河北省邢台市第八中学2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）

河北省邢台市第八中学2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）

河北省邢台市第八中学2020学年高二上学期期末考试物理试题 ‎ 一、选择题 ‎1.在如图所示的电路中，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，V为理想电压表，若将照射R3的光的强度减弱,则(   )‎ A. 电压表的示数变大 B. 小灯泡消耗的功率变小 C. 通过R2的电流变小 D. 电源两极间电压变小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 将光照强度减弱时，光敏电阻R3的阻值增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中干路电流减小，故R1两端的电压减小，则电压表的示数变小。故A错误；‎ BC. 因干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，而R1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大，则流过R2的电流增大； 由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流一定减小，故由P=I2R可知，小灯泡消耗的功率变小。故B正确，C错误；‎ D. 通过电源的电流减小，内电压减小，路端电压增大，故D错误；‎ 故选：B.‎ ‎2.‎ ‎ 如图所示,在a、b、c三处垂直纸面放置三根长直通电导线,a、b、c是等边三角形的三个顶点,电流大小相等,a处电流在三角形中心O点的磁感应强度大小为B,则O处磁感应强度（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：根据安培定则判断得知：三根导线在O点产生的磁感应强度的方向分别为：上面导线产生的B方向水平向右，大小为B；‎ 下面左边导线产生的B方向斜向右下方，与水平成60°角，下面右边导线产生的B方向斜向右上方，与水平成60°角，则根据平行四边形定则进行合成可知，下面两根导线产生的合场强大小为B，方向水平向右，所以三根导线同时存在时的磁感应强度大小为2B，方向水平向右，B正确，ACD错误。‎ 考点：本题考查了电流的磁场和磁场的叠加 ‎3.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 增大磁场的磁感应强度 B. 增大匀强电场间的加速电压 C. 增大D形金属盒半径 D. 减小狭缝间的距离 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得粒子的动能为：，可知动能与加速的电压无关，狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和形盒的半径有关，增大磁感应强度和形盒的半径，可以增加粒子的动能。故A、C正确，B、D错误。‎ ‎4.如图所示,一带负电的金属环绕轴以角速度匀速旋转,在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是(   )‎ A. 极竖直向上 B. 极竖直向下 C. 极沿轴线向左 D. 极沿轴线向右 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】带负电金属环，如图所示的旋转。则金属环的电流方向与旋转方向相反。再由右手螺旋定则可知磁极的方向：左端N极，右端S极。因此小磁针N极沿轴线向左。故C正确，ABD错误；‎ 故选：C ‎5.如图所示为两个固定在同一水平面上点电荷，距离为d，电荷量分别为+Q 和﹣Q．在它们的水平中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为+q 的小球以初速度v0 从管口射入，则小球 A. 速度先增大后减小 B. 受到的库仑力先做负功后做正功 C. 受到的库仑力最大值为 ‎ D. 管壁对小球的弹力最大值为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：对于等量异种电荷，根据矢量的合成法则，中垂线的中点的电场强度最大，在无穷远的电场强度为零；点电荷靠近两个电荷的连线的中点过程，电场力不做功；中点处的电场强度最大，则库仑力也最大，弹力也是最大，从而即可求解．‎ 解：A、电荷量为+q 的小球以初速度v0从管口射入的过程，因电场力不做功，只有重力做功；根据动能定理，故速度不断增加；故A错误；‎ B、小球有下落过程中，库仑力与速度方向垂直，则库仑力不做功；故B错误；‎ C、在两个电荷的中垂线的中点，单个电荷产生的电场强度为：E==；根据矢量的合成法则，则有电场强度最大值为，因此电荷量为+q 的小球受到最大库仑力为，故C正确；‎ D、根据C选项的分析，结合受力分析可知，弹力与库仑力平衡，则管壁对小球的弹力最大值为，故D错误；‎ 故选：C．‎ ‎【点评】本题关键是明确等量异号电荷的中垂线上的电场强度的分布情况，同时要结合动能定理和矢量合成原理分析，注意与等量同种电荷的区别．‎ ‎6.下列说法中正确的是(　　)‎ A. 电场线和磁感线都是一系列闭合曲线 B. 在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，这样做是为了消除静电 C. 奥斯特提出了分子电流假说 D. 