2018-2019学年黑龙江省齐齐哈尔市第八中学高二上学期期末考试物理试题 解析版

2018-2019学年黑龙江省齐齐哈尔市第八中学高二上学期期末考试物理试题 解析版

黑龙江省齐齐哈尔市第八中学2018—2019学年度高二上学期期末考试 物理试题 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.用比值法定义物理量是物理学中一种常用的方法。下面四个物理量哪一个不是比值定义式：‎ A. 电流 B. 磁感应强度 C. 电场强度 D. 电阻 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 依据各个物理量的定义可判定对应的表达式是不是定义式，明确比值定义法的性质及其特点进行作答。‎ ‎【详解】A、电流强度为通过导体横截面的电流与所用时间的比值，I与q和t无关，只与它们的比值有关，故A属于比值定义式；‎ B、磁感应强度为电流元IL（磁荷）在磁场中受到的磁场力F与IL的比值，B和F无关，B与IL无关，故B属于比值定义式；‎ C、电场强度为试探电荷在电场中受到的电场力F和其自身电荷量的比值，即。E跟F和q不能讨论正反比关系，所以C中关于电场强度的表达式不是定义式，它是点电荷的场强公式，属于决定式；‎ D、电阻，电阻与导体两端得电压、流过导体的电流都无关；属于比值定义式。‎ 故本题选C。‎ ‎【点睛】关于定义式的判定，要从这个物理量的定义来做判定，一个物理量一般分定义式和决定式，注意分清．‎ ‎2.图中MN是某电场中的一条水平电场线。一带正电粒子射入此静电场中后，沿轨迹ABC运动（B在电场线上）。下列说法中正确的是 A. ‎ B. 粒子在B点受电场力方向水平向左 C. 粒子一定做匀变速曲线运动 D. 粒子在A点的电势能比在C点的电势能大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据粒子偏转方向得到电场力方向，进而得到电场线方向，从而得到电势大小关系；再根据粒子受力情况判断粒子运动情况。‎ ‎【详解】B、粒子受力方向沿电场线方向，且指向粒子运动轨迹凹的一侧，故粒子在B点受电场力方向向左，故B正确；‎ A、粒子带正电，粒子在B点受电场力方向向左，故电场线方向左，又有：沿着电场线电势降低，故，故A错误；‎ C、只有一条电场线，不能得到静电场为匀强电场，故粒子受力不一定恒定，那么，粒子不一定做匀变速运动，故C错误；‎ D、只有一条电场线，故不能判断A、C两点电势大小关系，故粒子在这两点的电势能大小不能判断，故D错误；‎ 故选：B。‎ ‎【点睛】带电粒子在匀强电场中受到的电场力恒定，故一般通过受力分析（或运动分析），由牛顿第二定律，通过加速度得到运动情况（或受力情况）。‎ ‎3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势如图示，则（　　）‎ A. t=0时刻线圈通过中性面 B. t2时刻线圈中磁通量最大 C. t3时刻线圈中磁通量变化率最大 D. t4时刻线圈中磁通量变化率最大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 试题分析：时刻感应电动势为零，磁通量最大．位于中性面位置，A正确；时刻感应电动势最大，磁通量变化率最大，磁通量最小，线圈平面与中性面垂直．B错误；时刻感应电动势为零，磁通量变化率为零，线圈通过中性面，C错误；时刻线圈中感应电动势最大，磁通量变化率最大．故D正确．‎ 故选AD 考点：正弦式电流的图象和三角函数表达式．‎ 点评：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正弦交变电流．磁通量为零，感应电动势最大；磁通量最大时，感应电动势为零，线圈恰好通过中性面．经过中性一次，电流方向改变一次．根据法拉第定律，感应电动势与磁通量变化率成正比．‎ ‎4.如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置。A板与静电计金属球相连，静电计的外壳和B板接地，闭合电键S电路达到稳定时，静电计指针偏转一定角度。此时，在A、B板间有一点电荷q（带电量很小）静止在P点，则 A. 增大R1的阻值，点电荷q保持不动，但静电计指针偏角减小 B. 增大R2的阻值，点电荷q保持不动，但静电计指针偏角减小 C. 