河北省保定市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题.doc

河北省保定市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题

河北省保定市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题

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23

河北省保定市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）
一、选择题：本大题共12小题，每小题4分，共48分。第1-8题为单选，9-12题为多选。全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选的得0分。
1. 如图所示，不带电金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触，带正电的小球C靠近A，以下说法中正确的是（　　）

A. 若先将A、B分开，再移走C，A带正电，B带负电
B. 若先将A、B分开，再移走C，B带正电，A带负电
C. 若先将C移走，再把A、B分开，A带正电，B带负电
D. 若先将C移走，再把A、B分开，B带正电，A带负电
2. 一个量程为的电压表，内阻为，把它与一个电阻R串联后接在的恒压源上，此时电压表的读数是。则电阻R的阻值为（　　）
A. B. C. D.
3. 带电体周围的电场强弱和方向可用带箭头的一簇线条来形象描述，如图是某电场中的一条直电场线，是线上两点，关于这两点电势和场强的大小，下列说法正确的是（　　）

A. B.
C. D. ，和的大小关系不确定
4. 如图，空间中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，单匝闭合线圈放在磁场中，线圈平面与磁场垂直，线圈的面积为S。如果将线圈绕其某一条直径旋转，这个过程中穿过线圈磁通量的变化量大小为（　　）

A. 0 B. C. D.
5. 导线a通以垂直纸面向里的电流，其周围的磁感线（未标出方向）如图所示，在一条直线上且，下列说法中正确的是（　　）

A. 三点的磁场方向相同
B. 三点的磁感应强度大小相等
C. 在此空间中叠加水平向右的匀强磁场，B点的磁感应强度增大
D. 在此空间中叠加水平向右的匀强磁场，两点的磁感应强度增大
6. 如图，电源电动势，小灯泡的额定电压和额定功率分别为“”和“”，闭合开关，两小灯泡正常发光，电动机M正常工作，则下列说法正确的是（　　）

A. 电动机的线圈电阻为 B. 电动机输出的机械功率为
C. 电源内阻 D. 电源的效率为
7. 如图所示，倾角为的光滑导轨平行放置，两导轨间距离为L。所在空间中存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，质量为m的导体杆水平放在导轨上，通以恒定电流I时恰好静止。下列说法正确的是（　　）

A. 若磁场方向竖直向上，电流方向必由A到B，且
B. 若磁场方向竖直向上，电流方向必由B到A，且
C 若磁场方向竖直向下，电流方向必由A到B，且
D. 若磁场方向竖直向下，电流方向必由B到A，且
8. 一条形磁铁从某一高度处由静止释放，竖直向下穿过导线圈，当磁铁的S端经过A，N端经过B时，下列关于线圈中感应电流的方向和所受安培力的说法中正确的是（　　）

A. 感应电流方向相同，线圈所受安培力的方向相同
B. 感应电流方向相反，线圈所受安培力的方向相反
C. 感应电流方向相反，线圈所受安培力的方向相同
D. 感应电流方向相同，线圈所受安培力的方向相反
9. 如图所示，带电粒子以初速度垂直电场方向射入匀强电场中，射出电场时，其速度方向与入射速度方向的夹角。已知带电粒子的质量为m，不计重力，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子带正电 B. 粒子带负电
C. 带电粒子的电势能减少了 D. 带电粒子的电势能减少了
10. 如图甲所示电路，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为，电流表和电压表均为理想电表。闭合开关，滑动变阻器的滑片从左端向右端滑动，电压表、电流表的示数U和I随之发生变化，如图乙所示，和均为已知，下列说法中正确的是（　　）

A. B.
C. D.
11. 如图所示，竖直平面内正方形区域中存在水平向右的匀强电场，带电小球从A点以水平初速度射入电场，从C点离开电场时速度大小也为，已知正方形区域的边长为a，小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 小球带正电 B. 电场强度大小
C. 小球做匀速圆周运动 D. 小球机械能减少
12. 如图所示，倾角为的光滑平行导轨处在匀强磁场中，磁感应强度的大小，方向垂直斜面向上。导轨上、下两端所接电阻分别为和，两导轨间距，导轨的电阻可忽略，金属棒的质量，受到大小为（式中v为杆运动的速度，力F的单位为N）、方向平行导轨向下的拉力作用，由静止开始做匀加速运动，g取，。下列说法正确的是（　　）

