宁夏海原县第一中学2019-2020学年高二上学期期末考试物理试题

宁夏海原县第一中学2019-2020学年高二上学期期末考试物理试题

海原一中2019—2020学年第一学期第三次月考 高二物理试题 一、选择题(其中1-10为单选，11-15为多选，选全得4分，选不全但无错误选项得2分，共60分)‎ ‎1.关于物理学史，下列说法中正确的是 A. 奥斯特发现了磁场对电流的作用力 B. 库仑引入“电场”的概念来描述电场的真实存在 C. 安培在前人工作的基础上，通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律 D. 元电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．奥斯特发现了电流的周围存在磁场，选项A错误；‎ B．法拉第引入“电场”的概念来描述电场的真实存在，选项B错误；‎ C．库伦在前人工作的基础上，通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律，选项C错误；‎ D．元电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，选项D正确；‎ 故选D.‎ ‎2.当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则 A. 带电粒子速度大小一定改变`‎ B. 带电粒子速度方向一定改变 C. 带电粒子速度大小不变 D. 带电粒子的运动轨迹为曲线 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由于长通电螺线管中产生的磁场方向平行于螺线管的中心轴线，与正粒子的运动方向平行，则正粒子在磁场中不受洛伦兹力，正粒子重力又不计，则粒子做匀速直线运动。 A．带电粒子速度大小一定改变`，与结论不相符，选项A错误；‎ B．带电粒子速度方向一定改变，与结论不相符，选项B错误；‎ C．带电粒子速度大小不变，与结论相符，选项C正确；‎ D．带电粒子的运动轨迹为曲线，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选C。‎ ‎3.如图，两电荷量分别为+Q和-Q的点电荷对称地固定于x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷+Q之间，b点位于y轴O点上方，取无穷远处的电势为零．下列说法正确的是（　　）‎ A. 正试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右 B. b点电势为零，电场强度也为零 C. 将正的试探电荷从O点沿y轴移到b点，电场力先减小后增大 D. a点的电势低于b点的电势 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图，两个点电荷在a点产生的电场强度的方向都向右，所以合场强的方向一定向右，则正电荷在a点受到的电场力的方向向右；正电荷从a向O运动的过程中，电场力做正功，电势能减小，而O点的电势等于0，所以正的试探电荷在a点的电势能大于零，故A正确；‎ B．结合等量异种点电荷的电场的特点可知，两个等量异种电荷连线的垂直平分线是一条等势线。电场强度方向与等势面方向垂直，而且指向电势低的方向，所以b点的电势等于0，而电场强度不等于0．故B错误； C．在两点荷连线的垂直平分线上，O点的电场线最密集，场强最大，则将正的试探电荷从O点沿y轴移到b点，电场力逐渐减小，选项C错误；‎ D．a点的电势高于O点，而O点的电势等于b点的电势，则a点的电势高于b点的电势，选项D错误；‎ 故选A.‎ ‎4.如图所示，三根平行长直导线，分别垂直地通过一等腰直角三角形的三个顶点，三根导线中电流方向相同，A、B两导线中的电流大小相同，已知导线A在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小为B，导线C在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小为2B.则O处的合磁感应强度的大小和方向为 A. 大小为B，方向沿OA方向 B. 大小为2 B，方向沿OA方向 C. 大小为2 B，方向沿OB方向 D. 大小为2B，方向竖直向下 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，AB两根通电导线在O点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，则电流A与B在O处的合磁感应强度为零，则O点的磁感应强度等于导线C在斜边中点O处所产生的磁场的磁感强度，大小为2B；依据右手螺旋定则可知，在O处电流C产生的磁感应强度的方向沿OA方向； A．大小为B，方向沿OA方向，与结论不相符，选项A错误；‎ B．大小为2 B，方向沿OA方向，与结论相符，选项B正确；‎ C．大小为2 B，方向沿OB方向，与结论不相符，选项C错误；‎ D．大小为2B，方向竖直向下，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选B。‎ ‎5.两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的 A. 轨道半径减小，角速度增大 B. 轨道半径增大，角速度减小 C. 轨道半径减小，运动周期增大 D. 轨道半径增大，运动周期减小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提高向心力，由牛顿第二定律有：‎ 解得：‎ 从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后。B减小，所以r增大。