增大两板间的距离，点电荷q向下运动，但静电计指针偏角不变 D. 断开电键S，A板不动，将B板向下移动时，点电荷q保持不动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 电路稳定时，电容器的电压等于可变电阻R1的电压，静电计指针偏角显示电容器两端电压的大小；当增大R1‎ 的阻值，导致总电流减小，则外电压增大，因此电容器的电压增大，板间场强增强，油滴将向上运动；静电计的指针偏角变大．故A错误．电路稳定时，当增大R2的阻值，不改变电路中的电流，因此电容器的电压不变，板间场强不变，油滴仍静止，静电计指针偏角不变．故B错误．增大两极板间的距离，板间电压不变，由知，板间场强E减小，油滴受到的电场力减小，则油滴将向下运动，静电计指针偏角不变，故C正确．断开开关S，电容器放电，板间场强逐渐减小，油滴将向下运动，静电计指针偏角减为零，故D错误．故选C.‎ 点睛：本题关键分析电容器的电压是否变化，静电计指针偏角显示电容器两端电压．要知道与电容器串联的电阻，电路稳定时相当于导线，不影响电容器的电压． ‎ ‎5.如图所示，若α粒子和质子以相同速度垂直进入同一匀强磁场中,它们的质量比是4:1电量比是2:1，则α粒子和质子 ‎ A. 运动半径之比是2∶1‎ B. 回到磁场边界时速度大小之比是2∶1‎ C. 在磁场中运动时间之比是1∶1‎ D. 受到的洛伦兹力之比是1∶1‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 质子和粒子以相同的速度在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律和圆周运动的规律，可求得比较r、速度v及T的表达式，根据表达式可以得到半径以及周期之比。‎ ‎【详解】A、质子和粒子在同一磁场中以同一速率做匀速圆周运动，根据，可得粒子轨迹半径，因和B相同，故粒子和质子的半径之比是2:1，故A正确；‎ B、因洛伦兹力不做功，故再次回到磁场边界时速度大小不变，故回到磁场边界时速度大小之比是1：1，故B错误；‎ C、粒子运动周期：，因相同，半径之比为2:1，所以周期之比也为2:1，两粒子在磁场中均转半个周期，所以在磁场中运动时间之比是2:1，C错误；‎ D、根据洛伦兹力公式，，因为B和相同，粒子和质子的q之比为2：1，故受到的洛伦兹力之比是2：1，故D错误。‎ ‎【点睛】本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，要掌握住半径公式、周期公式，利用洛伦兹力提供向心力进行求解；运用粒子在磁场中转过的圆心角，结合周期公式，求解粒子在磁场中运动的时间。‎ ‎6.一块标识模糊不清的电池板，测得它的开路电压为800mV,短路电流为40mA,若将该电池与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是 A. 0.10V B. 0.20V C. 0.30V D. 0.40V ‎【答案】D ‎【解析】‎ 它的开路电压为800 mV，短路电流为400 mA，所以电池板的内阻为所以它与阻值为1.2Ω的电阻器连成一闭合电路后，它的路端电压为,C正确，‎ ‎7.如图所示，电荷量为-q的点电荷与均匀带电圆形薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心，垂线上的a、b两点关于薄板对称，到薄板的距离都是d．若图中a点的电场强度为零，则b点的电场强度大小和方向分别为（静电力常数k）‎ A. kq/d2，垂直薄板向左 B. 8kq/9d2，垂直薄板向右 C. kq/9d2，垂直薄板向左 D. 10kq/9d2，垂直薄板向右 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 求解本题的关键是明确点电荷场强的公式及合场强为零的含义，及其带点薄板产生场强的特点。‎ ‎【详解】因为a点的合场强为零，根据场强叠加原理可知，带电薄板与点电荷-q在a点的场强大小相等，方向相反，故带电薄板在a点的场强大小为，方向垂直薄板向左；‎ 根据薄板电场的对称性可知，薄板在b点处的场强大小也为，方向垂直薄板向右；‎ 点电荷在b点处的场强大小为：，方向垂直薄板向右；‎ 故b点处合场强为，方向垂直薄板向右。‎ 故本题选D。