A. 金属棒的电阻
B. 金属棒的加速度
C. 金属棒由静止开始通过位移所用的时间为
D. 金属棒由静止开始通过位移所用的时间为
二、实验题：本大题共2小题，其中第13小题4分，14小题10分，共14分。
13. 一同学用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，读数为___________；某同学在一次电学实验测量电压时，电压表的表盘及指针位置如图乙所示，其读数为___________V。

14. 某同学通过查阅资料知道，导电溶液形成的导体也满足电阻定律，所以想要设计实验测量某导电溶液的电阻率。他将一条内径为d的橡胶管内灌满该导电溶液，两端用粗铜接线柱堵紧管口，形成一段封闭的导电溶液柱（电阻值约），把橡皮管拉直固定。除刻度尺、导线和开关外，可供使用的器材还有：
A.电源（电动势、内阻不计）
B.电流表（量程，内阻分别约为）
C.电压表（量程内阻分别约为）
D滑动变阻器（最大阻值，额定电流）
E.滑动变阻器（最大阻值、额定电流）
F.滑动变阻器（最大阻值、额定电流）

（1）要实现多组数据测量，需要选用一合适的滑动变阻器，请在横线上填上其代号：___________。
（2）请在方框中画出最合理的实验电路图，要求在图中标出电流表和电压表的量程___________。
（3）已知该同学向橡胶管内灌注导电溶液的体积为V，实验中记录电压表和电流表的示数分别为U和I，则该导电溶液的电阻率表达式为___________。
三、计算题：本大题共3小题，其中第15小题8分，第16小题12分，第17小题18分，共38分。
15. 设电子以速率v绕某原子核做匀速圆周运动，形成一大小为I的等效环形电流。已知电子的电荷量为e，质量为m，静电力常量为k，求：
（1）电子做圆周运动轨道半径r；
（2）原子核所带电荷量q。

16. 如图所示，为水平放置的光滑平行金属导轨，两导轨间距为，左端用电阻值为R的金属丝连接。导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。金属杆放置在导轨上，与导轨夹角，以速度v沿平行于导轨的方向向右匀速滑动。已知金属杆电阻值为r，导轨电阻不计，金属杆滑动过程中与导轨接触良好。求：
（1）金属杆所受安培力；
（2）金属杆生热的功率。

17. 如图所示，平面内建立直角坐标系，第Ⅰ象限内有沿方向的匀强电场，第Ⅳ象限有一个边长为的正方形磁场区域在x轴上，a的坐标为，磁场方向垂直于平面向里。一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴的点，以大小为的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从a点进入磁场，然后从b点离开。不计粒子所受的重力，求：
（1）电场强度E的大小；
（2）区域内磁场磁感应强度的大小；
（3）如果在第Ⅱ和第Ⅲ象限还存在一个匀强磁场，分布在图中虚线左侧区域，带电粒子从Q点（虚线与y轴交点）进入该磁场，离开磁场后恰能沿水平方向通过P点再次进入电场，求该磁场的磁感应强度大小。

保定市2020—2021学年度第一学期期末调研考试
高二物理试题（解析版）
一、选择题：本大题共12小题，每小题4分，共48分。第1-8题为单选，9-12题为多选。全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选的得0分。
1. 如图所示，不带电的金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触，带正电的小球C靠近A，以下说法中正确的是（　　）

A. 若先将A、B分开，再移走C，A带正电，B带负电
B. 若先将A、B分开，再移走C，B带正电，A带负电
C. 若先将C移走，再把A、B分开，A带正电，B带负电
D. 若先将C移走，再把A、B分开，B带正电，A带负电
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】AB．带正电的小球C靠近A端，由于感应起电，A端带负电，B端带正电，将A、B分开，再移走C，则A整体带负电，B整体带正电，故A错误，B正确；
CD．带正电的小球C靠近A端，由于感应起电，A端带负电，B端带正电，将C移走，A、B上的电荷又马上中和，不再带电，再把A、B分开，A、B都不带电，故C、D错误。
故选B。
2. 一个量程为电压表，内阻为，把它与一个电阻R串联后接在的恒压源上，此时电压表的读数是。则电阻R的阻值为（　　）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】串联电路电压的分配与电阻成正比，则有