线速度、角速度的关系为：v=ωR，线速度v不变，半径r增大，所以角速度减小，由可知周期变大； A．轨道半径减小，角速度增大，与结论不相符，选项A错误；‎ B．轨道半径增大，角速度减小，与结论相符，选项B正确；‎ C．轨道半径减小，运动周期增大，与结论不相符，选项C错误；‎ D．轨道半径增大，运动周期减小，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选B。‎ ‎6.两块大小、形状完全相同的金属板正对水平放置，构成一个平行板电容器，将两金属板分别与电源两极相连接，如图所示．闭合开关S达到稳定后，在两板间有一带电液滴p恰好处于静止状态．下列判断正确的是（　　）‎ A. 液滴带正电 B. 保持开关S闭合，减小两板间的距离，液滴向下运动 C. 断开开关S，减小两板间的距离，液滴向上运动 D. 断开开关S，增大两板间的距离，液滴仍处于静止 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．液滴受向下的重力和向上的电场力而平衡，因上极板带正电，可知液滴带负电，选项A错误；‎ B．当保持开关S闭合，则两极板间的电压不变。若减小两板间的距离，则根据 因此两板间的电场强度增加，所以电场力大于重力，出现液滴向上运动。故B错误；‎ CD．当断开开关S，则两极板间的电量不变。若改变两板间的距离，则根据 ‎，‎ 以及 可得 所以两板间场强与两板间距无关，即无论增大还是减小两板距离，两板间的电场强度都不变，因此电场力仍等于重力，则液滴仍处于静止状态。故C错误，D正确；‎ 故选D。‎ ‎7.一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图所示，电场方向竖直向下.若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为（　　）‎ A. 动能增大 B. 电势能减少 C. 重力势能和电势能之和增加 D. 动能和电势能总和减少 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由题意可知，带电油滴受到的合力的方向向上，故电场力一定向上，与电场线方向相反，带电油滴带负电，故从a到b的运动过程中合外力做负功，动能减小，电势能增加，故AB错误；‎ CD．根据功能关系可知，在从a到b 的运动过程中只有重力、电场力做功，因此重力势能、电势能、动能三者之和保持不变，因从a到b的运动过程中动能减小，因此重力势能和电势能之和增加；从a到b的运动过程中重力势能减小，因此动能和电势能之和增加，故C正确，D错误；‎ 故选C.‎ ‎8.如图所示，两个质量相等、分别带正、负电的小球，以相同的速率在带电平行金属板间的P点沿垂直于电场方向射入匀强电场，分别落到A、B两点，则 A. 落到A点的小球带负电，B点的小球带正电 B. 两小球在电场中运动时间相等 C. 两小球在电场中加速度aB>aA D. 两小球到达正极板时动能关系是 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．两小球在水平方向都不受力，做匀速直线运动，则落在板上时水平方向的距离与下落时间成正比，由于竖直位移相同，根据 x=vt，h=at2‎ 得水平位移大的A球运动时间长，即A球竖直方向的加速度小，所受电场力向上，故A球带正电，水平位移小的球加速度大，故B球带负电，故AB错误；‎ C．有以上分析可知，两小球在电场中的加速度aB>aA，选项C正确；‎ D．根据动能定理，三小球到达下板时的动能等于这一过程中合外力对小球做的功。由受力图可知，带负电小球B合力较大，为G+F电，做功多动能大，带正电小球A合力较小，为G-F电，做功少动能小，即EKB＞EKA，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎9.如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=0.2Ω，标有“8V，16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M的线圈电阻R=0.25Ω，则电动机的输出功率为 A. 48W B. 64W C. 80W D. 16W ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由题可知，电路中路端电压为：U=8V 电路中的总电流为：‎ ‎ ‎ 通过灯泡的电流为：‎ ‎ ‎ 通过电动机的电流为：‎ IM=I-IL=‎‎8A 电动机的热功率为：‎ ‎ ‎ 电动机的输出功率为：‎ P出=UIM-P热=8×8W-16W=48W；‎ A．48W，与结论相符，选项A正确；‎ B．64W，与结论不相符，选项B错误；‎ C．80W，与结论不相符，选项C错误；‎ D．16W，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选A.‎ ‎10.在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，正确表示线圈中感应电动势E变化的是图中的（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在0-1s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势方向与图示箭头方向相同，为正值；在1-3s内，磁感应强度不变，感应电动势为零；在3-5s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，为负值．故A正确，BCD错误．‎ ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎11.