安徽省泗县三中2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）

安徽省泗县三中2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）

安徽省泗县三中2020学年度上学期高二期末考试卷物理试题 ‎ 一、选择题：‎ ‎1. 不带电的金属球A的正上方有一点B，该处有带电液滴自静止开始落下，到达A球后电荷全部传给A球，不计其他的影响，则下列叙述中正确的是(　　)‎ A. 第一液滴做自由落体运动，以后的液滴做变加速直线运动，而且都能到达A球 B. 当液滴下落到重力等于库仑力位置时，速度为零 C. 当液滴下落到重力等于库仑力位置时，开始做匀速运动 D. 一定有液滴无法到达A球 ‎【答案】D ‎【解析】第一滴液滴只受重力做自由落体运动，当液滴落到金属球上后，将会产生电场，以后液滴将受力向上的电场力作用而做变加速运动，随着球A液滴增多，带电量增大，空间产生的场强增强，以后液滴所受的电场力增大，这些液滴先加速后减速，就不一定能到达A球，故A错误；当液滴下落到重力等于电场力位置时，加速度为零，速度最大，当继续向下运动时电场力增大，电场力将大于重力，开始做减速运动，故BC错误；由上分析可知，当电场力做的负功大于重力做的正功时，液滴将不会到达A球，故D正确。所以D正确，ABC错误。‎ ‎2. 某空间存在着水平方向的匀强磁场，A、B两个物块叠放在一起，并置于光滑的绝缘水平地面上，物块A带正电，物块B为不带电的绝缘块，水平恒力F作用在物块B上，使A、B一起由静止开始向左运动．在A、B一起向左运动的过程中，以下关于A、B受力情况的说法中，正确的是（　　）‎ A. A对B的压力变小 B. A、B之间的摩擦力保持不变 C. A对B的摩擦力变大 D. B对地面的压力保持不变 ‎【答案】B ‎【解析】整体在水平方向上只受到F作用，所以AB的加速度不变，f=ma可得A受到的B给的向前的摩擦力不变，运动过程中A受到竖直向下的洛伦兹力，因为AB之间没有发生相对滑动，所以不影响AB之间的静摩擦力大小故B正确 思路分析：整体在水平方向上只受到F作用，所以AB的加速度不变，f=ma可得A受到的B给的向前的摩擦力不变，‎ 试题点评：理解影响静摩擦大小的因素是做对本题的关键 ‎3. 如图所示电路中，R为某种半导体气敏元件，其阻值随周围环境一氧化碳气体浓度的增大而减小．当一氧化碳气体浓度减小时，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 电压表V示数减小 B. 电流表A示数减小 C. 电路的总功率增大 D. 变阻器R1的取值越小，电表示数变化越明显 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：当一氧化碳气体浓度减小时，R增大，总电阻增大，则总电流减小，内电压减小，路端电压增大，可知，通过R1的电流增大，因此电压表V示数增大，通过变阻器的电流增大，则电流表A示数减小．故A错误，B正确．电路的总功率为 P=EI，E不变，I减小，则P减小，故C错误．变阻器R1的取值越大，R1与R并联的阻值越接近R，R对电路的影响越大，则知变阻器R1的取值越大，电压表示数变化越明显．故D错误．故选B．‎ 考点：电路的动态分析 ‎4. 两个等量点电荷P、Q在真空中产生的电场线（方向未画出）如图所示，一电子在A、B两点所受的电场力分别为FA和FB，则它们的大小关系为（ ）‎ A. FA＝FB B. FA＞FB C. FA＜FB D. 无法确定 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：从电场线的疏密判断， A点的电场强度比B点的电场强度大，故EA＞EB．根据电场力F＝qE知，FA＞FB，故B正确，ACD错误．故选B．‎ 考点：电场线；电场强度 ‎5. 质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S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. M带负电，N带正电 B. M的速率小于N的速率 C. 洛伦兹力对MN做正功 D. M的运行时间大于N的运行时间 ‎【答案】A ‎【解析】A项：根据洛伦兹力的特点：洛伦兹力方向始终垂直速度方向，所洛伦兹力不做功，故A项错误；‎ B项：由 得 由图可知M运动半径大于N的运动半径，所以M的速率大于N的速率，故B项错误；‎ C项：根据洛伦兹力提供向心力，再由左手定则可知，M带负电，N带正电，故C 项正确；‎ D项：M、N在磁场中运行的时间都为 ，故D项错误。