‎ ‎【点睛】熟记点电荷的场强公式，理解合场强为零的含义，掌握带点薄板产生场强的特点。‎ ‎8.如图所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球，从P点以相同的初速度垂直电场方向进入匀强电场E中，它们分别落到A、B、C三点，则可判断（　　）‎ A. 三个小球到达正极板时的动能关系是：‎ B. 三个小球在电场中运动的时间 C. 三个小球在电场中运动的加速度关系是：‎ D. 落到A点的小球带负电，落到B点的小球不带电 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由图可知上极板带负电，所以平行板间有竖直向上的电场，正电荷在电场中受到向上的电场力，负电荷受到向下的电场力。则不带电的小球做平抛运动，带负电的小球做类平抛运动，加速度比重力加速度大，带正电的小球做加速度比重力加速度小的类平抛运动。由此根据平抛和类平抛运动规律求解。‎ ‎【详解】在平行金属板间不带电小球、带正电小球和带负电小球的受力如下图所示：‎ 由图可知不带电小球做平抛运动：；带正电小球做类平抛运动：；带负电小球做类平抛运动：。‎ 所以落到A点的是带正电小球；落到B点的是不带电小球；落到C点的是带负电小球。‎ A、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，带负电小球合力最大为，做功最多，动能最大；带正电小球合力最小为，做功最少，动能最小。即：，故A错误；‎ B、根据题意，三小球在竖直方向都做初速度为0的匀加速直线运动，球到达下极板时，在竖直方向产生的位移h相等，根据，，得三小球运动时间，正电荷最长，不带电小球次之，带负电小球时间最短，故，B正确；‎ CD、根据运动轨迹，结合受力分析可以判断，落到A点的是带正电小球；落到B点的是不带电小球；落到C点的是带负电小，故，，，因，故，C正确，D错误；‎ 故选BC。‎ ‎【点睛】确认不带电小球做平抛运动，带电小球做类平抛运动，分水平和竖直方向分析小球的运动，水平方向匀速直线运动，竖直方向初速度为0的匀加速直线运动，由运动的合成与分解进行分析。‎ ‎9.一带电小球在相互垂直的匀强电场、匀强磁场中作匀速圆周运动，匀强电场竖直向上，匀强磁场水平且垂直纸面向里，如图所示，下列说法正确的是 ‎ ‎ A. 沿垂直纸面方向向里看，小球的绕行方向为顺时针方向 B. 小球一定带正电且小球的电荷量 C. 由于洛伦兹力不做功，故小球在运动过程中机械能守恒 D. 由于合外力做功等于零，故小球在运动过程中动能不变 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 带电微粒在复合场中，只有满足重力与电场力大小相等方向相反，微粒的合力只表现为洛伦兹力才能做圆周运动，故粒子所受电场力向上，微粒带正电，微粒的洛伦兹力方向要指向圆心，由左手定则判断运动方向为逆时针，由mg=qE可得，故A错误，B正确；洛伦兹力不做功，但电场力做功，故机械能不守恒，故C错误；由于合外力做功等于零，根据动能定理，小球在运动过程中动能不变，故D正确；故选BD．‎ 点睛：物体做匀速圆周运动的条件是物体受到的合力大小不变，方向时刻指向圆心，带电微粒在复合场中，只有满足重力与电场力大小相等方向相反，微粒才能做匀速圆周运动，否则不能． ‎ ‎10.如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘块，甲、乙叠放在一起置于光滑的水平地面上，空间存在着水平方向的匀强磁场，在水平恒力F的作用下，甲、乙无相对滑动的一起向左加速运动，在加速运动阶段（　　）‎ A. 甲、乙两物块之间的摩擦力不变 B. 甲、乙两物块之间的摩擦力不断增大 C. 甲、乙向左运动的加速度不断减小 D. 甲对乙的压力不断增大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 试题分析：ABC、以整体为研究对象有：，甲、乙向左运动的加速度不变；对甲有，可得甲、乙两物块之间的摩擦力不变；A正确 D、由于物体做加速运动，则甲受到的向下的洛伦兹力不断增大，甲对乙的压力不断增大；正确 故选AD 考点：洛伦兹力、牛顿第二定律 点评：解答这类问题的思路为：先以整体为研究对象，根据牛顿第二定律判断出整体加速度的变化情况，然后隔离，根据牛顿第二定律判断所甲受摩擦力的变化情况，注意物体在运动过程中所受洛伦兹力的变化情况。