【物理】黑龙江省哈尔滨市第三中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】黑龙江省哈尔滨市第三中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

哈三中2019—2020学年度上学期 高二学年第一模块物理试卷 一、选择题（本题共15小题。在每小题给出的四个选项中，1～10小题只有一个选项正确，11～15小题有多个选项正确。1～10小题每题3分，11～15小题全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的不得分）‎ ‎1.以下关于物理学史的说法中，正确的是（ ）‎ A. 奥斯特最早引入了电场的概念 B. 牛顿提出了万有引力定律，并测定出万有引力常量 C. 库仑利用扭秤实验发现了电荷之间相互作用规律——库仑定律 D. 安培通过实验研究，发现了电流的磁效应 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．法拉第最早引入了电场的概念，选项A错误；‎ B．牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许测定出万有引力常量，选项B错误；‎ C．库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律，选项C正确；‎ D．奥斯特通过实验研究，发现了电流的磁效应，选项D错误；‎ 故选C.‎ ‎2.用比值法定义物理量是高中物理学习中常用的方法，下列表达式中，表示物理量的定义式的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体的加速度与F成正比，与m成反比，不属于比值定义法，故A错误；‎ B．电容的定义式中，C与两板间的电量及两板间的电势差无关，属于比值定义法，故B正确；‎ C．电流I与电压U成正比，与电阻R成反比，不是比值定义法，选项C错误；‎ D．在匀强电场中，该式反映了E与U的关系，不属于比值法定义式，故D错误。‎ 故选B.‎ ‎3.方形区域内有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，带电粒子a、b是经质谱仪筛选出的具有相同比荷的带电粒子，粒子从磁场左侧边界中点o垂直于边界垂直于磁场射入磁场中，运动轨迹如图所示，a、b粒子分别从方形磁场左下角和右下角离开磁场，则（ ）‎ A. 粒子带正电 B. a粒子质量大于b粒子 C. a粒子在磁场中运动时间小于b粒子 D. a粒子进入磁场的速度大于b粒子 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由左手定则可知，粒子带正电，选项A正确；‎ B．由题中条件不能确定粒子质量关系，选项B错误；‎ C．根据可知，两粒子的周期相同，根据，因a粒子在磁场中的偏转角大，则a粒子在磁场中运动时间大于b粒子，选项C错误；‎ D．根据可知a粒子的运动半径较小，则进入磁场的速度小于b粒子，选项D错误；故选A.‎ ‎4.如图所示，a、b、c、d为某一电场中的四个等势面，已知相邻等势面间电势差相等，一个带正电粒子运动过程中只受电场力作用，先后经过M点和N点，则（ ）‎ A. 电场力对粒子做正功 B. 粒子在M点的加速度比N点大 C. 四个等势面电势关系为φaφbφcφd D. 该粒子在N点的动能较大，电势能较小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．由轨迹可知，正粒子从M到N时所受的电场力大致向右，可知场强大致向右，则从M到N电场力做负功，电势能变大，动能减小，则该粒子在N点的动能较小，电势能较大，选项AD错误；‎ B．因为M点的等势线较N点密集，可知M点的电场线较N点密集，则M点的场强较大，则粒子在M点的加速度比N点大，选项B正确；‎ C．因为场强大致向右，沿电场线电势降低，可知四个等势面电势关系为φa>φb>φc>φd，选项C错误；故选B.‎ ‎5.