陕西省西安市长安区第一中学2020-2021学年高二上学期期末考试物理试卷（理） Word版含解析

陕西省西安市长安区第一中学2020-2021学年高二上学期期末考试物理试卷（理） Word版含解析

长安一中2020—2021学年度第一学期期末考试高二物理（理科）试题一、选择题（本题共15小题，每小题4分，共0分.在每小题给出的四个选项中，第1～10题只有一项符合题目要求，第11～15题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）1.下列说法正确的是A.某物体带电荷量有可能为3.3×10-19CB.由可知，当两电荷间距离r趋近于零时，静电力将趋向无穷大C.若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力D.电场中某点的电场强度，由电场本身的性质决定，与试探电荷在该点所受的静电力及电荷量均无关【答案】D【解析】【分析】详解】A．由可得物体所带电荷量只能是元电荷的整数倍，某物体带电荷量不可能为3.3×10-19C，A错误；B．适用于真空中的点电荷，当两电荷间的距离r趋近于零时，两个电荷不能当做点电荷处理，故当两电荷间的距离r趋近于零时，不适用，B错误；C．q1对q2的静电力与q2对q1的静电力是一对作用力与反作用力，大小始终相等，与点电荷q1、q2的电荷量大小无关，C错误；D．电场中某点的电场强度，由电场本身的性质决定，与试探电荷在该点所受的静电力及电荷量均无关，D正确；-20- 故选D。2.如图所示，圆形线框在匀强磁场中所做的各种运动，能够产生感应电流的是（　　）A.B.C.D.【答案】B【解析】【分析】【详解】A．线圈向右匀速平动时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，A错误；B．线圈绕OO′转动时，磁通量不断变化，会产生感应电流，B正确；C．线圈绕O点转动时，磁通量不变，不会产生感应电流，C错误；D．线圈绕OO′转动时，磁通量始终为零，不会产生感应电流，D错误。故选B。3.下列说法正确的是（　　）A.电势反映了电场能的性质，因此电场中某点的电势与电荷在该点的电势能成正比B.电场强度反映了电场力的性质，因此电场中某点的场强与电荷在该点的电场力成正比C.电势相等的地方，电场强度一定相等D.电势为零的地方，电场强度不一定为零【答案】D【解析】【分析】【详解】A．电势反映电场能的性质，电场中某点的电势，与该点是否有电荷，电荷的正负及电荷量的大小无关，只决定于电场本身和零电势位置的选取，故A错误；-20- B．电场强度反映了电场力的性质，由电场本身决定，与检验电荷在该点所受的电场力的大小及其电荷量无关，不能说“场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比”，故B错误；C．电场强度的大小与电势的大小无关，电势相等的地方，电场强度不一定相等，如点电荷的电场中，到点电荷距离相等的球面上各点的电势相等但电场强度的方向不同，故C错误；D．电势为零，是人为选择的，而电场强度是由电场决定的，此处电场强度不一定为零。故D正确；故选D。4.2020年9月1日消息，广东清远磁浮列车圆满完成整车静态调试运行试验如图1，图2是磁浮的原理图，图2中甲是圆柱形磁铁，乙是用高温超导材料制成的超导圆环，将超导圆环乙水平放在磁铁甲上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁甲的上方空中，若甲的N极朝上，在乙放入磁场向下运动的过程中（　　）A.俯视，乙中感应电流方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流消失B.俯视，乙中感应电流方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在C.俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流消失D.俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在【答案】B【解析】【分析】【详解】磁悬浮是利用了同性磁极相互排斥的原理，在乙放入磁场向下运动的过程中，圆环内的磁通量是增大的，由楞次定律可知图2中超导圆环乙中的感应电流所激发的磁场的N极是向下的，由右手螺旋定则可知俯视时感应电流沿着顺时针方向；由于超导体电阻为零，所以当乙稳定后感应电流将仍然存在。故ACD错误，B正确。故选B。5.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，带电粒子的速率为v，带电荷量为q-20- ，下列带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向正确的是（　　）A.图(1)为F洛=qvB，方向与v垂直斜向上B.图(2)为F洛=qvB，方向与v垂直斜向下C.