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2020—2021学年第一学期期末考试卷高二物理
满分：100分考试时间：90分钟
一、选择题：共10小题，每小题4分，满分40分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求；第8-10题有多项符合题目要求，全选对的得4分，选对但不全的得2分，选错不得分。
1. 一辆汽车在平直的公路上行驶，刹车后汽车做匀变速直线运动，位移随时间的变化规律如图所示，已知t=8s后图线与t轴平行，则下列说法正确的是
A. 汽车刹车后加速度大小为 B. 汽车开始刹车的速度大小为16m/s
C. t=4s内汽车的位移大小为24m D. t=4s时汽车的瞬时速度大小为6m/s
2. 如图所示，极板间距为d、极板正对面积为S的平行板电容器，左端与静电计相连，静电计所带电荷量可被忽略，电容器必极板和静电计外壳接地。已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，静电计指针偏转的角度为。则
A. 增大，变小 B. 若将玻璃板插入两板之间，变大
C. 减小，变大 D. 若将板拿走，变为零
3. 2020年12月6日，我国成功发射高分十四号卫星。卫星的两翼的太阳电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示，直线A是某太阳电池板的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻、的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该太阳电池板上，则()
A. 接在太阳电池板上时，太阳电池板的效率高 B. 太阳电池板的效率一样大
C. 接在太阳电池板上时，太阳电池板的输出功率大 D. 太阳电池板的输出功率一样大
4. 如图甲所示，一根长度为的不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带正电小球，置于水平向右的匀强电场中，小球带电量为，质量为。现把细线水平拉直，小球从M点由静止释放，经最低点N时，绳上的拉力为，若将小球置于垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图乙所示，小球从M点由静止释放后，经过最低点N时，对绳子的拉力为，已知匀强电场的电场强度。则磁场的磁感应强度的大小等于
A. B. C. D.
5. 如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上，有垂直桌面竖直方向的匀强磁场(图中未画出)，现有两条平行通电金属直导线M和N，恰好平行且静止在桌面上，图中为垂直导线的截面图，M和N中电流大小分别为、，则下列判断正确的是
A. 、电流方向相反 B. 、电流方向相反
C. 、电流方向相同 D. 、电流方向相同
6. 如图所示，电路中电源电动势为，内阻为，为滑动变阻器，为定值电阻。开关闭合后，平行金属板中的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，当滑动变阻器滑片向端滑动过程中，下列说法正确的是
A. 外电路的阻值减小 B. 电压表的示数减小 C. 电流表的示数减小 D. 液滴向上运动
7. 假设地球可视为质量分布均匀的球体。已知地球表面两极处的重力加速度大小约为：贴近地球表面飞行的卫星的运行周期约为90分钟，试估算一质量为3000kg的汽车停在地球赤道上随地球自转所需要的向心力约为
A. 120N B. 240N C. 1200N D. 2400N
8. 如图所示，一小球从两个竖直光滑的档板口边缘O处以水平初速度抛出后，恰好打在对面档板底端B处。已知球与两个档板碰撞时无能量损失且碰撞时间极短可忽略不计，空气阻力忽略不计，小球可视为质点，两个档板相距，高，重力加速度。则
A. 小球在两个档板间运动的时间是1s B. 小球的初速度的大小一定是1m/s
