应指向轨迹的内侧得知，粒子所受电场力方向大致斜向左下方，与电场线的方向基本一致，可知粒子带正电；由于粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，正电荷在电势高处的电势能大，所以M点的电势高于N点的电势．故C正确；‎ M点处的电场线较疏，而N点处电场线较密，则M点处的电场强度较小．故D错误．故选AC．‎ ‎【点睛】本题是电场中轨迹问题，关键要根据轨迹的弯曲方向判断出粒子所受的电场力方向，再抓住电场线的物理意义判断场强、电势等的大小．‎ ‎9.关于电场强度和电势的说法中，正确的是（ ）‎ A. 两个等量正电荷的电场中，从两电荷连线的中点沿连线的中垂线向外，电势越来越低，电场强度越来越小 B. 两个等量异种电荷的电场中，对于两电荷连线的中垂线上各点：电势均相等，中点电场强度最大，沿连线的中垂线向外，电场强度越来越小 C. 在电场中a、b两点间移动电荷的过程中，电场力始终不做功，则电荷所经过的路径上各点的电场强度一定为零 D. 电场强度的方向就是电势降落最快的方向 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】两个等量同种正电荷的电场中，从两电荷连线的中点沿连线的中垂线向外，电场强度由零增大后减小，方向从中点指向外侧，电势越来越低，故A错误．两个等量异种电荷的电场中，两电荷连线的中垂线有如下特征：中垂线为等势线，连线上各点的电势相等，中间电场线比较密，两边疏，则连线中点场强最大，向外逐渐减小，故B正确．在电场中a、b两点间移动电荷的过程中，电场力始终不做功，知a、b两点间的电势差为0，电场强度不为零，故C错误．根据U=Ed知，电场强度的方向是电势降低最快的方向，故D正确．故选BD．‎ ‎【点睛】本题的关键知道等量同种电荷和等量异种电荷周围电场线的特点，根据电场线疏密比较场强的强弱，根据电场线方向确定电势的高低．‎ ‎10.如图所示，电源电动势E=9V，内电阻r=4.5Ω，变阻器Rl的最大电阻Rm=5.0Ω，‎ R2=1.5Ω，R3=R4=1000Ω，平行板电容器C的两金属板水平放置．在开关S与a接触且当电路稳定时，电源恰好有最大的输出功率，在平板电容器正中央引入一带电微粒，也恰能静止．那么（　　）‎ A. 在题设条件下，接入电路的阻值为，电源的输出功率为 B. 引入的微粒带负电，当开关接向未接触的过程中，微粒将向下运动 C. 在题设条件下，的阻值增大时，两端的电压增大 D. 在题设条件下，当开关接向b后，流过的电流方向为 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大去求解；对微粒进行受力分析，根据微粒处于平衡状态，判断出微粒的电性．当开关接向b（未接触b）的过程中，电容器电荷量未变，从而判断出微粒的运动状况；电路的动态分析抓住电动势和内阻不变，结合闭合电路欧姆电路进行分析；找出开关接a和接b上下极板所带电荷的电性，即可确定出电流的方向．‎ ‎【详解】在开关S与a接触且当电路稳定时，电源恰好有最大的输出功率，可知，则电源的输出功率，A正确；在开关S与a接触且当电路稳定时，在平板电容器正中央引入一带电微粒，也恰能静止微粒受重力和电场力平衡而上极板带正电，可知微粒带负电当开关接向未接触的过程中，电容器所带的电量未变，电场强度也不变，所以微粒不动，B错误；电容器所在的支路相当于断路，在题设条件下，和及电源构成串联电路，‎ 的阻值增大时，总电阻增大，总电流减小，两端的电压减小C错误；在题设条件下，开关接a时，上极板带正电，当开关接向b后，下极板带正电，流过的电流方向为，D正确．‎ 二、实验题（每空 2 分，共 20 分）‎ ‎11.有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为 60 cm，电阻大约为6Ω。横截面如图甲所示。‎ ‎①用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为___________mm；‎ ‎②现有如下器材：‎ A.电流表(量程 0.6 A，内阻约 0.1 Ω)‎ B．电流表(量程 3 A，内阻约 0.03 Ω) ‎ C．电压表(量程 3 V，内阻约 3 kΩ)‎ D．滑动变阻器(1750 Ω，0.3 A)‎ E．滑动变阻器(15 Ω，3 A)‎ F．蓄电池(6 V，内阻很小)‎ G．开关一个，带夹子的导线若干 要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选_______，滑动变阻器应选__________。(只填代号字母)。‎ ‎③已知金属管线样品材料的电阻率为ρ，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是________(所测物理量用字母表示并用文字说明)．计算中空部分截面积的表达式为S＝_________________‎ ‎【答案】 (1). 1.125（1.123~1.126） (2). A (3). E (4). 管线长度L (5). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】①[1] 螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读，则螺旋测微器的读数等于1mm+0.01×12.5mm=1.125mm（1.123 mm ~1.126 mm）‎ ‎②[2]电路中的电流大约为，所以电流表选择A．‎ ‎[3]待测电阻较小，若选用大电阻滑动变阻器，测量误差较大，且不方便调节，所以滑动变阻器选择E。‎ ƒ[4][5]还需要测量的物理量是管线长度L，根据，‎ 则管线的横截面积为：，‎ 则中空部分的截面积。‎ ‎12.为了测量某待测电阻 Rx 的阻值（约为30 Ω），有以下一些器材可供选择．