图(3)为F洛=qvB，方向垂直纸面向外D.图(4)为F洛=qvB，方向垂直纸面向里【答案】A【解析】【分析】【详解】A．根据左手定则可知洛伦兹力方向应该垂直运动方向斜向上；由于B和v垂直，故洛仑兹力大小为Bqv，故A正确；B．图中为负电荷，其受力方向垂直于运动方向向左上方，由于B和v垂直，故洛仑兹力大小为Bqv，故B错误；C．图中速度方向与磁场方向平行，不受洛仑兹力，故C错误；D．图中将速度分解为水平和竖直方向，则只有竖直分速度受洛仑兹力，大小为方向垂直于纸面向里，故D错误。故选A。6.甲、乙两图中正方形相同，在正方形四个顶点各固定一个点电荷，点电荷所带电荷量+Q、-Q、+2Q已在两图中标出，甲图中正方形中心处场强大小为E1，乙图中正方形中心处场强大小为E2，则为（　　）-20- A.B.C.D.【答案】B【解析】【分析】【详解】设正方形对角线一半的长度为L，则则故选B。7.如图所示，纸面内竖直向上的长直绝缘导线通有向上的电流，导线左右有a、b两点，它们相对于导线对称，整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外（未画出）。若通电导线在a点产生的磁感应强度大小为B，则（　　）A.a点磁感应强度大小为BB.b点磁感应强度大小为BC.a、b两点磁感应强度大小、方向都不同D.a点磁感应强度方向垂直纸面向里【答案】B【解析】【分析】【详解】由右手螺旋定则可知，直导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里，在b点产生的磁场垂直纸面向外，由叠加原理可知，a点磁感应强度大小为-20- 方向垂直纸面向外，由于a、b两点相对于导线对称，则b点磁感应强度大小为方向垂直纸面向外故选B。8.将A、B两单匝闭合圆形导线环如图所示放置，导线环B恰好与正方形的匀强磁场区域边界内切，磁场方向垂直于两导线环的平面，A、B导线环的半径之比rA:rB=2:1。若磁感应强度均匀增大，则A、B导线环中感应电动势之比为（　　）A.1:1B.4:1C.4：πD.2:π【答案】C【解析】【分析】【详解】根据法拉第电磁感应定律题中n相同，相同，有效面积之比为，则得到A、B环中感应电动势之比为故选C。9.如图所示，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接定值电阻R。金属杆ab在导轨上以速度v0水平向左匀速运动，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。该磁场区域也以速度v0匀速地向右运动，当金属杆刚进入磁场时，杆中产生的感应电动势的大小为（　　）-20- A.0B.Bdv0C.2Bdv0D.4Bdv0【答案】C【解析】【分析】【详解】金属杆进入磁场时，相对磁场的速度为2v0，则杆中产生的感应电动势为故选C。10.如图所示，光滑绝缘的斜面与水平面的夹角为θ，导体棒ab静止在斜面上，ab与斜面底边平行，通有图示的恒定电流I，空间充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，现缓慢增大θ(0<θ<90°)，若电流I不变，且ab始终静止在斜面上(不考老磁场变化产生的影响)，下列说法正确的是A.B应缓慢减小B.B应缓慢增大C.B应先增大后减小D.B应先减小后增大【答案】B【解析】【分析】【详解】如图作出右侧侧视图，则可知，金属棒受重力、支持力及向右的安培力的作用；增大角度，则支持力的方向将向左旋转，要使棒仍然平衡，则支持力与安培力的合力一直等于重力，则由图可知，安培力必须增大，故磁感应强度应增大，B正确．-20- 【点睛】本题结合安培力考查共点力平衡中的动态平衡，要掌握相应的图解法的应用，明确角度变化时支持力与安培力的合力不变，作出动态变化图即可求解．11.如图所示，矩形abcd位于匀强电场中且所在平面与匀强电场平行，，e点是ab边的中点。已知a点电势为4V，b点电势为-8V，c点电势为-2V。则（　　）A.d点电势为10VB.一个电子放在e点具有的电势能大小为-3.2×10-19JC.电场强度的大小为12V/m，方向垂直ec连线斜向右上方D.若将一电子从e点以某一速度沿ec连线射出有可能经过b点【答案】AC【解析】【分析】【详解】A．矩形abcd位于匀强电场中，则即解得故A正确；B．因为e点是ab边的中点，则解得-20- 根据电势的定义式得一个电子放在e点具有的电势能大小为、故B错误；C．因为c、e两点电势相同，又是匀强电场，连接c、e两点即为等势线，从b做ce垂线即为电场线，如图所示因为，场强方向垂直ec连线斜向右上方，大小为故C正确；D．负电荷受力方向与电场线方向相反，故电子从e点以某一速度沿ec连线射出不可能经过b点，故D错误。故选AC。12.如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，电流表和电压表均为理想电表，R1、R3为定值电阻，R2为滑动变阻器，C为平行板电容器。