2019-2020学年河北省邢台市高二(上)期中物理试卷

2019-2020学年河北省邢台市高二（上）期中物理试卷
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1-8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分
1．（4分）首先发现电流的磁效应的物理学家是（）
A．法拉第B．奥斯特C．麦克斯韦D．赫兹
2．（4分）下列说法正确的是（）
A．库仑定律适用于任何电场的计算
B．置于均匀带电空心球球心处的点电荷所受库仑力为零
C．当两个半径均为r、带电荷量均为Q的金属球中心相距为3r时，它们之间的静电力大小为
D．若点电荷Q1的电荷量小于Q2的电荷量，则Q1对Q2的静电力小于Q1对Q2的静电力
3．（4分）将一个处在静电场中的电子由M点移到N点，该电子的电势能增加了9eV．下列说法正确的是（）A．电场力做功为9eV
B．该静电场中电场强度的大小关系为E N＞E M
C．M点的电势小于N点的电势
D．M、N两点间的电势差U MN＝9V
4．（4分）为解决手机充电问题，市面上出现了免押共享充电宝服务。

图示为小米某款充电宝的相关数据，下列说法正确的是（）
A．充电宝充电时将化学能转化为电能
B．充电宝放电时将电能转化为化学能
C．该充电宝充电时的输入电压为220V
D．若该充电宝给电池电荷量为零、容量为3000mAh的手机充电，则理论上能充满3次
5．（4分）如图所示，用相同材料制成的电阻A、B，长度分别为L和2L，直径分别为d和2d，已知在通电时间相同的情况下两电阻产生相同的焦耳热，甲、乙两电路中电源内阻均忽略不计，则下列判断正确的是（）
A．相同时间内通过电阻A的电荷量和通过电阻B的电荷量相等
B．通过电阻A的电流大于通过电阻B的电流
C．甲、乙两图中的电动势满足E甲＞E乙
D．电阻A和电阻B的阻值相等
6．（4分）若使一已充电的电容器的电荷量减少q，其电压减少为原来的，则（）
A．电容器原来的带电荷量为1.5q
B．电容器的电容变为原来的
C．电容器原来的电压为1V
D．将电容器完全放电后，其电容变为零
7．（4分）如图所示，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝15cm，bc＝9cm，ac＝12cm，小球a所受库仑力的合力的方向平行于b，c的连线且斜向下，若小球b、c所带电荷量的比值的绝对值为k，则（）
A．b、c的电荷同号，k＝
B．b、c的电荷同号，k＝
C．b、c的电荷异号，k＝
D．b、c的电荷异号，k＝
8．（4分）图示电路中，电流表和电压表均可视为理想电表，电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为阻值不变的灯泡，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻，现将滑动变阻器R1的滑片P向左滑动一段距离，滑动前后电压表V示数变化量的绝对值为△U，电流表A1示数变化量的绝对值△I．下列说法正确的是（）
A．电容器的带电荷量减小B．灯泡亮度变暗
C．电流表A2的示数减小D．增大
9．（4分）某种小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示，三个完全相同的这种小灯泡连接成如图乙所示的电路，三个电表均为理想电表。

现闭合开关，电压表V的示数为 3.0V，下列说法正确的是（）
A．电流表A2的示数为0.25A
B．电流表A1的示数为0.375A
C．灯泡L2的阻值为12Ω
D．电源的输出功率为1.35W
10．（4分）如图所示，一根长方体形状的金属导体，长为L，横截面积为S，当在导体两端加上恒定的电压时，导体内产生电场强度大小为E的匀强电场，自由电子在电场作用下定向移动形成电流，已知自由电子定向移动的速率为v，电子的质量为m，电荷量为e，该导体材料电阻率为ρ，则下列说法正确的是（）
A．导体中自由电子向左定向移动
B．导体中电流大小为
C．该导体两端的电压为EL
D．该种导体发热的热功率为
11．（4分）图示电路中，所用电源的电动势E＝3V，内阻r＝1Ω，定值电阻R1＝4Ω，调节滑动变阻器R2接入电路中的有效阻值，下列说法正确的是（）
A．R2的阻值为5Ω时，滑动变阻器R2消耗的电功率最大
B．R2的阻值为5Ω时，定值电阻R1消耗的电功率最大
C．定值电阻R1消耗的电功率最大时，电源的效率为80%
D．电源的输出功率可能为2.25W
12．（4分）在竖直平面内有水平向右的匀强电场。

