山西省运城市高中联合体2020-2021学年高二上学期12月阶段性测试物理试题 Word版含答案

山西省运城市高中联合体2020-2021学年高二上学期12月阶段性测试物理试题 Word版含答案

运城市高中联合体高二 12 月份调研测试 物理 考生注意: 1.本试卷满分 100 分，考试时间 90 分钟。 2.答题前，考生务必用直径 0.5 毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。 3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案 标号涂黑；非选择题请用直径 0.5 毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书 写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 4.本卷命题范围:选修 3-1，选修 3-2 第四章第 1 节～第 4 节。 一、选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分.在每小题给出的四个选项中，第 1～8 题只有一项符合 题目要求，第 9～12 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.我国嫦娥五号已经在月球成功“取土”，为人类研究月球迈出里程碑式一步，假设月球是一个均匀带负电 的球体，将一带负电的小球置于该月球表面 h 处，由静止释放，小球恰静止于该处.现将该小球距月球表面 2h 处无初速释放，则此小球将 A.向月球地心方向下落 B.远离月球方向运动 C.仍保持静止状态 D.无法确定 2.在如图所示电路中，闭合开关 S，当滑动变阻器的滑动触头 P 向下滑动时，三个理想电表的示数都发生了 变化，电流表 A、电压表 V1、电压表 V2 的示数分别用 I、U1、U2 表示，下列判断正确的是 A.I 减小，U1 增大、U2 减小 B.I 增大，U1 增大、U2 减小 C.I 减小、U1 减小、U2 增大 D.I 增大，U1 减小、U2 增大 3.把长 1.0m 的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直.当导线中通过的电流为 2.0A 时，该 直导线受到的安培力的大小为 4×10-3N.则该匀强磁场的磁感应强度大小为 A.1.0×10-3T B.2.0×10-3T C.3.0×10-3T D.5.0×10-3T 4.关于磁通量的说法，下列说法正确的是 A.磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量越大 B.磁感应强度越大的地方，线圈的面积越大，穿过线圈的磁通量越大 C.穿过线圈的磁通量为零，磁感应强度不一定为零 D.磁通量有方向，所以是矢量 5.如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为 B 的匀强磁场中， 质量为 m、带电量为+q 的小滑块从斜面顶端由静止下滑.在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是 A.滑块受到的摩擦力不变 B.滑块滑到斜面底端时的动能与 B 的大小无关 C.滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向上 D.即便磁感应强度 B 很大时，滑块也不可能静止于斜面上 6.长为 L 的通电直导线放在倾角为θ的光滑斜面上，并处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，如图所示，当 B 方向竖直向上，电流为 I1 导体处于平衡状态，若 B 方向改为垂直斜面向上，则电流为 I2 吋导体处于平衡状 态，电流比值 1 2 I I 应为 A. 1 cos B.cosθ C.sinθ D. 1 sin 7.如图所示，两个线圈 a、b 的半径分别为 r 和 2r，匝数分别为 N1 和 N2，圆形匀强磁场 B 的边缘恰好与 a 线圈重合并随时间均匀增加，则 a、b 两线圈的感应电动势之比为 A.N1:N2 B.N1:4N2 C.1:2 D.1:1 8.如图甲所示，水平面上固定一个粗糙的“U”形金属框架，金属杆 ab 横跨其上并与之接触良好，整个装 置处于竖直向上的磁场中，磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示，在金属杆 ab 保持静止的时间段 内 A.金属杆 ab 中感应电流方向一定从 b 到 a B.回路中产生的感应电动势一定增加 C.金属杆 ab 所受摩擦力的方向一定水平向右 D.金属杆 ab 所受安培力一定变大 9.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所 示，则 O～D 过程中 A.线圈中 O 时刻感应电动势最小 B.线圈中 D 时刻感应电动势为零 C.线圈中 D 时刻感应电动势最大 D.线圈中 O 至 D 时间内平均感应电动势为 0.4V 10.如图所示，间距为 L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左右两端均有一阻值为 R 的 电阻相连，导轨上横跨一根长为 L、质量为 m、电阻也为 R 的金属棒，金属棒与导轨接触良好，整个装置 处于竖直向下磁感应强度为 B 的匀强磁场中，现给金属棒一初速度 v0 向右运动，则直到金属棒停止的过程 中有 A.