【物理】甘肃省武威市第十八中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】甘肃省武威市第十八中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

‎2019-2020学年度第一学期高二物理试卷 一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。其中1—9题为单选题，10—12为多选题）‎ ‎1.一电池外电路断开时的路端电压为3V，接上8的负载电阻后路端电压降为2.4V，则可以判定电池的电动势E和内电阻r为（ ）‎ A. E＝2.4V，r＝1 B. E＝3V，r＝2‎ C. E＝2.4V，r＝2 D. E＝3V，r＝1‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题，电池外电路断开时的路端电压为3V，则电池的电动势E=3V，当电源接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V，电路中电流为 电源的内阻 故B正确．‎ ‎2.如下图所示，直线A为电源的U－I图线，直线B为电阻R的U－I图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是(　 　)‎ A. 2W33.3% B. 4W,33.3% ‎ C. 2W,66.7% D. 4W,66.7%‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】由图象A可知电源的电动势为3V，短路电流为‎6A，两图象的交点坐标即为电阻R和电源构成闭合回路时的外电压和干路电流．电源的输出功率即为电阻R上消耗的功率，效率等于R消耗的功率除以总功率．‎ ‎【详解】由图象A可知电源的电动势E=3V，短路电流为‎6A ‎，该电源和该电阻组成闭合电路时路端电压为：U=2V，电流为：I=‎2A；电源的输出功率即为电阻R上消耗的功率，根据P=UI得：P=2×2W=4W，电源的总功率为：P总=EI=3×2W=6W；所以效率为：η=×100%=×100%=66.7%；故选D．‎ ‎【点睛】根据U-I图象A正确读出电源的电动势和短路电流，根据U-I图象正确读出外电路两端的电压和流过电阻的电流，是解决此类问题的出发点．‎ ‎3.如图所示，闭合开关S，滑动变阻器R2的滑片向下滑动的过程中（ ）‎ A. 通过R1电流增大 B. 电压表的示数变小 C. 流过电阻R3的电流方向是a→b D. 流过电阻R3的电流方向是b→a ‎【答案】C ‎【解析】A、当滑动变阻器R2的滑动触头P向下滑动时，变阻器在路电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，所以通过R1电流减小，故A错误；‎ B、干路电流减小，电压表的示数增大．故B错误；‎ CD、干路电流减小，电容器的电压增大，由知，电容器C所带电量增多，电容器充电，流过电阻R3的电流方向是a→b，故C正确，D错误；‎ 故选C．‎ ‎【点睛】含有电容的电路，根据欧姆定律分析电压和电流的变化，即可判断电容器的电荷量如何变化．‎ ‎4.一根均匀电阻丝阻值为R，在以下哪些情况下，阻值仍为R（ ）‎ A. 长度变为一半，横截面积增大一倍时 B. 横截面积变为一半，长度变为二倍时 C. 长度和横截面积都变为原来的2倍时 D. 直径变为一半，长度变为原来的1/2时 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据电阻定律可知，长度变为一半，横截面积增大一倍时，阻值变为R ‎ /4，A错误；横截面积变为一半，长度变为二倍时，阻值变为4R，B错误；长度和横截面积都变为原来的2倍时，阻值仍为R，C正确；直径变为一半，长度变为原来的1/2时，阻值变为2R，D错误．‎ ‎5.如图所示，有两根处于纸面内的平行直导线，通以大小相等、方向相反的电流，a导线中电流方向竖直向上，b导线中电流方向竖直向下，则两导线所在平面内两线中央的磁感应强度( )‎ A. 等于零 B. 不等于零，方向垂直于两导线所在的平面向外 C. 不等于零，方向垂直于两导线所在的平面向里 D. 不等于零，方向是从一根导线垂直指向另一根导线 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，通以大小相等、方向相反的电流，由安培定则和矢量合成法则，可得两导线所在平面内两线中央的磁感强度不等于零，方向垂直于两导线所在的平面向里；‎ A．与分析不符，故A错误；B．与分析不符，故B错误；‎ C．与分析相符，故C正确；D．与分析不符，故D错误； 故选C。‎ ‎6.环形线圈放在均匀磁场中，设在第1秒内磁感线垂直于线圈平面向内，若磁感应强度随时间变化关系如图，那么在第2秒内线圈中感应电流的大小和方向是（　　）‎ A. 感应电流大小恒定，顺时针方向 B 感应电流大小恒定，逆时针方向 C. 感应电流逐渐增大，逆时针方向 D. 