2020-2021学年江西省南昌市进贤县第三中学高二上学期竞赛物理试题（解析版）

进贤县第三中学2020-2021学年高二上学期竞赛物理试题注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上第I卷（选择题）一、单选题（每题3分，共24分）1.如图是P、Q两点电荷的电场线分布c、d为电场中的两点，且c、d到P、Q连线的中垂线距离相等。一个离子从运动到（不计重力），轨迹如图所示。则下列判断正确的是（）A.c、d两点的电势相等 B.c、d两点的电场强度相同C.从a到b，离子受到P的吸引 D.从a到b，离子受到的电场力做正功【答案】C【解析】【详解】A．c、d为一条电场线上两点，沿电场线方向电势降低，所以c点的电势高于d点的电势，故A错误；B．c、d两点位置疏密程度相同，电场强度大小相同，方向不同，故B错误；C．从a到b，轨迹向P弯曲，所以受到P的吸引，故C正确；D．从a到b，电场力方向和运动方向成钝角，所以电场力做负功，故D错误；故选C。2.如图所示的实线为电场线，虚线为等势线，a点的电势分别为φa=－40V，b点位置见图，a、b连线的中点c的电势φc=－20V，则b点的电势为（）A.φb=0 B.φb＞0C.φb＜0 D.条件不足，无法判断φb的范围【答案】C【解析】【详解】若此电场为匀强电场，则有可得由图可知电场线疏密程度表示电场强度的大小，所以即从b到c的过程中每单位距离上的电势降低要比从c到a的过程中每单位距离上的电势降低得慢，故有故选C。3.如图所示的匀强电场场强为1×102N/C，ab平行于电场线，ab＝cd＝4cm，ac＝bd＝3cm。则下述计算结果正确的是（）A.ab之间的电势差为4VB.ac之间的电势差为3VC.将q＝－5C的点电荷沿矩形路径abcda移动一周，电场力做功是－80JD.将q＝－5C的点电荷沿abc从a移动到c，电场力做功是80J【答案】A【解析】【详解】A．ab平行于电场线，则ab之间的电势差故A正确；B．ac与电场线垂直，则ac之间的电势差，故B错误；C．点电荷沿矩形路径abcda移动一周，电场力做功为0，故C错误；D．ac之间的电势差，电荷从a移动到c，电场力做功为0，故D错误。故选A。4.下列各图中，通电直导线或带电粒子所受磁场力方向正确的是（）A B.C. D.【答案】A【解析】【详解】A．根据左手定则可知，直导线所受安培力方向向下，选项A正确；B．直导线与磁场平行，不受安培力作用，选项B错误；C．根据左手定则可知，带正电粒子所受洛伦兹力方向向上，选项C错误；D．根据左手定则可知，带正电粒子所受洛伦兹力方向向上，选项D错误。故选A。5.如图所示是有两个量程的电流表。已知表头的内阻Rg=1000Ω，满偏电流Ig=1mA，电阻R1=50Ω，R2=200Ω，则下列说法正确的是（）A.接A、C两点，量程0～8mA B.接A、B两点，量程0～50mAC.接A、C两点，量程为0～12mA D.接A、B两点，量程为0～25mA【答案】D【解析】【详解】AC．接A、C两点，当电流表达到满偏时，电路中的总电流为量程为0～5mA，故AC错误；BD．接A、B两点，当电流表达到满偏时，电路中的总电流为故B错误，D正确。故选D。6.某同学研究白炽灯泡的I－U图像如图所示，下列判断正确的是（）A.加5V电压时，灯泡的功率是7.5WB.加12V电压时，灯泡的功率是18WC.由图可知，随着电压的增大，灯泡的电阻不断减小D.白炽灯是非线性元件，不能用欧姆定律计算它的电阻【答案】B【解析】【详解】A．当时，由图知电流为则灯泡的功率为故A错误；B．加12V时电压时，电流为1.5A，则灯泡的功率为故B正确；C．由图可知，随着电压的增大，图象上的点与原点连线的斜率减小，此斜率等于电阻的倒数，则知灯泡的电阻不断增大，故C错误；D．该白炽灯是非线性元件，但仍能用欧姆定律计算灯泡在某状态的电阻，故D错误。故选B。7.如图所示，E、F、G、H为矩形ABCD四边的中点，O为EG、HF的交点，AB边的长度为d、E、G两点各固定一对等量点电荷，另一电荷量为+Q的正点电荷置于H点时，F点处的电场强度恰好为零。若将H点的正点电荷移到O点，则F点处电场强度的大小和方向为（静电力常量为k）（）A.方向向右 B.方向向左C.方向向右 D.方向向左【答案】C【解析】【详解】+Q电荷置于H点时，在F点处产生的场强大小为，因为F点处的电场强度恰好为零，说明两个负电荷在F点产生的场强与正电荷在F点产生的场强等大反向，所以两个负电荷在F点产生的场强大小等于，方向向左；将H点的正电荷移到O点，正电荷在F点处产生的场强大小为：方向向右，F点处场强的大小为：E=E2-E1=方向向右故选C。8.如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板。质量为m、电荷量为q的带负电的粒子（不计重力）以初速度v0由小孔水平射入电场，当M、N间的电压为U时，粒子刚好能到达N板。如果要使这个带电粒子到达M、N两板中点位置处即返回，则下述措施能满足要求的是（）A.使初速度减小为原来的一半B.使M、N间的电压加倍C.使M、N间的电压提高到原来的4倍D.使初速度减小为原来一半，同时M、N间的电压加倍【答案】B【解析】【详解】A．