甘肃省临夏中学2020学年高二物理上学期期末考试试卷（含解析）

甘肃省临夏中学2020学年高二物理上学期期末考试试卷（含解析）

甘肃省临夏中学2020学年高二物理上学期期末考试试卷（含解析） ‎ 一、选择题 ‎1.使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上－2Q和＋4Q的电荷后，将它们固定在相距为a的两点，它们之间库仑力的大小为F1．现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为‎2a的两点，它们之间库仑力的大小为F2，则F1与F2之比为( )‎ A. 32∶1‎ B. 16∶1‎ C. 8∶1‎ D. 4∶1‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】开始时由库仑定律得：；现用绝缘工具使两小球相互接触后，各自带电为：，因此：；可得：；故选A。‎ ‎2.如图所示，图线1表示的导体的电阻为R1，图线2表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是（ ）‎ A. R1：R2=3：1‎ B. R1：R2=1：3‎ C. 将R1与R2串联后接于电源上，则电压之比U1：U2=3：1‎ D. 将R1与R2并联后接于电源上，则电流之比I1：I2=1：3‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据I-U图象知，图线的斜率表示电阻的倒数，所以R1：R2=1：3．故A错误，B正确；两电阻串联后，两电阻中的电流相等，则电压之比U1：U2=1：3，故C错误；若两电阻并联，两电阻两端的电压相等，故电流与电阻成反比；故电流之比为：I1：I2=3：1；故D错误；故选B。‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道I-U图线的斜率表示电阻的倒数以及知道串并联电路的特点。‎ ‎3.如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d；在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中．当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P开始运动．重力加速度为g.粒子运动的加速度为(　　)‎ A. B. C. g D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】电容器的两极板与电源相连，可知极板间电压恒定，有金属板存在时，板间电场强度为，此时带电粒子静止，可知，把金属板从电容器中抽出后，板间电场强度为，此时粒子加速度为，联立可得，故选项C正确，A、B、D错误；‎ 故选选项C。‎ ‎4.如图所示，匀强电场中的点A、B、C、D、E、F、G、H为立方体的8个顶点，已知A、B、C、F点的电势分别为-1 V、1 V、2 V、3 V，则H点的电势为( )‎ A. -1 V B. 1V C. 2V D. 3V ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在匀强电场中，由公式U=Ed知，沿着任意方向前进相同距离，电势差必定相等。由于GH∥AB，且GH=AB，则有φG-φH=φB-φA；代入数据解得：φH=φG+φA-φB=φG -2V；同理，φB-φC=φF-φG；解得，φG=φF+φC-φB=3V+2V-1V=4V；解得φH=2V，故选C。‎ ‎【点睛】本题关键要明确匀强电场中沿着不与场强垂直的方向前进相同距离，电势降落相等，同时要熟悉匀强电场中等势面和电场线的关系，然后结合几何关系分析。‎ ‎5.在光滑的桌面上放有一条形磁铁，条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质小圆环，如图所示．则以下关于铜质小圆环和条形磁铁的描述正确的是(　　)‎ A. 释放圆环，环下落时环的机械能守恒 B. 释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大 C. 释放圆环，环下落时环中有逆时针方向的电流。‎ D. 释放圆环，环下落时环中有顺时针方向的电流。‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 当在如图所示的位置时，由于圆环与磁感线方向平行，穿过圆环的磁通量为零，圆环下落过程中，穿过圆环的变化率为零，圆环中不产生感应电流，也不受安培力，则圆环做自由落体运动，所以环下落时环的机械能守恒；根据牛顿第三定律可知圆环对磁铁无作用力，磁铁对桌面的压力等于磁铁受的重力，故选项A正确，B、C、D错误；‎ 故选选项A。‎ ‎6.如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正的电小球，其质量为m，带电荷量为q，小球可在棒上滑动。现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中，设小球所带电荷量不变，在小球由静止下滑的过程中（ ）‎ A. 小球的加速度恒定不变。‎ B. 小球的加速度先减小，后增大。‎ C. 小球的速度先增大，后匀速下落。‎ D. 棒对小球弹力的大小不变。‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】小球下滑过程中，受到重力、摩擦力(可能有)、弹力(可能有)、向左的洛伦兹力、向右的电场力；开始阶段，洛伦兹力小于电场力，小球向下做加速运动，速度增大，洛伦兹力增大，小球所受的杆的弹力向左，大小减小，滑动摩擦力减小，小球所受的合力增大，加速度增大，小球做加速度增大的加速运动；当洛伦兹力等于电场力时，合力等于重力，加速度最大；小球继续向下做加速运动，洛伦兹力大于电场力，速度增大，洛伦兹力增大，小球所受的杆的弹力向右，大小为增大，滑动摩擦力增大，小球所受的合力减小，加速度减小，当时，，小球做匀速运动，所以小球小球先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动，故选项C正确，A、B、D错误；‎ 故选选项C。