湖北省荆州中学2020学年高二物理上学期期末考试试卷（含解析）

湖北省荆州中学2020学年高二物理上学期期末考试试卷（含解析）

‎2020学年湖北省荆州中学高二上学期期末考试物理试题此卷只装订不密封 班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 ‎ 注意事项：‎ ‎1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。‎ ‎2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。‎ 第I卷（选择题)‎ 一、单选题 ‎1．电磁感应知识及其应用的下列说法错误的是（ ）‎ A．楞次定律告诉我们，感应电流的效（结）果总是要反抗引起感应电流的原因 B．磁电式电流表、电压表中线圈要绕在铝框上一个重要原因是利用电磁阻尼 C．在电磁炉上加热食品须使用金属器皿，是因金属在交变磁场中产生涡流发热 D．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势一定越大 ‎2．设每个通电 的圆环在圆心处产生的磁场的磁感应强度都为 B0。如图，两个相互绝缘的都通有电流 的圆环相互垂直放置，则这两个圆环中心处的磁场磁感应强度为（ ）‎ A.‎ A．B0 方向斜向右上方 B．B0 方向斜向后上方 C．B0 方向斜向左上方 D．2 B0 方向斜向后下方 ‎3．如图所示，A、B、C是一条电场线上的三个点，电场线的方向由A指向C，A、B之间的距离等于B、C之间的距离．A、B、C三点的电场强度的大小和电势分别用EA、EB、EC和φA、φB、φC表示，则（ ）‎ A．EA=EB=EC B．EA＞EB＞EC C．φA＞φB＞φC D．φA-φB=φB-φC ‎4．我们位于地球的北半球，曾经在教室的天花板上装有吊扇。假设吊扇的各叶片水平，只考虑该处地磁场的竖直分量，设地磁场磁感应强度的竖直分量的大小为B，叶片的长度为L，中间圆盘半径为R。电扇使用时转动的频率为f，逆着地磁场竖直分量的方向看吊扇，其叶片按逆时针方向转动，叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示，用E表示每个叶片上的感应电动势，则（ ）‎ A．E=πf (L + R )LB ，且a点电势高于b点电势 B．E=2πf(L –R )LB ，且a点电势高于b点电势 C．E=2πfL ( L - 2R ) B ，且a点电势低于b点电势 D．E=πfL ( L + 2R ) B ， 且a点电势低于b点电势 ‎5．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．棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线等长变短，θ角变小 C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小 ‎6．边长为L的闭合正三角形金属框架，左边竖直且与磁场右边界平行，完全处于垂直框架平面向里的匀强磁场中. 现用外力F把框架水平匀速拉出磁场（如图），若用E表示感应电动势大小，P表示外力的功率，则各物理量与框架运动位移x的关系图像正确的是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎7．一闭合线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成θ角，如图所示，磁场的磁感应强度随时间均匀变化。在下述几种方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是( )‎ A．仅把线圈匝数增加一倍 B．仅把线圈面积增加一倍 C．仅把线圈直径增加一倍 D．仅把线圈电阻率增加一倍 二、多选题 ‎8．中国科学家首次观察到反常霍尔效应．以下来分析一个常规霍尔效应：如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中．当电流通过导体板时，在导体板的上表面A和下表面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系式为，式中的比例系数K称为霍尔系数，设导体板单位体积中自由电子的个数为n，电子量为e．则下列说法正确的是（　　）‎ A．A的电势高于A′的电势 B．A的电势低于A′的电势 C．霍尔系数 D．霍尔系数 ‎9．如图所示，质量分别为m和2 m的A、B两个木块间用轻弹簧相连，放在光滑水平面上，A紧靠竖直墙壁。用水平力向左推B，将弹簧压缩，推到某位置静止时推力大小为F，弹簧的弹性势能为E。在此位置突然撤去推力，下列说法中正确的是（ ）‎ A．