倾斜金属导轨表面光滑，与水平方向夹角为30°，上端连一电源，电源电动势为1.5V，电源内阻1，导轨宽度d=1m，阻值可忽略不计，金属棒质量为0.1kg，与导轨接触良好且电阻为2，空间存在竖直向上的匀强磁场，若金属棒刚好能静止在导轨上，磁感应强度B的大小（ ）‎ A. 1T B. T C. T D. T ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】对金属棒受力分析，由平衡可知：‎ ‎ ‎ 联立解得 ‎ A．1T，与结论不相符，选项A错误；B．T，与结论不相符，选项B错误；‎ C．T，与结论相符，选项C正确；D．T，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选C.‎ ‎6.长直导线与环形导线固定在同一平面内，长直导线中通有图示方向的电流。当电流逐渐增大时（ ）‎ A. 环形导线中可能没有感应电流 B. 环形导线中有感应电流，但方向不确定 C. 环形导线中有收缩的趋势 D. 环形导线有靠近长直导线的趋势 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当直导线中电流逐渐增大时，穿过环形导线的磁通量向里增加，则环形线圈中一定有感应电流，根据楞次定律可知，电流方向为逆时针方向，选项AB错误；‎ C．在环形电流上取小段电流元，由左手定则可知电流元所受的磁场力指向圆心，可知环形导线中有收缩的趋势，选项C正确；‎ D．因靠近直导线部分的电流元所受的向下的磁场力较大，则环形导线有远离长直导线的趋势，选项D错误；‎ 故选C.‎ ‎7.如图所示，两等量同种点电荷固定在真空中。在它们连线的中垂线上有A、B两点，O为连线中点，C为连线上一点，下列结论正确的是（ ）‎ A. B点场强一定大于A点场强 B. B点电势一定高于A点电势 C. 若电荷仅受电场力从O点运动到C点，电势能一定减小 D. 若电荷仅受电场力从O点运动到C点，加速度一定增大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．因为在等量同种电荷连线的垂直平分线上，从O点向两侧场强先增加后减小，可知B点场强不一定大于A点场强，选项A错误；‎ B．若是等量的同种正电荷，则B点电势一定高于A点电势；若是等量的同种负电荷，则B点电势一定低于A点电势，选项B错误；‎ C．若电荷仅受电场力从O点运动到C点，则受电场力方向不能确定，则电场力做功情况不能确定，则电势能的变化不能确定，选项C错误；‎ D．无论是等量正电荷还是负电荷，则C点的场强一定大于O点的场强，则若电荷仅受电场力从O点运动到C点，加速度一定增大，选项D正确；故选D.‎ ‎8.如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场和匀强电场组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入平板下方的匀强磁场，平板下方的磁场方向如图所示。粒子最终打在S板上，粒子重力不计，则下面说法正确的是（ ）‎ A. 粒子带负电 B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 C. 能沿直线通过狭缝P的粒子具有相同的动能 D. 打在的粒子比打在的粒子在磁场中运动时间长 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据粒子在下方电场中的偏转方向，结合左手定则可知，粒子带正电，选项A错误；‎ B．速度选择器中带正电的粒子受向右的电场力，则洛伦兹力向左，可知磁场方向垂直纸面向外，选项B错误；‎ C．能沿直线通过狭缝P的粒子满足Eq=qvB,则v=E/B，则粒子的速度相同，动能不一定相同，选项C错误； ‎ D．因打在A1的粒子与打在A2的粒子的速度相同，但是打在A1的粒子比打在A2的粒子运动的弧长较大，则在磁场中运动时间长，选项D正确；‎ 故选D.‎ ‎9.如图所示，两足够长光滑平行金属导轨间距为L，导体棒MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为 C，除电阻R外，导轨和导体棒的电阻均不计。现给导体棒MN一初速度，使MN向右运动，下列判断正确的是（ ）‎ A. MN最终匀速 B. R中有从右向左的恒定电流 C. MN向右做减速运动，最终停止 D. MN两端电势差总大于电容器两极板间的电势差 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】ACD．