解得

故选B。
3. 带电体周围的电场强弱和方向可用带箭头的一簇线条来形象描述，如图是某电场中的一条直电场线，是线上两点，关于这两点电势和场强的大小，下列说法正确的是（　　）

A. B.
C. D. ，和的大小关系不确定
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】沿电场方向，电势降低，所以有，电场线的疏密表示电场的强弱，一条电场线无法确定疏密，所以场强关系无法确定。
故选D。
4. 如图，空间中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，单匝闭合线圈放在磁场中，线圈平面与磁场垂直，线圈的面积为S。如果将线圈绕其某一条直径旋转，这个过程中穿过线圈磁通量的变化量大小为（　　）

A. 0 B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】旋转线圈会与磁感线平行，此时磁通量为0，而原来线圈与磁感线垂直，磁通量为，所以磁通量变化量为，B正确。
故选B。
5. 导线a通以垂直纸面向里的电流，其周围的磁感线（未标出方向）如图所示，在一条直线上且，下列说法中正确的是（　　）

A. 三点的磁场方向相同
B. 三点的磁感应强度大小相等
C. 在此空间中叠加水平向右匀强磁场，B点的磁感应强度增大
D. 在此空间中叠加水平向右的匀强磁场，两点的磁感应强度增大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．由右手定则可判断通过导线周围的磁场是顺时针方向的一组同心圆，所以三点的磁场方向不相同，所以A错误；
B．离通电导线越近的磁场越强，离的越远的磁场越弱，所以三点的磁感应强度大小不相等，则B错误；
C．在此空间中叠加水平向右的匀强磁场，B点的磁感应强度减小，因为B点原磁场方向水平向左的，所以C错误；
D．在此空间中叠加水平向右的匀强磁场，两点的磁感应强度增大，因为两点的原磁场方向与所加磁场方向垂直，所以叠加后增大了，则D正确；
故选D。
6. 如图，电源电动势，小灯泡的额定电压和额定功率分别为“”和“”，闭合开关，两小灯泡正常发光，电动机M正常工作，则下列说法正确的是（　　）

A. 电动机的线圈电阻为 B. 电动机输出的机械功率为
C. 电源内阻 D. 电源的效率为
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．电动机的电流为

电动机的线圈为非纯电阻则有

所以A错误；
B．电动机输出的机械功率为

所以B错误；
C．电源内阻为

所以C错误；
D．电源的效率为

所以D正确；
故选D。
7. 如图所示，倾角为的光滑导轨平行放置，两导轨间距离为L。所在空间中存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，质量为m的导体杆水平放在导轨上，通以恒定电流I时恰好静止。下列说法正确的是（　　）

A. 若磁场方向竖直向上，电流方向必由A到B，且
B. 若磁场方向竖直向上，电流方向必由B到A，且
C. 若磁场方向竖直向下，电流方向必由A到B，且
D. 若磁场方向竖直向下，电流方向必由B到A，且
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】从侧面观察，受力分析，若磁场竖直向上或者向下，则根据左手定则，受安培力的方向不是向左就是向右，根据受力分析，受力向右才能平衡，故有

可解得

B正确。
故选B。
8. 一条形磁铁从某一高度处由静止释放，竖直向下穿过导线圈，当磁铁的S端经过A，N端经过B时，下列关于线圈中感应电流的方向和所受安培力的说法中正确的是（　　）