C. 小球的初速度的大小可能是4m/s D. 小球的初速度的大小可能是9in/s
9. 一带电粒子射入一固定在O点的正点电荷的电场中，粒子运动轨迹沿图中实线轨迹从M运动到N(N点为轨迹上离O点最近的点)，图中虚线是同心圆弧，表示电场的等势面，不计粒子的重力和空气阻力，则可以判断
A. 射入电场中的粒子带正电
B. M点的场强大于N点的场强
C. 射入电场中的粒子从M到N的过程中，电场力对粒子做负功
D. 射入电场中的粒子从M到N的过程中，粒子动能和电势能之和减小
10. 如图所示，用两根等长的轻质细绝缘线M、N把带电小球甲悬挂在水平天花板上，两线之间的夹角为。小球甲电荷量为，质量为，小球甲的正下方处固定有一带等量同种电荷的小球乙。小球甲、乙均可视为点电荷，已知静电力常量，重力加速度，，。则
A. 小球甲、乙之间的库仑力大小为0.9N B. 细线N的拉力大小为1N
C. 剪断细线M瞬间，小球甲的加速度大小为 D. 剪断细线M瞬间，细线N的拉力大小为1.28N
二、实验题：共2小题，满分14分。
11. (6分)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”。平衡摩擦力后，在保持沙和桶总质量不变的情况下，增加小车质量，放开沙桶，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为；重做实验多次，得到多组数据。
(1) 除了电火花计时器、小车、沙子和沙桶、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有________(选填选项前的字母)。
A. 220V的交流电源 B. 刻度尺 C. 4-6V的交流电源
D. 天平(附砝码) E. 秒表
(2) 以下实验操作正确的是________(选填选项前的字母)。
A. 调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行
B. 在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上
C. 在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将沙子和沙桶通过细线挂在小车上
D. 若增大小车质量，需要重新平衡摩擦力
(3) 在满足小车质量远大于沙桶质量后，实验小组经多次实验，采集了多组数据。图乙是某同学根据实验数据画出图线，根据此图线，可推算出细线的拉力为________N。(结果保留两位有效数字)
12. (8分)某同学想利用如图甲所示电路测量一种新型电源的电动势和内阻。但身边只有下列器材：
电压表A(0-15V，内阻约为)
电压表B(0-3V，内阻约为)
定值电阻(，)
电阻箱()
待测电源(电动势约为4.5V，内阻估计值为)
开关S，导线若干
(1) 电压表应选用________(选填“电压表A”或“电压表B”)。
(2) 开关闭合前，电阻箱取适宜的阻值应该是________。
A. B. C. D.
(3) 正确连接电路，闭合开关，调节电阻箱，记录电阻箱阻值以及电压表读数并依据相关数据作出图像如图乙，依据图像可以得出电源电动势为________V，电源内阻为________Ω。(结果保留两位有效数字)
三、计算题：共4小题，满分46分。解题时应写出必要的文字说明、重要的物理规律，答题时要写出完整的数字和单位；只有结果而没有过程的不能得分。
13. (8分)如图所示，一根长为、质量为的通电直导线，垂直纸面水平放置在倾角为的光滑斜面上，导线上电流方向垂直纸面向里，电流大小。导线用平行于斜面的轻绳拴住不动。现将整个装置放在磁感应强度方向竖直向下的匀强磁场中，此时斜面对导线的支持力为零，求磁感应强度的大小。(，，)
14. (10分)如图，在第一象限内存在沿轴负方向的匀强电场，在第二、三、四象限内存在垂直平面向外的匀强磁场，一个质子从轴上的M点以速度沿与轴正方向成60°角的方向射入第二象限，正好垂直于轴从N点进入匀强电场，从轴上的P点沿与轴负方向轴成角再次进入匀强磁场，磁场的范围足够大，已知，质子的质量为，电荷量为，不计质子的重力及空气阻力。求：