金属棒在导轨上做匀减速运动 B.金属棒开始运动的时候，金属棒两端的电压为 BLv0 C.整个过程中金属棒克服安培力做功为 2 0 1 2 mv D.整个过程中金属棒上产生的焦耳热为 2 0 1 3 mv 11.如图所示，空间中存在水平方向的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里.一 带电小球恰能以速度 v0 沿与水平方向成 30°角斜向右下方做匀速直线运动，最后进入一轴线沿小球运动方 向且固定摆放的一光滑绝缘管道（管道内径略大于小球直径），下列说法正确的是 A.小球带负电 B.磁场和电场的大小关系为 03E vB  C.若小球刚进入管道时撤去磁场，小球仍做匀速直线运动 D.若小球刚进入管道时撤去电场，小球的机械能守恒 12.如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压 U 加速后，水平进入互相垂直的匀 强电场（电场强度为 E）和匀强磁场（磁感应强度为 B）的复合场中，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周 运动，则 A.小球可能带正电 B.小球做匀速圆周运动的半径 1 2UEr B g  C.小球做匀速圆周运动的周期 2 ET Bg  D.若电压 U 增大，则小球做匀速圆周运动的周期增加 二、实验题（本题共 2 小题，共 12 分） 13.（6 分）有一额定电压为 2.8V 额定功率 0.56W 的小灯泡，现要用伏安法描绘这个小灯泡的伏安特性曲线. 有下列器材可供选用 A.电压表（量程 0～3V，内阻约 6kΩ） B.电压表（量程 0～6V，内阻约 20kΩ） C.电流表（量程 0—0.6A，内阻约 0.5Ω） D.电流表（量程 0～200mA，内阻约 20Ω） E.滑动变阻器（最大电阻 102，允许最大电流 2A） F.滑动变阻器（最大电阻 200Ω，允许最大电流 150mA） G.三节干电池（电动势约为 4.5V） H.电键、导线若干 （1）为提高实验的精确程度，电压表应选用_____________；电流表应选用____________；滑动变阻器应 选用____________.（以上均填器材前的序号） （2）通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，某同学将一电源（电动势 E=2V，内阻 r=5Ω）与此 小灯泡直接连接时，小灯泡的实际功率是____________W。（保留两位有效数字） 14.（6 分） （1）如图甲所示为某实验小组探究感应电流方向的规律的实验装置，关于实验过程中应该注意的事项和实 验现象，以下说法正确的是____________。 A.实验前应该先仔细观察，清楚线圈的绕向 B.开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，会观察到电流计指针不发生偏 转 C.开关闭合后，线圈 A 从线圈 B 中拔出和插入过程中会观察到电流计指针偏转方向相反 D.开关闭合与断开瞬间，电流计指针都会偏转，但偏转方向相同 （2）当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转.现将其与线圈相连之后，将上端为 S 极 的磁铁插入线圈中，图乙所示电流计指针偏转的方向应为偏向___________接线柱（填“正”或“负”）.根 据图丙中电流计指针偏转方向可以判断出插入线圈磁铁下端的磁极为___________极（填“N”或“S”）. 三、计算题（本题共 4 小题，共 40 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） 15.（8 分）如图甲所示，螺线管的匝数为 n=1000，横截面积为 S=10cm2，电阻为 r=1Ω，与螺线管串联的外 电阻 R1=5Ω、R2=4Ω.向右穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化.求: （1）0～1s 内，螺线管产生的感应电动势 E1，并指出 R1 的感应电流的方向； （2）1～2s 内，螺线管产生的感应电动势 E2，R2 上电压 U2. 16.（9 分）如图所示，处于匀强磁场中的两根电阻不计的平行金属导轨相距 L=1.0m，导轨平面与水平面成 θ=37°角，上端连接阻值为 R1=3Ω的电阻，下端连接阻值为 R2=6Ω的电阻.匀强磁场大小 B=0.4T、方向与 导轨平面垂直.质量为 m=0.2kg、电阻 r=0.5Ω的金属棒 ab 放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触， 它们之间的动摩擦因数为 0.25（已知 sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）.求: （1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小； （2）求金属棒稳定下滑时的速度大小及此时 ab 两端的电压 Uab 为多少； （3）当金属棒下滑速度达到稳定时，机械能转化为电能的效率是多少 . 17.