【物理】重庆市第一中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】重庆市第一中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

重庆一中高2021级高二上期期末考试物理测试试题卷 一、单项选择题 ‎1.下列现象中，属于电磁感应现象的是 A. 小磁针在通电导线附近发生偏转 B. 通电线圈在磁场中受磁场作用力转动 C. 磁铁吸引小磁针 D. 闭合线圈靠近磁铁时产生电流 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小磁针在通电导线附近发生偏转是通电导线会在周围产生磁场，电流的磁效应，不是电磁感应现象，选项A错误；‎ B．通电线圈在磁场中受磁场作用力转动是通电导线在磁场中受力问题，不是电磁感应现象，选项B错误；‎ C．磁铁吸引小磁针是磁体之间的相互作用，不是电磁感应现象，选项C错误；‎ D．闭合线圈靠近磁铁时产生电流，属于电磁感应现象，选项D正确；‎ 故选D。‎ ‎2.在如图所示电路当中，当滑片向上移动时，则 ‎ A. A灯变暗、B灯变亮、C灯变暗 B. A灯变暗、B灯变亮、C灯变亮 C. A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮 D. A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】当滑片向上移动时,滑动变阻器阻值变大，则电路总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，则A灯变暗；并联支路的电压变大，则B灯变亮；通过B灯电流变大，而总电流减小，可知通过C灯的电流减小，则C灯变暗；‎ A．A灯变暗、B灯变亮、C灯变暗，与结论相符，选项A正确；‎ B．A灯变暗、B灯变亮、C灯变亮，与结论不相符，选项B错误；‎ C．A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮，与结论不相符，选项C错误；‎ D．A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选A。‎ ‎3.如图，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈。下面说法正确的是 A. 闭合开关S，A、B灯同时亮 B. 闭合开关S，A灯比B灯先亮 C. A、B灯最后一样亮 D. 断开开关S，A灯慢慢熄灭，B灯闪亮一下再慢慢熄灭 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．开关闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光。由于线圈的自感阻碍，A灯逐渐发光，由于线圈的电阻可以忽略，则两灯最后一样亮，故AB错误，C正确；‎ D．断开开关的瞬间，流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源线圈与两灯一起构成一个自感回路，则两灯逐渐同时熄灭，由于开始时两灯电流相等，则B灯不会闪亮，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎4.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。当电流大小I逐渐增大时 A. 环形导线有扩张的趋势 B. 环形导线有靠近长直导线的趋势 C. 环形导线中有逆时针方向的感应电流 D. 环形导线中有感应电流，但方向无法确定 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．当电流逐渐增大时，电流产生的磁场增大，穿过环形导线的磁通量增大，由楞次定律可知，环形导线的面积有收缩的趋势，故A错误；‎ B．当电流逐渐增大时，电流产生的磁场增大，穿过环形导线的磁通量增大，由楞次定律可知，环形导线有远离直导线的趋势，故B错误；‎ CD．当电流增大时，穿过线圈的磁通量向里增大，产生的感应电流的磁场方向向外，是逆时针方向的感应电流，故C正确，D错误；‎ 故选C。‎ ‎5.如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，金属棒与两导轨始终保持垂直，并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在水平匀强磁场中，棒在竖直向上的恒力F作用下匀速上升的一段时间内，下列说法正确的是（ ）‎ A. 通过电阻R的电流方向向左 B. 棒受到的安培力方向向上 C. 棒机械能的增加量等于恒力F做的功 D. 棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由右手定则可以判断出通过金属棒的电流方向向左，则通过电阻R的电流方向向右，故选项A错误；‎ B.由左手定则可以判断出金属棒受到的安培力方向向下，故选项B错误；‎ C.根据平衡条件可知重力等于恒力减去安培力，根据功能关系知恒力做的功等于棒机械能的增加量与电路中产生的热量之和，故选项C错误；‎ D.