2017-2018学年福建省闽侯第二中学五校教学联合体高二上学期期末考试物理试题 解析版

2017-2018学年福建省闽侯第二中学五校教学联合体高二上学期期末考试物理试题 解析版

闽侯二中五校教学联合体2017—2018学年第一学期高二年段物理学科期末联考试题 一、单项选择题（共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中只有一个选项是正确的）‎ ‎1. 通过实验研究了真空中两点电荷之间相互作用力规律科学家是（ )‎ A. 库仑 B. 奥斯特 C. 安培 D. 洛伦兹 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】通过实验研究了真空中两点电荷之间相互作用力规律科学家是库伦，故选A.‎ ‎2. 一只普通的家庭照明白炽灯泡，正常发光时，通过它的电流值与哪个数值较为接近（ ）‎ A. 20A B. 2A C. 0.2A D. 0.02A ‎【答案】C ‎【解析】‎ 普通家用照明白炽灯的规格为“220V，40W”，正常工作时，电压为22V，电功率为40W，此时的工作电流为：，C正确；ABD错误；‎ 故选C。‎ ‎3. 下列有关磁通量的论述中正确的是（ ）‎ A. 磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大 B. 匀强磁场中，穿过线圈的磁感线条数越多，则磁通量越大 C. 穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感应强度一定为零 D. 磁感应强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 磁场的强弱由磁感应强度来描述，磁通量可以形象说成穿过线圈的磁感线的条数，当磁感线与线圈垂直时，则磁通量Φ=BS；当磁感线与线圈平行时，磁通量为零．因此不能根据磁通量的大小来确定磁感应强度．‎ ‎【详解】若磁场与线圈相互平行，则磁感应强度大的地方，磁通量也为零；故A错误；匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量一定越大；故B正确；磁通量为零可能是磁场与线圈平行，磁感应强度不一定为零；故C错误；若磁场与线圈相互平行，则不论磁感应强度和线圈面积有多大，磁通量均为零；故D错误；故选B。‎ ‎【点睛】本题可根据磁通量的一般公式∅=BScosα，分析磁通量与磁感应强度的关系．注意同一线圈沿不同方向放置在同一磁场中，穿过线圈的磁通量可能不同．‎ ‎4. 当在电场中某点放入电量为q的正试探电荷时，测得该点的场强为E，若在同一点放入电量q′=2q的负试探电荷时，测得该点的场强( )‎ A. 大小为2E，方向与E相同 B. 大小为2E，方向与E相反 C. 大小为E，方向与E相反 D. 大小为E，方向与E相同 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电场强度是描述电场本身的力性质的物理量，与试探电荷无关，在电场中同一点，电场强度是唯一确定的．‎ ‎【详解】依题，当在电场中某点放入电量为q的正试探电荷时，测得该点的场强为E，若在同一点放入电量为q′=2q的负试探电荷时，电场强度的大小和方向都不变，即该点的场强大小仍为E，方向与E相同。故选D。‎ ‎【点睛】本题考查对电场强度物理意义的理解．电场强度是反映电场本身性质的物理量，与试探电荷无关，电场中同一点，不管放什么电荷，放不放电荷，该点的电场强度大小和方向都是一定的．‎ ‎5. 关于逻辑电路和自动控制，下列说法正确的是（ ）‎ A. 基本的逻辑门电路分为“与”门、“或”门和“非”门等 B. 开关A或B接通，灯泡均会亮，这是“非”逻辑功能电路 C. 开关断开时灯亮，接通时熄灭，这是“与”逻辑功能电路 D. 开关A和B同时接通灯泡才亮，这是“ 或”逻辑功能电路 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】基本的逻辑门电路分为“与”门、“或”门和“非”门等，故A正确；闭合任何一开关，灯泡都会发光，即有一个条件满足，事件就能发生，所以这个电路的逻辑关系是“或”逻辑关系，故B错误；开关断开时灯亮，接通时熄灭，这是“非”逻辑功能电路，选项C错误；开关A和B同时接通灯泡才亮，这是“与”逻辑功能电路，选项D错误；故选A.‎ ‎【点睛】此题关键掌握三种逻辑电路的特点：一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，我们把这种关系叫做“与”逻辑关系；如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系；输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑．通过三种逻辑关系的特点进行分析求解．‎ ‎6. 水平放置的平行板电容器与一电池相连。在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止平衡状态。现将电容器两板间的距离增大，则 （ ）‎ A. 电容变大，质点向上运动 B. 电容变大，质点向下运动 C. 电容变小，质点向下运动 D. 电容变小，质点保持静止 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 因电容器与电池相连，故电容器两端的电压保持不变；因距离变化，由C=可知C的变化；由U=Ed可知场强E的变化，由带电粒子的受力可知质点的运动情况．‎ ‎【详解】因质点处于静止状态，则有Eq=mg，且电场力向上；由C=可知，当d增大时，C减小；因电容器与电池相连，所以两端的电势差不变，因d增大，由E=U/d可知，极板间的场强减小，故电场力小于重力；故质点将向下运动；故选C。‎ ‎【点睛】解答本题注意电容器的两种状态，充电后与电源断开则电量不变；而与电源相连，则两板间的电势差保持不变．‎ ‎7. 如图所示，通电螺线管ab外部的小磁针N极指向右方，若在螺线管内部的c点也放进一个小磁针，则以下判断正确的是（ ）‎ A. a端接电源正极，c点处小磁针N极指向左方 B. a端接电源负极，c点处小磁针N极指向右方 C. a端接电源正极，c点处小磁针N极指向右方 D. a端接电源负极，c点处小磁针N极指向左方 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据小磁针N极的指向确定螺线管内、外部的磁场方向，通过右手螺旋定则判断出电流的方向，从而确定出电源的正极．从而确定小磁针静止时N极指向．‎ ‎【详解】外部小磁针的N极水平向右，知螺线管内部的磁场方向向左，根据右手螺旋定则知，电流在螺线管中的方向从b到a，则b端为电源的正极，a端为电源的负极。再由螺线管内部的磁场方向向左，故小磁针静止时N极指向磁场方向，从右向左，即c点处小磁针N极指向左方。故D正确，ABC错误；故选D。‎ ‎8. 直流电路如图所示，若合上开关，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，则（ ）‎ A. 电源总功率增大 B. 电压表读数变小 C. 灯泡的亮度变亮 D. 电源内部损耗功率减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由电路图可知，当滑动变阻滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路总电阻变大，电源电动势不变，由闭合电路的欧姆定律可知，电路总电流I变小；电源电动势E不变，电流I变小，电源总功率P=EI减小，故A错误；电流减小，则内电压减小，路端电压变大，则电压表读数变大，选项B错误；电流减小，则灯泡的亮度变暗，选项C错误；电源内阻r不变，电流I减小，电源的内部消耗的功率PQ=I2r减小，故D正确；故选D。‎ ‎9. 宇宙每时每刻都有大量射线射向地球，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义。假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，如图所示，在地磁场的作用下，它将（ ）‎ A. 向东偏转 B. 向南偏转 C. 向西偏转 D. 向北偏转 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 地球的磁场由南向北，当带负电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向西，所以粒子将向西偏转，所以C正确．故选：C．‎ ‎10. 如图所示，两条不等长的细线一端固定在同一点，另一端分别拴两个带同种电荷的小球，两小球所带的电荷量分别为ql 、q2，质量分别为ml、m2，当两小球静止时恰好处于同一水平线上，且α>β，则造成α>β的原因是( )‎ A. ml > m2 B. ml < m2 C. ql > q2 D. q1< q2‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】对两个球受力分析，均受重力、拉力和静电斥力，如图所示： 不管电荷量大小如何，静电斥力F、F′都相同，故电荷量关系不影响角度α和β；根据平衡条件，有： ；由于：F=F′，90°＞α＞β；故m1＜m2；故选B。‎ ‎【点睛】本题关键是知道两个电荷间的库仑力是相互作用力，对两个小球受力分析，然后根据平衡条件列式分析即可.‎ 二、多项选择题（每小题4分，共20分。