高中江苏省南师附中高二上学期物理试题[答案解析]

江苏省南师附中【精品】高二上学期物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是( )

A ．磁感线和磁场都是客观存在的

B ．磁铁的磁感线总是从N 极出发，到S 极终止

C ．磁感线越密的地方磁场越强

D ．磁感线的切线方向就是小磁针S 极在此位置的受力方向

2．在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E 、内电阻为r ，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，r < R 1，C 为电容器，电流表、电压表为理想电流表和理想电压表．在滑动变阻器滑动头P 自a 端向b 端滑动的过程中，下列说法中正确的是（ ）

A ．电压表示数变小，电流表示数变小

B ．电容器

C 所带电荷量增多

C ．电源的输出功率增大，效率降低

D ．a 点的电势升高

3．如图所示，直线MN 上方有垂直纸面向里的匀强磁场，电子1从磁场边界上的a 点垂直MN 且垂直磁场方向射入磁场，经t 1时间从b 点离开磁场．之后电子2也由a 点沿

图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经t 2时间从a 、

b 连线的中点

c 离开磁场，则12

t t 为( )

A ．23

B ．2

C ．32

D ．3

4．如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B 的匀强磁场中；质量为m 、带电量为+Q 的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是（ ）

A．滑块受到的摩擦力不变

B．滑块到地面时的动能与B的大小无关

C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下

D．B很大时，滑块可能静止于斜面上

5．如图所示，a、b分别表示一个电池组和一只定值电阻的伏安特性曲线。以下正确的是（）

A．电池组的内阻是0.1Ω

B．定值电阻的阻值为0.33Ω

C．将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率将是4W

D．改变外电阻的阻值时，该电池组的最大输出功率为4W

6．如图甲所示,空间中存在水平向右的匀强电场和垂直纸面向内的匀强磁场,图乙所示的空间仅存在水平向右的匀强电场,且两区域中的电场强度的大小均为E. 质量均为m的带电微粒a和b分别在图甲和图乙区域沿图示虚线做直线运动,运动轨迹均与水平方向成30 角．下列说法中正确的是

A．微粒a和b均带正电

B．微粒a和b均带负电

C．微粒a所带电量是微粒b所带电量的1

3

倍

D．微粒a所带电量是微粒b 二、多选题

7．如图所示,abcd四边形闭合线框,a、b、c三点坐标分别为（0,L,0）,（L,L,0）,（L,0,0）.整个空间处于沿y轴正方向的均强磁场中,通入电流I,方向如图所示,关于四边形的四条边所受到安培力,下列叙述中正确的是

A．ab边受的安培力方向沿着z轴负方向

B．ab边与bc边受到的安培力大小相等

C．ad边不受安培力作用

D．cd边受到的安培力最大

8．圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场,其运动轨迹如图所示。若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是

A．a粒子速率最大

B．c粒子速率最大

C．a粒子在磁场中运动的时间最长

D．它们做圆周运动的周期T a

三、实验题

9．如图所示为J0411多用电表示意图，其中A、B、C为三个可调节的部件，某同学在

~Ω的电阻，他测量的操作步骤如下：

实验室中用它测量一阻值约为13k

（1）调节可调部件___________，使电表指针指向___________．

（2）调节可调部件B ，使它的尖端指向____________位置．

（3）将红、黑表笔分别插入正、负插孔中，两笔尖相互接触，调节可动部件_________，使电表指针指向欧姆零刻度位置．

（4）将两只表笔分别与待测电阻两端相接，进行测量读数．

（5）换测另一阻值为2025k k Ω~Ω的电阻时，应调节B ，使它的尖端指向“1k ?”的位置，此时还必须重复步骤_______，才能进行测量，若电表读数如图所示，则该待测电阻的阻值是______________．

10．如下图甲所示为一黑箱装置,盒内有电源、电阻等元件, a 、b 为黑箱的两个输出端.

（1）为了探测黑箱,某同学进行了以下几步测量:

A ．用多用电表的欧姆挡测量a 、b 间的电阻;

B ．用多用电表的电压挡测量a 、b 间的输出电压;

C ．用多用电表的电流挡测量a 、b 间的输出电流.

你认为以上测量中不妥的有:__________(填序号).

（2）含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”, a 、b 是等效电源的两极.为了测定这个等效电源的电动势和内阻,该同学设计了如图乙所示的电路,调节变阻器的阻值,记录下电压表和电流表的示数,并在方格纸上建立了U I -坐标,根据实验数据画出了坐标点,如图丙所示.请你做进一步处理,并由图求出等效电源的电动势E =__________V ,内阻r =__________Ω.

