【物理】安徽省滁州市民办高中2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】安徽省滁州市民办高中2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

滁州市民办高中2019-2020学年度上学期期末试卷 高二物理 第I卷选择题(40分)‎ 一、选择题(共10小题，1-4小题为单选题，5-10小题为多选题，每小题4分，共40分)‎ ‎1.如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场中的磁感应强度．它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场中，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直．当线圈中通过逆时针方向电流I时，调节砝码使两臂达到平衡．下列说法中正确的是(　　)‎ ‎ ‎ A. 线圈只有bc边受到安培力 B. 线圈受到的磁场对它的力方向水平指向纸内 C. 若电流大小不变而方向反向，线圈仍保持平衡状态 D. 若发现左盘向上翘起，则增大线圈中的电流可使天平恢复平衡 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.磁场对电流有力的作用，线圈有bc边、ab边、cd边受到安培力，故A错误；‎ B.ab边、cd边受到安培力大小相等，方向相反，bc边受到安培力竖直向上，故有线圈受到的磁场对它的力方向竖直向上，B错误；‎ C.若电流大小不变而方向反向，bc边受到安培力竖直向下，线圈不会保持平衡状态，故C错误；‎ D.若发现左盘向上翘起，要使天平恢复平衡，则减小右盘向下的力或增大右盘向上的力，增大线圈中的电流，会增大线圈中向上的安培力，故D正确；‎ 故选D．‎ ‎2.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如图所示，根据图线可知：‎ A. 反映Pr变化的图线是b B. 电源电动势为8V C. 电源内阻为4Ω D. 当电流为0.5A时，外电路的电阻为6Ω ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由电源消耗功率和电源内部消耗功率表达式 可知，a是直线，表示的是电源消耗的总电功率，c是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率，b表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR，故A错误；‎ B．由图可知，当短路时，电流为2A，总功率P=8W；则由P=EI可知，‎ 故B错误；‎ C．内阻 故C错误；‎ D．当电流的大小为0.5A时，由闭合电路欧姆定律得，则有 故D正确。故选D。‎ ‎3.如图所示，竖直平面内有水平向左的匀强电场E，M点与P点的连线垂直于电场线，M点与N在同一电场线上．两个完全相同的带等量正电荷的粒子，以相同大小的初速度v0分别从M点和N点沿竖直平面进入电场，重力不计．N点的粒子垂直电场线进入，M点的粒子与电场线成一定夹角进入，两粒子恰好都能经过P点，在此过程中，下列说法正确的是 ‎ ‎ A. 电场力对两粒子做功相同 B. 两粒子到达P点的速度大小可能相等 C. 两粒子到达P点时的电势能都减小 D. 两粒子到达P点所需时间一定不相等 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由图可知MP两点在同一等势面上，所以两点间的电势差为零，而NP间的电势差大于零，根据W=qU知，电场力对M点的粒子不做功，对N点的粒子做正功，故A错误；‎ B.根据动能定理知N点的粒子到达P点时电场力做正功，所以速度增大，而M点的粒子到达P点时电场力不做功，所以速度大小不变，又因它们的初速度大小相等，所以两粒子达到P点的速度大小不等，故B错误；‎ C.M点的粒子到达P点时电势能不变，N点的粒子到达P点电场力做正功，所以电势能减少，故C错误；‎ D.在垂直于电场线方向，两个粒子都做匀速直线运动，设PM=L，设M点的粒子与电场线的夹角为α．则M点的粒子到达P点的时间 ：‎ N点的粒子到达P点的时间：‎ 由此可见，两粒子到达P点所需时间一定不相等，故D正确．‎ 故选D．‎ ‎【点睛】本题主要考查了电场力做功、电势能及速度的分解得应用，首先分析初末位置的电势差，判断电场力做功的关系．