1、河北省张家口市张垣联盟2020-2021学年高二物理上学期阶段检测试题（含解析）注意事项1.本试卷共100分，考试时间90分钟。2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。第I卷（选择题共40分）一、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. 有关静电场和磁场说法正确的是（）A. 电场强度为零的位置电势也为零B. 和都是比值定义式C. 磁感线、电场线都是非闭合的D. 带电粒子在电场和磁场中都一定会受到力的作用【答案】B【解析】【分析】【详解】A电场强度为零的位置电势不一定为零，例如等量同种电荷连线的中点处场强为零，电
2、势大于零，选项A错误；B和都是比值定义式，选项B正确；C磁感线是闭合的，电场线不是闭合的，选项C错误；D带电粒子在电场中一定会受到电场力作用，但是带电粒子在磁场中不一定会受到磁场力，选项D错误。故选B。2. 有一根长为0.5m的通电导线，把它放入磁感应强度为1.2T的匀强磁场中，通过导线的电流为5A。则通电导线受到的磁场力的大小不可能为（）A. 0NB. 1.5NC. 3ND. 3.5N【答案】D【解析】【分析】【详解】当通电导线与磁场垂直时，安培力最大，Fmax=BIL=3N，所以通电导线受到的磁场力的大小不可能为3.5N。故选D。3. 匀强磁场垂直纸面向里，在磁场中某点同时释放两个带电粒子
3、a和b，速度大小和方向均相同，运动轨迹如图所示。不计带电粒子的重力，下列判断正确的是（）A. 粒子a带正电，粒子b带负电B. 粒子a的比荷（）较大C. 粒子b的运动周期较小D. 粒子b的向心加速度较小【答案】C【解析】【分析】【详解】A带电粒子a做顺时针方向的圆周运动，带电粒子b做逆时针方向的圆周运动，根据左手定则判断可知，粒子a带负电，粒子b带正电，故A错误；B根据洛伦兹力提供向心力可得整理得由于带电粒子a做圆周运动的半径较大，比荷（）较小，故B错误；C根据可知粒子b的运动周期较小，故C正确；D由可知粒子b的向心加速度较大，故D错误。故选C。4. 如图，虚线MN的上方有方向垂直于纸面向里的匀
4、强磁场，带负电粒子从M点垂直磁场方向射入磁场，从N点射出磁场。已知带电粒子的质量为m，带电量为-q，磁感应强度为B，入射速度大小为v，与磁场边界的夹角为45，M点和N点之间的距离为L。下列关系式正确的是（）A. qv=mBLB. 2mv=qBLC. mv=qBLD. 2qv=mBL【答案】B【解析】【分析】根据已知条件画出粒子的运动轨迹，确定圆心、半径，再根据洛伦兹力作为向心力列式化简可得。【详解】ABCD由几何关系可知，带电粒子在磁场中的轨迹为圆弧，半径R=，据洛伦兹力作为向心力，有代入数据可得2mv=qBL ，B正确，ACD错误。故选B。5. 正点电荷与接地金属空腔产生的电场线分布如图所示
5、，O为直电场线上一点，c、d两点关于O点对称。下列判断正确的是（）A. 空腔是等势体，电势大于零B. c、d两点的电场强度相同C. a点的电势低于b点的电势D. 将正点电荷从c点移到d点的过程中，电场力始终不做功【答案】C【解析】分析】【详解】A金属空腔在正点电荷电场中处于平衡状态，可知空腔是等势体，因空腔接地，可知电势等于零，选项A错误；Bc、d两点的电场强度大小相同，方向不同，选项B错误；C沿电场线电势逐渐降低，可知a点的电势低于b点的电势，选项C正确；D将正点电荷从c点移到d点的过程中，电场力先做负功，后做正功，选项D错误。故选C。6. 如图所示，长方形ABCD区域内存在竖直向下的匀强电