（3）由于电压表和电流表的内阻会产生系统误差,则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比__________,测得的内阻与实际值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“相同”) .

四、解答题

11．一带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动，求：

(1)该带电微粒的电性？

(2)该带电微粒的旋转方向？

(3)若已知圆的半径为r，电场强度的大小为E，磁感应强度的大小为B，重力加速度为g，则线速度为多少？

12．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40cm．电源电动势E=24V，内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω．闭合S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入板间．若小球带电量为q=1×10-2C，质量为m=2×10-2kg，不考虑空气阻力．那么，滑动变阻器滑片P在某位置时，小球恰能到达A 板．

（1）两极板间的电场强度大小；

（2）滑动变阻器接入电路的阻值；

（3）此时，电源的输出功率．（取g=10m/s2）

13．如图所示，等边三角形AQC的边长为2L，P、D分别为AQ、AC的中点．水平线QC 以下是向左的匀强电场，区域Ⅰ（梯形PQCD）内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B0；区域Ⅱ（三角形APD）内的磁场方向垂直纸面向里，区域（虚线PD 之上、三角形APD以外）的磁场与区域Ⅱ内大小相等、方向相反．带正电的粒子从Q点正下方、距离Q点为L的O点以某一速度射入电场，在电场作用下以速度v0垂直QC到达该边中点N，经区域Ⅰ再从P点垂直AQ射入区域Ⅲ（粒子重力忽略不计）

(1)求该粒子的比荷q

m

；

(2)求该粒子从O点运动到N点的时间t1和匀强电场的电场强度E；

(3)若区域Ⅱ和区域Ⅲ内磁场的磁感应强度大小为3B0，则粒子经过一系列运动后会返回至O点，求粒子从N点出发再回到N点的运动过程所需的时间t．

参考答案

1．C

【解析】

【分析】

为了方便描述磁场，人们假想出一些磁感线，用磁感线来形象的描述磁场；同时，对于磁体的周围，不管有没有画出磁感线，其磁场是一定存在的；磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线的切线的方向表示磁场的方向；

【详解】

A、磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但不是真实存在的，故A错误；

B、磁感线在磁铁的外部是从磁铁的N极到S极，在磁铁的内部是S极指向N极，磁铁内部的磁感线与外部的磁感线形成闭合曲线，故B错误；

C、磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，故C正确；

D、磁感线的切线方向就是磁场的方向，是小磁针N极在此位置的受力方向，故D错误．【点睛】

此题考查了磁感线的引入目的，磁场方向的规定，记住相关的基础知识，对于解决此类识记性的题目非常方便．

2．C

【分析】

在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，变阻器在路电阻减小，外电阻减小，根据欧姆定律分析干路电流如何变化和电阻R1两端电压的变化，即可知道电压表读数的变化．电容器C的电压等于电阻R2两端的电压，分析并联部分电压的变化，即知道电容器的电压如何变化，根据干路电流与通过R2的电流变化情况，分析电流表的变化．根据内外电阻的关系，分析电源的输出功率如何变化．a点的电势等于R2两端的电压．

【详解】

在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，滑动变阻器电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流I增大，电阻R1两端电压增大，则电压表示数变大．电阻R2两端的电压U2=E-I （R1+r），I增大，则U2变小，电容器板间电压变小，其带电量减小．根据外电路中顺着电流方向，电势降低，可知，a的电势大于零，a点的电势等于R2两端的电压，U2变小，则a 点的电势降低，通过R2的电流I2减小，通过电流表的电流I A=I-I2，I增大，I2减小，则I A 增大．即电流表示数变大．故ABD错误．据题：r＜R1，当外电路总电阻减小时，内外电阻

更加接近，电源的输出功率增大．电源的效率100%100%UI U EI E

η=

?=?，路端电压U 减小，则电源的效率降低，故C 正确．故选C ．

【点睛】 本题是电路动态变化分析问题，要抓住不变量：电源的电动势、内阻及定值电阻的阻值不变，进行分析．根据电流方向判断电势高低，由电压的变化判断电势的变化．

3．D

【分析】

考查带电粒子在匀强磁场中的运动。

【详解】

电子2以相同速率垂直磁场方向射入磁场，由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式mv r qB =可知，两电子运动半径相同，由周期公式2m T qB

π=可知，周期也相同，由几何关系可知，电子1运动的圆心角为π，电子2运动的圆心角为3

π，由时间2t T θπ= 可得： 1233

t t ππ== D 正确。

故选D 。

4．C

【详解】

AC ．小滑块向下运动的过程中受到重力，支持力，垂直斜面向下的洛伦兹力，摩擦力，向下运动的过程中，速度增大，洛伦兹力增大，支持力增大，滑动摩擦力增大，故A 错误，C 正确；