撤去推力的瞬间，B的加速度大小为 B．从撤去推力到A离开竖直墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒,机械能守恒 C．A离开竖直墙壁后，弹簧弹性势能最大值为 D．A离开竖直墙壁后，弹簧弹性势能最大值为E ‎10．如图所示，矩形ABCD位于匀强电场中，且与匀强电场方向平行．已知AB = 2 BC，A、B、D的电势分别为6 V、2 V、4 V．初动能为24eV、电荷量大小为4e的带电粒子从A沿着AC方向射入电场，恰好经过B．不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）‎ A．该粒子一定带负电 B．该粒子达到点B时的动能为40eV C．改变初速度方向，该粒子可能经过D D．改变初速度方向，该粒子可能经过C 第II卷（非选择题)‎ 三、实验题 ‎11．如图所示为验证动量守恒的实验装置示意图．‎ ‎（1）若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2。则要完成该实验须满足_______。‎ A．m1＞m2，r1＞r2 B．m1＞m2，r1＜r2 C．m1＞m2，r1= r2 D．m1＜m2，r1 = r2‎ ‎（2）0为斜槽末端垂足，P为碰前入射小球落点的平均位置，M、N两点为碰后两球平均落点位置，则在误差允许的范围内，关系式m1 OP=_________________（用m1、m2及图中字母表示）成立，即表示碰撞中动量守恒．‎ ‎12．一个表盘刻度清晰，但没有示数、量程，且内阻未知的电流表，一位同学想测量该电流表的量程和内阻，可以使用的实验器材如下：‎ A．电源(电动势约4V，内电阻忽略不计)‎ B．待测电流表 (量程和内电阻未知)‎ C．标准电流表（量程0.6A，内电阻未知）‎ D．电阻箱 (阻值范围0 ～ 999.9Ω)‎ E．滑动变阻器(阻值为0 ～ 20Ω)‎ F．滑动变阻器(阻值为0 ～ 20kΩ)‎ G．开关S和导线若干 该同学的实验操作过程为：‎ ‎①将实验仪器按图所示电路连接，滑动变阻器应选________(选填仪器前的字母序号)；‎ ‎②将电阻箱 的阻值调至最大，将滑动变阻器的滑片P移至某一位置，闭合开关S；接着调节电阻箱，直至电流表满偏，记录此时电阻箱的阻值和标准电流表的示数；‎ ‎③移动滑片P至滑动变阻器的另一位置，再次调节电阻箱直至电流表满偏，记录此时电阻箱的阻值和标准电流表的示数；‎ ‎④重复步骤③3～5次；‎ ‎⑤该同学记录了各组标准电流表的示数和电阻箱的阻值的数据，并作出图线；‎ ‎⑥根据图线可以求得电流表的量程为________A，内电阻为________Ω。‎ 四、解答题 ‎13．如图所示，在xoy平面内有和它垂直的范围足够大且方向向里的匀强磁场，磁感强度大小为B。质量为ｍ，带电量为+q的粒子，从Ｏ点以某一初速度垂直射入磁场，不计重力，其轨迹与x轴交于M点，与y轴交于N点（图中M、N未画出）。求：‎ ‎（1）粒子初速度方向与x轴正向夹角θ 的正切值。‎ ‎（2）粒子初速度v的大小。‎ ‎14．在与纸面平行的匀强电场中有A、O、B三点恰好构成一直角三角形（如图所示），其中OB 长为，OA长为。若把一带电量为的正电荷从O点移到B点，静电力做功；若把它从A点移到O点，则克服静电力做功，求匀强电场的电场强度。‎ ‎15．质谱仪是分析同位素的重要工具。如图所示,设质量为、电荷量为q的离子,从容器A下方的小孔不断飘入加速电场,其初速度可视为零,然后经过小孔垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,做半径为R的匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集,不考虑离子重力及离子间的相互作用。‎ ‎（1）求加速电场的电压U；‎ ‎（2）若容器A中有电荷量同为q、质量分别为和的同种元素的两种离子（设＞）,它们经电场加速后进入磁场中会发生分离.某次实验时加速电压的大小在U±ΔU范围内发生有微小变化。应在什么范围内才能使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠?‎ ‎16．如图所示，两根平行的光滑金属导轨与水平面成53°放置，两导轨上端接了一个Ω的定值电阻，导轨电阻忽略不计，在水平虚线P、Q间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的宽度为d = 1.0 m．导体棒、b的质量分别为、，电阻。现将它们分别从图中M、N处同时由静止释放，两棒向下滑动中与导轨始终垂直且接触良好，当刚穿出磁场时，正好进入磁场，且都是匀速穿过磁场区域。