感应电流逐渐减小，顺时针方向 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：在第2s内，磁场的方向垂直于纸面向外，且均匀减小，所以产生恒定的电流，根据楞次定律，感应电流的方向为逆时针方向，所以B正确，ACD错误．故选B．‎ 考点：楞次定律 ‎【名师点睛】解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向，并理解法拉第电磁感应定律的内容,变化的磁场产生电场，而均匀变化的磁场产生恒定的电场．‎ ‎7.如图，固定在水平面上的U形金属框上，静止放置一金属杆ab，整个装置处于竖直向上的磁场中．当磁感应强度B均匀减小时，杆ab总保持静止，则在这一过程中( )‎ A. 杆中的感应电流方向是从a到b B. 杆中的感应电流大小均匀增大 C. 金属杆所受安培力水平向左 D. 金属杆受到的摩擦力逐渐减小 ‎【答案】D ‎【解析】A．当磁感应强度均匀减小时，穿过回路的磁通量减小，根据楞次定律判断得到回路中感应电流方向为逆时针方向（俯视），杆中的感应电流方向是从到，故A错误；‎ B．当磁感应强度均匀减小时，穿过回路的磁通量均匀减小，根据法拉第电磁感应定律可知回路中产生的感应电动势不变，则感应电流大小保持不变，故B错误；‎ C．由左手定则判断可知，金属杆所受安培力水平向右，故C错误；‎ D．根据公式可知安培力减小，根据平衡条件可知金属杆受到的摩擦力逐渐减小，故D正确；故选D。‎ ‎8.MN板两侧都是磁感应强度为B的匀强磁场，方向如图所示，带电粒子从a位置以垂直磁场方向的速度开始运动，依次通过小孔b、c、d，已知ab＝bc＝cd，粒子从a运动到d的时间为t，则粒子的比荷为(　　)‎ A B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】画出粒子的运动轨迹如图，‎ 则有t=1.5T，则得，由周期公式得：，解得，粒子的比荷，故A正确．‎ 点晴：带电粒子垂直射入磁场中，由洛伦兹力提供向心力而做匀速圆周运动，已知ab=bc=cd，画出轨迹，可知时间t=1.5T，求出周期，由周期公式求出比荷．‎ ‎9.如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场（未画出）．一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿过铝板后到达PQ的中点O，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为 A. 2 B. C. 1 D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，从而求出磁感应强度的表达式．结合动能，最终得到关于磁感应强度B与动能Ek的关系式，从关系式及题设条件--带电粒子在穿越铝板时减半，就能求出上下磁感应强度之比．‎ ‎【详解】由动能公式，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动洛仑兹力提供向心力得，‎ 联立可得，‎ 上下磁场磁感应强度之比为，‎ D正确．‎ ‎10.如图所示，a、b、c是负点电荷所形成的电场中一条电场线上的三点，a、b间距离等于b、c间的距离，电场线的方向由a到c。用、、和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和场强，可以判定( )‎ A. Ea＜Eb＜Ec B. Ea＞Eb＞Ec ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由于电场线是负点电荷形成的电场中一条电场线，根据沿电场线方向电势降低可知负点电荷在电场线的右侧，根据可知：‎ 故A正确，B错误；‎ CD．根据越靠近点电荷，电场强度越大可知 由于、间距离等于、间的距离，根据可知：‎ 既有：‎ 解得：‎ 故C正确，D错误；故选AC。‎ ‎11.关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是 A. 带电粒子在磁场中运动时，有可能不受洛伦兹力作用 B. 洛伦兹力对运动电荷一定不做功 C. 放置在磁场中的通电直导线，一定受到安培力作用 D. 放置在磁场中的通电直导线，有可能不受安培力作用 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】带电粒子在磁场中运动速度与磁场平行时，不受洛伦兹力作用，A对；洛伦兹力与速度垂直，不做功，B对；放置在磁场中的通电直导线与磁场平行时不受安培力作用，C错D对；选ABD．‎ ‎12.如图所示为速度选择器装置，场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直．一带电量为＋q，质量为m的粒子（不计重力）以速度v水平向右射入，粒子恰沿直线穿过，则下列说法正确的是 A. 若带电粒子带电量为＋2q，粒子将向下偏转 B. 若带电粒子带电量为－2q，粒子仍能沿直线穿过 C. 若带电粒子速度为2v，粒子不与极板相碰，则从右侧射出时电势能一定增大 D. 