B ．B 的大小不同，洛伦兹力大小不同，导致滑动摩擦力大小不同，根据动能定理，摩擦力功不同，到达底端的动能不同，B 错误；

D ．滑块之所以开始能动，是因为重力的沿斜面的分力大于摩擦力，B 很大时，一旦运动，不会停止，最终重力的沿斜面的分力等于摩擦力，小滑块匀速直线运动，故D 错误。 故选C 。

【点睛】

解决本题的关键知道洛伦兹力的方向和洛伦兹力的大小以及能够正确的受力分析，理清物体

的运动状况。

5．D

【详解】

A ．图线a 表示电源的伏安特性曲线，电池组的内阻为

401Ω40

U r I ?-=

==?- A 错误； B ．图线b 表示定值电阻的伏安特性曲线，所以其电阻为

31

Ω3ΩU R I =

== B 错误； C ．两图线的交点表示将该电阻接在该电池组两端的工作状态，则电阻两端的电压为U =3V ，电流为I =1A ，则电池组的输出功率

31W 3W P UI ==?=

C 错误；

D ．a 图线纵轴截距表示电源的电动势，则该电源的电动势为

E =4V ，当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，即外电路电阻为'1ΩR =，此时电路中的总电流为

'2A 'E I R r

=

=+ 所以电源的输出功率为 '22''21W 4W P I R ==?=

故D 正确。

故选D 。

6．C

【详解】

AB ．微粒a 受重力、电场力和洛伦兹力，做匀速直线运动；微粒b 受重力和电场力，合力向左下方；如图所示：

故粒子a 带正电荷，粒子b 带负电荷；故A 错误，B 错误；

CD ．根据平衡条件和牛顿第二定律，有：

tan 30a F q E mg ?===

tan 30b mg F q E ?

='=

= 所以 13

a b q q = 故C 正确，D 错误.

7．AD

【详解】

A ．因为ab 垂直放置磁场中,所以其安培力

F ab =BL ab I

根据左手定则可知ab 变受的安培力方向沿着z 轴负方向，故A 正确；

B ．因为ab 垂直放置磁场中,所以其安培力

F ab =BL ab I

而bc 平行于磁场，所以其安培力为零，故B 错误；

C.因为ad 与磁场方向不平行，所以ad 边受到安培力，故C 错误；

D.cd 边垂直于磁场，且长度最长，所以其受到安培力最大，故D 正确。

8．BC

【详解】

粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

2

v qvB m r

= 解得：

mv r qB

= AB ．由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，由图示可知，a 粒子的轨道半径最小，粒子c 的轨道半径最大，则a 的粒子速率最小，c 粒子的速率最大，故A 错误，B 正确；

CD ．粒子在磁场中做圆周运动的周期：2πm T qB

=，粒子在磁场中的运动时间 2πt T θ

=

三粒子运动周期相同，由图示可知，a 在磁场中运动的偏转角最大，对应时间最长，故C 正确，D 错误。

9．（1）A 左边零刻度处

（2）“100?”的倍率档

（3）C

（5）（3）22k Ω

【解析】

试题分析：（1）多用电表的使用首先进行机械调零：调节可调部件A ，使电表指针停在表盘左边的零刻度的位置；

（2）选择合适的档位：因电阻13k Ω～，为使指针指在中央刻度附近选择100?Ω即可． （3）选档后进行欧姆调零：将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔，笔尖相互接触，调节可调部件 C ，使电表指针指向表盘右边的欧姆挡零刻线位置．

（5）换测另一阻值为2025k Ω～的电阻时，应调节B ，使它的尖端指向“1k ?”的位置，此时还必须重新进行欧姆调零，即重复步骤（3），图示读数为：3221022k ?Ω=Ω． 考点：用多用电表测电阻

【名师点睛】多用电表测量电阻时，先进行机械校零，需将选择开关旋到殴姆档某一位置，再进行欧姆调零，殴姆调零后，测量电阻读出示数．注意示数是由刻度值与倍率的乘积． 10．AC ； 1.45； 0.75； 偏小； 偏小；

【解析】

【分析】

（1）多用电表不能用电阻挡直接测含源电路的电阻，用多用电表的电流档测量a 、b 间可能

会造成短路．

（2）采用描点法作图，由图可知，图象由纵坐标的交点为电动势；由图象与横坐标的交点利用闭合电路欧姆定律可求得内电阻．电压表测量为电源的输出电压，电压表示数没有误差，但电流表测量的却是外电路中一部分电路中的电流，故可知误差来自于电压表的分流；