开关S闭合后，两极板间的带电液滴处于静止状态，当滑动变阻器滑片P向a端滑动过程中，下列说法正确的是（　　）-20- A.R3的功率变小B.电压表、电流表示数都变小C.增大平行板间距，则液滴可能保持不动D.电容器C所带电荷量减少，液滴向下加速运动【答案】BC【解析】【分析】【详解】AB．当滑动变阻器滑片P向a端滑动过程中，接入电路的电阻增大，R2与R3并联的电阻增大，总电阻增大，则总电流减小，R1电压减小，则电压表示数变小，R2与R3并联的电压增大，通过R3电流增大，根据可知功率变大，电流表示数为总电流减去通过R3电流，故电流表示数变小，故A错误，B正确；C．R3两端的电压增大，增大平行板间距，根据可知电场强度可能恒定，粒子可能保持不动，故C正确；D．R2与R3并联的电压增大，电容器板间电压增大，带电量增大，板间场强增大，液滴所受的电场力增大，则液滴将向上加速运动，故D错误；故选BC。13.如图所示为一闭合单匝线圈abcd，在0～t0时间内磁场垂直纸面向里，穿过线圈的磁通量大小由均匀减小到0，在t0～2t0时间内磁场垂直纸面向外，穿过线圈的磁通量大小由0均匀增大到。则（　　）A.0～2t0时间内线圈中感应电流方向始终为a→d→c→b→aB.0～2t0时间内，线圈中感应电流方向先为a→d→c→b→a，再变为a→b→c→d→a-20- C.0～2t0时间内，线圈中感应电动势大小为D.0～2t0时间内线圈中感应电动势大小为0【答案】AC【解析】【分析】【详解】AB．在0～t0时间内，磁通量减小，由楞次定律可知，产生感应电流方向为a→d→c→b→a，t0～2t0时间内磁场垂直纸面向外且增大，由楞次定律可知，产生感应电流方向为a→d→c→b→a，故A正确，B错误；CD．0～2t0时间内，磁通量变化为线圈中感应电动势大小为故C正确，D错误。故选AC。14.真空中一平面直角坐标系xOy内，存在着平行x轴方向的电场，x轴上各点的电势φ随位置x变化的关系图象如图所示，x=0处电势为12V，一个负电荷从x=2cm处由静止释放，不计电荷重力，则下列说法正确的是（　　）A.x=4cm处的电势为零，电场强度大小也为零B.x=-2cm的电场强度小于x=2cm处的电场强度C.负电荷在x=2cm处释放后沿x轴负方向运动过程中，电势能先变大后变小D.负电荷在x=2cm处释放后沿x轴负方向运动到的最远位置处的坐标为x=-3cm【答案】BD-20- 【解析】【分析】【详解】AB．由电势φ随位置x变化的关系图象可知，均是匀强电场，斜率表示电场强度，所以右侧电场强度为左侧电场强度为所以，故A错误，B正确；C．负电荷先向左加速运动，电场力做正功，后减速，电场力做负功，故电势能先减小后增大，故C错误；D．从2cm到0处，由动能定理得从0到3cm处，由动能定理得解得，处，v=0，所以最远到x=-3cm处，故D正确。故选BD。15.质谱仪的结构原理图如图所示，水平极板S1、S2间有垂直极板方向的匀强电场，圆筒N内可以产生质子和氚核（它们的电荷量之比为1：1，质量之比为1：3），它们由静止进入极板间，经极板间的电场加速后进入下方的匀强磁场，在磁场中运动半周后打到底片P上.不计质子和氚核受到的重力及它们间的相互作用，下列判断正确的是（）A.质子和氚核在极板间运动的时间之比为B.质子和氚核在磁场中运动的时间之比为1：1-20- C.质子和氚核在磁场中运动的速率之比为D.质子和氚核在磁场中运动的轨迹半径之比为【答案】ACD【解析】【分析】【详解】A．质子和氚核在极板间运动时，有则有所以质子和氚核在极板间运动的时间之比为，故A正确。B．质子和氚核都为半个周期，周期的表达式为，所以质子和氚核在磁场中运动的时间之比为1:3，故B错误;C．质子和氚核在磁场中运动的速率由加速电场来决定，则有解得所以质子和氚核在磁场中运动的速率之比为，故C正确;D．粒子在磁场中的运动半径为故质子和氚核在磁场中运动的轨迹半径之比为，故D正确。故选ACD。-20- 二、实验题（本题共2小题，共16分）16.（1）如图甲所示为某多用电表内部简化电路图，作为欧姆表使用时，选择开关S应接________（填“1”“2”“3”“4”或“5”）（2）某同学想通过该多用电表的欧姆挡测量某定值电阻的阻值，主要步骤如下：①把选择开关拨到“×100”的欧姆挡上；②把两表笔相接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在________（填“电阻”或“电流”）零刻度处；③把红、黑表笔与待测电阻两端相接，发现这时指针偏转角度很大；④换用________（填“×10”或“×1k”）欧姆挡重新调零后测量，发现这时指针偏转适中，如图乙所示，记下电阻阻值为________Ω；⑤把选择开关调至空挡或交流电压最高挡后拔下表笔，把多用电表放回桌上原处，实验完毕。【答案】(1).3(2).电阻(3).×10(4).220【解析】【分析】【详解】（1）[1]接3时电源连入电路，为欧姆档。（2）②[2]换档的要进行欧姆调零，把两表笔相接触旋转欧姆调零旋钮使指针指在电阻零刻度处。