导线MN以某一初速度向右运动后，切割磁感线产生感应电动势，给电容器充电，电路中有充电电流，MN受到向左的安培力而做减速运动，电容器板间电势差逐渐增大，当MN两端电势差等于电容器两极板间的电势差时，电路中没有电流，MN不再受安培力而做匀速运动，故A正确，CD错误。 B．经足够长时间后，R中没有电流，故B错误。 故选A。‎ ‎10.如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.2kg，在该平面上以m/s、与导线成45°角的初速度运动，最后达到稳定状态，这一过程中（ ）‎ A. 金属环受到的安培力与运动的方向相反 B. 在平行于导线方向金属环做减速运动 C. 金属环中最多能产生电能1.8J D. 金属环动能减少量最多为3.6J ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．金属环在沿导线方向运动时不产生感应电流，远离导线运动过程中产生感应电流，所以金属环受到的安培力的方向水平向左，在平行于导线方向金属环做匀速运动，故AB错误；‎ CD．沿导线方向分速度为：‎ v1=v0•cos45°=3m/s 根据动能定理解得：‎ ‎ ‎ 代入数值解得：‎ Q=-WA=1.8J 故金属环动能减少量最多为1.8J，环中最多产生1.8J的电能，故C正确，D错误； 故选C。‎ ‎11.空间中有足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，矩形线框abcd在磁场中，如图所示，以下操作中可以使线框中产生感应电流的是（ ）‎ A. 水平向右加速运动 B. 以ab为轴旋转 C. 以bd连线为轴旋转 D. 以ac、bd连线交点o为轴在平面内旋转 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．水平向右加速运动时，穿过线圈的磁通量不变，不会有感应电流，选项A错误；‎ B．以ab为轴旋转，穿过线圈的磁通量变化，会有感应电流，选项B正确；‎ C．以bd连线为轴旋转，穿过线圈的磁通量变化，会有感应电流，选项C正确；‎ D．以ac、bd连线交点o为轴在平面内旋转，穿过线圈的磁通量不变，不会有感应电流，选项D错误；‎ 故选BC.‎ ‎12.内阻为R2的直流电动机与阻值为R1的电阻串联接入电路，电动机正常工作，电阻R1两端电压为U1，流过的电流为I1，消耗的功率为P1；电动机两端电压为U2，流过的电流为I2，消耗的功率为P2，以下判断正确的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电动机和电阻串联，则电流相等，即，选项A错误； ‎ B．由于，根据P=IU可知 选项B正确； ‎ C．对于纯电阻，则，选项C正确；‎ D．因为对电阻来说：‎ 对电动机来说 ‎ 则 即 选项D正确；故选BD.‎ ‎13.有固定绝缘光滑挡板如图所示，A、B为带电小球（可以近似看成点电荷），当用水平向左的力F作用于B时，A、B均处于静止状态．现若稍改变F的大小，使B向左移动一段小距离（不与挡板接触），当A、B重新处于平衡状态时与之前相比（ ）‎ A. A、B间距离变小 B. 水平推力力F减小 C. 系统重力势能增加 D. 系统电势能将减小 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．对A受力分析，如图；由于可知，当B向左移动一段小距离时，斜面对A的支持力减小，库仑力减小，根据库仑定律可知，AB间距离变大，选项A错误；‎ B．对AB 整体，力F等于斜面对A的支持力N的水平分量，因为N减小，可知F减小，选项B正确；‎ C．因为AB距离增加，则竖直距离变大，则系统重力势能增加，选项C正确；‎ D．因为AB距离增加，电场力做正功，则电势能减小，选项D正确；‎ 故选BCD.‎ ‎14.在垂直纸面向里的匀强磁场中放置一足够长的绝缘棒，棒与水平方向夹角为，将带电小球套在棒上，小球质量为m，带电量为-q，小球与棒间动摩擦因数为，小球由静止开始下滑的过程中（ ）‎ A. 先加速后匀速 B. 先加速后减速最终匀速 C. 