(1) 匀强磁场的磁感应强度的大小；
(2) 匀强电场的电场强度的大小。
15. (12分)如图所示，两个质量都是的小球A、B用长为的轻杆连接后靠在竖直墙上处于平衡状态。两球半径忽略不计，墙面与地面均光滑，重力加速度为。
(1) 若将A球轻微扰动，A球将以B为圆心，在竖直平面内做圆周运动。当轻杆受力为零的瞬间，求杆转过的角度。(结果用三角函数表示即可)
(2) 若将B球轻微扰动，B球水平向左运动，同时带动A球沿着墙壁竖直向下运动。求从静止开始到A球沿着墙壁下落的过程中，杆对B球做的功。
16. (16分)如图所示，直角坐标系位于竖直平面内，在区域内存在竖直平面内的匀强电场(场强大小、方向均未知)，在和围成的正方形区域内存在竖直平面内的匀强电场(场强大小、方向均未知)和方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为、电荷量为的油滴从点由静止释放后，沿直线运动到点，且运动过程中油滴的机械能守恒，然后油滴从M点进入正方形区域做圆周运动。已知重力加速度为。求：
(1) 电场强度和的大小之比；
(2) 要使油滴从ab边射出，正方形区域内磁场的磁感应强度大小满足的条件。
2020-2021学年第一学期期末考试卷
高二物理参考答案
1. 【答案】D
【解析】时，曲线的切线与轴平行，该时刻汽车的末速度为0，因正方向的匀减速可以看成反方向加速度不变的匀加速，根据，，可得，，选项A、B错误；汽车做匀减速运动，内汽车的位移，选项C错误；根据中间时刻的瞬时速度等于整段的平均速度，时汽车的瞬时速度为，选项D正确。
2. 【答案】C
【解析】电势差变大(小)，指针张角变大(小)。电容器所带电荷量一定，由公式知，当变大时，变小，再由得变大，变大，选项A错误；当插入玻璃板时，变大，变小，变小，选项B错误；由公式知，正对面积变小，也变小，变大，变大，选项C正确；若将M板拿走，相当于使变得更大，更小，故应更大，变大，选项D错误。
3. 【答案】C
【解析】太阳电池板的效率，当与分别接到太阳电池板上时，，故接在太阳电池板上时，太阳电池板的效率高，A、B错误；由题图可知，与太阳电池板的内阻相等，，所以接在太阳电池板上时，太阳电池板的输出功率大，C正确，D错误。
4. 【答案】A
【解析】小球在电场中由静止下落经过最低点时，，，，解得；在磁场中由静止下落经过最低点时，，，解得，只有选项A正确。
5. 【答案】B
【解析】若通电方向相反，则所受匀强磁场安培力方向相反，两通电直导线之间的安培力为排斥力，且两者大小相等，根据可知，M和N中电流大小相等时，每根导线受到的合力可能为零，选项A错误、B正确；对M和N受力分析可知，M和N两通电直导线，在水平方向各自所受合外力为零，若通电方向相同，则所受匀强磁场安培力方向相同，而两通电直导线相互产生的安培力方向相反，合外力不可能都为零，选项C、D错误。
6. 【答案】C
【解析】设滑动变阻器上端的阻值为，外电路的阻值为，当滑动变阻器滑片P向端滑动过程中，减小，外电路的阻值增大，根据闭合电路的欧姆定律，总电流减小，内电压减小，路端电压增大，电压表的示数增大，选项A、B错误；根据串联分压，滑动变阻器的上端和的并联电阻减小，而增大，所以这部分电阻所加电压减小，根据，电流表的示数减小，选项C正确；电容器和并联，所加电压减小，电场力减小，液滴向下运动，选项D错误。
7. 【答案】A
【解析】在两极：；贴近地球表面飞行的卫星，解得；则一质量为3000kg的汽车停在地球赤道上随地球自转所需要的向心力：，只有选项A正确。
8. 【答案】AD
【解析】小球与两个档板碰撞时无能量损失，即沿原速率弹回，速度方向遵循光的反射定律，因此碰撞前后瞬间，速度的竖直分量大小和方向均不变，水平分量的大小不变，方向相反。即，，选项A正确；要使小球恰好打在对面档板底端B点，则，，解得，，当时，，当时，，当时，，当时，，选项B、C错误，D正确。
9. 【答案】AC