‎ ‎7.如图所示的磁场中竖直放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量大小关系正确的是(　　)‎ A. 穿过线圈S1的磁通量比较大 B. 穿过线圈S2的磁通量比较大 C. 穿过线圈S1、S2的磁通量一样大 D. 不能比较 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 线圈S1处的磁感线密集，磁感应强度大；线圈S2处的磁感线稀疏，磁感应强度小，由Φ＝BS可知，面积相同时，穿过线圈S1的磁通量比较大，选项A正确．‎ 点睛：本题考查磁通量的大小判断，要知道磁通量可以用磁感线的条数进行判断，穿过线圈的磁感线条数越多，则磁通量越大．‎ ‎8.如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一带正电粒子以速度v0从A点沿直径AC方向射入磁场，从D点离开磁场，半径OD与OC成60°角，不计粒子重力，则带电粒子的比荷为( )‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】设粒子做匀速圆周运动的半径为r，如图所示，‎ ‎，所以r=R；粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿运动定律得：，解得，故选C.‎ ‎【点睛】带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题，关键是画出粒子圆周的轨迹，找圆心和半径，往往用数学知识求半径．‎ ‎9.如图所示为回旋加速器的示意图。两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速。已知D型盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、频率为f，质子质量为m，电荷量为q。下列说法正确的是（ ）‎ A. 质子从磁场中获得能量 B. 质子的最大动能与高频交变电源的电压U有关，且随电压U增大而增加 C. 质子的最大速度不超过2πRf D. 质子的最大动能为 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】洛伦兹力对质子不做功，电场力对质子能做功，可知质子从电场中获得能量，选项A错误；质子出回旋加速器的速度最大，此时的半径为R，则．所以最大速度不超过2πfR．故C正确。，则质子的最大动能，与电压无关，故D正确，B错误；故选CD.‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道回旋加速器的原理以及电场和磁场的作用，知道最大动能与什么因素有关。‎ ‎10.如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小，当照射光强度增大时（　　）‎ A. 电压表的示数减小 B. R2中电流减小 C. 小灯泡的功率增大 D. 电路的路端电压增大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AD、当光照强度增大时，光敏电阻R3的阻值减小，外电路总电阻减小，则由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流增大，则由可知路端电压减小，因干路电流增大，则R1两端的电压增大，故电压表示数增大，故选项A、D错误；‎ B、因路端电压减小，电压表示数增大，则并联部分电压减小，故R2中的电流减小，故选项B正确；‎ C、由以上分析可知，通过小灯泡的电流增大，由可知灯泡功率增大，故选项C正确；‎ 故选选项BC。‎ ‎11.‎ 如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计的金属外壳和电容器的下极板都接地。在两极板间有一个固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（ ）‎ A. θ减小，E不变 B. θ增大，E增大 C. θ增大，Ep增大 D. θ减小，Ep不变 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】电容器电量不变；上极板向下移动时，两板间的距离减小，根据可知，电容C增大，则根据C=Q/U可知，电压U减小；故静电计指针偏角θ减小；两板间的电场强度；因此电场强度与板间距无关，因此电场强度不变；因电场强度不变，且P点离下极板间距不变，因此P点的电势不变，那么电荷在P点的电势能也不变，故AD正确， BC错误；故选AD。‎ ‎【点睛】本题考查电容器的动态分析问题，解题的关键在于正确掌握电容的决定式和定义式；同时注意要掌握相关结论的应用，如本题中可以直接应用结论：当充电后断开电源时，如果只改变两板间距离，则两板间的电场强度不变。‎ ‎12.如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路．当一条形磁铁从高处下落接近回路时(　　)‎ A. P、Q将互相靠拢 B. P、Q将互相远离 C. 磁铁的加速度仍为g D. 磁铁的加速度小于g ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律的增缩减扩可知，P、Q将互相靠拢，回路的面积减小一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用，故选项A正确，B错误；‎ CD、由于磁铁受到向上的安培力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g，故选项D正确，C错误；‎ 故选选项AD。