在电场中有一根长为2m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系质量为0.04kg带电荷量为3×10﹣5C的带电小球（视为质点），它静止时细线与竖直方向成37°角，如图所示，给小球一个初速度，让小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能和重力势能的零点，下列说法正确的是（取cos37°＝0.8，g＝10m/s2）（）
A．匀强电场的电场强度大小为1×104N/C
B．小球的动能最小值为0.96J
C．小球的机械能最小值为1.54J
D．小球运动过程中的最大电势能为0.96J
二、非选择题：本题共5小题，共52分．把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能给分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
13．（6分）用20分度的游标卡尺测量某圆柱状物体长度，如图甲所示，则其长度为mm；用螺旋测微器测量其直径，如图乙所示，则其直径为mm。

14．（9分）（1）某实验小组要对未知电阻进行测量。

他们先用多用电表的欧姆挡进行粗测。

先用“×10”挡测量电阻R x时，操作步骤正确，发现表头指针向右偏转角度过大，为了较准确地进行测量，应换到（填“×1”
或“×100”）挡。

换挡后应先进行（填缺少的步骤），之后用表笔连接待测电阻进行测量，得到如图甲所示的表盘示数，由此可得该电阻的阻值是Ω
（2）为准确测量该电阻阻值，备有以下器材：
A．电源（电动势约为3V，内阻未知）
B．电压表（量程为3V，内阻可认为无穷大）
C．电阻箱（最大阻值99.9Ω）
D．开关（2个），导线若干。

该组同学设计了如图乙所示的电路图，并进行了如下操作：
首先断开开关S2，闭合开关S1，调节电阻箱，使电压表有一合适的示数U，记下此时电阻箱的阻值R1；接着闭合开关S2，调节电阻箱使电压表示数仍为U，记下此时电阻箱的阻值R2．由此测得电阻R x＝。

（3）测出电阻后该组同学发现此电路还可以测出电源电动势E和内阻r。

闭合开关S1，S2，调节电阻箱R，读出多组电压表V和电阻箱R的数值并作出﹣图象如图丙所示，由此得出电源电动势E＝V、内阻r ＝Ω．（结果均保留两位有效数字）
15．（10分）如图所示，将一边长为10cm的单匝正方形线圈垂直于磁感应强度的方向放置，该匀强磁场的磁感应强度大小为0.5T。

（1）求穿过线圈的磁通量；
（2）若将线圈以一边为轴转动45°，求穿过线圈的磁通量；
（3）若将线圈以一边为轴转动180°，求穿过线圈的磁通量变化的绝对值。

16．（12分）如图所示，R1＝R2＝2.5Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10Ω，电压表为理想电表。

闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，当滑片P分别滑到变阻器的两端a和b时，电源输出功率均为4.5W，求：
（1）电源电动势和内阻；
（2）滑片P滑到变阻器b端时，电压表的示数。

17．（15分）如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，x轴水平，y轴竖直，在第二象限有沿x轴负方向的匀强电场，其电场强度的大小为E，一长为L的绝缘轻绳一端固定在A（0，2L）点，另一端系一带正电的小球（视为质点），电荷量为q＝（m为小球质量，g为重力加速度），开始时绳刚好水平拉直，现将小球静止释放。

（1）求小球从第一象限通过y轴时的速度大小；
（2）若小球运动到y轴时轻绳断裂，小球能到达x轴上的B点（未画出），求B点的位置坐标；
（3）若小球能通过y轴继续运动，当速度最大时，绳中的拉力恰好达到绳子所能承受的最大拉力，求轻绳能承受的最大拉力。

2019-2020学年河北省邢台市高二（上）期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1-8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分
1．【解答】解：首先发现电流的磁效应的物理学家是奥斯特，故B正确，ACD错误；
故选：B。

2．【解答】解：A、库仑定律的适用范围是真空中两个点电荷间的相互作用，故A错误；
B、若为金属球，则带电空心金属球的电荷均匀分布在金属球的外表面，球内各点的电场强度都是零，所以置于
带电空心球球心处的点电荷所受库仑力为零。

故B正确；
C、当两个半径均为r、带电荷量均为Q的金属球中心相距为3r时，两者不能看作点电荷，库仑定律不再适用，
故C错误；
D、库仑力是相互作用力，大小相等，与电荷量无关，故D错误。

故选：B。

3．【解答】解：ACD．因为W＝qU NM＝﹣△E p＝﹣9eV，，
所以M点的电势大于N点的电势，故AC错误，D正确；
B．由于不知道电场的分布情况，所以M、N两点的场强大小不能确定，故B错误；
故选：D。

