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年级：姓名：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. 0B. 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，第象限内有沿方向的匀强电场，第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）如果在第和第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20202021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. 0B. 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，第象限内有沿方向的匀强电场，第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）如果在第和第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