粒子从进入一直到达N板的过程中，由动能定理得所以设带电粒子离开M板的最远距离为x，则使初速度减为原来的A错误；B．若电压提高到原来的2倍，则带电粒子运动到MN板中点时电场力做功与粒子的动能变化相等，B正确；C．若电压提高到原来的4倍，则带电粒子运动到MN板中点时电场力做功与粒子的动能变化不相等，C错误；D．若初速度减小为原来的，电压变为原来的2倍，则运动到MN板间中点返回时，电场力做功为-qU，动能的变化量为原来的，D错误。故选B。二、多选题（每题4分，共16分）9.如图，正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带正电粒子（不计重力）以一定速度沿AB边的中点M垂直于AB边射入磁场，恰好从A点射出。则（）A.如果粒子速度增加一倍，粒子在该磁场中运动时间加倍B.如果粒子速度增加一倍，粒子在该磁场中运动时间不变C.仅将磁场方向改为垂直于纸面向外，粒子在磁场中运动时间不变D.如果粒子的质量增加一倍，则粒子一定不会从D点射出【答案】CD【解析】【详解】AB．设带电粒子电荷量，质量为，磁感应强度为。带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有可得若仅增大该粒子的速度，粒子在磁场中运动的半径将增大，由几何关系可知，转过的圆心角将减小，而粒子在磁场中运动时间为故运动的时间也将减小，AB错误；C．进入磁场时与边AB垂直，则射出磁场时也与AB垂直，所以半径为边长的四分之一，如果换做负电荷，洛伦兹力向下，则从B点穿出。运动时间仍为不变。C正确；D．若正方形ABCD的边长为a，由几何关系可知又根据如果粒子的质量增加一倍，圆周的半径也将增大为原来的2倍，粒子将从AD的中点射出，D正确。故选CD。10.如图所示，平行板电容器的两极板A、B接在电池两极，一带负电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，下列说法正确的是（）A.保持S闭合，将A板远离B板，则θ变小B.保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变C.断开S，略向下移动A板，则θ增大D.断开S，略向上移动A板，则θ不变【答案】AC【解析】【详解】AB．保持S闭合，两板间电势差不变，由，将A板远离B板，电场强度减小，电场力减小，则θ变小；将A板向B板靠近，电场强度增大，电场力增大，则θ增大，A正确，B错误；C．断开S，两板电荷量不变，由，，略向下或向上移动A板，两板正对面积减小，电容减小，两板电势差增大，电场强度增大，电场力增大，则θ增大。C正确，D错误。故选AC。11.如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R1和R2为滑动变阻器，R为定值电阻，闭合开关S后，下列说法正确的是（）A.若只将R1的滑动触头向右移动，电压表示数将变大，电流表示数将变大B.若只将R1的滑动触头向右移动，电压表示数将变大，电流表示数将变小C.若将R1和R2的滑动触头同时向右移动，电流表示数将变大D.若将R1和R2的滑动触头同时向左移动，电压表示数将变小【答案】BD【解析】【详解】AB．若只将R1的滑动触头向右移动，R1的阻值增大，总电流减小，内电压减小，由可知外电压变大，即电压表示数变大；电路并联部分根据可知并联部分电压变小，所以根据欧姆定律有可知电流表示数变小，故A错误、B正确。C．若将R1和R2的滑动触头同时向右移动，总电阻变大，总电流变小，同前面分析可知电压表示数变大；但由于不知道R1和R2变化的具体值，故无法确定电流表的示数变化情况，故C错误；D．若将R1和R2的滑动触头同时向左移动，总电阻变小，总电流变大，同前面分析可知电压表示数变小，故D正确。故选BD。12.如图所示，地面上方存在水平向右的匀强电场，现将一带电小球从距离地面O点高h处的A点以水平速度抛出，经过一段时间小球恰好垂直于地面击中地面上的B点，B到O的距离也为h，当地重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A.从A到B的过程中小球的动能先增大后减小B.下落过程中小球机械能一直减小C.小球在B点的速度刚好为D.从A点到B点小球的电势能增加了mgh【答案】BCD【解析】【详解】因为小球垂直击中地面，所以小球所受电场力水平向左，小球在竖直方向和水平方向的位移大小相等，运动时间相同，故竖直方向和水平方向平均速度相同，加速度大小相同，所以电场力和重力大小相等；A.重力和电场力的合力方向与初速度方向夹角为钝角，所以小球从A到B的过程中动能先减小后增大，故A错误；B.由于电场力水平向左，小球克服电场力做功，所以下落过程中小球机械能一直减小，故B正确；C.由小球竖直方向和水平方向平均速度相同可得出小球末速度竖直向下，大小为，故C正确；D.小球所受电场力和重力大小相等，电场力做功为所以小球电势能增加mgh，故D正确。故选BCD。第Ⅱ卷（非选择题）三、实验题（共22分）13.关于多用电表欧姆挡的使用：（1）测量电阻时，如果选择“×10”档位发现指针偏转过小，应将选择开关S拨至倍率___________（“×100”或“×1”）的档位，再次测量电阻时发现指针刚好在中间刻度附近，然后需重新进行___________之后才可读数。