‎ 点晴：解决本题关键理解带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式 ，周期公式 ；注意利用左手定则判断负电荷所受洛伦兹力方向时，四个手指应指向负电荷运动的相反方向。‎ ‎6. 如图所示，已知R1＝3kΩ，R2＝2kΩ，R3＝1kΩ，I＝10mA，I1＝6mA，则a、b两点电势高低和通过R2中的电流是(　　)‎ A. a比b高，7 mA B. a比b高，2 mA C. a比b低，7 mA D. a比b低，2 mA ‎【答案】C ‎【解析】根据欧姆定律得R1和R3两端的电压分别为U1=I1R1=6×10–3×3×103 V="18" V，则a点的电势比c点电势低18 V，U3=I3R3=(I–I1)R3="4" V，b点的电势比c点电势低4 V，所以a电势比b点电势低；R2两端的电压为U2=U1–U3="14" V，通过R2中电流为，故选C。‎ ‎7. 如图所示，地面上空有水平向右的匀强电场，将一带电小球从电场中的A点以某一初速度射出，小球恰好能沿与水平方向成角的虚线由A向B做直线运动，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）‎ A. 小球带正电荷 B. 小球受到的电场力与重力大小之比为 C. 小球从A运动到B的过程中电势能增加 D. 小球从A运动到B的过程中电场力所做的功等于其动能的变化量 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：根据题意，受力分析如图所示：‎ 由于小球沿直线运动，则合力与速度在同一直线上，故小球受到的电场力水平向左，故小球带负电，所以选项A错误；由图可知：，故小球受到的电场力与重力大小之比为，故选项B错误；由于小球从A到B电场力做负功，故电势能增加，故选项C正确；根据动能定理可知：，故选项D错误。‎ 考点：带电粒子在电场中的运动 ‎【名师点睛】带电液滴从静止开始由A沿直线运动到B，是我们判定电场力方向的突破口，在今后的学习中我们经常用到要注意掌握。‎ ‎8. 如图所示，M．N为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值。静止的带电粒子带电荷量为，质量为m（不计重力）从P经电场加速后，从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，CD为磁场边界上的一绝缘板，它与N板的夹角为，孔Q到板的下端C的距离为L，当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，则（ ）‎ A. 两板间电压的最大值 B. CD板上可能被粒子打中区域的长度 C. 粒子在磁场中运动的最长时间 D. 能打到N板上的粒子的最大动能为 ‎【答案】BD ‎【解析】粒子运动轨迹如图所示：‎ A、当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，由几何知识得：，‎ 粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得，‎ 在加速电场中，由动能定理得：，解得：，故A错误；‎ B、设粒子轨迹与CD相切于H点，此时粒子半径为，粒子轨迹垂直打在CD边上的G点，则GH间距离即为粒子打中区域的长度s，根据几何关系：，解得：‎ ‎，根据几何关系可得粒子打中区域的长度：‎ ‎，故B正确；‎ C、粒子在磁场中运动的周期为：粒子在磁场中运动的最大圆心角：，‎ 所以粒子在磁场中运动的最长时间为：，故C错误；‎ D、当粒子在磁场的轨迹与CD边相切时，即粒子半径时，打到N板上的粒子的动能最大，最大动能：，根据洛伦兹力提供向心力可得：，解得：，故D正确。‎ 点睛：本题是带电粒子在组合电场和磁场中运动的特殊情况：带电粒子先在电场中加速，后进入磁场做匀速圆周运动，由于加速电场的电压可变，导致进入磁场的速度变化、从而半径发生变化，要根据磁场区域的几何关系、根据选项的要求进入分析判断。‎ ‎9. 为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a=1m、b=0．2m、c=0．2m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B=1．25T的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极，污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时，测得两个电极间的电压U=1V．