【解析】根据粒子轨迹的弯曲方向，可知粒子受到排斥力，则带电粒子带正电，选项A正确；由公式，由于，可知，N点的场强大于M点的场强，选项B错误；M到N的过程中，电场力方向与粒子的速度方向成钝角，对粒子做负功，选项C正确；粒子在运动过程中，只有电场力做功，所以动能与电势能总和不变，选项D错误。
10. 【答案】ABD
【解析】小球甲、乙之间的库仑力，选项A正确；对小球甲受力分析，根据平衡条件有：，解得细线的拉力大小，选项B正确；剪断细线M瞬间，甲的加速度方向与细线N垂直，根据牛顿第二定律：，，联立解得，。选项C错误、D正确。
11.【答案】(6分)
(1) ABD (2分) (2) AB (2分) (3) 0.20 (2分)
【解析】(1)电火花计时器要用到220V交流电源，测量长度需要刻度尺，测量小车质量必须用天平。
(2) 实验进行时，拉小车的细线平行与长木板，能保证运动过程中拉力方向不变且恒定；平衡摩擦力时不挂沙桶，但要让纸带连在小车上，通过打点计时器打的点迹判断小车摩擦力是否平衡到位；摩擦力平衡到位后，由于小车重力的分力等于滑动摩擦力，即，增加小车质量无需再次平衡摩擦力。
(3)小车合力恒定时，有，则，图乙图线的斜率就是合外力，即细线拉力，由图可知，细线拉力为0.20N。
12. 【答案】(8分)
(1) 电压表B (2分) (2) D (2分)
(3) 4.8 (2分) 4.6 (2分)
【解析】(1)为测量精确，宜选用电压表B，因为电压表A的量程远大于电源电压，测量误差较大。
(2)A、B、C选项都会导致电压超出电压表量程，D选项阻值10Ω接入电路，闭合开关，电路中的电流大约是0.225A，在定值电阻上的功率约为0.25W，不超范围，同时电压表上的电压大约是2.25V，不超电压表量程。故选D。
(3)根据器材中的电压表内阻为3kΩ，远大于阻值，故，又，变形可得，根据图像可得：当时，，可得电动势为；图线斜率即为，
可解得：。
13. 【答案】(8分)见解析
【解析】斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示。
由平衡条件得： (2分)
(2分)
两式联立解得 (2分)
由得 (2分)
14. 【答案】(10分) 见解析
【解析】(1)设质子从M点做圆周运动到N点，圆的半径为，根据洛伦兹力提供向心力得
(1分)
由几何关系 (1分)
解得 (2分)
(2)质子从N点运动到P点，做类平抛运动，设运动的时间为，
根据几何关系 (1分)
竖直方向速度 (1分)
根据动能定理 (2分)
求得 (2分)
15. 【答案】(12分) 见解析
【解析】(1)A球绕B球转动过程中，由动能定理可知 (2分)
对A球：当杆的作用力为零时， (2分)
解得： (1分)
(2)由题意可知，当A球下落时，杆AB与水平方向的夹角为30° (1分)
将A，B的速度各自分解，沿杆方向速度相等。可知： (2分)
由A，B整个系统机械能守恒可知： (2分)
解得 (1分)
以B为研究对象，由动能定理可知：
即杆对B球做的功： (1分)
16. 【答案】(16分) 见解析
【解析】(1)油滴在区域Ⅰ内沿直线运动，且机械能守恒，因此电场力一定垂直于AM方向且合力沿AM方向，如图所示。
的方向与轴正向成45°角斜向右上方 (1分)
由题意， (1分)
油滴在区域Ⅱ内做圆周运动，的方向竖直向上，因此有 (1分)
电场强度和的大小之比 (2分)
(2)油滴在区域Ⅰ内运动时，由机械能守恒 (1分)
(1分)
油滴从边界射出，其运动轨迹的临界状态分别与相切和相切，如图所示
当运动轨迹与相切时，有 (1分)
油滴在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，有： (1分)
解得 (2分)
当运动轨迹与相切时，有： (1分)
油滴在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，有： (1分)
解得： (2分)
匀强磁场的磁感应强度大小满足的条件： (1分)
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