‎ ‎11.在如图所示的电路中，电源电动势E=10V，电源内阻r=1Ω，灯泡L标有“3 V，6 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝1 Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是 A. 电动机的输入电压是5 V B. 电动机输出机械功率是6 W C. 电动机的效率是80%‎ D. 整个电路消耗的电功率是10 W ‎【答案】AB ‎【解析】‎ 灯泡恰能正常发光，则电路中的电流，则电动机的输入电压是UM=E-Ir-U=5V，选项A正确；电动机输入功率PM入=IUM=10W；电动机输出机械功率PM出=PM入-I2RM=6W，选项B正确；电动机的效率 ，选项C错误；整个电路消耗的电功率是P=EI=20W，故D错误；故选AB.‎ 点睛：本题考查电路结论以及功率公式的应用，要注意明确电动机是非纯电阻电路，其输出功率等于总功率与热功率之差．‎ ‎12.三角形导线框放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，t=0时磁感应强度方向垂直纸面向里。下图中分别是线框中的感应电流i随时间t变化的图线和ab边受到的安培力F随时间t变化的图线，其中可能正确的是 ‎　　　‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 由图示B-t图象可知，0～1s时间内，B增大，Φ增大，由楞次定律可知，感应电流是逆时针的，为负值；因恒定，则感应电动势不变，感应电流不变；1～2s磁通量不变，无感应电流；2～3s，B的方向垂直纸面向里，B减小，Φ减小，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，感应电流是正的，感应电流大小与0～1s内大小相同；以后重复上述变化，则A错误、B正确．根据F=BIL，结合电流时间关系图像可知，0～1s时间内，B增大，电流正方向不变，则F线性增加；1～2s感应电流为零，则F=0；2～3s，B减小，电流负向不变，则F负向减小；以后重复上述变化，故图像C正确，D错误；故选BC. 点睛：此题中由图可知磁感应强度的变化，则可知线圈中磁通量的变化，由法拉第电磁感应定律可知感应电动势变化情况，由楞次定律可得感应电流的方向，根据左手定则可以找出安培力方向，结合可得出正确的图象．‎ 二、实验题：(本题共16分，把答案填在横线上或按题目要求作答。)‎ ‎13.图甲是用来验证机械能守恒定律的实验装置。图乙是该实验得到的一条点迹清晰的纸带，现要取B、F两点来验证实验，已知电火花打点计时器每隔0.02S打一个点。‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）根据纸带可以判断，实验时纸带的_____端是和重物相连接(选填“左”或“右”)；‎ ‎（2）若X1=6.40cm，则在纸带上打下计数点B时的速度VB=_____m/s(计算结果保留三位有效数字)；‎ ‎（3）若X2数据也已测出，则为验证机械能是否守恒还需测出的物理量是__________。‎ ‎【答案】 (1). 左 (2). 1.60 (3). 测出BF两点之间距离 ‎【解析】‎ ‎（1）从纸带上可以发现从左到右，相邻的计数点的距离越来越大，也就是说明速度越来越大．与重物相连接的纸带先打出点，速度较小，所以实验时纸带的左端通过夹子和重物相连接． （2）利用匀变速直线运动的推论得： ‎ ‎（3）要验证机械能守恒定律，则要求出重力势能的变化量，所以还要测出BF之间的距离；‎ ‎14.在做《测定金属丝的电阻率》的实验时 ‎（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径。如图所示，由图读出金属丝的直径是_________mm。‎ ‎（2）需要对金属丝的电阻进行测量。已知金属丝的电阻值Rx约为 5Ω；一位同学用伏安法对这个电阻的阻值进行了比较精确的测量，这位同学想使被测电阻Rx两端的电压从零开始调节。他可选用的器材有：‎ A.直流电源（电动势6V，内阻可不计）‎ B.直流电流表（量程0～600mA，内阻约为5Ω）‎ C.直流电流表（量程0～3A，内阻约为0.1Ω）‎ D.