（2）如图为正在测量中的多用电表表盘。①如果是用5mA档测量电流，则读数为___________mA。②如果是用直流2.5V档测量电压，则读数为___________V。【答案】①.×100②.欧姆调零③.2.22④.1.11【解析】【详解】（1）[1][2]测量电阻时，如果选择“×10”档位发现指针偏转过小，电阻的阻值较大，应将选择开关S拨至倍率“×100”的档位，再次测量电阻时发现指针刚好在中间刻度附近，然后需重新进行欧姆调零之后才可读数。（2）①[3]如果是用5mA档测量电流，则读数为2.22mA。②[4]如果是用直流2.5V档测量电压，则读数为1.11V。14.在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度为50.00cm。（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为________（该值接近多次测量的平均值）（2）用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池阻（电动势3V，内阻约1Ω）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数12345678U/V00.100.300.701.001.501.702.30I/A00.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的_________图（选填“甲”或“乙”）。（3）如图所示是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端，请根据（2）所选的电路图，补充完成图中实物间的连线____________，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第1、3、5、7次测量数据的坐标点，并描绘出U-I图线___________，由图线得到金属丝的阻值Rx=_______Ω（保留两位有效数字）。（5）根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为________。A．1×10-2Ω·mB．1×10-3Ω·mC．1×10-6Ω·mD．1×10-8Ω·m（6）任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是_______（有多个正确选项）。A．用螺旋测微器测量金属直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由于测量仪表引起的系统误差D．用U-I图像处理数据求金属电阻可以减小偶然误差【答案】①.0.397mm##0.398mm##0.399mm②.甲③.④.⑤.4.3####4.5⑥.C⑦.CD##DC【解析】【详解】（1）[1]螺旋测微器精确度为0.01mm，固定刻度读数为0，可动刻度读数为39.8，所测长度为0+398×0.01mm=0.398mm（2）[2]因为待测电压从零开始连续调节，滑动变阻器采用分压接法，因此他们测量Rx是采用图甲。（3）[3]根据电路图连接的实物图，如图所示（4）[4]U-I图线如图所示[5]由图线得到金属丝的阻值为（5）[6]根据可得以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为故选C。（6）[7]A．用螺旋测微器测量金属直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差。A错误；B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，B错误；C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由于测量仪表引起的系统误差。C正确；D．用U-I图像处理数据求金属电阻可以减小偶然误差。D正确。故选CD。四、解答题（共38分）15.如图所示，真空中有A、B、C三个点组成的一个等边三角形，边长r=0.3m，把两个带正电的点电荷放在B、C两点，它们带电量相等，Q=3.0×10-6C。（1）B、C上两个点电荷之间的库仑力是多大？（2）A点放一个带正电的点电荷Q1=8.0×10-8C，这个点电荷受的力是多大？【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）由库仑定律，得B、C上两个点电荷之间的库仑力大小为（2）两点电荷在A处产生的场强分别为则A点的合场强为Q1受到的电场力为16.如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=2Ω，电路中另一电阻R=8Ω，直流电压U=220V，电压表示数UV=180V。试求：（1）通过电动机的电流；（2）电动机输出功率。【答案】（1）5A；（2）850W【解析】【详解】（1）通过电动机的电流（2）电动机输出功率17.“阿尔法磁谱仪”主要由磁系统和灵敏探测器构成，其核心部件——稀土永磁体系统由中国科学家研