金属棒在竖直向上的恒力作用下匀速上升，安培力做负功，即克服安培力做功，根据功能关系知金属棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量，故选项D正确．‎ ‎6.如图所示，在匀强电场中，用细线悬吊一带电小球（质量为m，电量为q），稳定时，细线与竖直方向的夹角为θ，那么匀强电场的场强大小是 A. 唯一值是 B. 最大值是 C. 最小值是 D. 以上都不对 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】带电小球在电场中受到重力mg细线的拉力T和电场力F，根据三角形定则作出合力； 由图看出，当电场力F与细线垂直时，电场力F最小，场强最小，则有 F=qEmin=mgsinθ 得到场强最小值为 电场力最大值趋向无穷大，故场强的最大值趋向无穷大。 A．唯一值是，与结论不相符，选项A错误；‎ B．最大值，与结论不相符，选项B错误；‎ C．最小值是，与结论相符，选项C正确；‎ D．以上都不对，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选C。‎ ‎7.半径为R的圆形空间内，存在着垂直纸面向里的匀强磁场，一个带负电的粒子（不计重力），从A点以速度v0沿半径方向射入磁场，并从B点射出，，如图所示，则带电粒子在磁场中运动的时间为 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】画出粒子在磁场中运动的轨迹，如图所示．‎ ‎ 由图根据几何知识可知，粒子轨迹对应的圆心角为 ‎ 轨迹半径为 ‎ r=Rtan60°=R； ‎ 粒子运动的弧长为 ‎ ‎ 则粒子运动的时间又可以表示为：‎ ‎ ．‎ A．，与结论不相符，选项A错误；B．，与结论不相符，选项B错误；‎ C．，与结论不相符，选项C错误；D．，与结论相符，选项D正确；‎ 故选D。‎ ‎8.如图所示，水平放置两个平行金属导轨，间距L=0.5m，左右两端分别连接阻值r1=r2=2Ω的电阻，整个装置处在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B=2T。初始时将质量m=2kg、电阻不计的金属棒ab放置在水平导轨上。某时刻给金属棒一水平向右的速度v0=3m/s，运动一段时间后速度变为v=1m/s。金属棒与导轨接触良好，不计所有摩擦和导轨的电阻，则在此过程中 A. 金属棒上的电流方向由a到b B. 电阻r2上产生的焦耳热为8J C. 流过电阻r1的电荷量为4C D. 金属棒的位移为4m ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据右手定则可知，金属棒上的电流方向由b到a，选项A错误；‎ B．整个电路产生的焦耳热 则电阻r2上产生的焦耳热为4J，选项B错误；‎ C．由动量定理 而 则 则流过电阻r1的电荷量为2C，选项C错误；‎ D．根据 解得金属棒的位移为x=4m 选项D正确；‎ 故选D。‎ 二、多项选择题 ‎9.关于电场和磁场对电荷的作用力，下列说法正确的是 A. 洛伦兹力对运动电荷一定不做功 B. 带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用 C. 正电荷在电场中所受电场力的方向就是电场强度的方向 D. 正电荷在磁场中所受洛仑兹力的方向就是磁感应强度的方向 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．洛伦兹力与速度方向垂直，则对运动电荷一定不做功，选项A正确；‎ B．带电粒子在磁场中运动时，若速度方向与磁场方向平行，则不受洛伦兹力作用，选项B错误；‎ C．正电荷在电场中所受电场力的方向就是电场强度的方向，选项C正确；‎ D．正电荷在磁场中所受洛仑兹力的方向与磁感应强度的方向垂直，选项D错误；‎ 故选AC。‎ ‎10.电磁流量计如图甲所示，它是利用磁场对电荷的作用测出流过容器液体的流量，其原理可以简化为如图乙所示模型，液体内含有大量正、负离子，从容器左侧流入，右侧流出。在竖直向下的匀强磁场作用下，下列说法正确的是 A. 后表面M的电势高于前表面N的电势 B. 前表面N的电势高于后表面M的电势 C. 若仅增大磁感应强度，MN两表面的电势差将会增大 D. 若仅增大磁感应强度，MN两表面的电势差将会减小 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．因为液体从容器左侧流入，右侧流出，根据左手定则可知，正离子受到向里的洛伦兹力而偏向M，负离子受到向外的洛伦兹力而偏向N，则后表面M的电势高于前表面N的电势，选项A正确，B错误；‎ CD．当达到平衡时：‎ 则 U=Bdv 则仅增大磁感应强度，MN两表面的电势差将会增大，选项C正确，D错误；‎ 故选AC。‎ ‎11.如图所示，在竖直平面内有一正方形线框，磁场上下边界的宽度大于正方形的边长。开始时线框底边与匀强磁场的上边界重合，现将其由该位置静止释放，穿过该磁场区域，不计空气阻力，则下列说法正确的是 A. 线框进入磁场过程中感应电流为顺时针方向 B. 线框离开磁场过程中感应电流为顺时针方向 C. 线框底边刚进入和刚离开磁场时线圈的加速度大小可能相等 D. 