④[3]偏角过大说明电阻小，换用“×10”欧姆挡，重新调零后测量。[4]对应的阻值为。17.某同学设计了如图甲所示的电路，其中定值电阻的阻值为30Ω，R为电阻箱，通过这一电路测量电源的电动势和内阻，实验步骤为：保持开关、闭合，多次调节电阻箱R的阻值，得到多组R和I值，作出如图乙所示的的图像，得到图像的斜率为k-20- ，纵轴截距为b。已知的阻值约为50Ω，还有下列器材供选用：A.电流表（量程0~0.6A，内阻未知）B.电流表（量程0~300mA，内阻未知）C.电流表（量程0~15mA，内阻为）D.电阻箱（最大电阻99.99Ω）E.电阻箱（最大电阻999.9Ω）F.电源（电动势约为3V，内阻未知）G.单刀单挪开关2个H.导线若干(1)为使测量有尽可能高的精度且便于调节，电流表应选用___________，电阻箱应选用___________。（选填相应器材前字母）(2)电源电动势___________，电源内阻___________。（用题目所给表示大小的字母符号表示）(3)测量电阻的阻值的步骤为：闭合，断开，调节电阻箱，使电流表指针有较大的偏转，记下其示数I和电阻箱的阻值；然后闭合开关、，再次调节电阻箱，使电流表示数仍为I，记下电阻箱的阻值。则待测电阻___________（用、表示）。【答案】(1).C(2).E(3).k(4).(5).【解析】【分析】【详解】(1)[1][2]要精确测量电源的内阻，需要知道电流表的内阻，所以电流表选择C，电流表量程选15mA，电动势为3V左右，那电路总电阻应该在200Ω以上，因此选最大阻值为999.9Ω的电阻箱E。-20- (2)[3][4]开关、闭合，由闭合电路欧姆定律有：可得所以，故电源电动势电源内阻(3)[5]根据该同学操作可知可得三、计算题（本题共3小题，共34分作答时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得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）18.将电阻率为，横截面积为S的导线弯成边长为a的单匝正方形线框，线框平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中，磁场方向如图甲所示，磁感应强度随时间变化如图乙（图中坐标均为已知量）所示，求感应电流的大小和方向。【答案】，逆时针-20- 【解析】【分析】【详解】由楞次定律可知，感应电流方向为逆时针方向，线框中产生的感应电动势大小为线框电阻大小为则感应电流大小为19.如图所示，一根用同种材料制成、粗细均匀的金属棒，a、b、c、d为棒上四点，且ab=bc=cd=L。现通过两根轻质导线（轻质导线电阻不计）按图甲、乙所示的两种方式对称悬挂在天花板上，并在两导线间加一恒定电压U，处于静止状态。已知金属棒质量为3m、电阻为3R，处在垂直纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与天花板间距离为L。求甲、乙两种悬挂方式中单根导线上的拉力大小的比值。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）【答案】5：3【解析】【分析】【详解】对于方式甲，金属棒中的电流为则此时金属棒受到的安培力则由几何关系和平衡条件得-20- 2T1sin37°=3mg+F1解得对于方式乙，此时只有bc段接入电路，金属棒中的电流为则此时金属棒受到的安培力由平衡条件得2T2=3mg+F2解得则得T1：T2=5：320.如图所示，两平行带电金属板M、N长度及间距均为2R，在两板间半径为R的圆形区域内有磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场，两板及左右侧边缘连线均与磁场边界恰好相切。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子沿两板间中心线O1O2，从左侧O1点以初速度v0射入，沿直线通过圆形磁场区域，从右侧O2点射出，不计粒子重力。求：（1）M、N板的带电性质及两板间电压U；（2）若两极板不带电，保持磁场不变，粒子仍沿中心线O1O2从左侧O1点射入，欲使粒子能从两板间射出，则射入的初速度应满足的条件。【答案】（1）2BRv0；（2）0＜v＜或v＞。-20- 【解析】【分析】【详解】（1）粒子进入两板间做匀速直线运动，即电场力与洛伦兹力等大反向，则可得M板带正电，N板带负电，根据平衡条件有解得（2）粒子从上极板的左侧边缘飞出，设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r1，作出运动轨迹如图所示由几何关系可得由洛伦兹力提供向心力解得粒了从上极板的右侧边缘飞出，粒了在磁场中做圆周运动的半径为r2，由几何关系可得同理可解得此时射入速度为-20- 综上所述可得，欲使粒子从两板间射出，则射入的初速度满足的条件为0＜v＜或v＞-20-