由动能定理分析速度大小关系．运用运动的分解法和运动学公式分析运动时间的关系．‎ ‎4.两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上．不计重力，下列说法不正确的有 A. a、b均带正电 B. a在磁场中飞行的时间比b的短 C. a在磁场中飞行的路程比b的长 D. a在P上的落点与O点的距离比b的近 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】a、b粒子的运动轨迹如图所示 A．粒子a、b都向下运动，由左手定则可知，a、b均带正电，故A正确；‎ BC．由洛伦兹力提供向心力有 得 可知，两粒子半径相等，根据上图中两粒子运动轨迹可知a粒子运动轨迹长度大于b粒子运动轨迹长度，运动时间a在磁场中飞行的时间比b的长，故B错误，C正确；‎ D．根据运动轨迹可知，在P上的落点与O点的距离a比b的近，故D正确。‎ 故选B。‎ ‎5.如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b（截面可视为点）．a被水平放置在倾角为的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x．当两细棒中均通以大小为I的同向电流时，a 恰能在斜面上保持静止（近似认为b在a处产生的磁感应强度处处相等，且与到b的距离成反比），则下列说法正确的是（  ）‎ A. b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向竖直向上 B. b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度大小为 C. 电流不变，若使b向上平移，a仍可能在原处保持静止 D. 电流不变，若使b向下平移，a将不能在原处保持静止 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.通电导体b处于通电导体a的磁场中，由右手螺旋定则可得通电导体b 处于竖直向上的磁场中，故A正确;‎ B.当导体a处于匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向上，则水平向右的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，因夹角为45°，则大小 ，故B错误；‎ C.题意可知，重力和水平向右的磁场力的合力与支持力平衡，当减小b在a处的磁感应强度，则磁场力减小，要使仍平衡，根据受力平衡条件，则可使b上移，即b对a的磁场力斜向上，故C正确；‎ D.当b竖直向下移动，导体棒间的安培力减小，根据受力平衡条件，当a受力的安培力方向顺时针转动时，只有大小变大才能保持平衡，而安培力在减小，因此不能保持静止，故D错误；‎ 故选ACD.‎ ‎【点睛】学会区分左手定则与右手螺旋定则，前者是判定安培力的方向，而后者是电流周围磁场的方向，并学会受力分析，同时掌握力的合成与分解的法则．‎ ‎6.如图所示，一个内壁光滑的绝缘细直管竖直放置．在管子的底部固定一电荷量为Q的正点电荷．在距离底部点电荷为h2的管口A处，有一电荷量为q、质量为m的点电荷由静止释放，在距离底部点电荷为h1‎ 的B处速度恰好为零．现让一个电荷量为q、质量为3m的点电荷仍在A处由静止释放，已知静电力常量为k，重力加速度为g，则该点电荷运动过程中（ ）‎ A. 速度最大处与底部点电荷的距离是 B. 速度最大处与底部点电荷的距离是 C. 运动到B处的速度是 D. 运动到B处的速度是 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 当点电荷的质量为m时，则在下落过程中受重力和电库仑力，下落到B点时速度为零，由动能定理可得：，即，当点电荷的质量变为3m时，下落到B点时库仑力不变，故库仑力做功不变，由动能定理得，解得；当重力等于库仑力时，合力为零，此时速度最大，，解得，‎ 故BC正确，AD错误，故选BC.‎ ‎【点睛】由题意可知，电荷在下落过程中受重力、库仑力，由动能定理可得出两力做功的关系；同理可应用动能定理求出当质量变化时B点的速度；通过对过程的分析可得出速度最大处的位置；并通过电场力做功的正负，来判定电势能增加还是降低．‎ ‎7.