两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是 A. 导体棒AB内有电流通过，且A点的电势高于B点的电势 B. 导体棒CD内有电流通过，方向是C→D C. 磁场对导体棒CD的作用力向左 D. 磁场对导体棒AB的作用力向右 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．AB切割磁感线产生感应电流，根据右手定则判断可知，AB中感应电流的方向为B→A，A端相当电源的正极，电势高于B端，导体棒CD内有电流通过，方向是D→C．故A正确，B错误。‎ C．感应电流通过CD，CD棒受到安培力作用，由左手定则判断可知磁场对导体棒CD的安培力向右。故C错误。‎ D．AB中感应电流的方向为B→A，根据左手定则，安培力向左。故D正确。‎ 故选AD。‎ ‎12.如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为E，方向竖直向上，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区内的一竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是 A. 粒子在运动过程中速率不变 B. 带有电荷量为的负电荷 C. 粒子沿圆周逆时针运动 D. 粒子沿圆周顺时针运动 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．带电粒子在重力场、匀强电场和匀强磁场的复合场中做圆周运动，可知带电粒子受到的重力和电场力一定平衡，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相同，可知带电粒子带正电；根据电场力和重力大小相等，得：‎ mg=qE 解得：‎ 因粒子所受的洛伦兹力为向心力，则粒子一定做匀速圆周运动，速率不变，故A正确，B错误； CD．粒子由洛仑兹力提供向心力，由左手定则可知粒子沿逆时针方向做圆周运动，选项C正确，D错误；‎ 故选AC。‎ ‎13.如图，边长为d的正方形线圈，从位置A开始向右做速度为v的匀速直线运动运动，并穿过宽为L(L>d)的匀强磁场区域到达位置B，则 A. 整个过程，线圈中始终没有感应电流 B. 整个过程，线圈中有感应电流的时间为 C. 线圈进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向；穿出磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向 D. 线圈进入磁场和离开磁场的过程中，线圈中有感应电流，方向都是逆时针方向 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．在线圈进入或离开磁场的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，线圈完全在磁场中时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，则整个过程，线圈中有感应电流的时间为，选项A错误，B正确；‎ CD．由右手定则可知，线圈进入磁场过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向，线圈离开磁场时，电流沿顺时针方向，则C正确，D错误；‎ 故选BC。‎ ‎14.在一根较长的铁钉上，用漆包线绕上两个线圈A、B，将线圈B的两端接在一起，并把CD段漆包线拉直沿南北方向放置在静止的小磁针的上方，如图所示．下列判断正确的是 A. 开关闭合时，小磁针的N极垂直纸面向外转动 B. 开关闭合时，小磁针的N极垂直纸面向里转动 C. 开关断开时，小磁针N极垂直纸面向里转动 D. 开关断开时，小磁针的N极垂直纸面向外转动 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．开关闭合时，穿过线圈磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈B中产生的感应电流流过CD的方向是从C到D，根据右手螺旋法则可知，其下方的磁场方向向里，则小磁针的N极垂直纸面向里转动，选项A错误，B正确；‎ CD．开关断开时，穿过线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈B中产生的感应电流流过CD的方向是从D到C，根据右手螺旋法则可知，其下方的磁场方向向外，则小磁针的N极垂直纸面向外转动，选项C错误，D正确；‎ 故选BD.‎ ‎15.如图所示，直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场.正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场，设电子质量为m、电荷量为e，则( )‎ A. 正、负电子在磁场中运动的半径和周期是相同的 B. 正、负电子从磁场中射出点到O点的距离相等 C. 正、负电子在磁场中运动的时间差是 D. 正、负电子在磁场中运动的时间差是 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．正、负电子在磁场中的回旋轨迹如图所示 由解得：‎ 粒子运动的周期：‎ 所以正、负电子在磁场中运动的半径和周期相同，故A正确；‎ B．由图根据几何关系可知，正、负电子从磁场中射出点到O点的距离相等，都等于：‎ 故B正确；‎ CD．正电子受力的方向向下，偏转角是60°，在磁场中运动的时间为：‎ 负电子受力的方向向上，偏转角是300°，在磁场中运动的时间为：‎ 射出的时间差为：‎ 故C正确，D错误；‎ 故选ABC。