每题给出的四个选项中至少有两个选项是符合题意的；全部选对得4分，选不全得2分，有选错或不答得0分）‎ ‎11. 有一点电荷，在以该点电荷为球心、r为半径的球面上各点相同的物理量是（ ）‎ A. 电势 B. 电场强度 C. 同一电荷具有的电势能 D. 同一电荷所受的电场力 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 只有大小和方向都相同时，矢量才相同；标量只有大小，没有方向，只要大小相等，标量就相同．以点电荷为球心的球面是一个等势面，其上各点的电势相等，电场强度大小相等，方向不同．‎ ‎【详解】以点电荷为球心的球面是一个等势面，即各点的电势相等。故A正确。以点电荷为球心的球面各点的电场强度大小相等，方向不同，故电场强度不同。故B错误。由电势能与电势的关系可知，电势相同，同一电荷具有相同的电势能，故C正确。由F=qE可知，同一电荷受到的电场力大小相等，方向不同，故电场力不同。故D错误。故选AC。‎ ‎【点睛】本题关键要抓住以点电荷为球心的球面是一个等势面、各点的场强大小相等、方向不同，即可正确求解．注意矢量的方向性。‎ ‎12. 质量和电量都相等的带电粒子P和Q，以不同的速率经小孔O垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是（ ）‎ A. P带负电，Q带正电 B. P带正电，Q带负电 C. P的速率小于Q的速率 D. P的运行时间等于Q的运行时间 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】由左手定则知P带负电，Q带正电，故A正确，B错误；由qvB=m得：R=，可见速率大的粒子半径较大，故P的速率大于Q的速率，故C错误。圆周运动的周期公式，可见周期与粒子的运动速率无关，两粒子圆周运动的周期相等，又两粒子转过的圆心角相等，故P的运行时间等于Q的运行时间，故D正确；故选D。‎ ‎【点睛】本题考查了带电粒子在磁场中的运动，要掌握圆周运动的周期、半径的表达式，知道圆周运动的周期与速率无关，而半径与速率有关。‎ ‎13. 某兴趣小组同学用一个电动机和一段电热丝制作了一个电吹风机，设电动机线圈电阻为R1，它与电热丝电阻值R2，将他们串联后接到电压为U的直流电源上，电吹风正常吹出热风，测出电流为I，则下列物理量计算正确的是( )‎ A. 总功率P=I2（R1+R2）‎ B. 总功率P=UI C. 电动机的发热功率P1=I2R1‎ D. 电动机两端电压为IR1‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 在计算电功率的公式中，总功率用P=IU来计算，发热的功率用P=I2R来计算，如果是计算纯电阻的功率，这两个公式的计算结果是一样的，但对于电动机等非纯电阻，第一个计算的是总功率，第二个只是计算发热的功率，这两个的计算结果是不一样的．‎ ‎【详解】电吹风机消耗的电功率P是总的功率，总功率的大小应该是用P=IU来计算，所以总功率P=IU；电吹风机中发热的功率要用I2R来计算，则电动机的发热功率P1=I2R1，总的发热功率为I2（R1+R2），吹风机的总功率P=IU要大于发热部分的功率，所以BC正确，A错误；电动机两端电压为U-IR2，不等于IR1，选项D错误；故选BC.‎ ‎【点睛】对于电功率的计算，一定要分析清楚是不是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样的．‎ ‎14. 如图所示，金属棒MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )‎ A. 金属棒质量变大，θ角变小 B. 磁感应强度变大，θ角变大 C. 棒中的电流变大，θ角变小 D. 两悬线等长变短，θ角变大 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】导体棒受力如图所示， ‎ ‎ 金属棒质量变大，θ角变小，故A正确；磁感应强度变大，θ角变大，故B正确；棒中电流I变大，θ角变大，故C错误；两悬线等长变短（不是导线变短），θ角不变，故D错误；故选AB。‎ ‎15. 如图所示，在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz（z轴正方向竖直向上），一质量为m、电荷量为q的带正电小球从原点O以速度v沿x轴正方向出发．下列说法正确的是（ ）‎ A. 若电场、磁场均沿z轴正方向，小球可能做匀速直线运动 B. 若电场、磁场分别沿z轴正方向和x轴正方向，小球可能做匀速直线运动 C. 若电场、磁场分别沿z轴正方向和y轴负方向，小球不可能做匀速直线运动 D. 