甘肃省临夏中学2020学年高二物理上学期期末考试试卷(含解析)

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甘肃省临夏中学2020学年高二物理上学期期末考试试卷(含解析)

甘肃省临夏中学2020学年高二物理上学期期末考试试卷(含解析) ‎ 一、选择题 ‎1.使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上-2Q和+4Q的电荷后,将它们固定在相距为a的两点,它们之间库仑力的大小为F1.现用绝缘工具使两小球相互接触后,再将它们固定在相距为‎2a的两点,它们之间库仑力的大小为F2,则F1与F2之比为( )‎ A. 32∶1‎ B. 16∶1‎ C. 8∶1‎ D. 4∶1‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】开始时由库仑定律得:;现用绝缘工具使两小球相互接触后,各自带电为:,因此:;可得:;故选A。‎ ‎2.如图所示,图线1表示的导体的电阻为R1,图线2表示的导体的电阻为R2,则下列说法正确的是( )‎ A. R1:R2=3:1‎ B. R1:R2=1:3‎ C. 将R1与R2串联后接于电源上,则电压之比U1:U2=3:1‎ D. 将R1与R2并联后接于电源上,则电流之比I1:I2=1:3‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据I-U图象知,图线的斜率表示电阻的倒数,所以R1:R2=1:3.故A错误,B正确;两电阻串联后,两电阻中的电流相等,则电压之比U1:U2=1:3,故C错误;若两电阻并联,两电阻两端的电压相等,故电流与电阻成反比;故电流之比为:I1:I2=3:1;故D错误;故选B。‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道I-U图线的斜率表示电阻的倒数以及知道串并联电路的特点。‎ ‎3.如图,一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连,极板水平放置,极板间距为d;在下极板上叠放一厚度为l的金属板,其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中.当把金属板从电容器中快速抽出后,粒子P开始运动.重力加速度为g.粒子运动的加速度为(  )‎ A. B. C. g D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】电容器的两极板与电源相连,可知极板间电压恒定,有金属板存在时,板间电场强度为,此时带电粒子静止,可知,把金属板从电容器中抽出后,板间电场强度为,此时粒子加速度为,联立可得,故选项C正确,A、B、D错误;‎ 故选选项C。‎ ‎4.如图所示,匀强电场中的点A、B、C、D、E、F、G、H为立方体的8个顶点,已知A、B、C、F点的电势分别为-1 V、1 V、2 V、3 V,则H点的电势为( )‎ A. -1 V B. 1V C. 2V D. 3V ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在匀强电场中,由公式U=Ed知,沿着任意方向前进相同距离,电势差必定相等。由于GH∥AB,且GH=AB,则有φG-φH=φB-φA;代入数据解得:φH=φG+φA-φB=φG -2V;同理,φB-φC=φF-φG;解得,φG=φF+φC-φB=3V+2V-1V=4V;解得φH=2V,故选C。‎ ‎【点睛】本题关键要明确匀强电场中沿着不与场强垂直的方向前进相同距离,电势降落相等,同时要熟悉匀强电场中等势面和电场线的关系,然后结合几何关系分析。‎ ‎5.在光滑的桌面上放有一条形磁铁,条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质小圆环,如图所示.则以下关于铜质小圆环和条形磁铁的描述正确的是(  )‎ A. 释放圆环,环下落时环的机械能守恒 B. 释放圆环,环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大 C. 释放圆环,环下落时环中有逆时针方向的电流。‎ D. 释放圆环,环下落时环中有顺时针方向的电流。‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 当在如图所示的位置时,由于圆环与磁感线方向平行,穿过圆环的磁通量为零,圆环下落过程中,穿过圆环的变化率为零,圆环中不产生感应电流,也不受安培力,则圆环做自由落体运动,所以环下落时环的机械能守恒;根据牛顿第三定律可知圆环对磁铁无作用力,磁铁对桌面的压力等于磁铁受的重力,故选项A正确,B、C、D错误;‎ 故选选项A。‎ ‎6.如图所示,套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正的电小球,其质量为m,带电荷量为q,小球可在棒上滑动。现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中,设小球所带电荷量不变,在小球由静止下滑的过程中( )‎ A. 小球的加速度恒定不变。‎ B. 小球的加速度先减小,后增大。‎ C. 小球的速度先增大,后匀速下落。‎ D. 棒对小球弹力的大小不变。‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】小球下滑过程中,受到重力、摩擦力(可能有)、弹力(可能有)、向左的洛伦兹力、向右的电场力;开始阶段,洛伦兹力小于电场力,小球向下做加速运动,速度增大,洛伦兹力增大,小球所受的杆的弹力向左,大小减小,滑动摩擦力减小,小球所受的合力增大,加速度增大,小球做加速度增大的加速运动;当洛伦兹力等于电场力时,合力等于重力,加速度最大;小球继续向下做加速运动,洛伦兹力大于电场力,速度增大,洛伦兹力增大,小球所受的杆的弹力向右,大小为增大,滑动摩擦力增大,小球所受的合力减小,加速度减小,当时,,小球做匀速运动,所以小球小球先做加速度增大的加速运动,后做加速度减小的加速运动,最后做匀速运动,故选项C正确,A、B、D错误;‎ 故选选项C。