河南省重点高中2021学年上学期高二年级期中考试物理试卷

河南省重点高中2020－2021学年上学期高二年级期中考试物理试卷
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一个选项符合题目要求，第7～10题有多个选项符合要求全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分
1有的物理量既有定义式，也有决定式，比如v a t ∆=∆是加速度的定义式，F
a m
=是加速度的决定式下列表达式是某物理量定义式的是（ ）
A 2kQ E r =
B 4r S
C kd επ= C F
E q
=
D U I R = 2如图所示，A 、B 、C 、D 、
E 、
F 六点把绝缘均匀圆环平均分成六部分，其中圆弧AF 、BC 带正电，圆弧DE 带负电，其余部分不带电，AF 处的合场强大小为（ ）
B ．E
C 3E
D 2E
3如图所示，某实验小组将小灯泡A 和B 串联接在电路中，小灯泡的电阻丝由同种材料制成，小灯泡A 的电阻丝较长，小灯泡B 的电阻丝较粗，忽略电阻丝的电阻率随温度的变化下列说法正确的是（ ）
较暗
两端的电压较大 消耗的电能较少 的电子数较多
4在抗击新冠肺炎期间，欢乐送机器人为数十家医院提供了无接触配送服务该机器人正常工作时电源输出电压为29V ，输出电流为4A ，整机重量为30kg 在某次无接触配送服务时承载药品重量为20kg ，行驶速度为
1.2m /s ，在行驶过程中受到的阻力大小为总重力的倍，重力加速度g 取210m /s 不计其他能量损耗，则该机器
人内部电阻的阻值为（ ）
A 1.625Ω
B 3.5Ω
C 3.875Ω
D 7.25Ω
、带电量为(0)q q <的小球沿着电场中一条直线运动，沿着这条直线建立轴，电势变化规律如图所示，b 点为图线与轴的交点，a 、c 两点间的距离为d 下列判断正确的是（ ）
点的电场强度为0
点，小球的电势能减小12q q ϕϕ- 点，小球的动能一定增加12q q ϕϕ- D 该电场的电场强度大小为
21
d
ϕϕ-
6如图所示，电荷量为Q 的正点电荷固定在正三棱锥的顶点O ，电荷量为q 的检验电荷在外力作用下在底面
ABC 内移动，正三棱锥的边长为L ，静电力常量为检验电荷在移动过程中受到的最大库仑力为（ ）
A 232kQq F L =
B 243kQq F L =
C 2kQq F L =
D 2
3kQq
F L
= 7如图所示，带电粒子由静止开始经加速电场加速后，紧接着从偏转电场两板正中间进入偏转电场，已知偏转极板长为L 、两极板间距离为d ，加速电压为1U ，偏转电压为2U 关于带电粒子在加速电场和偏转电场中的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A 粒子离开加速电场时的速度与1U 成正比
B 粒子在偏转电场中的偏转距离与
2
1
U U 成正比 C 若粒子刚好从下极板离开偏转电场，在偏转电场的运动时间与2U 成反比 D 若粒子刚好从下极板离开偏转电场，则
1
2
2L U d U =
8某区域的电场线分布如图所示，一带正电粒子仅在电场力作用下，点的加速度速度、动能、电势能的大小分别记为A a 、B a 、A v 、B v 、kA E 、kB E 、pA E 、p B E 下列判断正确的是（ ）
A A
B a a > B A B v v >
C kA kB E E >
D pA p B
E E >
9如图1所示的电路中，1R 、2R 为定值电阻，t R 为从汽车进气管道核心部分拆卸下来的电热丝（用特殊材料制作）其阻值随温度t 的变化规律如图2所示，电源内阻不能忽略电压表与电流表均为理想电表，电压表的示数为U ，电流表的示数为I 现用冷空气吹电热丝t R ，下列说法正确的是（ ）
增大
B 电热丝t R 消耗的电功率增大
C 定值电阻2R 两端的电压增大 的比值不变
10如图所示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流g 200A I μ=，内阻g 100R =Ω，可变电阻R 的最大阻值为10k Ω，电池的电动势2V E =，内阻5r =Ω两表笔短接调零后，用它测量电阻x R ，电流表的指针指在80A μ处下列说法正确的是（ ）
的颜色为黑色
B可变电阻接入电路的阻值为9895Ω
C欧姆表的内阻为10105Ω
D电阻
x
R的阻值为15000Ω
二、非选择题：本题共6小题，共70分
11（8分）某实验小组测绘一只额定电压为3V的小灯泡的伏安特性曲线
（1）实验室提供的电压表的量程为2.5V，内阻为2kΩ，想把它的量程扩大为4V，需串联的电阻的阻值为__________Ω
（2）实验中，要求加在小灯泡上的电压从零开始变化，闭合开关前滑动变阻器的正确接法是图1中________（填“甲”“乙”“丙”或“丁”）的连接方式
（3）完成实验后，实验小组同学根据测得的数据描绘出小灯泡的U I
-曲线，2.2VΩ，此时小灯泡消耗的电功率为__________W（计算结果保留两位有效数字）
12（10分）小强与小华分别测量电池组Ⅰ和Ⅱ的电动势及内阻，小强设计的电路如图1所示，小华设计的电路如图2所示
（1）完成实验后，小强同学根据测得的数据作出了如图3所示的U I