若电场、磁场分别沿y轴负方向和z轴正方向，小球不可能做匀速圆周运动 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】若电场、磁场均沿z轴正方向，则小球受沿y轴正向的洛伦兹力、沿z轴向上的电场力以及向下的重力，三力不可能平衡，则小球不可能做匀速直线运动，选项A错误；若电场、磁场分别沿z轴正方向和x轴正方向，则有带正电粒子所受到的电场力方向沿z轴正方向，由于运动方向与磁场方向平行，所以不受洛伦兹力，因此当电场力等于重力时，粒子可能匀速直线运动；当电场力不等于重力时，粒子做曲线运动，故B正确；若电场、磁场分别沿z轴正方向和y轴负方向，则电场力沿z轴正方向，洛伦兹力根据左手定则可得也沿z轴正方向，所以当电场力与洛伦兹力之和等于重力时，小球做匀速直线运动，选项C错误；若电场、磁场分别沿y轴负方向和z轴正方向，则有电场力沿y轴负方向，而洛伦兹力沿y轴正方向，当电场力等于洛伦兹力时，小球做平抛运动，不可能做匀速圆周运动，故D正确。‎ 故选：BD。‎ ‎【点睛】本题考查了同学们对物体受力分析的能力，要求同学们能根据运动情况判断受力情况，或者根据受力情况判断运动情况，特别注意带电粒子在磁场中受洛伦兹力的条件．‎ 三、实验题：(16题6分，17题10分，共16分，答案请填写在答题卷中）‎ ‎16. (1) 在“测定金属的的电阻率”实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图所示的读数是____________mm。‎ ‎ (2)如图所示，是一个多量程多用电表的简化电路图。测电流和测电压时各有两个量程，还有两个挡位用来测电阻。下列说法正确的是______________（请填序号）‎ A．多用电表各挡位所对应的表盘刻度都是均匀的 B．当开关S调到位置3、4时，多用电表测量的是电阻，且A为黑表笔 C．当开关S调到位置5、6时，多用电表测量的是电压，且调到位置6时的量程比位置5的大 D．当开关S调到位置1、2时，多用电表测量的是电流，且调到位置1时的量程比位置2的小 ‎【答案】 (1). 0.740（0.739或0.741） (2). C ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）螺旋测微器的读数是：0.5mm+0.01mm×24.0=0.740mm.‎ ‎（2）万用表的电流、直流电压挡的刻度都是均匀的，电阻挡的刻度不均匀，左边密右边疏，故A错误。欧姆表要联接电源，则开关S调到3、4两个位置上时，多用电表测量的是电阻，但A为红表笔。故B错误；要测量电压，电流表应与电阻串联，由图可知当转换开关S旋到位置5、6时，测量电压，电流表所串联的电阻越大，所测量电压值越大，故当转换开关S旋到6的量程比旋到5的量程大。故C正确。电流表应与电阻串并联，由图可知当转换开关S旋到位置1、2位置是电流表，并联电阻越小，量程大，即调到位置1时的量程比位置2的大，则D错误；故选C。‎ ‎【点睛】本题考查多用电表的内部结构，电压档和电流档的内部结构与前面所学习的电压表电流表的改装原理相同，而欧姆档启用时内部电源被接通．‎ ‎17. 用如图甲所示的电路测定一电池组的电动势与内电阻。‎ ‎（1）用笔画线代替导线在图乙中完成实物连接图__________；‎ ‎（2）由图丙可知：该电池组的电动势E＝_____V，内阻r＝_____Ω，当滑动变阻器R接入电路的电阻为3Ω时，该电源的输出功率为______W。（保留两位有效数字）‎ ‎（3）该同学又利用上述实验方案测定了同规格新旧两种电池组的电动势与内电阻。通过实验发现旧电池组与新电池组相比，电动势几乎没有变化，但它们的输出功率P随外电阻R变化的关系图线有较大差异，如图丁所示。可知新电池组对应的是图线_____（选填“A”或“B”）。‎ ‎【答案】 (1). 见解析 (2). 4.5 (3). 1.55 (4). 2.9 (5). B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据电路图连接实物电路图． （2）由图示电源U-I图象求出电源电动势与内阻；再根据闭合电路欧姆定律可求得电流，根据功率公式可求得电源的输出功率； （3）旧电池内阻大于新电池内阻，当内外电阻相等时电源输出功率最大．‎ ‎【详解】（1）根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示： ‎ ‎ （2）由图示电源U-I图象可知，图象与纵轴交点坐标值是4.5，则电源电动势E=4.5V，电源内阻为：． 当接入电阻为3Ω时，电流为：， 则输出功率为：P=I2R=0.992×3=2.9W； （3）旧电池内阻大于同型号的新电池内阻，而电源的输出功率在内外电阻相等时输出功率最大，则由图示图象可知，A的内阻大，B的内阻小，因此B对应的是新电池．