取重力加速度g = 10m/s2，sin53° = 0.8，cos53° = 0.6，不计电流间的相互作用，求：‎ ‎（1）从开始释放起到棒刚穿出磁场止，这个过程中，导体棒上消耗的电能？‎ ‎（2）从开始释放起到两棒相遇所用的时间以及相遇点与Q的距离（结果可以用分数表示）。‎ ‎2020学年湖北省荆州中学高二 上学期期末考试物理试题 物理答案 ‎1．D ‎【解析】‎ 楞次定律告诉我们，感应电流的效（结）果总是要反抗引起感应电流的原因，选项A正确；磁电式电流表、电压表中线圈常用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，利用电磁阻尼的作用，选项B正确；在电磁炉上加热食品须使用金属器皿，是因金属在交变磁场中产生涡流发热，选项C正确；对于同一线圈，当电流变化率越大时，线圈中产生的自感电动势一定越大，选项D错误；此题选择不正确的选项，故选D.‎ ‎2．B ‎【解析】‎ 根据安培定则可知，竖直放置的通电圆环在圆心O处产生的磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为B0，水平放置的通电圆环在圆心O处产生的磁感应强度方向竖直向上，大小为B0，两者相互垂直，根据平行四边形定则进行合成得知，O处的磁感应强度大小为B=B0，方向斜向后上方；故选B。‎ ‎3．C ‎【解析】‎ 顺着电场线方向，电势必定降低，则有φA＞φB＞φC．故C正确。一条电场线无法确定电场线疏密情况，所以无法比较三点场强的大小。故AB错误。若是匀强电场，φA-φB=φB-φC．若是非匀强电场，无法比较φA-φB与φB-φC的大小。故D错误。故选C。‎ ‎【点睛】‎ 本题考查对电场线两个意义的理解：根据电场线的方向，可判断电势的高低，根据电场线的疏密可判断场强的大小．一条电场线不能比较场强的大小．‎ ‎4．D ‎【解析】‎ 教室在北半球，地磁场竖直分量方向竖直向下，由右手定则可知，a点电势低，b点电势高。叶片转动的角速度：ω=2πf，叶片的感应电动势：‎ ‎；故选D.‎ ‎【点睛】‎ 风扇转动时叶片切割磁感线产生感应电动势，应用右手定则与E=BLv可以解题，注意切割磁感线的速度要取叶片两端点线速度的平均值。‎ ‎5．A ‎【解析】‎ 导体棒受力如图所示，；棒中电流I变大，θ角变大，故A正确；两悬线等长变短，θ角不变，故B错误；金属棒质量变大，θ角变小，故C错误；磁感应强度变大，θ角变大，故D错误；故选A．‎ 考点：安培力；物体的平衡 ‎【名师点睛】‎ 此题考查了安培力及物体的平衡问题；解题时对金属棒进行受力分析、应用平衡条件，根据安培力公式分析即可正确解题。‎ ‎6．B ‎【解析】‎ 当框架穿出磁场x距离后，线框切割磁感线的有效长度：L=2xtan30°=x，感应电动势：E=BLv= Bxv，E与x成正比，故A错误，B正确；感应电流：；安培力：FA=BIL=x2，框架做匀速直线运动，由平衡条件得：F=FA=x2，故C错误；拉力的功率：P=Fv=x2，故D错误；故选B。‎ ‎【点睛】‎ 本题以图象的形式考查了导体棒切割磁感线时感应电动势的计算、安培力的计算、功率的计算；根据相应的物理规律、公式推导出纵横坐标所表示物理量之间的关系是处理图象问题的关键。‎ ‎7．C ‎【解析】‎ 法拉第电磁感应定律：E=N，将线圈的匝数变化时，说明 一定时，E与N成正比。当线圈匝数增加为原来的1倍，则线圈产生的感应电动势也增加为原来的1倍，但线圈电阻也增加原来的1倍，因此线圈中的感应电流没有变化。故A错误；法拉第电磁感应定律：E=N，将线圈的面积增加1倍时，则△φ也增加1倍，则线圈产生的感应电动势是原来的2倍，由电阻定律R=ρ，可得线圈半径变为原来的 倍，则电阻是原来的倍，因此线圈中的感应电流是原来的倍，故B错误。法拉第电磁感应定律：E=N，将线圈的直径增加1倍时，则线圈面积是原来的4倍，因此△φ也是原来的4倍，所以线圈产生的感应电动势是原来的4倍，由电阻定律R=ρ，可得线圈电阻是原来的2倍，因此线圈中的感应电流是原来的2倍，即线圈中产生的感应电流增大1倍，故C正确；法拉第电磁感应定律：E=N，仅把线圈电阻率增加一倍，感应电动势不变，线圈电阻增加一倍，则线圈中的感应电流变为原来的一半。故D错误；故选C。‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律、电阻定律、闭合电路欧姆定律的内容，注意电阻定律中的S，并不是线圈面积.‎ ‎8．BD ‎【解析】‎ 根据左手定则知，电子向A板偏转，则A的电势低于A′的电势，因为I=nevS=nevhd，解得，根据evB＝e，解得U=vhB＝，因为U=，则霍尔系数K=．故BD正确，AC错误。故选BD。‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，注意偏转的是电子，掌握电流的微观表达式，结合洛伦兹力和电场力平衡进行求解．‎ ‎9．