1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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。1
7、3. 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(
8、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
9、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
10、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,
11、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
12、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
13、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
14、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.
15、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
16、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
17、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。
18、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
19、;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
20、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
21、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
22、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
23、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
24、). (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
25、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
26、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