【物理】湖南省益阳市2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】湖南省益阳市2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

益阳市2019年下学期普通高中期末统考 高二物理 一.单项选择题(共8小题，每小题3分，共24分）‎ ‎1.关于电场线，下列说法正确的是（ ）‎ A. 电场线与电场一样是一种物质 B. 电场线方向是电势降落最快的方向 C. 电场线上某点的电场方向就是电荷在该点受到的电场力方向 D. 正点电荷只在电场力作用下一定沿电场线方向运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电场是真实存在的物质，而电场线是人假想出来的，不是真实存在的，A错误；‎ B．沿电场线方向电势降落最快，B正确；‎ C．正电荷受到的电场力方向和电场方向相同，负电荷受到的电场力方向和电场方向相反，C错误；‎ D．点电荷运动的轨迹不一定与电场线重合，只有当电场线是直线，而且正电荷没有初速度或初速度方向与电场同向时，正点电荷运动方向才沿电场线方向运动，D错误；‎ 故选B。‎ ‎2.—个带正电的点电荷固定在Q点，一个带电粒子仅在点电荷电场力作用下由b点运动到a点，粒子在b点处的初速度为，其运动轨迹如图所示，已知b点到Q点的距离大于a点到Q点的距离，不计粒子的重力，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 粒子运动过程中的速率可能不变 B. 粒子可能带正电 C. 粒子在b点处的电势能比在a点处的电势能大 D. 粒子在b点处的加速度比在a点处的加速度大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由于b点到Q点的距离大于a点到Q点的距离，所以两点不在同一个等势面上，故从b到a电场力做功，速率变化，A错误；‎ B．若粒子带正电，在b点的受力如图所示，粒子运动轨迹应夹在速度方向和电场力之间，故粒子不可能带正电，B错误；‎ C．因为Q点的电荷为正，所以越靠近Q点电势越高，粒子带负电，负电荷在低电势处电势能大，即在b点处的电势能比在a点处的电势能大，C正确；‎ D．越靠近场源电荷，电场强度越大，故粒子在a点的加速度比在b点的加速度大，D错误。‎ 故选C。‎ ‎3.如图，两个电阻、的阻值均为R，电源的内阻为r，电压表和电流表均为理想电表。c为滑动变阻器的中点。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，下列说法正确的是（ ）‎ A. 电流表A的示数减小，电压V表示数增大 B. 电流表A的示数增大，电压V表示数减小 C. 电流表A和电压V的示数都减小 D. 电流表A和电压V的示数都增大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．由于和阻值相等，所以可以把和看成整体，和看成整体，都为滑动变阻器的一部分，c为中点，所以两部分阻值相等，滑片由c点向a 端滑动，滑动变阻器连入电路中两段电阻并联后的阻值减小（根据数学知识可知若滑动变阻器两端都接入电路，P滑到中间电阻最大），所以电路总电阻减小，电路总电流增大，路端电压减小，而电压表测量的是路端电压，故其示数减小，AD错误；‎ BC．设滑动变阻器的触头为P，由于与串联后的支路两端电压减小（路端电压），又知道增大，所以该支路的电流减小，但总电流是增大的，所以与所在支路的电流增大，即电流表示数增大，B正确C错误；‎ 故选B。‎ ‎4.如图所示电路，A、B为相同的灯泡，D为二极管，L为直流电阻与灯泡电阻相同的含铁芯的线圈，下列说法正确的是（　　）‎ A. 开关S闭合的瞬间，灯泡B先变亮，A后变亮 B. 开关S闭合的瞬间，灯泡A先变亮，B后变亮 C. 开关S断开的瞬间，灯泡A、B立即熄灭 D. 开关S断开的瞬间，灯泡A逐渐熄灭，B立即熄灭 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．开关S闭合的瞬间，线圈相当于断路，二极管为正向电压，故电流可以走AB灯泡，AB同时亮，AB错误；‎ CD．开关S断开的瞬间，自感线圈相当于电源，其右端为正，由于二极管反向不导通，故自感线圈与不能与B形成回路，B也立即熄灭，而线圈可以与A灯形成回路，A灯逐渐熄灭，C错误D正确。故选D。‎ ‎5.电场中A、B两点的电势分别为，，将带电量Q=－1.6×10-4C的点电荷从A移到B的过程中，下列说法正确的是（ ）‎ A. 电场力一定变大 B. 电场力做的功为1.6×10-3J C. 