‎ ‎【点睛】本题考查带电粒子在有界磁场中的运动，解题关键在于由几何关系找出圆心和半径，再由洛仑兹力充当向心力及圆的性质可得出几何关系及转动时间。‎ 二、实验题(共15分)‎ ‎16.实验室有一个阻值约200Ω左右的待测电阻Rx ‎（1）甲同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值，实验室提供如下器材：‎ 电池组E：电动势3V，内阻不计 电流表A1：量程0~15mA，内阻约为100Ω 电流表A2：量程0~600μA，内阻为1000Ω 滑动变阻器R1：阻值范围0~20Ω，额定电流‎2A 电阻箱R2，阻值范围0~9999Ω，额定电流‎1A 电键S、导线若干 ‎①为了测量待测电阻两端的电压，该同学将电流表A2与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到__________Ω时，将电流表A2改装成一个量程为3.0V的电压表。‎ ‎②为了尽可能准确地测量Rx的阻值，在方框中画完整测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号__________________。‎ ‎③调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是___mA，电流表A2的示数是____μA，则待测电阻Rx的阻值是____Ω。‎ ‎（2）乙同学则直接用多用电表测Rx的阻值，多用电表电阻挡有3种倍率，分别是×100、×10、×1．该同学选择×100倍率，用正确的操作方法测量时，发现指针转过角度太大．为了准确地进行测量，请你从以下给出的操作步骤中，选择必要的步骤，并排出合理顺序：______．（填步骤前的字母）‎ A．旋转选择开关至欧姆挡“×l”‎ B．旋转选择开关至欧姆挡“×‎‎10”‎ C．旋转选择开关至“OFF”，并拔出两表笔 D．将两表笔分别连接到Rx的两端，读出阻值后，断开两表笔 E．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔 按正确步骤测量时，指针指在图示位置，Rx的测量值为______Ω．‎ ‎【答案】 (1). 4000Ω (2). (3). 8.0mA (4). 300μA (5). 187.5Ω (6). B、E、D、C (7). 220Ω ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）①[1]为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表A2电阻箱串联组成电压表；改装后电压表量程是3V，则电阻箱阻值 ‎②[2]因改装后的电压表内阻已知，则采用电流表A1外接，电路如图：‎ ‎③[3][4][5]由图可知，电流表A1的示数是8mA，电流表A2的示数是300μA，则待测电阻Rx 的阻值是 ‎。‎ ‎（2）①[6]该同学选择×100倍率，用正确的操作方法测量时，发现指针转过角度太大，说明倍率档选择过大，应该选择×10倍率档，然后调零再进行测量；即操作顺序是：BEDC； ‎ ‎②[7]Rx的测量值为22×10Ω=220Ω。‎ 三.计算题（共25分）‎ ‎17.如图所示，MN、PQ是两根足够长、电阻不计的固定的光滑平行金属导轨，其间距为L，导轨平面与水平面的夹角为.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B，在导轨的M、P端连接一阻值为R的电阻，一根质量为m，电阻为r的金属棒ab垂直于导轨放置，当金属棒ab从静止释放沿导轨下滑时，‎ ‎（1）判断下滑过程中ab棒中的电流方向；‎ ‎（2）求ab棒下滑过程中的最大速度.‎ ‎【答案】（1）b→a（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据右手定则判定，ab中电流方向是b至a. （2）经分析知，金属棒沿斜面向下做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到0时，达到最大速度，此时 mgsinθ=BIL 又 解得：‎ ‎18.如图所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m，电荷量为e的电子从静止开始经电压为U的加速电场加速后，从A 点沿圆形区域的直径方向射入磁场，电子经过磁场区域后，其运动方向与原入射方向成角．不计电子所受的重力，求：‎ ‎（1）电子到达A点时的速度大小 ‎（2）电子在磁场中运动轨迹的半径R；‎ ‎（3）电子在磁场中运动的时间t；‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）电子电场中加速过程，由动能定理：‎ 解得 ‎ ‎ ‎（2）电子在磁场中做匀速圆周运动，则 ‎ ‎ 则 ‎ ‎ ‎（3）电子在磁场中做匀速圆周运动的周期 ‎ ‎ 电子在磁场中运动的时间 ‎19.如图所示，边长为L=‎10cm的单匝闭合导体线框abcd，处于磁感应强度为B=6T的有界匀强磁场中，其ab边与磁场的边界重合．线框由同种粗细均匀的导线制成，它的总电阻为R=2Ω．现用垂直于线框ab边的水平拉力，将线框以速度v=‎10m/s向右沿水平方向匀速拉出磁场，此过程中保持线框平面与磁感线垂直，且ab边与磁场边界平行．求线框被拉出磁场的过程中：‎ ‎（1）通过线框的电流；‎ ‎（2）线框中产生的焦耳热；‎ ‎（3）线框中a、b两点间的电压大小 ‎【答案】（1）‎3A（2）0.18J（3）1.5V ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）感应电动势：‎ E=BLv=6V 线圈中的感应电流：‎ ‎ ‎ ‎（2）线圈拉出磁场的时间：‎ ‎ ‎ 产生的焦耳热：‎ ‎ ‎ ‎（3）线框中a、b两点间的电压大小：‎