6、场，质量为m、带电量为q的正离子从A点以初速度v0垂直射入匀强电场，恰好从C点射出。已知AB边长2L，AD边长3L，离子重力不计。则匀强电场的电场强度为（）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【分析】【详解】正离子在电场中做类平抛运动，则水平方向竖直方向联立解得故选A7. 如图所示，当电阻箱接入电路的阻值为R0时，理想电压表的示数为U；当电阻箱接入电路的阻值为3R0时，理想电压表的示数为2U，则电源的电动势E和内阻r分别为（）A. E=2U，r=R0B. E=4U，r=3R0C. E=3U，r=2R0D. E=5U，r=4.5R0【答案】B【解析】【分析】【详解】当电阻箱接入电路的阻值为
7、R0时，由闭合电路欧姆定律得当电阻箱接入电路的阻值为3R0时，由闭合电路欧姆定律得联立解得，故选B。8. 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要设备，构造原理如图所示。离子源S产生的各种不同正离子束（初速度可视为零），经MN间的加速电压U加速后从小孔O垂直于磁感线进入磁感应强度为B的匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点，P点到小孔O的距离为x。下列关于x与的图像可能正确的是（）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【分析】【详解】粒子在电压为U的电场中加速时，据动能定理得粒子在磁场中做匀速圆周运动，由顿第二定律有由几何关系可知x=2r解得故B正确，ACD错误。故选B。二、选择题
8、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. 下列单位中与磁感应强度单位一致的是（）A. B. C. D. 【答案】AC【解析】【分析】【详解】根据磁感应强度的定义式得1T=1N/（Am）；安培力的单位是N，而电流的单位是A，1A=1C/s，长度的单位为m，则单位的换算可得1T=N/（Am）=1N/（Cms-1）1N=1kgm/s21T=1故AC正确，BD错误；故选AC。10. 某兴趣小组探究测定环形电流产生磁场的磁感应强度的方法，如图甲所示，在竖直平面内南北方向放置环形导线PQ，环形导线的圆心和小
9、磁针的中点重合，小磁针可绕其中点自由转动。导线中没有通电时，小磁针的N极指向北方，与环形导线平面平行；给导线通人电流后，小磁针静止时N极停在北偏东53的位置，俯视如图乙所示。已知此地的地磁场水平分量为B0，sin53=0.8，cos53=0.6。下列说法正确的是（）A. 环形导线中通有从P到Q的电流B. 环形导线中通有从Q到P的电流C. 电流在圆心处产生磁场的磁感应强度大小为D. 电流在圆心处产生磁场的磁感应强度大小为【答案】BD【解析】【分析】【详解】AB环形导线PQ在竖直平面内南北方向放置，无电流时小磁针N极指向北方，通电后小磁针N极指向北偏东53，环形导线电流产生的磁场在圆心处指向东方，
10、根据安培定则可知环形导线中通有从Q到P的电流，A错误B正确；CD根据磁感应强度的叠加原理可知所以C错误D正确。故选BD。11. 如图甲所示，电源内阻为r，R1、R2为定值电阻，R1r，R为磁敏电阻，其阻值随磁感应强度的变化规律如图乙所示。当R处磁感应强度增强时，电压表的示数变化量为，电流表的示数变化量为。下列说法正确的是（）A. ，B. 电阻R1消耗的电功率增大C. 电阻R2消耗的电功率增大D. 电源的输出功率增大【答案】AC【解析】【分析】【详解】A当R处磁感应强度增强时，磁敏电阻R的阻值增大，R和R2并联的总电阻变大，整个电路的总电阻变大，由可知，内压减小，R1两端电压减小，所以电压表示数
11、增大，电流表示数减小，所以，故A正确；B电阻R1消耗的电功率因电流减小而减小，故B错误，C电阻R2消耗的电功率由于U增大所以R2消耗的电功率增大， C正确；D由于R1r，所以外电阻大于电源内阻，当磁敏电阻R的阻值增大时外电阻增大，电源的输出功率可知，当时P出最大，由题意可知外电阻和内阻大小相差越来越大，所以电源的输出功率减小，故D错误。故选AC。12. 如图所示，竖直面内有一长为2L的绝缘轻杆，中点O固定在转轴上，轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球（不计重力），小球的质量均为m，带电量大小均为q，整个装置处于水平向右的匀强电场中，电场强度为E。开始时，两小球分别在A、B位置，轻杆与电场方向成