A. 感应电流方向相同，线圈所受安培力的方向相同
B. 感应电流方向相反，线圈所受安培力的方向相反
C. 感应电流方向相反，线圈所受安培力的方向相同
D. 感应电流方向相同，线圈所受安培力方向相反
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】条形磁铁S端经过A位置时，磁铁靠近线圈，穿过线圈的磁通量向上且增加，根据楞次定律判断，线圈中感应电流产生的磁场方向向下，由安培定则判断可知，线圈中感应电流为顺时针方向（从上向下看），有感应电流的线圈等效为上S下N的条形磁铁，磁铁与线圈是相互排斥的，故线圈所受安培力的方向是向下的；条形磁铁N端经过B位置时，磁铁远离线圈，穿过闭合线圈的磁通量向上且减少，根据楞次定律判断，线圈中感应电流产生的磁场方向向上，由安培定则判断可知，线圈中感应电流为逆时针方向（从上向下看），有感应电流的线圈等效为上N下S的条形磁铁，磁铁与线圈是相互吸引的，线圈所受安培力的方向是向下的。综上所述，当磁铁的S端经过A，N端经过B时，感应电流方向相反，线圈所受安培力的方向相同。
故选C。
9. 如图所示，带电粒子以初速度垂直电场方向射入匀强电场中，射出电场时，其速度方向与入射速度方向的夹角。已知带电粒子的质量为m，不计重力，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子带正电 B. 粒子带负电
C. 带电粒子的电势能减少了 D. 带电粒子的电势能减少了
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AB．带电粒子不计重力，只受竖直方向的电场力与初速度垂直而做类平抛运动，电场力指向凹侧即竖直方向，而电场力方向与场强方向相反，则粒子带负电，故A错误，B正确；
CD．射出电场时其速度方向与入射速度方向的夹角，而水平速度不变，则由速度的三角形有

则电场中做类平抛运动，由动能定理有

而由，则带电粒子的电势能减少了，故C正确，D错误；
故选BC。
10. 如图甲所示电路，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为，电流表和电压表均为理想电表。闭合开关，滑动变阻器的滑片从左端向右端滑动，电压表、电流表的示数U和I随之发生变化，如图乙所示，和均为已知，下列说法中正确的是（　　）

A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AB．根据闭合电路的欧姆定律有

则图像的斜率表示等效内阻，即

故A错误，B正确；
CD．根据电源的图像的纵截距表示电动势，由图像中的三角形相似，有

解得

故C正确，D错误；
故选BC。
11. 如图所示，竖直平面内正方形区域中存在水平向右的匀强电场，带电小球从A点以水平初速度射入电场，从C点离开电场时速度大小也为，已知正方形区域的边长为a，小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 小球带正电 B. 电场强度的大小
C. 小球做匀速圆周运动 D. 小球机械能减少
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】A．若小球带正电，小球受电场力向右，电场力与重力的合力方向指向右下，位移方向也指向右下，此时位移与速度的夹角小于，合力做正功，速度将会增大，与题意矛盾，故A错误；
B．从A到C根据动能定理

解得

故B正确；
C．由A分析可知合力与速度方向不垂直，所以小球不可能做匀速圆周运动，故C错误；
D．小球克服电场力做功

根据功能关系可知小球机械能减少，故D正确。
故选BD。
12. 如图所示，倾角为的光滑平行导轨处在匀强磁场中，磁感应强度的大小，方向垂直斜面向上。导轨上、下两端所接电阻分别为和，两导轨间距，导轨的电阻可忽略，金属棒的质量，受到大小为（式中v为杆运动的速度，力F的单位为N）、方向平行导轨向下的拉力作用，由静止开始做匀加速运动，g取，。下列说法正确的是（　　）

A. 金属棒的电阻
B. 金属棒的加速度
C. 金属棒由静止开始通过位移所用的时间为
D. 金属棒由静止开始通过位移所用的时间为
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】AB．对导体棒受力分析有

化简得

所以有
，
解得

AB正确；
CD．金属棒由静止开始通过位移有

C错误，D正确。
故选ABD。
二、实验题：本大题共2小题，其中第13小题4分，14小题10分，共14分。
13. 一同学用螺旋测微器测量金属丝直径，其示数如图甲所示，读数为___________；某同学在一次电学实验测量电压时，电压表的表盘及指针位置如图乙所示，其读数为___________V。