且污水流过该装置时受到阻力作用，阻力f=kLv，其中比例系数k=15Ns/m2，L为污水沿流速方向的长度，v为污水的流速．下列说法中正确的是（ ）‎ A. 金属板M电势不一定高于金属板N的电势，因为污水中负离子较多 B. 污水中离子浓度的高低对电压表的示数也有一定影响 C. 污水的流量（单位时间内流出的污水体积）Q=0．16m3/s D. 为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压强差为△P=1500Pa ‎【答案】CD ‎【解析】试题分析：根据左手定则，知负离子所受的洛伦兹力方向向下，则向下偏转，N板带负电，M板带正电，则N板的电势比M板电势低，故A错误；最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡，有：，解得：，与离子浓度无关，故B错误；污水的流速：，则流量，故C正确；污水的流速：；污水流过该装置时受到阻力：；为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压力差是60N，则压强差为，故D正确 考点：考查了带电粒子在复合场中的运动 ‎【名师点睛】根据左手定则判断洛伦兹力的方向，从而得出正负离子的偏转方向，确定出前后表面电势的高低．最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据平衡求出两极板间的电压，以及求出流量的大小 ‎10. 电除尘器除尘机理的示意图．尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的．下列表述正确的是 （ ）‎ A. 到达集尘极的尘埃带正电荷 B. 电场方向由集尘极指向放电极 C. 带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D. 同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 ‎【答案】BD ‎【解析】试题分析：由图示可知，集尘机电势高，放电极电势低，放电极与集尘极间电场方向向左，即电场方向由集尘极指向放电极，尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移，则知尘埃所受的电场力向右，故到达集尘极的尘埃带负电荷，故A错误，B正确．电场方向向左，带电尘埃所受电场力方向向右，带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相反，故C错误；由F=Eq可知，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故D正确；故选BD．‎ 考点：静电除尘 ‎【名师点睛】本题考查运用分析实际问题工作原理的能力，解题时，抓住尘埃的运动方向是突破口，要求同学们熟练掌握静电的防止与应用的具体实例。‎ 视频 ‎11. 如图所示，真空中M、N处放置两等量异种电荷，a、b、c为电场中的三点，实线PQ为M、N连线的中垂线，a、b两点关于MN对称，a、c两点关于PQ对称，已知一带正电的试探电荷从a点移动到c点时，试探电荷的电势能增加，则以下判定正确的是 (　　)‎ A. M点处放置的是负电荷 B. a点的场强与c点的场强完全相同 C. a点的电势高于c点的电势 D. 若将该试探电荷沿直线由a点移动到b点，则电场力先做正功，后做负功 ‎【答案】AD ‎【解析】AC、因正电荷由a到c电势能增加，则电场力做负功，则电势升高．故c点电势高于a点电势．则M点为负电荷，故A正确，C错误；‎ B、a点与c点为关于两电荷的中垂线对称，则场强大小相等但方向不同，故B错误；‎ D、将该试探电荷沿直线由a 点移动到b点，根据等势线分布图可知，电势先降低后升高，则电势能先减小后增大，电场力先做正功、后做负功．故D正确；‎ 故选AD。‎ ‎12. 如图所示,AOB为一边界为圆的匀强磁场,O点为圆心,D点为边界OB的中点,C点为边界上一点,且CD∥AO。现有两个完全相同的带电粒子以相同的速度射入磁场（不计重力及粒子间的相互作用）,其中粒子1从A点正对圆心射入,恰从B点射出,粒子2从C点沿CD射入,从某点离开磁场,则可判断 A. 粒子2在B、C之间某点射出磁场 B. 粒子2必在B点射出磁场 C. 粒子1与粒子2在磁场中的运行时间之比为3∶2‎ D. 