12、53夹角。在静电力作用下，轻杆绕转轴转到水平位置，取O点的电势为0，不计一切摩擦和两小球间的库仑力。sin53=0.8，cos53=0.6。下列说法正确的有（）A. 转动中两小球的电势能始终相等B. 该过程两小球的总电势能保持不变C. 转到水平位置时小球的速度大小为0D. 转到水平位置时轻杆中弹力的大小为【答案】AD【解析】【分析】【详解】A轻杆绕转轴转到水平位置，根据匀强电场中电势差与场强的关系得取O点的电势为0，则有解得同理可得又根据电势能与电势的关系得A小球的电势能为转动中两小球沿电场线方向的距离d相等，所以两小球的电势能始终相等，A正确；BC转动中两小球都沿电场力方向移动一段距离，根据
13、电场力做功的条件可知，该过程静电力对两小球均做正功，所以该过程两小球的总电势能减小，总动能增大，转到水平位置时小球的速度大小不为0，BC错误；D根据能量守恒定律得对A球由牛顿第二定律得解得D正确。故选AD。第卷（非选择题共60分）三、非选择题本题共6小题，共60分。解答题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。13. 某同学用多用电表测量一只电阻的阻值，标称阻值为1500。多用电表电阻挡有4个倍率，分别为1k、100、10、1。(1)该同学进行机械调零后应将选择开关旋转到_位置；(2)将红、黑两表笔短接，调节欧姆调零旋
14、钮，使指针指在_（选填“左侧”或“右侧”）0刻度线位置；(3)该同学进行测量后，刻度盘上的指针位置如图所示，则该电阻的测量值是_；测量结果_（选填“偏大”或“偏小”），其原因可能是_。A.电池电动势降低B.电池内阻增大C.测量时，双手接触了表笔金属部分【答案】 (1). 100 (2). 右侧 (3). 1300 (4). 偏小 (5). C【解析】【分析】【详解】(1)1为了减小误差，用多用电表测量电阻时，应让指针尽量指向中间刻度，故选择开关应该转到“100”位置；(2)2将红、黑两表笔短接，外电路相当于导线，应使指针指在“右侧”0刻度线位置；(3)3 4由图可得，读数为，因为，故测量结果偏
15、小；5电源电动势和电池内阻对测量结果没有影响，测量时，若双手接触了表笔金属部分，相当于人与待测电阻并联，由串并联知识可知，并联电阻减小，只有C选项符合题意，故选C。14. 某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。电压表（量程03V，内阻约为3k）电流表（量程00.6A，内阻约为1）定值电阻R0（阻值为4）滑动变阻器R（020，额定电流1A）待测电池组（电动势约为3V）开关，导线若干(1)该小组连接的实物电路如图甲所示，请在图乙的方框中画出电路图；（ ）(2)调节滑动变阻器的滑片P，得到几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U-I图像，如图丙所示。根据图像可知
16、，电池组的电动势为_V，内阻为_（结果均保留两位有效数字）；(3)该小组同学还测量了另一组电池的电动势和内阻，得到它们的路端电压和电流的关系如图丁所示。当通过两电源的电流相等时，电源_（选填“1”或“2”）的输出功率较大。【答案】 (1). (2). 2.9 (3). 1.8（1.71.9） (4). 1【解析】【分析】【详解】(1)1由实物图画电路图，如下(2)2由闭合电路的欧姆定律和图丙可知，路端电压U=E-I（r+R0）图像的纵轴截距表示电源电动势E=2.9V3图像斜率的绝对值所以电源内阻r=1.8(3)4当通过两电源的电流相等时，电源1的路端电压U1与电源2的路端电压U2，如下图所示，