4．【解答】解：A、充电宝充电时将电能转化为化学能，故A错误；
B、充电宝放电时将化学能转化为电能，故B错误；
C、分析表格数据可知，该充电宝在充电时的输入电压为5V，故C错误；
D、充电宝的容量为10000mAh，给容量为3000mAh的手机充电，充电次数n＝＝3.3次，能充满3次，
故D正确。

故选：D。

5．【解答】解：ABD、根据电阻定律得R A＝ρ＝ρ，R B＝ρ，解得R A：R B＝2：1，电阻产生的电热为Q＝I2Rt相等，则I A＝I B，又q＝It，所以q A＜q B，故ABD错误。

C、内阻不计，根据欧姆定律得：E＝U＝IR，U A＞U B，则E甲＞E乙．故C正确。

故选：C。

6．【解答】解：AB、电容是由电容器本身决定，与电压和电荷量无关，电容器的电荷量减少q，电压减少为原来的，电容不变，由C＝知电量减少为原来的，减少了，原来的电荷量为1.5q，故A正确，B错误；
C、具体数据不知，无法求出原来的电压，故C错误；
D、电容反映电容器本身的特性，电容器放电，电容器的电容不变，故D错误。

故选：A。

7．【解答】解：根据同种电荷相斥，异种电荷相吸，且小球a所受库仑力的合力的方向平行于b、c的连线且斜向下，可知b、c的电荷异号，
对小球a受力分析，如下图所示：
因ab＝15cm，bc＝9cm，ac＝12cm，因此ac⊥bc，那么两力的合成构成矩形，
依据相似三角形之比，则有：＝；
而根据库仑定律，F ac＝k，而F ab＝k，
综上所得，k＝，故C正确，ABD错误。

故选：C。

8．【解答】解：A、因为滑动变阻器滑片向左滑动，则变阻器接入电路中的电阻变小，电容器与R1并联，则电容器两端电压减小，则电容器所带电荷量减小，故A正确；
B、灯泡与R1串联，根据“串反并同”知灯泡所消耗的电功率增大，故灯泡亮度变亮，故B错误；
C．电流表A2与R1串联，根据“串反并同”知电流表A2示数增大，故C错误；
D、电压表示数变化是指灯泡L电压的变化，电流表A1中的电流是指通过L中的电流，因为L为阻值不变的灯
泡，是表示灯泡L的电阻，故比值不变，故D错误。

故选：A。

9．【解答】解：A、又伏安特性曲线可知，当灯泡两端电压为3.0V时，通过灯泡的电流为0.25A，即电流表A2示数为0.25A，故A正确；
B、因为下面两个灯泡L2、L3这两个灯泡串联，它们两个两端的总电压为3.0V，则每个灯泡两端电压为1.5V，
由图甲可知，此时L2、L3中的电流为0.2A，故电流表A1的读数为0.2+0.25＝0.45A，故B错误；
C、灯泡L2的阻值为，故C错误；
D、电源的输出电压为3.0V，电路中的总电流即为A1的示数，所以电源的输出功率为P＝UI＝3.0×0.45W＝1.35W，
故D正确。

故选：AD。

10．【解答】解：A、导体左端为正极，右端为负极，则导体中自由电子向左定向移动，形成电流，故A正确；
BC、根据电势差与电场强度的关系可知，该导体两端的电压U＝EL，根据闭合电路欧姆定律可知，导体中电流I＝＝，故B错误，C正确；
D、根据热功率公式可知，P＝I2R＝，故D错误。

故选：AC。

11．【解答】解：BC、R1为定值电阻，当电流最大时，功率最大，R2阻值应为0，定值电阻R1消耗的电功率最大，此时电源的效率为：η＝×100%＝80%，故B错误，C正确；
A、将R1看成电源的内阻，当等效电源的内电阻等于外阻时，R2消耗的功率最大。

即为：R2＝r+R1＝1Ω+4Ω＝5Ω，
功率最大，故A正确；
D、当内外电阻越接近时，电源的输出功率越大，故当R2＝0时，电源的输出功率最大，为：P m＝
＝1.44W，不可能为2.25W，故D错误。

故选：AC。

12．【解答】解：A．小球静止时，对小球进行受力分析如图所示，
可得：mgtan37°＝qE
解得电场强度为：1×104N/C，故A正确；
B．由于重力和电场力都是恒力，所以它们的合力也是恒力，在圆上各点中，小球在平衡位置A点的势能（重力势能和电势能之和）最小，在平衡位置的对称点B点，小球的势能最大，由于小球总能量不变，所以在B点的动能最小，对应速度最小，在B点，小球受到的重力和电场力，其合力作为小球做圆周运动的向心力，而绳子的拉力恰为零，有：F合＝＝N＝0.5N，又F合＝m
所以B点的动能为：E kB＝m＝F合⋅L＝12×0.5×2J＝0.5J
即小球恰能做圆周运动动能最小值是0.5J．故B错误；
CD、由于总能量保持不变，所以小球在圆上最左侧的C点时，电势能最大，机械能最小。