【答案】 (1). 0.398（0.396-0.399都给分） (2). 2.20
【解析】
【分析】
【详解】[1]螺旋测微器的读数为主尺数+对准的格数*0.01，但是单位均为毫米且要保留到小数点后三位，故读数为0.398。
[2]电压表最小刻度为0.1，所以需要估读到小数点后两位，即读数为2.20。
14. 某同学通过查阅资料知道，导电溶液形成的导体也满足电阻定律，所以想要设计实验测量某导电溶液的电阻率。他将一条内径为d的橡胶管内灌满该导电溶液，两端用粗铜接线柱堵紧管口，形成一段封闭的导电溶液柱（电阻值约），把橡皮管拉直固定。除刻度尺、导线和开关外，可供使用的器材还有：
A.电源（电动势、内阻不计）
B.电流表（量程，内阻分别约为）
C.电压表（量程内阻分别约为）
D.滑动变阻器（最大阻值，额定电流）
E.滑动变阻器（最大阻值、额定电流）
F.滑动变阻器（最大阻值、额定电流）

（1）要实现多组数据测量，需要选用一合适的滑动变阻器，请在横线上填上其代号：___________。
（2）请在方框中画出最合理的实验电路图，要求在图中标出电流表和电压表的量程___________。
（3）已知该同学向橡胶管内灌注导电溶液的体积为V，实验中记录电压表和电流表的示数分别为U和I，则该导电溶液的电阻率表达式为___________。
【答案】 (1). (2). (3).
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]由于导电溶液柱（电阻值约）较小，电源（电动势、内阻不计），通过导电溶液柱的最大电流约为0.6A，所以选用R1、R2时额定电流太小，还有其电阻太大不容易控制读数，所以选用R3。
(2)[2]待测电阻是小电阻所以采用外接法测电阻，小的滑动变阻器所以采用分压式控制电路，电源（电动势、内阻不计），则电压表量程采用15V，通过导电溶液柱的最大电流约为0.6A，则电流表选0.6A的量程，电路图如图所示

(3)[3]导电溶液的电阻率表达式为
， ， ，
解得

三、计算题：本大题共3小题，其中第15小题8分，第16小题12分，第17小题18分，共38分。
15. 设电子以速率v绕某原子核做匀速圆周运动，形成一大小为I的等效环形电流。已知电子的电荷量为e，质量为m，静电力常量为k，求：
（1）电子做圆周运动的轨道半径r；
（2）原子核所带电荷量q。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）设电子做圆周运动的周期为T，根据电流的定义知道

又

解得

（2）库仑力提供电子做圆周运动的向心力

解得

16. 如图所示，为水平放置的光滑平行金属导轨，两导轨间距为，左端用电阻值为R的金属丝连接。导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。金属杆放置在导轨上，与导轨夹角，以速度v沿平行于导轨的方向向右匀速滑动。已知金属杆电阻值为r，导轨电阻不计，金属杆滑动过程中与导轨接触良好。求：
（1）金属杆所受安培力；
（2）金属杆生热的功率。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）金属杆切割磁感线产生感应电动势为E

电流

安培力

解得

（2）金属杆的生热功率为P

解得

17. 如图所示，平面内建立直角坐标系，第Ⅰ象限内有沿方向的匀强电场，第Ⅳ象限有一个边长为的正方形磁场区域在x轴上，a的坐标为，磁场方向垂直于平面向里。一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴的点，以大小为的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从a点进入磁场，然后从b点离开。不计粒子所受的重力，求：
（1）电场强度E的大小；
（2）区域内磁场磁感应强度的大小；
（3）如果在第Ⅱ和第Ⅲ象限还存在一个匀强磁场，分布在图中虚线左侧区域，带电粒子从Q点（虚线与y轴交点）进入该磁场，离开磁场后恰能沿水平方向通过P点再次进入电场，求该磁场的磁感应强度大小。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）设带电粒子在电场中运动的时间为t，运动的加速度为a，x方向上

y方向上

又

解得

（2）如图，粒子从电场进入正方形磁场区域时，其速度为v，与x轴夹角为θ

设带电粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r，由几何知识知道

又

解得

（3）如图，粒子从Q点进入虚线左侧磁场区域，做圆周运动的半径为R，从N点离开该磁场区域时，速度沿x轴正方向，根据几何关系

又

解得