‎ ‎7.如图所示的磁场中竖直放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右),由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量大小关系正确的是(  )‎ A. 穿过线圈S1的磁通量比较大 B. 穿过线圈S2的磁通量比较大 C. 穿过线圈S1、S2的磁通量一样大 D. 不能比较 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 线圈S1处的磁感线密集,磁感应强度大;线圈S2处的磁感线稀疏,磁感应强度小,由Φ=BS可知,面积相同时,穿过线圈S1的磁通量比较大,选项A正确.‎ 点睛:本题考查磁通量的大小判断,要知道磁通量可以用磁感线的条数进行判断,穿过线圈的磁感线条数越多,则磁通量越大.‎ ‎8.如图所示,半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,一带正电粒子以速度v0从A点沿直径AC方向射入磁场,从D点离开磁场,半径OD与OC成60°角,不计粒子重力,则带电粒子的比荷为( )‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】设粒子做匀速圆周运动的半径为r,如图所示,‎ ‎,所以r=R;粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿运动定律得:,解得,故选C.‎ ‎【点睛】带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题,关键是画出粒子圆周的轨迹,找圆心和半径,往往用数学知识求半径.‎ ‎9.如图所示为回旋加速器的示意图。两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中,一质子从加速器的A处开始加速。已知D型盒的半径为R,磁场的磁感应强度为B,高频交变电源的电压为U、频率为f,质子质量为m,电荷量为q。下列说法正确的是( )‎ A. 质子从磁场中获得能量 B. 质子的最大动能与高频交变电源的电压U有关,且随电压U增大而增加 C. 质子的最大速度不超过2πRf D. 质子的最大动能为 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】洛伦兹力对质子不做功,电场力对质子能做功,可知质子从电场中获得能量,选项A错误;质子出回旋加速器的速度最大,此时的半径为R,则.所以最大速度不超过2πfR.故C正确。,则质子的最大动能,与电压无关,故D正确,B错误;故选CD.‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道回旋加速器的原理以及电场和磁场的作用,知道最大动能与什么因素有关。‎ ‎10.如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小,当照射光强度增大时(  )‎ A. 电压表的示数减小 B. R2中电流减小 C. 小灯泡的功率增大 D. 电路的路端电压增大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AD、当光照强度增大时,光敏电阻R3的阻值减小,外电路总电阻减小,则由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,则由可知路端电压减小,因干路电流增大,则R1两端的电压增大,故电压表示数增大,故选项A、D错误;‎ B、因路端电压减小,电压表示数增大,则并联部分电压减小,故R2中的电流减小,故选项B正确;‎ C、由以上分析可知,通过小灯泡的电流增大,由可知灯泡功率增大,故选项C正确;‎ 故选选项BC。‎ ‎11.‎ 如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计的金属外壳和电容器的下极板都接地。在两极板间有一个固定在P点的点电荷,以E表示两板间的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则( )‎ A. θ减小,E不变 B. θ增大,E增大 C. θ增大,Ep增大 D. θ减小,Ep不变 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】电容器电量不变;上极板向下移动时,两板间的距离减小,根据可知,电容C增大,则根据C=Q/U可知,电压U减小;故静电计指针偏角θ减小;两板间的电场强度;因此电场强度与板间距无关,因此电场强度不变;因电场强度不变,且P点离下极板间距不变,因此P点的电势不变,那么电荷在P点的电势能也不变,故AD正确, BC错误;故选AD。‎ ‎【点睛】本题考查电容器的动态分析问题,解题的关键在于正确掌握电容的决定式和定义式;同时注意要掌握相关结论的应用,如本题中可以直接应用结论:当充电后断开电源时,如果只改变两板间距离,则两板间的电场强度不变。‎ ‎12.如图所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路.当一条形磁铁从高处下落接近回路时(  )‎ A. P、Q将互相靠拢 B. P、Q将互相远离 C. 磁铁的加速度仍为g D. 磁铁的加速度小于g ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、当一条形磁铁从高处下落接近回路时,穿过回路的磁通量增加,根据楞次定律的增缩减扩可知,P、Q将互相靠拢,回路的面积减小一点,使穿过回路的磁场减小一点,起到阻碍原磁通量增加的作用,故选项A正确,B错误;‎ CD、由于磁铁受到向上的安培力作用,所以合力小于重力,磁铁的加速度一定小于g,故选项D正确,C错误;‎ 故选选项AD。