‎ 电流表A1（量程 0～50 mA，内阻约 10 Ω）； ‎ 电流表A2（量程 0～3 A，内阻约 0.12Ω）； ‎ 电压表V1（量程 0～3 V，内阻很大）； ‎ 电压表V2（量程 0～15 V，内阻很大）；‎ 电源 E（电动势约为 3 V，内阻约为 0.2 Ω）； ‎ 定值电阻 R（20 Ω，允许最大电流 1.0 A）； ‎ 滑动变阻器 R1（0～10 Ω，允许最大电流 2.0 A）； ‎ 滑动变阻器 R2（0～1 kΩ，允许最大电流 0.5 A）； 单刀单掷开关 S 一个，导线若干．‎ ‎（1）电流表应选_____，电压表应选_____，滑动变阻器应选_____．（填 字母代号）‎ ‎（2）请在方框内画出测量电阻 Rx 的实验电路图．（要求测量范围尽可能大）‎ ‎ （3）某次测量中，电压表示数为 U 时，电流表示数为 I，则计算待测电阻阻值的 表达式为 Rx＝________．‎ ‎【答案】 (1). A1 V1 R1 (2). (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1][2][3] 电源电动势为3V，则电压表选V1；通过待测电阻的最大电流约为：‎ 选量程为3A的电流表读数误差太大；可以把定值电阻与待测电阻串联，此时电路最大电流约为：‎ 电流表应选择A1．方便实验操作，滑动变阻器应选：R1．‎ ‎(2)[4]定值电阻与待测电阻串联的总阻值约为 ‎30+20=50Ω 远大于滑动变阻器最大阻值10Ω，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法；由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表可以采用外接法，电路图如图所示：‎ ‎(3)[5] 由欧姆定律可知，待测电阻阻值：‎ 三.计算题（每题 10 分，共 40 分）‎ ‎13.利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E＝6 V，电源内阻r＝1 Ω，电阻R＝3 Ω，重物质量m＝0.10 kg，当将重物固定时，电压表的示数为5 V，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5.5 V，求重物匀速上升时的速度大小(不计摩擦，g取10 m/s2)．‎ ‎【答案】1.5 m/s ‎【解析】‎ 设电动机内阻为r′‎ 当将重物固定时I＝＝1 A R＋r′＝＝5 Ω，r′＝2 Ω 当重物不固定时I′＝＝0.5 A P出＝UI′＝2.75 W，PR＋Pr′＝I′2(R＋r′)＝1.25 W 所以重物的功率P＝P出－PR－Pr′＝mgv，‎ 解得v＝1.5 m/s ‎14.如图所示电路中，电阻R1=R2=R3=10Ω，电源内阻r=5Ω，电压表可视为理想电表．当开关S1和S2均闭合时，电压表的示数为10V．求：‎ ‎（1）电源的电动势 ‎（2）当开关S1闭合而S2断开时，电压表的示数 ‎【答案】(1)E=20V(2)16V ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)电阻R2中的电流 外电阻 根据闭合电路欧姆定律 得 E=I（R+r）‎ 代入数据解得：‎ E=1×（15+5）V=20V ‎(2)当开关S1闭合而S2断开时；由闭合电路欧姆定律可知：‎ 解得：‎ ‎15.如图所示，质量为m，带电量为+q的微粒在0点以初速度v0与水平方向成q角射出，微粒在运动中受阻力大小恒定为f．‎ ‎（1）如果在某方向加上一定大小的匀强电场后，能保证微粒仍沿v0方向做直线运动，试求所加匀强电场的最小值的大小与方向．‎ ‎（2）若加上大小一定，方向水平向左的匀强电场，仍能保证微粒沿v0方向做直线运动，并经过一段时间后又返回o点，求微粒回到o点时的速率．‎ ‎【答案】（1）； 其方向与竖直方向成θ角；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)当合力的方向与速度的方向在同一条直线上时，粒子做直线运动，抓住电场力和重力的合力与速度方向在同一条直线上，根据平行四边形定则求出电场力的最小值，从而确定电场强度的最小值和方向．‎ ‎(2)根据牛顿第二定律求出加速度的大小，通过速度位移公式求出粒子减速运动的位移，对全过程运用动能定理求出粒子回到O点的速度．‎ ‎【详解】(1)对微粒进行受力分析如图一所示：‎ ‎ ‎ 要保证微粒仍沿v0方向作直线运动，‎ 必须使微粒在垂直v0的y方向所受合力为零，‎ 则所加电场方向沿y轴正向时，电场强度E最小，且有 所以 ‎(2)当加上水平向左的匀强电场后，微粒受力分析如图二所示，仍保证微粒沿v0方向作直线运动，‎ ‎ ‎ 则有：‎ 设微粒沿v0方向的最大位移为s，由动能定理得：‎ 粒子从点射出到回到点的过程中，由动能定理得：‎ 以上三式联立解得：‎ ‎【点睛】本题综合考查了牛顿第二定律、动能定理和运动学公式，综合性较强，知道粒子做直线运动的条件．‎ ‎16.用四个阻值均为R的电阻连成如图所示的电路，电键S闭合时，有一质量为m、带电荷量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点，平行板电容器的下极板接地．现打开电键S，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和此板碰撞，碰撞过程中小球没有机械能损失，只是碰后小球的电荷量发生变化，碰后小球带有和该极板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板，设两极板间距离为d，不计电源内阻，求：‎ ‎（1）小球开始带什么电？小球开始在中点的电势是多少？电源电动势E为多大？‎ ‎（2）小球与极板碰撞后的电荷量q′为多少？‎ ‎【答案】①负， ②‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】电势高于下极板，对带电小球进行受力分析，可知小球带负电荷，设电容器电压为U，则有： ‎ 解得：则小球开始在中点的电势 ‎ ‎ ‎（2）设断开S后，电容器的电压为，则：‎ 因为碰撞过程中小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电荷量发生变化，所以对带电小球运动的全过程根据动能定理得：‎ 解得：‎