首先发现通电导线周围存在磁场的科学家是安培 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 电场线是从正电荷开始，终止于负电荷，不是封闭曲线，A错误；麻醉剂为易挥发性物品，遇到火花或热源便会爆炸，良好接地，目的是为了消除静电，这些要求与消毒无关，B正确；安培发现了分子电流假说，奥斯特发现了电流的磁效应，CD错误；‎ ‎7.如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则棒MN所受安培力大小(　　)‎ A. F＝BId B. F＝BIdsin θ C. F＝BIdcos θ D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 电流的方向与磁场方向垂直,则F=BIL=，L为导线的长度。故D正确，ABC错误。‎ 故选：D.‎ ‎8.关于电动势，下列说法正确的是(     )‎ A. 电源两极间的电压等于电源电动势 B. 电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能就越多 C. 电源电动势的数值等于内、外电压之和 D. 电源电动势由电源本身决定，与外电路的组成无关 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】AC. 电源没有接入电路时两极间的电压等于电源电动势，在闭合电路中电源两极间的电压是路端电压，电源电动势的数值等于内、外电压之和，故A错误，C正确；‎ B. 电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大，但不是将其他形式的能转化为电能就越多。故B错误；‎ D. 电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量，大小由电源本身决定，与外电路的组成无关，故D正确。‎ ‎【点睛】‎ 电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量；电源电动势等于电源没有接入电路前两极间的电压，等于电路内外电压之和．‎ ‎9.如图甲所示为一个质量为、电荷量为的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，（不计空气阻力），现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能正确的是（ ）‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，圆环受到竖直向下的重力、垂直细杆的弹力及向左的摩擦力，当qvB=mg时，小环做匀速运动，此时图象为A，故A正确；当qvB＜mg时，FN=mg-qvB此时：μFN=ma，所以小环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，所以其v-t图象的斜率应该逐渐增大，故B正确，C错误．当qvB＞mg时，FN=qvB-mg，此时：μFN=ma，所以小环做加速度逐渐减小的减速运动，直到qvB=mg时，小环开始做匀速运动，故D正确；故选ABD．‎ ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎10.在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内(不计重力)，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是(　 　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 选B.如电子水平向右运动，在A图中电场力水平向左，洛伦兹力竖直向下，故不可能；在B图中，电场力水平向左，洛伦兹力为零，故电子可能水平向右做匀减速直线运动；在C图中电场力竖直向下，洛伦兹力竖直向下，电子向右不可能做匀速直线运动；在D图中电场力竖直向上，洛伦兹力竖直向上，故电子不可能做水平向右的直线运动，因此只有选项B正确．‎ 二、实验题 ‎11.某实验小组的同学在用多用电表测量一阻值为几百欧姆的电阻。‎ ‎（1）将以下的操作中正确的选出并进行正确的排序，将序号填在横线上______。‎ A．将两表笔直接短接，调节欧姆调零旋钮，使表盘的指针指在最右端的零刻度线处，将两表笔断开 B．将两表笔与待测电阻的两端良好接触，读出欧姆表的读数即待测电阻的阻值，将两表笔断开 C．将选择开关旋至欧姆表“×‎100”‎挡位 D．将选择开关旋至欧姆表“×‎10”‎挡位 E．将选择开关旋至“OFF”挡位，并将红、黑表笔从插孔中拔出 ‎（2）图中表盘的读数为______。‎ ‎【答案】 (1). DABE (2). 300 Ω　‎ ‎【解析】‎ ‎(1)测阻值约为几百欧姆的电阻Rx，应选择×10挡，然后进行欧姆调零，用欧姆表测待测电阻阻值，读出其示数，最后要把选择开关置于OFF挡或交流电压最高挡上，因此合理的实验步骤是：DABE；‎ ‎(2)欧姆表指针示数与对应挡位的乘积是欧姆表示数，欧姆表选择×10挡，由图示表盘可知，被测电阻阻值为30×10=300Ω；‎ ‎12.利用如图所示的电路测定一节干电池的电动势和内电阻，要求尽量减小实验误差。供选择的器材有：‎ A．电流表A（0～‎0‎‎6A）‎ B．电压表V1（0～3V）‎ C．电压表V2（0～15V）‎ D．滑动变阻器R1（0～20Ω）‎ E．滑动变阻器R2（0～200Ω）‎ F．定值电阻R0=1Ω G．开关一个，导线若干 ‎(1)实验中电压表应选用______，滑动变阻器应选用______（选填相应器材前的字母）。‎ ‎(2)某位同学记录了6组数据，对应的点已经标在坐标纸上.在答题卡中的坐标纸上画出U-I图线______，并根据所画图线可得出干电池的电动势E=______V，内电阻r=______Ω.