如图所示，一根重力G=0.1N、长L=1m的质量分布均匀的导体ab，在其中点弯成θ=60°角，将此导体放入匀强磁场中，导体两端a、b悬挂于两相同的弹簧下端，弹簧均为竖直状态，当导体中通过I=1A的电流时，两根弹簧比原长各缩短了△x=0.01m，已知匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度的大小B=0.4T，则 A. 导体中电流的方向为b→a B. 每根弹簧的弹力大小为0.10N C. 弹簧的劲度系数k=5N/m D. 若导体中不通电流，则弹簧伸长0.02m ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A：当导体中通过I=1A的电流时，两根弹簧比原长缩短，安培力方向向上，则左手定则，导体中电流的方向为b→a．故A项正确．‎ B：通电后，导体棒的有效长度 ，受到的安培力，据受力分析解得，每根弹簧的弹力大小为0.05N．故B项错误．‎ C：据解得．故C项正确．‎ D：若导体中不通电流 解得：，弹簧伸长0.01m．故D项错误．‎ ‎8.如图甲所示为电场中的一条电场线，在电场线上建立坐标轴，则坐标轴上O～x2间各点的电势分布如图乙所示，则( )‎ A. 在O～x2间，电场强度先减小后增大 B. 在O～x2间，电场强度方向没有发生变化 C. 若一负电荷从O点运动到x2点，电势能逐渐减小 D. 从O点静止释放一仅受电场力作用的正电荷，则该电荷在O～x2间一直做匀加速运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. φ−x图象的斜率的绝对值大小等于电场强度，由几何知识得知，斜率先增大后减小，则电场强度先增大后减小，但斜率一直是负，场强方向没有改变．故A错误，B正确；‎ C.由图看出O～x2间，电势逐渐降低，负电荷在高电势处电势能小，故负电荷从O点运动到x2点，电势能逐渐升高．故C错误；‎ D.从O点静止释放一仅受电场力作用的正电荷，受到的电场力方向与速度方向相同，做加速运动，即该电荷在O～x2间一直做加速运动，但电场强度先增大后减小，所以加速先增大后减小，所以不是匀加速运动．故D错误；‎ ‎9.如图所示，MN是纸面内的一条直线，其所在空间充满与纸面平行的匀强电场或与纸面垂直的匀强磁场(场区都足够大)，现有一重力不计的带电粒子从MN上的O点以水平初速度v0射入场区，下列有关判断正确的是 (　　)‎ A. 如果粒子回到MN上时速度增大，则空间存在的一定是电场 B. 如果粒子回到MN上时速度大小不变，则该空间存在的一定是电场 C. 若只改变粒子的速度大小，发现粒子再回到MN上时与其所成夹角不变，则该空间存在的一定是磁场 D. 若只改变粒子的速度大小，发现粒子再回到MN所用的时间不变，则该空间存在的一定是磁场 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.洛伦兹力对带电粒子不做功，不能使粒子速度增大，电场力可使带电粒子做功，动能增大，故A正确；‎ B.若带电粒子以与电场线平行的速度射入，粒子返回速率不变，故B错误；‎ C.如果是电场，只要MN是等势面即可，故C错误；‎ D.由知，粒子在磁场中运动的时间与速率无关，D正确。‎ 故选AD。‎ ‎10.利用霍尔效应制作 霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，当元件中通入图示方向的电流I时，C、D两侧面会形成一定的电势差U．下列说法中正确的是 A. 若C侧面电势高于D侧面，则元件中形成电流的载流子带负电 B. 若C侧面电势高于D侧面，则元件中形成电流的载流子带正电 C. 在地球南、北极上方测地磁场强弱时，元件工作面竖直放置时U最大 D. 在地球赤道上方测地磁场强弱时，元件工作面竖直放置且与地球经线垂直时，U最大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 若元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向向D侧面偏，则C侧面的电势高于D侧面的电势．故A正确；若元件的载流子是正电离子，由左手定则可知，正电离子受到的洛伦兹力方向向D侧面偏，则D侧面的电势高于C侧面的电势，故B错误；在测地球南、北极上方的地磁场强弱时，因磁场竖直方向，则元件的工作面保持水平时U最大，故C错误；地球赤道上方的地磁场方向水平，在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直，当与地球经线垂直时U最大．故D正确．故选AD．‎ 点睛：解决本题的关键知道霍尔效应的原理，知道电子受到电场力和洛伦兹力平衡，注意地磁场赤道与两极的分布．