直流电压表（量程0～3V，内阻约为6kΩ）‎ E.直流电压表（量程0～15V，内阻约为15kΩ）‎ F.滑动变阻器（10Ω,2A） ‎ G.滑动变阻器（1kΩ，0.5A）‎ H.电键 ‎ I.导线若干 以上器材中电流表选用_______（填序号），电压表选用______（填序号），滑动变阻器选用__________（填序号）。 ‎ ‎（3）在答题卡的方框中画出实验电路图_______。‎ ‎【答案】 (1). 0.742(0.741mm-0.743mm) (2). B (3). D (4). F (5). 如图所示：‎ ‎【解析】‎ ‎（1）金属丝的直径是：0.5mm+0.01mm×24.2=0.742mm.‎ ‎（2）电源电压为6V，电压表选择量程为3V的D; 待测电阻阻值约为5Ω，电路中的最爱电流不超过，则电流表选B.滑动变阻器应选择阻值较小的F；‎ ‎（3）电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表采用外接法；为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，实验电路图如图所示： ‎ 三、本题有3小题，共36分。解答须写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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.如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，放置一根长为L、质量为m、通有电流I的导体棒，重力加速度为g，若外加磁场方向竖直向上，欲使棒静止在斜面上，求：磁感应强度B的值。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 导体棒受重力、支持力和安培力处于平衡，根据共点力平衡求出安培力的大小，再根据求出磁感应强度的大小。‎ ‎【详解】导体棒受重力、支持力和水平向右的安培力处于平衡，‎ 根据共点力平衡得：‎ ‎。‎ ‎【点睛】正确受力分析、根据共点力平衡条件列式是解决本题的关键。‎ ‎16.如图所示的区域中，OM左边为垂直纸面向里的匀强磁场，右边是一个电场强度大小未知的匀强电场，其方向平行于OM，且垂直于磁场方向。一个质量为m、电荷量为-q的带电粒子从小孔P以初速度V0沿垂直于磁场方向进入匀强磁场中，初速度方向与边界线的夹角θ=60°，粒子恰好从小孔C垂直于OC射入匀强电场，最后打在Q点，已知OC=L，OQ=2L，不计粒子的重力，求：‎ ‎(1)磁感应强度B的大小；‎ ‎(2)电场强度E的大小。‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【解析】‎ ‎(1)画出粒子运动的轨迹如图示 (O1为粒子在磁场中圆周运动的圆心）： ∠PO1 C=120°‎ 设粒子在磁场中圆周运动的半径为r，r+rcos 60°= OC=L ‎ 得r = 2L/3 ‎ 粒子在磁场中圆周运动洛仑兹力充当向心力 ‎ 解得 ‎ ‎ (2) 粒子在电场中类平抛运动，加速度为 由牛顿第二定律得 ‎ 水平方向 2L=v0t ‎ 竖直方向 ‎ 解得 ‎ ‎17.如图所示，一个足够长的矩形金属框架与水平面成θ=37°角，宽L=0.5m，上端有一个电阻R0=2.0Ω，框架的其他部分电阻不计，有一垂直于框架平面向上的匀强磁场，磁感应强度 B=0.1T，ab为金属杆，与框架接触良好，其质量m=0.1kg，电阻r=0.5Ω，杆与框架间的动摩擦因数μ=0.5，杆由静止开始下滑，在速度达到最大值的过程中，电阻R0产生的热量Q0=2.0J（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：‎ ‎(1)通过R0的最大电流；‎ ‎(2)ab杆下滑的最大速度；‎ ‎(3)从开始到速度最大的过程中ab杆下滑的距离。‎ ‎【答案】（1）（2） (3)‎ ‎【解析】‎ ‎（1）杆达到最大速度后， ab中最大电流为Im，‎ 由平衡条件： ‎ 解得：Im=0.4A ‎ ‎（2）由闭合电路的欧姆定律：Em=Im(R0+r)＝1.0 V ‎ 由法拉第电磁感应定律：Em=BLvm ‎ 解得 ‎（3）电路中产生的总焦耳热 ‎ 由动能定理得 解得杆下滑的距离 x=13.5m ‎ ‎ ‎ ‎