17、由P出=UI可知，电源1的输出功率较大。15. 如图所示，水平导轨间距为L=0.3m，导轨电阻忽略不计；金属棒ab的质量m=0.6kg，电阻R0=0.3，与导轨接触良好。电源电动势E=5V，内阻r=0.2。整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面、金属棒ab垂直。金属棒与导轨间的动摩擦因数=0.5，取最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求(1)当电阻箱接入电路的阻值为R=2时，金属棒ab受到的安培力大小；(2)为使金属棒ab不滑动，电阻箱接入电路的阻值应满足的条件。【答案】(1)1.2N；(2) 【解析】【分析】【详解】(1)当电阻箱接入电路的阻值为R
18、=2时，由闭合电路欧姆定律得金属棒ab受到的安培力大小为 解得(2)金属棒ab受到的最大静摩擦力为根据题意可知解得16. 如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=2，电阻R1=3，R2=12，R3=4，C为水平放置的平行板电容器，其电容C=210-6F。求(1)平行板电容器所带的电荷量Q；(2)电阻R2消耗的电功率P2。【答案】(1)910-6C；(2)【解析】【分析】【详解】(1)电阻R2与R3并联后与R1串联，电容器两极板间电压等于R2两端的电压，得 由闭合电路欧姆定律得由欧姆定律得U2=IR23平行板电容器所带的电荷量为Q=CU2解得Q=910-6C(2)电阻R2消耗的热功率为解得17.
19、 如图所示，平行边界MN间存在垂直纸面向里的匀强磁场，边界间距为d，磁感应强度为B。质量为m、电量为q的负离子（不计重力）从边界M上的A点进入磁场，速度与边界的夹角为=37，从边界N上的C点垂直边界射出磁场。sin37=0.6，cos37=0.8。求(1)正离子进入磁场速度大小v0；(2)正离子在磁场中运动的时间t；(3)若入射速度不变，正离子不能从边界N射出磁场，磁感应强度应满足什么条件。【答案】(1)；(2)；(3)【解析】【分析】【详解】(1)作出带电粒子的运动轨迹，由几何关系得由洛伦兹力提供向心力得解得(2)正离子在磁场中运动的周期为正离子在磁场中运动的时间为解得(3)若正离子不能从边
20、界N射出磁场，作出带电粒子的运动轨迹，由几何关系得r2+r2cos37d由洛伦兹力提供向心力得解得18. 如图所示，质量为m、带正电的小球（可视为质点）用细线悬挂在O点，小球带电量为q，细线的长度为L。把细线拉至水平位置，由静止释放小球，当小球运动到最低点A时细线恰好断裂，此时小球恰好与水平面接触而无弹力作用；然后小球沿光滑的水平面运动，水平面上方虚线之间存在水平向右的匀强电场，电场强度为，然后小球从C点进入半径为L的圆形区域，其圆心为，AC之间的距离为2L；圆形区域内存在竖直向上的匀强电场E和垂直纸面向外的匀强磁场B。已知，重力加速度为g，A、C、在同一水平线上。(1)求细线能承受的最大拉力；(2)求带电小球进入圆形区域时的速度大小；(3)若带电小球在圆形区域内沿做直线运动，求匀强电场E的大小；(4)若圆形区域内匀强电场，求带电小球在圆形区域内运动的时间是多少。【答案】(1)3mg；(2)；(3)；(4)【解析】【分析】【详解】(1)由机械能守恒定律得在最低点，由牛顿第二定律得解得Tmax=3mg(2)从A点到C点，由动能定理得解得(3)若带电小球在圆形区域内沿做直线运动，由平衡条件得Eq=mg+qv2B解得(4)若匀强电场，则电场力与重力平衡，带电小球在圆形区域内做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得解得R=L带电小球在圆形区域内运动圆周，时间为解得