线框离开磁场的过程，可能做先减速后匀速的直线运动 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据楞次定律，线框进入磁场过程中感应电流为逆时针方向，选项A错误；‎ B．根据楞次定律，线框离开磁场过程中感应电流为顺时针方向，选项B正确；‎ C．线框底边刚进入瞬间，速度为零，产生的感应电动势为零，下落加速度为g，完全进入磁场后下落加速度为g，随着下落速度的增大，出磁场时产生的安培力可能等于2mg，此时减速的加速度大小可能为g，即线框底边刚进入和刚离开磁场时线圈的加速度大小可能相等，故C正确； ‎ D．线框出磁场的过程，可能做先减速，随着速度减小，线框受到的安培力减小，当等于重力后线框做匀速直线运动，故D正确； ‎ 故选BCD。‎ ‎12.如图所示，圆形区域半径为R，区域内有一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，P为磁场边界上的最低点。大量质量均为m、电荷量为-q的带电粒子，以相同的速率从P点射入磁场区域，速度方向沿位于纸面内的各个方向。若粒子的轨道半径r=2R，A、C为圆形区域水平直径的两个端点，不计粒子重力和空气阻力，则 A. 粒子射入磁场的速率 B. 粒子在磁场中运动的最长时间 C 不可能有粒子从C点射出磁场 D. 若粒子射入磁场的速率可以调节，则可能有粒子从A点水平射出 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由洛仑兹力提供向心力 当r=2R时，速度 所以选项A错误。‎ B．要使带电粒子在圆形磁场中的时间最长，则是以磁场圆直径为弦的轨迹时间最长。由几何关系知：此轨迹在磁场的偏转角为60°，所以最长时间 所以选项B正确。‎ ‎ C．若入射速度恰当，则粒子能够通过C点，甚至能够找到圆心：作PC的中垂线，以P或C为圆心以2R为半径画弧交PC中垂线于OC，即通过C点轨迹的圆心，所以选项C错误。‎ D．若粒子的速度变为，则其运动半径为R，若粒子从P点向上入射，则从A点水平穿出，所以选项D正确。‎ 故选BD。‎ 三、实验题 ‎13.图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻。虚线方框内为换档开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个档位，5个档位为：直流电压1 V档和5 V档，直流电流1 mA档和2.5 mA档，欧姆档为“×100 Ω”．‎ ‎（1）图（a）中的B端与______（填“红”或“黑”）色表笔相连接；‎ ‎（2）关于R6的使用，下列说法正确的是_______（填正确答案标号）；‎ A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 ‎ B．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 C．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 ‎ ‎（3）某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为________mA；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________kΩ．‎ ‎【答案】 (1). 红 (2). C (3). 1.48mA (4). 1.1kΩ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]．根据欧姆表原理可知，内部电源的正极应接黑表笔，红表笔与内置电源负极相连，由图示电路图可知，B端与红表笔相连；‎ ‎（2）[2]．由电路图可知，R6只在测量电阻时才接入电路，故其作用只能进行欧姆调零，不能进行机械调零，同时在使用电流档时也不需要实行调节，故C正确，AB错误；‎ ‎（3）[3][4]．若与1连接，则量程为2.5mA，由图示表盘可知，其分度值为0.05mA，读数为1.48mA；选择开关接3时为欧姆档×100Ω挡，读数为：11×100=1100Ω=1.1kΩ；‎ ‎14.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：‎ A．干电池E(电动势约为1.5 V，内电阻约为1.0 Ω)‎ B．电压表V(0～15 V，内阻约为10kΩ)‎ C．电流表A(0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω)‎ D．电流表G(满偏电流Ig=3 mA，内阻Rg=10 Ω)‎ E．滑动变阻器R1(0～10 Ω，最大电流约为10 A)‎ F．滑动变阻器R2(0～100 Ω，最大电流约为1 A)‎ G．定值电阻R3＝990 Ω H．开关、导线若干 ‎（1）为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是________(填写“R1”或“R2”)； ‎ ‎（2）请在答题卡方框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号； ‎ ‎（ ）‎ ‎（3）如图所示为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1－I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，由图线可求得被测电池的电动势E＝_______ V，内电阻r＝_______ Ω．