最大速度为 D. 最大加速度为gsin ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．小球下滑时受垂直斜杆向下的洛伦兹力，开始时速度较小，洛伦兹力较小，由，随速度的增加，加速度减小，最后加速度减为零时做匀速运动 ，选项A正确，B错误；‎ C．当加速度为零时速度最大，即 ‎ 解得 选项C错误；‎ D．开始运动时加速度最大，即v=0时，解得a=gsinθ，选项D正确；故选AD.‎ ‎15.等腰直角三角形闭合线框，直角边长为L,在拉力F的作用下从图示位置以速度v水平向右匀速穿过两个条形区域的匀强磁场，磁场区域宽度均为L，两部分磁场磁感应强度大小相等方向相反，如图所示，线框穿越磁场过程中，以下描述感应电流（逆时针方向为正）、安培力（向左为正）、拉力（向右为正）、电功率随时间或位移变化的图像中，正确的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A线框刚进入磁场时磁通量向里增加，感应磁场向外，因此感应电流方向为逆时针，电流i应为正；随着线框的运动，导线切割磁感线长度增加，感应电流增加，由于底边的长度为L，故电流正方向增加的时间为，线框进入右边磁场之后，由楞次定律可知，磁通量向里减小，根据楞次定律可知感应电流为顺时针，且逐渐增加，且两边均切割磁感应线，感应电流方向一致，所以最大电流为完全进入磁场时的2倍；当线框出磁场的过程中，磁通量向内减小，根据楞次定律可知感应电流为逆时针，且电流强度逐渐增大，故A正确。 B线圈向右运动过程中，所受的安培力总是向左的，即总是正值，不可能是负值，选项B错误；‎ C设开始时经过时间t,则线圈进入磁场内的距离为vt，切割磁感线的有效长度也为vt，则电动势E=Bv2t，因安培力等于外力，则 可知外力与时间不是线性关系，则选项C错误；‎ D由A分析可知，电流与时间成线性关系，则不妨设I=kt，则电功率P=I2R=k2Rt2‎ ‎，则电功率与时间的平方成正比；且由于线圈进入右边磁场后最大电流为为完全进入磁场时的2倍，则最大安培力等于4倍，则选项D正确；故选AD.‎ 二、实验题（12分）‎ ‎16.用多用电表的欧姆挡测量一个阻值大约为150Ω的定值电阻，有下列可供选择的步骤：‎ A．将两根表笔短接 B．将选择开关拨至“×1kΩ”挡 C．将选择开关拨至“×10Ω”挡 D．将两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数 E．调节调零电阻，使指针停在0Ω刻度线上 F．将选择开关拨至OFF挡 上将上述中必要的步骤选出来，这些必要步骤的合理的顺序是_____（填写步骤的代号）；若操作正确，上述D步骤中，指针偏转情况如图所示，则此未知电阻的阻值Rx=_____Ω．‎ ‎【答案】CAEDF 120Ω ‎【解析】‎ ‎【详解】试题分析：指针指在0Ω附近，说明所测电阻较小，使用的档位太大，应换用小量程；改换量程后需重新进行调零，使用完毕后将选择开关拨至关或交流电压最高档上，所以正确的操作步骤是CAEDF；所选倍率为，故待测电阻为；‎ 考点：欧姆表的使用和读数 ‎17.在做测干电池电动势和内阻的实验时备有下列器材可供选用．‎ A．干电池(电动势约1.5 V)‎ B．直流电流表(量程为0～0.6 A, 内阻为约0.10 Ω)‎ C．直流电流表(量程为0～3 A, 内阻约为0.025 Ω)‎ D．直流电压表(量程为0～3 V, 内阻约为5 kΩ)‎ E．直流电压表(量程为0～15 V, 内阻约为25 kΩ)‎ F．滑动变阻器(阻值范围为0～15 Ω，允许最大电流为1 A)‎ G．滑动变阻器(阻值范围为0～1000 Ω，允许最大电流为0.5 A)‎ H．开关 I．导线若干 J．电池夹 ‎(1)为了实验误差较小，本实验选定的电流表为_____，电压表为_____，滑动变阻器为_____（填仪器的序号字母）。‎ ‎(2)在虚线框内画出实验原理图________.‎ ‎(3)根据实验记录，画出的U—I图象如图所示，可得待测电池的内阻r＝________ Ω. 待测电源的电动势E＝________ V。（保留三位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). B D F (2). (3). 