‎ 二、填空题 ‎13.如图所示，已知R1 =10Ω，R2 =20Ω，R3 =20Ω，AB两端间电压恒为30V，若CD之间接理想电压表，则电压表示数U =_____ V；若CD之间改接理想电流表，则电流表示数 I = ______A。‎ ‎【答案】 (1). 20 (2). 0.75‎ ‎【解析】‎ 试题分析：若CD之间接理想电压表，则电阻与串联；若CD之间改接理想电流表，则电阻与并联后与串联；根据串并联电路的电压和电流关系列式求解即可．‎ 若CD之间接理想电压表，则电阻与串联，故电压表读数为；若CD之间改接理想电流表，则电阻与并联后与串联，则电流表示数为；‎ ‎14.如图所示为实验室常用的两个量程的电压表原理图．当使用O、A两接线柱时，量程为3V；当使用O、B两接线柱时，量程为15V．已知电流计的内电阻Rg=500Ω ‎，满偏电流Ig=100 μA．则电阻 R=____Ω, R= ____Ω ‎【答案】 (1). ; (2). ;‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】串联分压电路的特点就是电流相同，在改装的电压表中，各量程达到满偏电压时，经过“表头”的电流均为满偏电流．根据串并联规律，接O、A时有： ‎ 解得：；‎ 接O、B时有： ‎ 解得：R2=1.2×105Ω ‎【点睛】明确电表的改装原理，知道电压表是电流表与分压电阻串联而成，当电压表达到量程时通过电流表的电流应为满偏电流．‎ ‎15.质量为m、长度为L的导体棒MN静止在水平导轨上．通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，与导轨所在平面成θ角斜向上，如图所示．则导体棒MN受到的支持力的大小为 ____________，摩擦力的大小为_________________。．‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：通过导体棒的电流，则导体棒受到的安培，棒的受力分析图如图所示，由共点力平衡条件，有：，，解得：；‎ 答案为：；；‎ 三．计算题：‎ ‎16.如图所示，匀强电场中有一直角三角形ABC，∠ACB=90°，∠ABC=30°，BC=‎20cm，已知电场线的方向平行于ABC所在平面，将电荷量的正电荷从A移到B点电场力做功为零，从B移到C点克服电场力做功，试求：‎ ‎(1)该电场的电场强度大小和方向；‎ ‎(2)若将C点的电势规定为零时，B点的电势。‎ ‎【答案】 （1）500V/m；方向由C垂直指向AB；（2）-50V。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）A到B过程：UAB＝＝0‎ B到C过程：UBC＝＝−50V      ‎ E＝=500V/m  ，方向由C垂直指向AB.     ‎ ‎（2）C为零电势点，故φC=0‎ 则有：φB-φC=UBC=-50V                 ‎ 解得：φB=-50V ‎【点睛】本题考查电势差、电势与场强的关系，要注意明确电场强度方向和电势之间的关系，注意应用电场线与等势面相互垂直这一关键所在.‎ ‎17.长为L的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示．磁感应强度为B，板间离也为L，极板不带电．现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，粒子的速度范围为______。‎ ‎【答案】或 ‎【解析】‎ ‎【详解】欲使粒子不打在极板上，如图所示，带正电的粒子从左边射出磁场时，其在磁场中圆周运动的半径R＜L/4；粒子在磁场中做圆周运动由洛伦兹力提供向心力，即：qvB=m；可得粒子做圆周运动的半径： ‎ 所以粒子不打到极板上且从左边射出，则：即：。‎ 带正电的粒子从右边射出，如图所示，此时粒子的最小半径为R，由上图可知：R2=L2+（R-）2；可得粒子圆周运动的最大半径：R=,则：即：，故欲使粒子不打在极板上，粒子的速度必须满足或。‎ ‎18.如图为质谱仪的原理示意图,电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器,选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强电场的场强为E、方向水平向右.已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器,从G点垂直MN进入偏转磁场,该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场.带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片的H点.可测量出G、H间的距离为L.带电粒子的重力可忽略不计.求 ‎（1）.粒子从加速电场射出时速度v的大小.‎ ‎（2）.粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B1的大小和方向.‎ ‎（3）.偏转磁场的磁感强度B2的大小.‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）由动能定理得 qU=①‎ 解得：‎ 由洛伦兹力与电场力大小相等得到： qvB1=Eq ②‎ 由①②联立得到：‎ 由左手定则得磁场方向垂直纸面向外。‎ ‎（3）粒子在磁场中运动是洛伦兹力通过向心力得到：‎ ‎③‎ ‎④‎ 由①③④联立解得：‎ 考点：动能定理，左手定则，向心力公式 点评：学生要明确粒子在加速电场做匀加速运动、在速度选择器中做直线运动、在偏转磁场中做匀速圆周运动。‎