ABC ‎【解析】‎ A、撤去推力前,B处于静止状态,弹簧的弹力与F0二力平衡.撤去F的瞬间,弹簧的弹力不变,根据牛顿第二定律得,B的加速度大小为.故A正确.B、从撤去推力到 A离开竖直墙之前,墙壁对B有弹力作用,A、B和弹簧组成的系统合外力不等于零,系统的动量不守恒.因为只有弹力做功,系统的机械能守恒,故B正确.C、D,A离开竖直墙后,系统所受的合外力为零,动量守恒;弹簧的弹力做功,系统的机械能守恒.当A、B的速度相等时,弹簧的弹性势能最大；对于从撤去推力到A离开竖直墙之前,机械能守恒,设A刚离开墙壁时，B的速度大小为 .则有 ,得；A离开墙壁后,根据系统的动量守恒得:；根据系统的机械能守恒得:；计算得出,弹簧的弹性势能最大值: ,所以C选项是正确的,D错误.综上所述本题答案是：ABC ‎【点睛】‎ 撤去F的瞬间,B所受的弹力大小等于F0,根据牛顿第二定律求出撤去推力瞬间的加速度大小;分析A、B和弹簧组成的系统所受的外力,判断动量和机械能是否守恒.‎ A离开竖直墙后,根据动量守恒定律和机械能守恒定律分析A离开竖直墙后,A、B的最大弹性势能.‎ ‎10．AC ‎【解析】‎ 根据匀强电场中平行的等间距的两点间的电势差相等，取AB的中点O，则O点的电势为4V，连接OD则为等势线，电场强度与等势面垂直，且有高电势指向低电势，电场强度垂直OD斜向上，由物体做曲线运动的条件，电场力斜向下，故电荷为负电荷；故A正确；由动能定理，得qU=EB-EA；-4e（6-2）=EB-24e；EB=8eV，故B错误；同理，由动能定理，得qU=ED-EA；-4e（6-4）=ED-24e；ED=16eV，故C正确；求得C点的电势为0，由动能定理，得qU=EC-EA=-4e（6-0）=EC-24e   EC=0，由曲线运动可知，粒子到达C点动能不为零，故D错误；故选AC。‎ ‎【点睛】‎ 关键知道：匀强电场中平行的等间距的两点间的电势差相等，找到等势线，利用电场力做功与电势能变化的关系以及电场强度与电压的关系求解.‎ ‎11．（1）C （2）m1OM + m2ON ‎【解析】‎ ‎（1）为保证两球发生对心正碰，两球的半径应相等，为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，故选C。‎ ‎（2）小球离开轨道后做平抛运动，小球抛出点的高度相等，则它们在空中的运动时间t相等，验证碰撞中的动量守恒，需要验证：m1v1=m1v1′+m2v2，则：m1v1t=m1v1′t+m2v2t，m1x1=m1x1′+m2x2，因此需要验证：m1OP=m1OM+m2ON．‎ ‎【点睛】‎ 本题考查利用平抛运动验证动量守恒定律；主要是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证．‎ ‎12．①E ⑥0.3；0.5‎ ‎【解析】‎ ‎①为方便实验操作，滑动变阻器应选择E；‎ ‎⑥通过电流表的电流：，I-图象是截距：b=Ig=0.3A，图象的斜率：k=IgRg==0.15，电表内阻：。‎ ‎【点睛】‎ 本题考查了实验器材的选择、求电表内阻与量程、电压表的改装问题，要掌握实验器材的选择原则，根据电路图应用并联电路特点与欧姆定律求出图象的函数表达式是解题的关键．‎ ‎13．（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）磁场方向垂直坐标平面向里时，粒子初速度方向与x轴的夹角为θ，射入磁场做匀速圆周运动，由几何关系可作出轨迹如图所示：‎ 设圆半径为R，由数学关系得： ①‎ ‎ ②‎ 由①②解得：‎ 所以θ=arctan ‎（2）由①②解得：R=‎ 由洛伦兹力提供向心力得：Bqv=m 解得：‎ ‎【点睛】‎ 本题主要考查了带电粒子在磁场中的运动问题，要求同学们能画出粒子运动轨迹，结合几何关系求解．‎ ‎14．2×103V/m，方向与OB成300斜向右上 ‎【解析】‎ ‎；；‎ 则AO的中点C与B点电势相等，过O点做BC的垂线即为场强的方向；由几何关系可知∠BCO=300，则.方向与OB成300斜向右上。‎ ‎15．（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）设离子经电场加速后进入磁场时的速度为v，由动能定理得：qU=mv2…①‎ 离子在磁场中做匀速圆周运动，所受洛伦兹力提供向心力，有：…②‎ 由①②式解得：…③‎ ‎(2)由前面得:‎ 电压变化时,质量较小的m离子在磁场中运动的最大半径为: ‎ 质量较大的m′ 离子在磁场中运动的最小半径为: ‎ 两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠的条件为: Rmax

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