（10 分）如图所示，两平行金属导轨间的距离 L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°在 导轨所在平面内，分布着磁感应强度大小为 B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一 端接有电动势 E=3.0V、内阻 r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量 m=0.040kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上， 导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻 R0=2.5Ω，金 属导轨电阻不计，g 取 10m/s2.已知 sin37°=0.60，cos37°=0.80，求: （1）通过导体棒的电流； （2）导体棒受到的安培力大小和方向； （3）导体棒受到的摩擦力大小和方向. 18.（13 分）如图所示，在平面直角坐标系 xOy 的第三象限内有平行于 y 轴的匀强电场，电场强度大小为 E， 方向沿 y 轴正方向.在第一、四象限内有一个半径为 R=2m 的圆，圆心坐标为（2m，0），圆内有方向垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场.一质量为 m=2.0×10-11kg，q=+1.0×10-5C 的带电的粒子（不计重力），以速度为 v0=2×104m/s 从第三象限的 P 点，沿平行于 x 轴正方向射入电场，通过坐标原点 O 进入第一象限，速度方 向与 x 轴正方向成 45°，最后从 Q 点平行于 y 轴离开磁场，已知 P 点的纵坐标为一 1m（π取 3， 2 =1.4）. 求: （1）匀强电场的电场强度大小 E； （2）圆内磁场的磁感应强度 B 的大小； （3）带电粒子从 P 点进入电场到从 Q 点射出磁场的总时间. 运城市高中联合体高二 12 月份调研测试·物理 参考答案、提示及评分细则 1.C 当带小球在高度为 h 处处于平衡.则有 2 2( ) ( ) GMm kQq R h R h   ，可知平衡和高度没有关系，所以当 h 变 2h 时，两力仍然平衡，故 C 正确. 2.C P 下滑，R2 增加，则总电阻增加，则总电流减小，总电流减小，则内压减小，外压增大，电阻 R3 两端的电 压和电流变大，电流表读数 I 减小，流过 R1 的电流减小，由 U=IR 可知 R1 两端的电压减小，电压表 V1 读数 减小；由串联电路的特点可知 U=U1+U2，由以上的分析可知，U 变大，U1 减小，U2 增大. 3.B 磁感应强度公式 FB IL  . 4.C 磁感应强度为变量，磁通量为标量，指的是穿过某面的磁感线条数多少. 5.D 滑块滑动后受到垂直斜面向下的洛仑兹力，所以滑块对斜面正压力变大，摩擦力变大，而洛仑兹力与磁感 应强度大小有关，故本题选 D. 6.A BI1L=mgtanθ，而 BI2L=mgsinθ.故 1 2 1 cos I I  ，选 A. 7.A 根据 E N t   ，可知选 A. 8.C 根据右手定则可知电流从 a→b，故 A 错误；棒所受安培力向右，所以所受摩擦力向右，C 正确；F=BIL，B 变大，但变小，故 D 错，磁通量变化率越来越小，故感应电动势减小，B 错误. 9.BD 线圈中 O 时刻切线斜率最大，即磁通量的变化率为最大，则感应电动势最大，线圈中 D 时刻磁通量的变化 率为零，则感应电动势为零，故 B 正确，A、C 错误.根据法拉第电磁感应定律得: 32 10 0.40.005E V Vt     ， 故 D 正确. 10.CD 金属棒在整个运动过程中，受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力，这两个力合力为零，还受到水平向 左的安培力，金属棒受到的合力等于安培力，随着速度减小，安培力减小，加速度减小，故金属棒做加速 度逐渐减小的变减速运动，故 A 错误；棒刚开始运动时的电势为 BLv0，两端电压为路端电压为 0 3 BLv ，故 B 错误；整个过程中由动能定理可得:-W 安=0- 2 0 1 2 mv ，则金属棒克服安培力做功为:W 安= 2 0 1 2 mv ，故 C 正确； 整 个 回 路 产 生 的 总 焦 耳 热 为 :Q=W 安 = 2 0 1 2 mv ， 金 属 棒 上 生 的 焦 耳 热 为 :Q 棒 = 2 2 0 0 2 2 1 1 3 3 2 3 2 R Q Q mv mvRR      .故 D 正确. 11.CD 经分析，洛伦兹力不做功，重力做正功，而小球动能不变，电场力一定做负功，小球带正电，故 A 错误； 仅当支持力为零，电场力、重力、洛伦兹力三力平衡时，有 qE=qv0Bsin30°，即 0 1 2 E vB  ，故 B 错误；因 为电场力、重力、洛伦兹力三力平衡时，电场力和重力的合力与洛伦兹力方向相反，说明合力和速度方向 垂直，撤去磁场后重力和电场力合力不做功，支持力不做功，则小球仍沿杆做匀速直线运动，故 C 正确； 撤去电场，只有重力对小球做功，小球的机械能不变，故 D 正确. 12.BC 因为小球做匀速圆周运动，所以电场力等于重力，故小球带负电，A 错误，mg=qE，故 m E q g  ，又 21 2qv mv ， 2qvv m  ，又 2mvqUB r  ， 1 2mv vEr Bq B g   ，故 B 正确； 2 2m ET Bq Bq    ，C 正确，D 错误. 13.