-曲线，由图可知电池组Ⅰ的电动势
为_______V，内阻为________Ω；小华同学根据测得的数据作出了如图4所示的11
U R
-曲线，由图可知电池组
Ⅱ的电动势为_______V，内阻为________Ω（计算结果均保留两位有效数字）
（2）将电池组Ⅰ和Ⅱ分别与同一定值电阻0R 组成如图5所示的电路，闭合开关后，电池组___________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）的输出功率较大
13（9分）如图所示，倾角为37°、上表面光滑的绝缘斜而体固定在地面上，斜面上有两个质量均为
3210kg m -=⨯的小球A 、B ，它们用绝缘细绳连接，带3510C q -=⨯的正电，小球B 不带电，取
210m /s ,sin370.6︒=，cos370.8︒=求：
（1）匀强电场的电场强度E 的大小； （2）剪断细线后小球A 的加速度a
14（12分）一个带正电的粒子仅在电场力的作用下，由静止开始从A 点沿直线运动到B 点，A 、B 两点相距
L ，粒子运动的位移随时间t 变化的关系如图所示，图中曲线是以原点O 为顶点的抛物线，曲线上M 点的坐标为
()00,t x ，0x L <，粒子的带电量为q 求：
（1）带电粒子运动到B 点的速度大小；
（2）带电粒子从A 点运动到B 点的过程中等效电流的大小
15（14分）如图所示将电源、电阻箱、理想电压表和理想电流表组成电路，改变电阻箱的阻值，记录电阻箱的阻值R 、电压表的示数U 和电流表的示数I 当电阻箱阻值为2Ω和8Ω时，U 和I 乘积相等，且均为2W 求：
（1）电源电动势E 和内阻r ；
（2）电阻箱阻值分别为2Ω和8Ω时，电源的效率之比
16（17分）如图所示，电源电动势为E 、内阻不计，定值电阻1R 的阻值已知理想平行板电容器的金属板水平放置，0v 点进入电场，初速度0v 与水平方向的夹角为α，经过时间0t 粒子的速度达到最小值，粒子从B 点（图中未画出）飞出电场时速度与初速度方向垂直，已知粒子的质量为m ，带电量为q 不计空气阻力和粒子的重力求：
（1）粒子入射点与出射点间的电势差0U ； （2）极板的长度l ； （3）定值电阻2R 的阻值
【试题答案】
一、选择题：共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一个选项符合题目要求，第7～10题有多个选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
11（1）1200（2分） （2）丁（2分）
（3）或（2分） （2分）
12（1）（2分） （2分） （2分） （或）（2分） （2）Ⅰ（2分）
13（1）以小球A 、B 为研究对象，由平衡条件得tan 372Eq
mg
︒
= （2分） 解得6N /C E = （2分）
（2）以小球A 为研究对象，由牛顿第二定律得cos37sin37Eq mg ma ︒︒-= （2分）
解得2
6m /s a = （2分）
方向沿斜面向上
其他方法可酌情给分） （1分）
14（1）带电粒子运动的位移随时间t 变化的曲线是过原点O 的抛物线，所以带电粒子做匀加速直线运动，该电场为匀强电场由x t -图像得2
0012
x at =
（2分） 22v aL = （2分）
解得v =
（2分） （2）由匀变速直线运动规律得v at = （2分） 由电流的定义式得q
I t
=
（2分）
解得0
I =
（2分） （其他方法可酌情给分）
15（1）当电阻箱阻值为2Ω时，由闭合电路欧姆定律得11E
I R r
=+ （2分） 电源的输出功率为2
111P I R = （1分）
化简得2
12
11
2E P r R r
R =++ （2分）
当电阻箱阻值为8Ω时，同理得电源的输出功率为2
22
22
2E P r R r
R =++ （1分） 由题意可知122W P P == 解得4Ωr = （1分）
6V E = （1分）
（2）当电阻箱阻值为2Ω时，电源的总功率为1 16W P EI ==总 （2分） 当电阻箱阻值为8Ω时，总功率为2 23W
P EI ==总 （2分） 两种情况下电源的效率之比为1
12
2
100%1
2100%P P P P η⨯==⨯总总 （2分） （其他方法可酌情给分）
16（1）带电粒子在电场中做类斜拋运动，沿极板方向做匀速直线运动，，如图所示，则
0cos sin v v αα= （2分）
根据动能定理得22
001122
U q mv mv =
- （2分） 解得()
2
22002cos sin 2sin mv U q ααα
-=
（2分）
（2）由匀变速直线运动规律得
00sin v at α= （2分）
由匀变速直线运动规律得
cos v at α= （1分）
所以极板的长度为()00cos L v t t α=+ （1分）
解得23000022
cos sin cos cos sin sin v t L v t αααα
αα⎛⎫+== ⎪⎝⎭
（2分） （3）设两极板间的电压为U ，由牛顿第二定律得
U
q ma d
= （1分） 由闭合电路欧姆定律得2
12
ER U R R =
+ （2分）
解得01200sin sin mv R d R Eqt mv d α
α
=
- （2分）
（其他方法可酌情给分）。