电势能减少3.2×10-3J D. 电势能减少了4.8×10-3J ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电势的高低与电场强度无关，根据题意无法判断两点电场强度的关系，即无法判断电场力的大小，A错误；‎ BCD．从A到B，电势增大，同一个负电荷在电势低位置电势能大，故电势能减小，电场力做正功，电势能减少了 ‎，‎ 即电场力功为：‎ ‎，‎ BC错误D正确。‎ 故选D。‎ ‎6.如图所示，等边三角形abc与纸面平行，在顶点a、b处各放一垂直纸面向里、大小相等的恒定电流，已知a处电流在c处产生的磁场磁感强度为B，则关于c处的磁感强度大小和方向说法正确的是（ ）‎ A. 磁感强度大小为，方向平行ab边水平向右 B. 磁感强度大小为，方向垂直ab边竖直向下 C. 磁感强度大小为B，方向ab平行边水平向右 D. 磁感强度大小为B，方向垂直ab边竖直向下 ‎【答案】A ‎【解析】两通电直导线在c处产生的磁场如图所示，大小均为B，‎ 根据几何知识可得合磁场大小为：，方向水平向右；‎ AB．综上所述，c处磁感强度大小为，方向水平向右，A正确B错误；‎ CD．综上所述，c处磁感强度大小为，方向水平向右，CD错误；‎ 故选A。‎ ‎7.在匀强电场中有一直角三角形ABC，为其三个顶点，=30°，一带电粒子q=+3×10-9C；从A移到B电场力做功W1=－1.8×10-6J，从B移到C电场力做功W2=9×10-7J。AC边长10cm，则该匀强电场的场强大小为（ ）‎ A. 30V/m B. ‎ C. 1000V/m D. V/m ‎【答案】D ‎【解析】根据题意可知：‎ ‎，；‎ 即BA间的电势差为BC间电势差的2倍，做AB的中点D，则CD电势相等，为一条等势面，过B点作CD延长线的垂线，垂足为E点，根据几何知识可得：，‎ 则：，‎ 故电场强度为：‎ A．综上分析，A错误；B．综上分析，B错误；‎ C．综上分析，C错误；D．综上分析，D正确；‎ 故选D。‎ ‎8.电阻为，边长为L=0.5m的正方形线圈位于随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面），如图（甲）所示，取向里为正方向。当磁场按图（乙）变化时，取线圈中电流逆时针为正方向，则线圈中产生感应电流图象为( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】0~1s过程，磁场均匀增大，感应电动势恒定，即感应电流恒定，线圈中的感应电流为：‎ ‎，‎ 根据楞次定律可知方向为逆时针方向；‎ ‎1~5s过程，磁场先正向减小后反向增大，变化率恒定，所以感应电动势恒定，即感应电流恒定，线圈中的感应电流为：‎ ‎，‎ 根据楞次定律可知方向为顺时针方向，‎ ‎5~7s过程，磁场反向减小后又正向增大，过程中变化率恒定，所以感应电动势恒定，即感应电流恒定，线圈中的感应电流为：‎ ‎，‎ 根据楞次定律可知方向为逆时针方向；‎ ‎7~9s过程，磁场先正向减小后反向增大，变化率恒定，所以感应电动势恒定，即感应电流恒定，线圈中的感应电流为：‎ ‎，‎ 根据楞次定律可知方向为顺时针方向，‎ A．综上所述0~1s过程电流大小恒为0.1A，方向为正；1~5s过程电流大小恒为0.05A，方向为负；5~7s过程电流大小恒为0.1A，方向为正；7~9s过程电流大小恒为0.05A，方向为负，A正确；‎ B．综上所述0~1s过程电流大小恒为0.1A，方向为正；1~5s过程电流大小恒为0.05A，方向为负；5~7s过程电流大小恒为0.1A，方向为正；7~9s过程电流大小恒为0.05A，方向为负，B错误；‎ C．综上所述0~1s过程电流大小恒为0.1A，方向为正；1~5s过程电流大小恒为0.05A，方向为负；5~7s过程电流大小恒为0.1A，方向为正；7~9s过程电流大小恒为0.05A，方向为负，C错误；‎ D．综上所述0~1s过程电流大小恒为0.1A，方向为正；1~5s过程电流大小恒为0.05A，方向为负；5~7s过程电流大小恒为0.1A，方向为正；7~9s过程电流大小恒为0.05A，方向为负，D错误；故选A。‎ 二、多项选择题（共4小题，每小题4分，共16分。全部选对的得4分，选对但不全的得 2分，有选错或不答的得0分。共16分）‎ ‎9.如图，M点有电荷量为Q的负点电荷，在距离点电荷为r处放入厚度为d的平行金属板，N点为金属板内距表面为的点，MN连线与金属板表面垂直。当金属板处于静电平衡时，下列说法正确的是（ ）‎ A. 金属板的左侧面感应出正电荷 B. 金属板的左侧面电势较高，右侧面电势较低 C. 感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右 D. 