粒子1与粒子2的速度偏转角度应相同 ‎【答案】BC ‎【解析】粒子运动轨迹如图所示：‎ A、粒子1从A点正对圆心射入，恰从B点射出，粒子在磁场中运动的圆心角为90°，粒子轨道半径等于BO，粒子2从C点沿CD射入其运动轨迹如图所示，设对应的圆心为，运动轨道半径也为BO，连接、，是平行四边形，，则粒子2一定从B点射出磁场，故A错误，B正确；‎ C、粒子1在磁场中转过的圆心角，连接PB，可知P为的中点，由数学知识可知，，两粒子的速度偏角不同，粒子在磁场中运动的周期：，两粒子的周期相等，粒子在磁场中的运动时间，的运动时间之比：，故C正确，D错误。‎ 点睛：本题考查了粒子在匀强磁场中的运动，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，作出粒子运动轨迹、应用数学知识、周期公式即可正确解题。‎ 二．实验题 ‎13. 某实验小组为了测定某一标准圆柱形导体的电阻率，进行如下实验：‎ ‎（1）首先用多用电表进行了电阻测量，主要实验步骤如下:‎ A．把选择开关扳到“×10”的欧姆档上 B．把表笔插入测试孔中，先把两根表笔接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位上 C．把两根表笔分别与圆柱形导体的两端相接，发现这时指针偏转较大 D．换用 “×100”的欧姆档进行测量，随即记下欧姆数值 E．把表笔从测试笔插孔中拔出后，将选择开关旋至OFF档，把多用电表放回原处 改正上述实验的两处操作错误；‎ 错误一______________________；‎ 错误二______________________；‎ ‎（2）分别用游标卡尺和螺旋测微器对圆柱形导体的长度L和直径d进行测量，结果如图所示，则读数分别是L=________mm，d=________mm。‎ ‎（3）为使实验更准确，再采用“伏安法”进行电阻测量，下图中的两个电路方案中，应该选择图________。用实验中读取电压表和电流的示数U、I和（2）中读取的L、d，计算电阻率的表达式ρ=________。‎ ‎【答案】 (1). 错误一：换用“×1”的欧姆档 (2). 错误二：没有重新欧姆调零 (3). 23．7mm (4). 2．795mm（2．793mm---2．797mm） (5). 乙 (6). ‎ ‎【解析】试题分析：①当把两根表笔分别与圆柱形导体的两端相接，发现这时指针偏转较大时应换用“×1”的欧姆档；换当后要重新调零；②L＝2.3cm+0.1mm×7=23.7mm，d=2.5mm+0.01mm×29.5=2.795mm．③根据步骤①可知，导体的电阻不过几十欧姆，阻值较小，故采用电流表外接电路，故选乙图；根据，可解得 考点：测定导体的电阻率 ‎【名师点睛】此题是测量导体的电阻率的实验；对欧姆表的使用应注意关键的步骤：选档和调零，注意每次换挡后必须要调零；游标卡尺和螺旋测微器的读数是常考不衰的问题；注意掌握安培表内接法和外接法的条件.‎ ‎14. 某研究性学习小组利用如图所示电路测量某电池的电动势E和内电阻r.由于该电池的内电阻r较小，因此在电路中接入了一阻值为2.0Ω的定值电阻R.‎ ‎(1)按照实物连线图在虚线框内画出实验电路图____________________________：‎ ‎(2)闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读出电压表相应的示数U，并计算出通过电阻箱的电流数值I，为了比较准确地得出实验结论，在坐标纸中画出了如下图所示的U－I图象，由图象可得：‎ E＝________V，r＝________Ω.‎ ‎【答案】 (1). 如图所示：‎ ‎ (2). 2.0 (3). 0.5‎ ‎【解析】试题分析：（1）根据实物图画出电路图：‎ ‎（2）电源的图像与纵轴的截距为电源电动势的数值，由图可知；由图可得,则。‎ 考点：测量电源电动势和内阻。‎ ‎...............‎ 三、计算题 ‎15. 如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连，它的极板长L＝0．4m，两板间距离d＝4×10－3m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m＝4×10－5kg，电量q＝＋1×10－8C．（g＝10 m/s2）问：‎ ‎（1）微粒入射速度v0为多少？‎ ‎（2）为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U应取什么范围？‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】试题分析：（1）粒子刚进入平行板时，两极板不带电，粒子做的是平抛运动，则有：‎ 水平方向有：‎ 竖直方向有：‎ 解得。