【详解】

（1）多用电表不能用电阻挡直接测含源电路的电阻，用多用电表的电流档测量a 、b 间可能会造成短路．用多用电表的电压档测量a 、b 间的输出电压是可以的，故AC 不妥； （2）画出U-I 图，由图可知，

电源的电动势E=1.45V ；路端电压为1V 时，电流为0.6A ，则由闭合电路欧姆定律可知：1.45 1.00.750.6

E U r I --===Ω （3）该实验的系统误差主要是由电压表的分流，导致电流表测量的电流小于通过电源的真实电流；利用等效电源分析，即可将电压表等效为电源内阻，则实验中测出的电动势应为等效电源输出的电压，而输出电压小于电源的电动势，故可知电动势的测量值小于真实值；实验中测出的内阻应为实际电源内阻和电压表内阻并联的等效电阻，所以测得的内阻与实际值相比偏小．

11．(1)负电荷 (2)逆时针 (3)

gBr E

【解析】

【详解】

(1)带电粒子在重力场、匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，可知，带电微粒受到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相反，故可知带电微粒带负电荷．

(2)磁场方向向外，洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可判断粒子的旋转方向为逆

时针(四指所指的方向与带负电的粒子的运动方向相反)．

(3)由微粒做匀速圆周运动可知电场力和重力大小相等，得：mg ＝qE ①

带电微粒在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动的半径为：r ＝

mv qB ② ①②联立得：v ＝

gBr E

【点睛】

带电粒子在复合场中做匀速圆周运动，可判断出电场力和重力为平衡力，从而判断电场力的方向，结合电场的方向便可知粒子的电性．根据洛伦兹力的方向，利用左手定则可判断粒子的旋转方向．结合重力与电场力平衡以及带电粒子在洛伦兹力的作用下的运动半径公式，可求出线速度．

12．（1）20V/m （2）8Ω（3）23W

【分析】

(1)对小球分析,由动能定理可求得电容器两板间的电势差,从而求得场强；(2)电容器与P R 并联,则电容器两端的电压等于P R 两端的电压,则由闭合电路欧姆定律可求得电流,再由欧姆定律可求得滑动变阻器接入电阻;

(3)由功率公式可求得电源的输出功率.

【详解】

解:(1)对小球恰能从B 到A ,有 A 0V =

则由动能定理可得:

2AB 0102

qU mgd mv --=- 得:

AB 8V U =

则:

AB 820V/m 0.4

U E d =

== (2)由闭合电路欧姆定律可得:

()AB E I R r U =++

计算得出:

1A I =

则有:

8ΩAB P U R I

== (3)电源的输出功率等于外电路上消耗的功率,故电源的输出功率:

()21(158)23W P P I R R =+=?+=.

13．（1）

（2），（3）

【解析】

试题分析：（1）粒子在区域Ⅰ内做匀速圆周运动，圆心为Q 点，故半径等于QN ，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可；

（2）粒子从O 到N 与从N 到O 是逆过程，N 到O 做类平抛运动；故O 到N 的竖直分运动是匀速直线运动，水平分运动是匀加速直线运动，根据分位移公式列式求解即可；

（3）画出粒子在磁场中运动轨迹，找出半径与三角形边长的关系，定出时间与周期的关系，求出时间．

解：（1）由题意可知，粒子在区域Ⅰ内做匀速圆周运动，轨道半径为：r 1=L ； 由牛顿第二定律和洛伦兹力表达式得到：

qvB=m

解得：

；

（2）粒子从O 点到N 点过程中，竖直向上做速度为v 0的匀速直线运动，则： t 1= 水平向右做末速度为零的匀减速直线运动，则：

L=

由牛顿第二定律得： QE=ma

解得：

E=2B0v0；

（3）带电粒子在区域Ⅱ和区域Ⅲ内做匀速圆周运动，同理由牛顿第二定律和洛伦兹力表达式可得：

r2=

粒子从N点出发再回到N点的运动轨迹如图所示：

在区域Ⅰ中匀速圆周运动周期：T1=；

在区域Ⅰ中运动的时间：t2=×2=；

在区域Ⅱ和区域Ⅲ中匀速圆周运动周期：T2=；

在区域Ⅱ和区域Ⅲ中运动时间：t2=；

所以t=t2+t3=；

答：（1）该粒子的比荷为；

（2）该粒子从O点运动到N点的时间为，匀强电场的电场强度E为2B0v0；

（3）粒子从N点出发再回到N点的运动过程所需的时间t为．

【点评】本题属于带电粒子在组合场中运动问题，综合性较强．磁场中圆周运动要画轨迹分析运动过程，探索规律，寻找半径与三角形边的关系是关键．