小球在B点的重力势能为：E pGB＝mg⋅2Lcos37°＝1.28J
所以小球在B点的机械能为：E＝E kB+E pGB＝1.78J
小球从B运动到C，电场力做功为：W电＝﹣qE⋅L（1﹣sin37°）＝﹣0.24J
小球恰能做圆周运动的机械能最小值为：E min＝E+W电＝1.54J，故CD正确；
故选：ACD。

二、非选择题：本题共5小题，共52分．把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能给分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
13．【解答】解：游标卡尺的主尺读数为50mm，游标读数为0.05×5mm＝0.25mm，所以最终读数为50.25mm；
螺旋测微器固定刻度为3.5mm，可动刻度为0.01×25.4＝0.254mm，所以最终读数为3.754mm。

故答案为：50.25，3.754。

14．【解答】解：（1）先用“×10”挡测量电阻R x时，操作步骤正确，发现表头指针向右偏转角度过大，为了较准确地进行测量，应换到倍率较小的×1挡，换挡后要重新进行欧姆调零，
之后用表笔连接电阻测量，由表盘所指可以读出阻值为14.0×1Ω＝14.0Ω；
（2）为准确测量该电阻阻值，该同学用图乙测量，并进行了如下操作：先断开开关S2，闭合开关S1，调节电阻箱，使电压表有一合适的示数U，记下此时电阻箱的阻值R1；接着闭合开关S2，调节电阻箱使电压表示数仍为U，记下此时电阻箱的阻值R2，由于电压表两次示数均为U不变，所以两次跟电压表并联的总电阻相等，所以
R x＝R2﹣R1；
（3）测出电阻后该组同学发现此电路还可以测出电源电动势E和内阻r。

闭合开关S1，S2，调节电阻箱R，读出多组电压表V和电阻箱R的数值，根据欧姆定律有：U＝
变形后有：＝，结合图象可以知道：纵截距b＝＝0.5V﹣1，所以E＝2.0V；斜率k＝＝，所以r＝kE＝4.0Ω；
故答案为：（1）×1 欧姆调零14.0
（2）R2﹣R1
（3）2.0 4.0
15．【解答】解：（1）设此时的磁通量为Φ1，由题意知：Φ1＝BS＝0.5×0.12Wb＝5×10﹣3Wb （2）线圈以一边为轴转动45°，穿过线圈的磁通量Φ2＝BScos45°＝5×10﹣3×Wb＝×10﹣3Wb （3）线圈以一边为轴转动180°，磁通量变化为：△Φ＝2BS＝1×10﹣2Wb
答：（1）穿过线圈的磁通量是5×10﹣3Wb；
（2）若将线圈以一边为轴转动45°，穿过线圈的磁通量是×10﹣3Wb；
（3）若将线圈以一边为轴转动180°，穿过线圈的磁通量变化的绝对值是1×10﹣2Wb。

16．【解答】解：（1）根据题意可得：＝，
代入数据解得：r＝7.5Ω；
根据P＝＝4.5W解得：E＝12V；
（2）滑片P滑动到变阻器b端时，电压表示数为：U＝E
解得：U＝7.5V
答：（1）电源电动势是12V；
（2）滑片P滑动到变阻器b端时，电压表示数是7.5V。

17．【解答】解：（1）小球从A点自由运动到最低点C点，由动能定理得：，解得：；
（2）绳子断裂后，由运动的合成与分解可得，小球在竖直方向上做自由落体运动，水平方向上做初速度为v的匀加速直线运动，
竖直方向：，
水平方向：，其中a＝，
解得：x＝3L，
所以B点的坐标为（﹣3L，0）；
（3）小球通过y轴后，收到重力和电场力作用，由于qE＝mg，所以速度最大位置在D点，AD与x轴、y轴的夹角都为45°，
重力、电场力的合力F＝，
小球从C点到D点，由动能定理得：﹣，
在D点有，，
联立解得：，
所以轻绳能承受的最大拉力为3；
答：（1）求小球从第一象限通过y轴时的速度大小为；
（2）小球运动到y轴时轻绳断裂，小球能到达x轴上的B点的位置坐标为（﹣3L，0）；
（3）小球能通过y轴继续运动，当速度最大时，轻绳能承受的最大拉力为3。