0.690 1.45‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1][2][3]．因电源电动势为1.5V，则电压表选择D；电路中的电流不超过0.6A，则电流表选择B；滑动变阻器选择阻值较小的F即可；‎ ‎（2）[4]．实验电路如图：‎ ‎（3）[5][6]．待测电池的内阻 待测电源的电动势E＝1.45V。‎ 三、计算题(共38分。解答应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给分。有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎18.如图所示,电源电动势 E=10V,内阻 r=1Ω,定值电阻 R1=3Ω。电键 S断开时,定值电阻 R2的功率为 6W,电源的输出功率为 9W。电键 S 接通后,理想电流表的读数为 1.25A。求出：‎ ‎（1）断开电键S时电流表的读数；‎ ‎（2）定值电阻 R3的阻值。‎ ‎【答案】(1)1A (2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）电键断开时，电阻R1消耗的功率为：‎ 根据 解得 ‎（2）由闭合电路的欧姆定律 ‎ 解得 ‎19.如图所示，A、B为水平放置的一对平行正对金属板。一个带正电微粒沿AB两极板的中心线以水平速度射入极板，恰好落在下极板的中心点P处。已知粒子质量为m，电量为q,极板间距为d，重力加速度g。若在AB两板间加上电压，微粒仍以原来的初速度沿中心线进入极板间，使微粒能够从AB极板间的电场中飞出，则判断AB两极板电势的高低并求出所加电压大小满足的条件。‎ ‎【答案】 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知带正电的粒子受到向上的电场力作用可知下极板带正电，即 由类平抛运动的规律可知 若粒子从下边飞出，则：‎ 若粒子从上边飞出则；‎ 解得 即所加电压大小满足 ‎20.如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 固定在同一水平面上，两导轨间距 L=0.20m。 导轨电阻忽略不计，其间连接有定值电阻 R=0.4Ω ，导轨上静置一质量 m=0.10kg、电阻 r=0.2Ω 的金属杆 ab， 整个装置处于磁感应强度 B=0.50T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。用一垂直杆的水平外力 F向右拉金属杆 ab,使它由静止开始运动。运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直，测得MP间的电压U 随时间 t 变化的关系如图乙所示。求 ‎（1）金属杆的加速度；‎ ‎（2）4s末外力 F的功率；‎ ‎（3）4s内通过电路的电量。‎ ‎【答案】(1) (2)1.5W (3)2C ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由图像可知U=0.1t 而 则 解得 ‎（2）由牛顿第二定律：‎ 解得 ‎（3）由法拉第电磁感应定律 ‎ ‎ 解得 ‎21.如图甲所示，空间中有一半径为R，边界处是由绝缘材料制成的弹性圆筒，粒子打到边界时，平行边界切线的分速度不变，垂直边界切线方向上的分速度等大反向。筒内有垂直纸面向外的匀强磁场，其大小随时间呈周期变化，如图乙所示，周期为t0（未知）。一带电粒子在t=0时刻从x轴上的P点以速度v0沿x轴正方向射入磁场中，经0.3t0的时间恰好从y轴上的Q点飞出磁场，粒子的质量为m，带电量为q，不计粒子重力。‎ ‎（1）求出磁感应强度B0及磁场变化周期t0的大小；‎ ‎（2）若粒子在t=0时刻以不变的速率v0从坐标原点O处，沿y轴正方向进入磁场，求出粒子经过x轴上的M（-0.5R，0）点的时刻t。‎ ‎【答案】(1) (2) 或者 （n=0、1、2、3……）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）粒子在磁场中做圆周运动，则 ‎（2）根据题意：粒子做周期性运动如图所示 或（n=0，1，2，3……）‎ 将带入得 ‎ 或者（n=0、1、2、3……）‎