‎ 第II卷非选择题 二、实验题(共2小题，共18分)‎ ‎11.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ．步骤如下：‎ ‎（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度L=_____________mm；‎ ‎（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径D=_____________mm；‎ ‎（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为_________。‎ ‎（4）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：‎ 待测圆柱体电阻R 直流电源E（电动势4V，内阻不计）‎ 开关S导线若干 电流表A1（量程0～4mA，内阻约50Ω）‎ 电流表A2（量程0～10mA，内阻约30Ω）‎ 电压表V1（量程0～3V，内阻约10kΩ）‎ 电压表V2（量程0～15V，内阻约25kΩ）‎ 滑动变阻器R1（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）‎ 滑动变阻器R2（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）‎ 电流表选择_________，电压表选择_________，滑动变阻器选择________。‎ 为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在框中画出测量的电路图____________，并连接实物图_____________。‎ ‎（5）若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等，若已知伏安法测电阻电路中电压表和电流表示数分别用U和I表示，则用此法测出该圆柱体材料的电阻率ρ＝________．（不要求计算，用题中所给字母表示）‎ ‎【答案】 (1). 50.15 (2). 4.700 (3). 220 (4). A2 V1 R1 (5). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]主尺读数5cm=50mm，游标上第3条刻度线与主尺对齐，读数为3×0.05mm=0.15mm，则长度为50.15mm；‎ ‎(2)[2]螺旋测微器固定刻度读数为4.5mm，可动刻度读数为0.200mm，则直径为4.700mm；‎ ‎(3)[3]电阻的阻值：‎ R=22×10Ω=220Ω；‎ ‎(4)[4]电阻中最大电流约为 则电流表选A2；‎ ‎[5]电源电动为4V，电压表选V1．‎ ‎[6]要求测得多组数据进行分析，所以应该采用分压式接法，选择较小最大值滑动变阻器，故选R1，‎ ‎[7]因为 ‎，，‎ 则：‎ ‎，‎ 故选择电流表外接法。实验电路如图：‎ ‎[8]根据电路图画出的实物图如图所示：‎ ‎(5)[9]由电阻定律 ‎，；‎ 代入解得 ‎。‎ ‎12.某同学设计用伏安法测量一节干电池的电动势和内电阻．除待测干电池外，实验室可供选择的主要器材有：电压表V（量程，内阻未知）；电流表A（量程，内电阻）；电阻箱（）；滑动变阻器（）；开关；导线若干．‎ ‎(1)用图甲的电路测定电压表V的内阻．将调到，滑动变阻器的滑动触头移到_________（选填“左端”“右端”或“任意”）位置．然后闭合开关；‎ ‎(2)反复调节滑动变阻器的滑动触头，让电压表满偏；‎ ‎(3)保持滑动触头位置不变，反复调节．当电压表的示数为时， 的值为，则电压表的内阻为_______ ；‎ ‎(4)为满足用伏安法测量电源电动势和内电阻对器材的要求，并保证实验的精确度，应将电压表的量程扩大为原量程的倍，则电阻箱的阻值应调为_______ ；‎ ‎(5)设计测量电源电动势和内电阻的电路并将它画在指定的方框内_________（图中标明器材符号）；‎ ‎(6)多次改变滑动变阻器接入电路的值，记录多组电压表V的示数与电流表A的示数，经描点、连接得到图像如图乙所示．根据图像可求得该干电池的电势______ ；内电阻___________ ．（结果均保留位小数）‎ ‎【答案】(1). 左端 (3). 996.3 (4). 996.3 (5). (6). 1.66 0.92‎ ‎【解析】‎ ‎(1)滑动变阻器的滑动触头移到左端，防止闭合开关时电压表超量程．