‎ 二、填空题 ‎13.如图所示,已知R1 =10Ω,R2 =20Ω,R3 =20Ω,AB两端间电压恒为30V,若CD之间接理想电压表,则电压表示数U =_____ V;若CD之间改接理想电流表,则电流表示数 I = ______A。‎ ‎【答案】 (1). 20 (2). 0.75‎ ‎【解析】‎ 试题分析:若CD之间接理想电压表,则电阻与串联;若CD之间改接理想电流表,则电阻与并联后与串联;根据串并联电路的电压和电流关系列式求解即可.‎ 若CD之间接理想电压表,则电阻与串联,故电压表读数为;若CD之间改接理想电流表,则电阻与并联后与串联,则电流表示数为;‎ ‎14.如图所示为实验室常用的两个量程的电压表原理图.当使用O、A两接线柱时,量程为3V;当使用O、B两接线柱时,量程为15V.已知电流计的内电阻Rg=500Ω ‎,满偏电流Ig=100 μA.则电阻 R=____Ω, R= ____Ω ‎【答案】 (1). ; (2). ;‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】串联分压电路的特点就是电流相同,在改装的电压表中,各量程达到满偏电压时,经过“表头”的电流均为满偏电流.根据串并联规律,接O、A时有: ‎ 解得:;‎ 接O、B时有: ‎ 解得:R2=1.2×105Ω ‎【点睛】明确电表的改装原理,知道电压表是电流表与分压电阻串联而成,当电压表达到量程时通过电流表的电流应为满偏电流.‎ ‎15.质量为m、长度为L的导体棒MN静止在水平导轨上.通过MN的电流为I,匀强磁场的磁感应强度为B,与导轨所在平面成θ角斜向上,如图所示.则导体棒MN受到的支持力的大小为 ____________,摩擦力的大小为_________________。.‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解:通过导体棒的电流,则导体棒受到的安培,棒的受力分析图如图所示,由共点力平衡条件,有:,,解得:;‎ 答案为:;;‎ 三.计算题:‎ ‎16.如图所示,匀强电场中有一直角三角形ABC,∠ACB=90°,∠ABC=30°,BC=‎20cm,已知电场线的方向平行于ABC所在平面,将电荷量的正电荷从A移到B点电场力做功为零,从B移到C点克服电场力做功,试求:‎ ‎(1)该电场的电场强度大小和方向;‎ ‎(2)若将C点的电势规定为零时,B点的电势。‎ ‎【答案】 (1)500V/m;方向由C垂直指向AB;(2)-50V。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)A到B过程:UAB==0‎ B到C过程:UBC==−50V      ‎ E==500V/m  ,方向由C垂直指向AB.     ‎ ‎(2)C为零电势点,故φC=0‎ 则有:φB-φC=UBC=-50V                 ‎ 解得:φB=-50V ‎【点睛】本题考查电势差、电势与场强的关系,要注意明确电场强度方向和电势之间的关系,注意应用电场线与等势面相互垂直这一关键所在.‎ ‎17.长为L的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示.磁感应强度为B,板间离也为L,极板不带电.现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,粒子的速度范围为______。‎ ‎【答案】或 ‎【解析】‎ ‎【详解】欲使粒子不打在极板上,如图所示,带正电的粒子从左边射出磁场时,其在磁场中圆周运动的半径R<L/4;粒子在磁场中做圆周运动由洛伦兹力提供向心力,即:qvB=m;可得粒子做圆周运动的半径: ‎ 所以粒子不打到极板上且从左边射出,则:即:。‎ 带正电的粒子从右边射出,如图所示,此时粒子的最小半径为R,由上图可知:R2=L2+(R-)2;可得粒子圆周运动的最大半径:R=,则:即:,故欲使粒子不打在极板上,粒子的速度必须满足或。‎ ‎18.如图为质谱仪的原理示意图,电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器,选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强电场的场强为E、方向水平向右.已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器,从G点垂直MN进入偏转磁场,该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场.带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片的H点.可测量出G、H间的距离为L.带电粒子的重力可忽略不计.求 ‎(1).粒子从加速电场射出时速度v的大小.‎ ‎(2).粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B1的大小和方向.‎ ‎(3).偏转磁场的磁感强度B2的大小.‎ ‎【答案】(1) (2) (3)‎ ‎【解析】‎ 试题分析:(1)由动能定理得 qU=①‎ 解得:‎ 由洛伦兹力与电场力大小相等得到: qvB1=Eq ②‎ 由①②联立得到:‎ 由左手定则得磁场方向垂直纸面向外。‎ ‎(3)粒子在磁场中运动是洛伦兹力通过向心力得到:‎ ‎③‎ ‎④‎ 由①③④联立解得:‎ 考点:动能定理,左手定则,向心力公式 点评:学生要明确粒子在加速电场做匀加速运动、在速度选择器中做直线运动、在偏转磁场中做匀速圆周运动。‎
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