（结果均保留两位小数）‎ ‎【答案】 (1). R1 (2). 见解析图 (3). 1.48（1.46～1.48） 0.82（0.81～0.85）；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]．滑动变阻器起调节电路作用，若总电阻太大，则调节时电阻变化过大，使电路中电流太小，故应选取小一点的电阻，一般约为内阻的十倍即可；故选R1；‎ ‎（2）[2]．电路直接采用串联即可，15V电压表量程过大，可以用电流计与定值电阻串联，充当电压表使用，并联在电源两端，采用的是电流表内接法；电路图如右图所示；‎ ‎ （3）[3][4]．电流计G与定值电阻R3串联后的量程为U=Ig(R3+Rg)=3V，即由图可知纵轴截距为1.48mA，则对应的电压值为1.48V，即电源的电动势E=1.48 V，内阻 ‎（0.81～0.85均可以）‎ 四、计算题 ‎15.倾角θ=30°的光滑斜面上放着一个带正电的小球，小球质量为m，带电量为q，空间中存在一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，现将小球在斜面上由静止释放，求：‎ ‎（1）小球刚释放时的加速度大小；‎ ‎（2）小球在斜面上滑行多长距离后将会脱离斜面．‎ ‎【答案】（1）gsinθ（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）小球刚释放时的加速度大小 ‎ ；‎ ‎（2）小球脱离斜面时：‎ 又 v=at 解得小球脱离斜面经过的时间：‎ ‎16.如图甲所示，一正方形线圈的匝数n=240匝，边长为a＝0.5 m，线圈的总电阻R=2 Ω，线圈平面与匀强磁场垂直且固定，其中一半处在磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小B随时间t变化的关系如图乙所示，求：‎ ‎（1）线圈中的感应电流的大小和方向；‎ ‎（2）t＝4 s时线圈受到的安培力的大小．‎ ‎【答案】（1）1.5A，方向为逆时针方向（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律：‎ 线圈中的感应电流的大小 ‎ ‎ 电流方向为逆时针方向。‎ ‎（2）由图可知t＝4 s时B=0.6T 线圈受到的安培力的大小 ‎ ．‎ ‎17.如图所示，abcd为一矩形金属线框，总质量为m，其中ab＝cd＝L，ab边的电阻为R，cd边的电阻为，其它部分的电阻不计，整个装置用两根劲度系数均为k的绝缘轻弹簧悬挂起来。下方存在一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。初始时刻，使两弹簧处于自然长度，现给线框一竖直向下的初速度v0，当cd边第一次速度为0时，两根弹簧的弹力均为mg，整个下降过程中cd边始终未离开磁场，ab边未进入磁场。已知重力加速度大小为g，劲度系数为k的弹簧当形变量为x时具有的弹性势能。在整个下降过程中，求：‎ ‎（1）通过ab边的电荷量；‎ ‎（2）ab边上产生的热量．‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）当cd边第一次速度为0时，两根弹簧的弹力均为mg，此时弹簧伸长量 ‎ ‎ 此过程中 ‎ ‎ 联立解得：‎ ‎ ‎ 即通过ab边的电荷量 ‎（2）由能量关系 其中 ‎ ‎ 解得 ‎ ‎ 则ab边上产生的热量 ‎18.如图（a）所示，M、N为中心开有小孔的平行板电容器，两板间距D=2.5m，右侧有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=1×10-6T，磁场区域足够长，宽度d=1m。在电容器两极板间加上随时间周期性变化的交变电压，电压大小为2.5V，如图（b）所示，其周期T=8×10-6s。现有一束带负电的粒子，在内源源不断地从M板的小孔处射入电容器内，粒子的初速度视为0，其荷质比C/kg，不计粒子重力，求：‎ ‎（1）粒子在电容器中的加速度大小；‎ ‎（2）时刻射入的粒子进入磁场后做圆周运动的轨道半径；‎ ‎（3）若在磁场的右边界设置一屏幕，则时刻射入的粒子打在屏幕上的位置。‎ ‎【答案】（1）2×1011m/s2（2）3m（3）0.172m ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）两板间的场强 ‎ ‎ 根据牛顿第二定律 ‎ ‎ 解得 ‎ ‎ ‎（2）时刻射入的粒子在电场中先加速 此时运动距离 然后做减速运动，根据对称可知，在以后的向右运动0.9m速度减为零；然后反向加速运动，则在时间内向左运动，然后减速继续向左运动0.1m后速度减为零；此时粒子运动了一个周期，共向右运动了2×0.9-2×0.1=1.6m，则再向右粒子运动0.9m后，即加速后进入磁场，此时的速度 ‎ ‎ 根据可得进入磁场后做圆周运动的轨道半径 ‎ ；‎ ‎（3）若在磁场的右边界设置一屏幕，则由几何关系可知粒子打到屏上的点距离中心的距离