感应电荷在N点产生的电场强度,方向沿MN连线向右 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．M点的电荷为负，故在金属板的左侧感应出正电荷，A正确；‎ B．整个金属板为一个等势体，B错误；‎ C．金属板内部合场强为零，故感应电荷在N点产生的电场强度与点电荷在N点产生的电场强度等大反向，根据可得感应电荷在N点产生的电场强度为：‎ ‎，‎ C错误D正确；故选AD。‎ ‎10.如图所示，两根间距为L的光滑金属导轨，平行放置在倾角为的绝缘斜面上，导轨的下端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计。斜面处在匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上，质量为m、导轨间电阻为r的金属棒ab在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下由静止沿导轨上滑。下列说法正确的是（ ）‎ A. 金属棒ab将会沿金属导轨作匀加速运动 B. 金属棒ab最终将沿金属导轨作匀速运动 C. 金属棒ab的最大速度为 D. 恒力F做的功等于金属棒ab增加的机械能 ‎【答案】BC ‎【解析】AB．根据楞次定律可知穿过回路abR 的磁通量增大，要阻碍其增大，就存在一个沿斜面向下的安培力，所以金属棒ab在运动过程中受到竖直向下的重力，沿斜面向上的拉力F，沿斜面向下的安培力，随着速度增大，安培力也增大，当三力合力为零时，金属棒做匀速直线运动，A错误B正确；‎ C．金属棒匀速运动时的速度为最大速度，此时有：‎ ‎，‎ 而：‎ ‎，‎ 联立解得 ‎，‎ C正确；‎ D．根据能量守恒定律可知恒力F做的功等于金属棒ab增加的机械能与系统产生的焦耳热之和，D错误；故选BC。‎ ‎11.相距为d的两根固定的平行金属导轨竖直放置，下端接有如图所示电路，导轨间充满垂直导轨平面的磁感强度为B的匀强磁场，质量均匀分布的金属棒水平搁置在平行金属导轨顶端并与导轨接触良好，金属棒质量为m，其在导轨间的电阻为R。当开关S闭合瞬间，金属棒被竖直弹高h，金属棒被竖直弹高时棒身始终保持水平，当地重力加速度为g，不计其它阻力。下列说法正确的是（　　）‎ A. 磁感强度方向垂直导轨平面向外 B. 金属棒的最大速度为 C. 磁场对金属棒的安培力做的正功 D. 电流对金属棒做功为mgh ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．无论磁场方向是垂直平面向外还是向里，只要闭合S，根据楞次定律可知金属棒一定受到竖直向上安培力，所以无法判断磁场方向，A错误；‎ B．金属棒被弹开后做竖直上抛运动，上升的最大高度为h，则根据 ‎，可知金属棒的最大速度为：，B正确；‎ C．金属棒的机械能增大，故安培力对金属棒做正功，C正确；‎ D．系统除了金属棒的机械能增加mgh之外，还有焦耳热产生，故电流对金属棒做的功大于mgh，D错误。故选BC。‎ ‎12.足够大区域中有与水平面平行的匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T。质量m=110-3kg，电荷量为q=－210-3C的带电油滴在磁场中沿垂直磁场方向作直线运动，如图所示。现在水平面上方突然加一竖直向下的匀强电场，电场强度为E=5N/C。关于带电油滴此后的运动，下列说法正确的是（g取10m/s2)（ ）‎ A. 粒子将作匀加速直线运动 B. 粒子运动的速度大小为10m/s C. 粒子作半径为10m的圆周运动 D. 粒子运动的周期为 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．粒子受到的电场力大小为 ‎，‎ 方向竖直向上，其大小和重力等大，故当加上电场后，粒子所受到的电场力和重力相互平衡，合力等于洛伦兹力，即在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，在加电场之前，有：‎ ‎，‎ 解得 ‎，‎ A错误B正确；‎ C．根据公式可知粒子运动半径为：‎ ‎，‎ C正确；‎ D．根据公式可知粒子运动周期为：‎ ‎，‎ D正确。故选BCD。‎ 三、填空题(共18分）‎ ‎13.用一主尺最小分度为1mm，游标上有50个分度的游标卡尺测量一工件的长度，结果如图甲所示，可以读出此工件的长度为_________mm；图乙是用螺旋测微器测量某一圆柱的直径时的示数，此读数为____mm.‎ ‎【答案】 (1). 10.52 (2). 