‎ ‎(3)电压表满偏即指向，保持不变，由于接入电路的值远小于电压表内阻，所以调节时支路的电压可认为保持 不变，与串联分压，，故．‎ ‎(4)量程扩大为倍，串联电阻应与电压表内阻相等，电阻箱R0阻值应调为后与电压表串联测路端电压．‎ ‎(5)设计测量电源电动势和内电阻的电路 ‎(6)，故该干电池的电动势，内电阻 三、计算题(共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明与演算步骤.)‎ ‎13.如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E＝50V，内阻r＝1Ω的电源和滑动变阻器R，导轨的宽度d＝0.2m，倾角θ=37°．质量m＝0.11kg的细杆ab垂直置于导轨上，与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，整个装置处在竖直向下的磁感应强度B＝2.2T的匀强磁场中，导轨与杆的电阻不计．现调节R使杆ab静止不动．sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10 m/s2，求：‎ ‎（1）杆ab受到的最小安培力F1和最大安培力F2；‎ ‎（2）滑动变阻器R有效电阻的取值范围．‎ ‎【答案】（1），；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由题意知：当棒具有向下的运动趋势时所受安培力最小，由物体平衡条件有 代入数据解得最小安培力．‎ 当棒具有向上的运动趋势时所受安培力最大，由物体平衡条件有：‎ 代入数据解得最大安培力．‎ ‎（2）设导体棒所受安培力为、时对应R的阻值为和，则有 代入数据解得，；则滑动变阻器R有效电阻的取值范围为．‎ ‎14.如图所示，在竖直平面内的平面直角坐标系xoy中，x轴上方有水平向右的匀强电场，有一质量为m，电荷量为-q（-q＜0）的带电绝缘小球，从y轴上的P（0，L）点由静止开始释放，运动至x轴上的A（-L，0）点时，恰好无碰撞地沿切线方向进入在x轴下方竖直放置的四分之三圆弧形光滑绝缘细管．细管的圆心O1位于y轴上，交y轴于点B，交x轴于A点和C（L，0）点．该细管固定且紧贴x轴，内径略大于小球外径．小球直径远小于细管半径，不计一切阻力，重力加速度为g．求：‎ ‎(1)匀强电场的电场强度的大小；‎ ‎(2)小球运动到B点时对管压力的大小和方向；‎ ‎(3)小球从C点飞出后会落在x轴上的哪一位置．‎ ‎【答案】(1)；(2)mg方向向下；(3)-7L．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球释放后在重力和电场力的作用下做匀加速直线运动，小球从A点沿切线方向进入，则此时速度方向与竖直方向的夹角为45°，即加速度方向与竖直方向的夹角为45°，则 解得：‎ ‎(2)根据几何关系可知，圆弧的半径 从P到B点的过程中，根据动能定理得：‎ 在B点，根据牛顿第二定律得：‎ 联立解得：‎ ‎，‎ 方向向上，由牛顿第三定律可知，小球运动到B点时对管的压力的方向向下 ‎(3)从P到A的过程中，根据动能定理得：‎ 解得：‎ 小球从C点抛出后做类平抛运动，抛出时的速度 小球的加速度 ‎，‎ 当小球沿抛出方向和垂直抛出方向位移相等时，又回到x轴，则有：‎ 解得：‎ 则沿x轴方向运动的位移 则小球从C点飞出后落在x轴上的位置 ‎15.如图所示，在坐标系xOy中，y轴左侧有沿x轴正方向的匀强电场，y轴右侧有垂直纸面向里匀强磁场．一带正电的粒子a从x轴上的M点垂直x轴以速度v0射入匀强磁场中，粒子的质量为m，电荷量为q（粒子重力不计），粒子经过y轴上的Q（0, ）‎ 点后又垂直经过x轴上的P（-l，0）点，求：‎ ‎（1）匀强电场的场强E；‎ ‎（2）匀强磁场的磁感应强度B；‎ ‎（3）M点的坐标；‎ ‎（4）若从x轴上的M点左侧的某点M′以相同速度射入另一个相同比荷的粒子b，该粒子飞进电场后恰好能够到达虚线上（虚线过P点且和x轴垂直），试求M′点的坐标．‎ ‎【答案】（1）（2）（3）（4）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】设粒子经过Q点时速度与y轴负向成角 水平方向：‎ 竖直方向：‎ 联立解得：‎ ‎，‎ 由动量定理得：‎ 解得：‎ ‎（2）由几何知识得：‎ 由得：‎ ‎（3）M点坐标;‎ 得 ‎（4）粒子b的半径也为r，经分析粒子b经过Q点即可恰好到达虚线