若带电粒子从右侧水平射入，粒子仍能沿直线穿过 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：粒子恰沿直线穿过，电场力和洛伦兹力均垂直于速度，故合力为零，粒子做匀速直线运动；根据平衡条件，有：，解得：，只要粒子速度为，就能沿直线匀速通过选择器；若带电粒子带电量为，速度不变，仍然沿直线匀速通过选择器；故A错误；若带电粒子带电量为，只要粒子速度为，电场力与洛伦兹力仍然平衡，仍然沿直线匀速通过选择器；故B正确；若带电粒子速度为，电场力不变，洛伦兹力变为2倍，故会偏转，克服电场力做功，电势能增加；故C正确；若带电粒子从右侧水平射入，电场力方向不变，洛伦兹力方向反向，故粒子一定偏转，故D错误．‎ 考点：带电粒子在复合场中的运动 ‎【名师点睛】在速度选择器中，粒子的受力特点：同时受到方向相反的电场力和洛伦兹力作用；粒子能匀速通过选择器的条件：电场力和洛伦兹力平衡，即，，只有速度为的粒子才能沿直线匀速通过选择器；若粒子从反方向射入选择器，所受的电场力和磁场力方向相同，粒子必定发生偏转．‎ 三、填空题（每空3分，共18分）‎ ‎13.如图所示，已知导体棒中通有电流I，导体棒长度为L，磁场磁感应强度为B，当导体棒按下面几种方式放置时，写出导体棒所受安培力的大小．‎ F=________ F=_________ F=________ F=________‎ ‎【答案】 (1). BIL； (2). BIL； (3). BIL； (4). 0‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】当导体棒与磁场垂直时受的安培力最大，平行时受安培力为零，则从左到右，导体棒所受安培力的大小分别为：BIL、BIL、BIL、0.‎ ‎【点睛】此题关键是搞清四个导体棒的放置方式，知道导体棒与磁场垂直时受的安培力最大，最大值为BIL，平行时受安培力为零.‎ ‎14. 某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图（a）和（b）所示．该工件的直径为______cm，高度为________mm．‎ ‎【答案】，‎ ‎【解析】‎ 游标卡尺读数为 螺旋测微器的读数为：‎ ‎【考点定位】螺旋测微器，游标卡尺读数 ‎【方法技巧】解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读．螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．‎ 三、计算题（共34分）‎ ‎15.有一小型直流电动机，把它接入U1 = 0.3 V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流为I1 = ‎0.6 A；若把电动机接入U2 = 3.0 V的电路中时，电动机正常工作，工作电流是I2 = ‎1.0 A，求：‎ ‎（1）电动机正常工作时的输出功率是多少；‎ ‎（2）如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大。‎ ‎【答案】（1）2.5 W；（2）18 W ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）当U1 = 0.3 V，I1 = ‎0.6 A时，电动机不转，此时电动机为纯电阻，故电动机的内电阻为 当U2 = 3.0 V，I2 = ‎1.0 A时，电动机正常工作，此时电动机为非纯电阻，则电动机的输出功率为 ‎（2）当电动机正常工作被卡住时，电动机又为纯电阻，其热功率为 ‎16.如图所示，用一条长度为L的绝缘轻绳悬挂一个带正电的小球，小球质量为m，所带电荷量为q．现于水平地面上方整个空间加一水平向右的匀强电场，静止时绝缘绳与竖直方向成θ角。（重力加速度为g）‎ ‎(1)求匀强电场的电场强度大小；‎ ‎(2)如果将小球向右拉到细线处于水平伸直状态，再无初速释放小球，求小球运动到O点正下方时速度大小和小球受到的拉力大小。‎ ‎【答案】(1) ；(2) ；‎ ‎【解析】‎ 详解】(1)小球静止，根据平衡条件可得：‎ 解得匀强电场的电场强度大小：‎ ‎(2)小球运动到点正下方时，根据动能定律可得： ‎ 解得：‎ 在点正下方时，根据牛顿第二定律可得： ‎ 解得小球受到的拉力大小：‎ ‎17.如图所示，已知质量为m的带电液滴，以速度v射入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动，重力加速度为g。求：‎ ‎（1）液滴在空间受到几个力的作用，分别是哪些力；‎ ‎（2）液滴的电性；‎ ‎（3）液滴所带电荷量；‎ ‎（4）液滴做匀速圆周运动的半径。‎ ‎【答案】（1）重力、电场力和洛伦兹力三个力；（2）负电；（3）；（4）‎ ‎【解析】（1）带电液滴在复合场中受重力、电场力和洛伦兹力共3个力作用。‎ ‎（2）因液滴做匀速圆周运动，故必须满足重力与电场力平衡，所以液滴应带负电。‎ ‎（3）由mg = qE得，所带电荷量为 ‎（4）尽管液滴受三个力，但合力为洛伦兹力，由牛顿第二定律得 把电荷量代入可得，液滴做匀速圆周运动的半径