‎ ‎（2）由于带电粒子的水平位移增加，在板间的运动时间变大，而竖直方向位移不变，所以在竖直方向的加速度减小，所以电场力方向向上，又因为是正电荷，所以上极板与电源的负极相连，当所加电压为U时，微粒恰好从下板的右边缘射出，则有：，‎ 根据牛顿第二定律得：，解得：，故范围为。‎ 考点：带电粒子在匀强电场中的运动 ‎【名师点睛】解得此类问题，首先要正确的对带电粒子在这两种情况下进行正确的受力分析，确定粒子的运动类型．解决带电粒子垂直射入电场的类型的题，应用平抛运动的规律进行求解；此类型的题要注意是否要考虑带电粒子的重力，原则是：除有说明或暗示外，对基本粒子（例如电子，质子、粒子、离子等），一般不考虑重力；对带点微粒，（如液滴、油滴、小球、尘埃等），一般要考虑重力。‎ ‎16. 如图所示，在绝缘光滑水平面的上方存在着水平方向的匀强电场，现有一个质量m=2.0×10-3kg、电荷量q=2.0×10-6C的带正电的物体(可视为质点)，从O点开始以一定的水平初速度向右做直线运动，其位移随时间的变化规律为x=6.0t -10t2，式中x的单位为m，t的单位为s。不计空气阻力，取g=10 m/s2。‎ ‎(1) 求匀强电场的场强大小和方向；‎ ‎(2) 求带电物体在0～0.5 s内电势能的变化量．‎ ‎【答案】（1） 水平向左（2）2×10-2J ‎【解析】试题分析：（1）由s=6．0t-10t2得加速度大小为：a=20m/s2‎ 根据牛顿第二定律：Eq=ma 解得场强大小为：E=2．0×104N/C 电场强度方向水平向左 ‎（2）由x=6．0t-10t2得初速度为：v0=6．0m/s 减速时间：t1=0．3s ‎0．3s内经过的路程x1=v0t1-a1t2=0．9 m 后0．2s物体做反向匀加速直线运动，经过的路程 x2=a2t2=0．4m 物体在0．5s内发生的位移为x=0．9-0．4=0．5‎ 电场力做负功，电势能增加：△Ep=qEx=2×10-2J 考点：牛顿定律的应用；电势能 ‎17. 用磁场可以约束带电离子的轨迹，如图所示，宽d=2cm的有界匀强磁场的横向范围足够大，磁感应强度方向垂直纸面向里，B＝1T。现有一束带正电的粒子从O点以v＝2×106 m/s的速度沿纸面垂直边界进入磁场。粒子的电荷量q＝1.6×10－19C，质量m＝3.2×10－27kg。求：‎ ‎(1)粒子在磁场中运动的轨道半径r和运动时间t是多大？‎ ‎(2)粒子保持原有速度，又不从磁场上边界射出，则磁感应强度最小为多大？‎ ‎【答案】(1) (2) 2 T ‎【解析】【试题分析】(1)根据粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，结合牛顿第二定律与几何关系，即可求解．(2)根据粒子不从磁场上边界出射，其轨迹与上边界相切，画出运动轨迹图，根据半径公式，即可求解．‎ ‎(1)带电粒子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图:‎ 则 ①‎ 即：‎ 解得：R＝4×10-2 m ②‎ 设粒子在磁场里运动轨迹对应的圆心角为θ，则： ③‎ 解得：‎ 由 和 ④‎ 所以带电离子在磁场里的运动时间： ⑤‎ ‎(2)粒子不从磁场上边界出射，其轨迹与上边界相切，如图:‎ 设最大半径为Rm，磁感应强度最小为Bm，则：Rm=d ⑥‎ 由 得： ⑦‎ 解得：Bm=2 T ‎【点睛】考查粒子在磁场中做匀速圆周运动，掌握牛顿第二定律的应用，注意正确画出运动轨迹图是解题的关键．‎ ‎18.‎ ‎ 某科研小组在研究电场时发现仅存于椭圆区域的一种匀强电场，如图所示，椭圆方程为。电场的场强为E、方向沿x轴正向。在坐标原点O处有平行于纸面沿y轴正方向发射出大量同种正离子(不计离子的重力及离子间的相互作用)，电荷量为q，这群离子的初速度包含从0到的各种速度，最大速度足够大，离子群在仅受电场力作用下离开电场区域，全部打在右侧垂直电场方向的荧光屏上，荧光屏中心在x轴上离椭圆中心O的距离为2R。求：‎ ‎(1)离子打在处的动能；‎ ‎(2)到达荧光屏上的所有离子中，最小的动能值；‎ ‎(3)到达荧光屏上动能最小的离子的位置。‎ ‎【答案】（1）（2）(3)‎ ‎【解析】（1）只有初速度为零的离子才能沿电场方向作匀加速运动，打在O′处，‎ 由，当y=0时，x=‎ 所以 ‎（2）离子垂直电场方向发射，做类平抛运动，有：y=v0t 有几何关系：‎ 据动能定理，有 ‎ 联立得：‎ 处飞出的动能最小，Ekmin= ‎ ‎(3) 由得，此时轨迹与椭圆的交点 飞出椭圆时的速度方向与x轴正向夹角 离子与荧光屏交点 ‎