（结果均保留两位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). B (2). D (3). (4). 1.5 (5). 0.14‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)根据电源电动势选择电压表，为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器.‎ ‎(2)根据坐标系内描出的点作出图线，电源U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值等于等效电源内阻，根据图示图象求出电源电动势与内阻.‎ ‎【详解】(1)一节干电池电动势约为1.5V，电压表应选择B(3V)；因一节干电池的内阻较小，为方便实验操作且让外电压有明显的变化，滑动变阻器应选择总阻值较小的D(20Ω)；‎ ‎(2)根据坐标系内描出的点,用平滑的直线连接各点可得到电源的U-I图象，如图所示：‎ 由图示电源的U-I图象和可知，图像的纵截距为电源电动势：E=1.5V，图像的斜率表示电源内阻和定值电阻R0构成的等效电阻，.‎ ‎【点睛】本题考查了实验器材选择、实验实验数据处理，要掌握实验器材的选择原则：安全性原则、精确性原则、方便实验操作原则；应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法，要掌握描点法作图的方法.‎ 三、计算题 ‎13.如图所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电池内阻不计，问：若导轨光滑，电源电动势E多大能使导体杆静止在导轨上？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ 试题分析：导体杆静止在导轨上，受到重力、支持力和安培力三个力作用，安培力大小为F=BIL，根据平衡条件和闭合电路欧姆定律结合求解电源的电动势。‎ 对导体棒受力分析如图所示：‎ 由闭合电路欧姆定律得：E=IR 导体杆受力情况如图，则由共点力平衡条件可得F安=mgtanθ 因为：F安=BId 由以上各式可解得：‎ 点睛：本题主要考查了情况是关键通电导体在磁场中平衡问题，分析受力情况，特别是正确判断安培力的方向。‎ ‎14.如图所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：‎ ‎（1）电源的输出功率P出是多大？‎ ‎（2）电源内部损耗的电功率P内是多少？‎ ‎（3）电源的效率η是多大？‎ ‎【答案】（1）4W，（2）2W，（3）66.7%‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）由电源的U-I图象读出电动势，求出内阻．两图线交点表示电阻与电源组成闭合电路时的工作状态，读出电压和电流，由公式P=UI 求出电源的输出功率．（2）电源内部损耗的电功率由公式求解．（3）电源的总功率为，电源的效率为．代入数据求解即可．‎ ‎（1）从A的图线可读出，电源的电动势 E=3V，内阻 从图象的交点可读出：路端电压U=2V，电路电流I=‎‎2A 则电源的输出功率为 ‎（2）电源内部损耗的电功率 ‎（3）电源的总功率为 故电源的效率为 ‎【点睛】本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，关键要理解两图线的交点就表示该电源和该电阻组成闭合电路时的工作状态，能直接读出电流和路端电压，从而求出电源的输出功率．‎ ‎15.一初速度为零的带电量为e的质子，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则：‎ ‎（1）质子被加速后的速度为多少？‎ ‎（2）质子在磁场中受到的洛伦兹力为多少？‎ ‎（3）质子做圆周运动的半径为多少？‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）。‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)粒子在电场中加速，由动能定理即可求得粒子的速度；粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，列出动力学的方程即可求得质子在磁场中运动的轨道半径.‎ ‎【详解】(1)粒子在电场中加速，由动能定理得 解得:；‎ ‎(2)质子在磁场中受到的洛伦兹力；‎ ‎(3)质子在磁场中，洛伦兹力提供向心力 解得:R=‎ ‎16.如图所示，在xoy面内，第一象限中有匀强电场，场强大小为E，方向 沿y轴正方向。在x轴的下方有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。今有一个质量为m 电荷量为q的带负电的粒子不计粒子的重力和其他 阻力，从y轴上的P点以初速度垂直于电场方向 进入电场。经电场偏转后，沿着与x正方向成进入 磁场。试完成：‎ 求P点离坐标原点O的距离h；‎ 求粒子从P点出发到粒子第一次离开磁场时所用时间？‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由几何关系得到进入磁场的速度为：‎ 在电场中根据动能定理得：‎ 联立解得：；‎ ‎（2）在电场中运动的时间为：‎ 加速度为：‎ 解得：‎ 在磁场中运行的时间，由几何关系知：‎ 而周期为：‎ 则有：‎ 所以共用时间为：。‎ ‎【点睛】‎ 本题考查了带电粒子在电场中和磁场中的运动，知道粒子在电场中做类平抛运动，在磁场中做圆周运动，灵活掌握运动学公式是正确解题的关键。 ‎