（1）A D E（3 分） （2）0.17（0.16～0.20 范围均给分）（3 分） 解析:（1）由题意可知，灯泡的额定电压为 2.8V，为了准确性及安全性原则，电压表应选择 A；由 P=UI 可 得，灯泡的额定电流为 0.56 2002.8 PI A mAU    ，故电流表应选择 D；测量灯泡的伏安特性曲线实验中应 采用分压接法，故滑动变阻器应选用小电阻，故滑动变阻器应选择 E. （2）由闭合电路欧姆定律可得 U=E-Ir，作出电源的伏安特性曲线如图所示；则曲线与小灯泡的伏安特性曲 线交点为灯泡的工作点，由图可知，灯泡的电压为 1.3V，电流为 0.13A，则灯泡的功率 P=UI=1.3×0.13W≈ 0.17W（0.16～0.20 范围内均给对） 14.（1）AC（3 分）（2）正 S（3 分） 解析:（1）实验是探究感应电流方向的规律的，此实验前要仔细观察，弄清楚线圈绕向，搞清线圈电流方向 与电流计指针偏转方向的关系，故 A 正确开关闭合后将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐 减小，导致穿过线圈 B 的磁通量变化，从而产生感应电流，会观察到电流计指针发生偏转，故 B 错误；开 关闭合后线圈 A 从线圈 B 中拔出和插入过程中，穿过线圈 B 的磁通量变化不同，者减少，后者增加，依据 楞次定律“增反减同”.会观察到电流计指针偏转方向相反，故 C 正确；开关闭合与断开瞬间，穿过线圈 B 的磁通量都会变化且变化不同，开关闭合瞬间磁通量增加，断开瞬间磁通量减少，依据楞次定律“增反减 同”.会观察到电流计指针偏转，而且偏转方向不同，故 D 错误. （2）当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转，若将上端为 S 极的磁铁插入线圈中， 原磁场方向向下磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可知感应电流 从电流计正接线柱流入，故指针偏向正接线柱一侧；根据图丙中电流计指针偏向负接线柱一侧，可知感应 电流是从负接线柱流入电流计的，根据安培定则可知感应电流的磁场方向向下，因条形磁铁向下运动，磁 通量增加，根据楞次定律，可知原磁场方向向上，则插入线圈磁铁下端的磁极为 S 极. 15.解:（1）在 0～1s 内，由法拉第电磁感应定律可知螺线管产生的感应电动势为 1 6 21000 1 BE n n St t        ×10×10-4=4V（2 分） 根据楞次定律可知，通过电阻 R1 的电流方向向右（2 分） （2）在 1s～2s 内，螺线管产生的感应电动势为 2 6 01000 1 BE n n St t        ×10×10-4=6V（1 分） 根据闭合电路的欧姆定律有 2 1 2 6 0.65 4 1 EI AR R r       （1 分） R2 两端的电压为 U2=IR2=0.6×4=2.4V（2 分） 16.解:（1）金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律 mgsinθ-μmgcosθ=ma（1 分） 式解得 a=10×（0.6-0.25×0.8）m/s2=4m/s2 故金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小为 4m/s2.（1 分） （2）设金属棒运动达到稳定时速度为 v，棒在沿导轨方向受力平衡 mgsinθ-μmgcosθ-BIL=（1） 由欧姆定律有 BvLI R r   （1 分） Uab=IR 联立以上三式并代数据解得 v=12.5m/s（1 分） Uab=4V 故金属棒稳定下滑时的速度大小为 v=12.5m/s，此时 ab 两端的电压 Uab=4V（1 分） （3）当金属棒下滑速度达到稳定时，装置的电功率 P 电=I2（R+r） 装置的机械功率 P 机=mgμsinθ（1 分） 机械能转化为电能的效率 P P   电 机 （1 分） 代入数据解得 2 0.667 66.7%3     故机械能转化为电能的效率是 66.7%（1 分） 17.解:（1）根据闭合电路欧姆定律得 0 1EI AR r   （3 分） （2）导体棒受到的安培力 F 安=BIL=0.2N（2 分） 根据左手定则知安培力方向平行斜面向上（1 分） （3）将重力正交分解，得 mgsin37°=0.24N＞F 安（2 分） 导体棒受到的摩擦力方向平行斜面向上，根据平衡条件得 mgsin37°=F 安+f（1 分） 解得 f=0.04N（1 分） 18.解:（1）山到达 O 点速度方向成 45°角可知，竖直方向速度为 vy=v0 （1 分） 竖直方向做匀加速直线运动 加速度为 qEa m  （1 分） 位移为 y=1m 2 yv =2ay（1 分） 代入数字得 E=400v/m（1 分） （2）粒子进入磁场的速度为 v，有 cos45°= 0v v （1 分） 粒子运动轨迹如图所示 由几何关系得，粒子在磁场中作匀速圆周运动的轨道半径为 r=R=2mm（1 分） 由洛伦兹力提供向心力可知 2mvqvB r  （1 分） 解得 B=2 2 ×10-2T（1 分） （3）粒子在磁场中运动的时间为 t2= 135 360   =1.60×10-4s（1 分） 粒子在磁场中运动的周期为 T，（1 分） 粒子在电场中运动的时间为 1==10-4s（1 分） 粒子运动的总时间 t=t1+t2（1 分） t=2.60×10-4s（1 分）