‎ ‎【点睛】本题考查了测电源电动势与内阻实验，指导实验原理、掌握应用图象法处理实验数据的方法即可正确解题，同时注意明确电源输出功率结论的正确应用．‎ 四、计算题：（共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的步骤，只写最后答案不得分。有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位，答案请填写在答题卷中）‎ ‎18. 如图所示，一条长为l的细线,上端固定,下端拴一质量为m的带电小球。将它置于一匀强电场中,电场强度大小为E，方向水平向右.已知当细线离开竖直位置的偏角为α时,小球处于平衡状态。‎ ‎（1)小球带何种电荷并求出小球所带电荷量；‎ ‎（2)若将小球拉到水平位置后放开手，求小球从水平位置摆到悬点正下方位置的过程中，电场力对小球所做的功。‎ ‎【答案】（1)正；q=mgtanα/E（2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）小球所受电场力的方向与场强方向一致，则带正电荷； ‎ 由平衡可知： Eq=mgtanα ‎ 得：q=mgtanα/E ‎ ‎（2）小球从水平位置摆到悬点正下方位置的过程中，电场力做负功，大小为W=Eql= mgltanα ‎19. “电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，如图是“电磁炮”原理结构示意图。光滑水平加速导轨P、Q长s＝5m，宽L＝1m，电阻不计．在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝25T。“电磁炮”总质量m＝0.1kg，其中加速导体棒a、b的电阻R = 0.‎ ‎ 4Ω。可控电源的内阻r＝0.6Ω，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射．在某次试验发射时，可控电源电动势为400V。求：‎ ‎（1）这次试验中电路中的电流；‎ ‎（2）这次试验中“电磁炮”发射的速度。‎ ‎【答案】（1）400A（2）1000m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由欧姆定律可知： ‎ 得I=400A ‎ ‎（2）安培力：F＝BIL ‎ 由动能定理　 ‎ 解得速度v＝1000m/s ‎20. 物理学对电场和磁场的研究促进了现代科学技术的发展，提高了人们的生活水平。现代技术设备中常常利用电场或磁场来改变或控制带电粒子的运动。现有一质量为m、电荷量为e的电子由静止经电压为U的加速电场加速后射出（忽略电子所受重力）。‎ ‎（1）如图甲所示，若电子从加速电场射出后沿平行极板的方向射入偏转电场，偏转电场可看作匀强电场，板间电压为U´，极板长度为L，板间距为d，求电子射入偏转电场时速度的大小v以及射出偏转电场时速度偏转角θ的正切值；‎ ‎（2）如图乙所示，若电子从加速电场射出后沿直径方向进入半径为r的圆形磁场区域，该磁场的磁感应强度大小为B ‎、方向垂直纸面向里。设电子射出磁场时的速度方向与射入时相比偏转了θ´角，请推导说明增大偏转角θ´的方法（至少说出两种）。‎ ‎【答案】（1），（2）保持其他条件不变时，或增加磁感应强度B，或增加圆形磁场的半径r，或减小加速电压U等 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）分析可知粒子在加速场中做加速运动，运用动能定理即可求出粒子的速度，进入偏转电场后粒子做类平抛运动，运用运动的合成和分解结合牛顿第二定律以及速度偏转角公式，联立即可求出偏转角θ的正切值； （2）加速过程与（1）问中相同，进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力结合几何关系，求出含θ′的表达式，改变表达式中的参量，即可找出使增大偏转角θ′的方法；‎ ‎【详解】（1）在加速电场中有： ‎ 可得： ‎ 在偏转电场中，设飞行时间为t，加速度为a，竖直分速度为vy，则 水平方向有：L=vt ‎ 竖直方向有：vy=at ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 联立可得： ‎ ‎（2）电子在偏转磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力；如图所示，设轨迹圆的半径为R，则有： ‎ 由几何关系得： ‎ 联立可得： ‎ 由上式可知增大偏转角θ´的方法有：保持其他条件不变时，或增加磁感应强度B，或增加圆形磁场的半径r，或减小加速电压U等。‎ ‎【点睛】本题考查带电粒子在复合场中的运动，解题的关键是要正确画出粒子轨迹过程图，明确每一个过程粒子的运动性质，针对每一个过程选择合适的规律解决问题。‎ ‎ ‎