5.826~5.829‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]工件的长度为：‎ ‎；‎ ‎[2]圆柱的直径为：‎ ‎。‎ ‎14.某多用电表盘电阻刻度线正中央刻度对应数字为25,将选择开关指在欧姆“100”挡， 正确操作后测量待测电阻，当指针指在正中央时，所测电阻为____，当指针指在电流量程的时，所测电阻为____。‎ ‎【答案】 (1). 2500 (2). 7500‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]所测电阻为：‎ ‎；‎ 该多用电表欧姆档的内阻为2500Ω，电流计满偏时 ‎，‎ ‎[2]现在指在电流量程的时，故 ‎，‎ 解得：‎ ‎。‎ 四、计算题（共42分）‎ ‎15.电磁弹射就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动，电磁弹射的主要应用范 围是大载荷的短程加速，在军事上比较典型的是航空母舰上的舰载飞机起飞弹射。如图甲为舰载机起飞示意图，舰载机在自身推力和磁悬浮电磁弹射车水平推力的作用下达到起飞速度。电磁弹射轨道可简化为图乙所示放在水平面上的平行金属导轨，导轨间充满竖直向上的匀强磁场，电流通过磁悬浮电磁弹射车时在安培力作用下推动舰载机加速运动。已知某舰载机质量m=3.0104kg，发动机提供的推力为3.0105N (设推力保持不变)，舰载机运动时所受阻力恒为舰载机重的0.1倍，无电磁弹射系统时舰载机滑行200m达到起飞速度。当加装电磁弹射系统后，电磁轨道间距d=2m，匀强磁场磁感强度B=10T，航空母舰提供 给电磁弹射系统的电流I=4.5103A，不计磁悬浮电磁弹射车的质量和其它能量损耗，g取10m/s2。求：‎ ‎(1)电磁弹射系统使舰载机增加了多大的动力？‎ ‎(2)使用电磁弹射装置后该舰载机滑行多远就能达到起飞速度？‎ ‎【答案】(1)(2)150m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)舰载机受到的安培力大小为：‎ ‎；‎ ‎(2)在无电磁弹射系统时，运动过程中受到推力和阻力，根据动能定理可得：‎ 在电磁弹射系统时，运动过程中受到推力，安培力和阻力，根据动能定理可得：‎ ‎，‎ 其中：‎ ‎，‎ 联立解得：‎ ‎。‎ ‎16.如图所示，固定在水平绝缘平面上间距d=0.8m的足够长的平行金属导轨不计电阻，导轨左端连接一个规格为“3V，6W”的灯泡L；质量为m=0.5kg、导轨间电阻为r=0.5的金属棒放在导轨上，金属棒与导轨接触良好并与导轨垂直，整个装置放在磁感强度B=1T的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。金属棒与导轨间动摩擦因数=0.2，金属棒在水平恒力F作用下匀速运动时灯泡L恰好正常发光。g取10m/s2。求：‎ ‎(1)金属棒匀速运动的速度v；‎ ‎(2)恒力F的大小。‎ ‎【答案】(1)5m/s(2)2.6N ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)灯泡的电阻：‎ ‎，‎ 金属棒运动过程中产生的感应电动势为：‎ ‎，‎ 根据闭合回路欧姆定律可得：‎ ‎，‎ 联立解得 ‎；‎ ‎(2)金属棒做匀速运动，受力平衡，故有：‎ ‎，‎ 金属棒受到的安培力为：‎ ‎，‎ 根据闭合回路欧姆定律可知：‎ ‎，‎ 联立解得：‎ ‎。‎ ‎17.如图所示，A、B为长L=0.40m的两平行金属板，A、B板间的电势差为U=1.0l02V，间距为d1=0.50m，不考虑边缘效应，平行金属板内部电场视为匀强电场。极板右侧CD、EF间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场边界CD、相互平行且与极板A、B垂直，宽度为d2=0.80m。比荷的带电粒子以速度=0.80m/s，从平行金属板左侧板间中点垂直电场射入，经电场偏转后垂直磁场方向射入磁场，最后能从右边界射出磁场区域。(不计粒子的重力作用）求：‎ ‎(1)带电粒子射出电场时的速度大小；‎ ‎(2)磁感强度的最大值（结果保留两位有效数字)。‎ ‎【答案】(1)(2) ‎ ‎【解析】‎ 详解】(1)AB间电场强度：‎ ‎，‎ 带电粒子在板间的加速度：‎ ‎，‎ 粒子在板间的运动时间：‎ ‎，‎ 粒子在竖直方向的速度：‎ ‎，‎ 粒子射出电场时的速度：‎ ‎，‎ 联立解得 ‎；‎ ‎(2)粒子运动轨迹如图所示（正好与右边界相切，此时磁感应强度最大）：‎ 根据几何关系可得：‎ ‎，，‎ 在磁场中洛伦兹力充当向心力，故有：‎ ‎，‎ 联立解得磁场的最大值为：‎ ‎。‎