1、天津市静海一中2020-2021学年高二物理上学期12月学生学业能力调研试题（含解析）考生注意：本试卷分第I卷基础题和第卷提高题两部分，共100分。第卷 基础题（共80分）一、选择题：每小题3分，共30分。（1-7题单选，8-10多选）1. 下列各组电磁波中，按波长由长到短排列正确的是A. 红外线、紫外线、可见光、射线B. 射线、紫外线、红外线、可见光C. 射线、紫外线、可见光、红外线D. 红外线、可见光、紫外线、射线【答案】D【解析】【分析】根据“下列各组电磁波中，按波长由长到短排列”可知，本题考查电磁波的范围和波长的长短，根据依照波长的由长到短，电磁波谱可大致分为：无线电波，红外线，可见光
2、，紫外线，伦琴射线，射线（伽马射线），分析判断【详解】电磁波谱可大致分为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，射线伽马射线，故D正确，ABC错误故选D2. 如图所示，D是置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里。在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是（）A. 竖直向上B. 竖直向下C. 水平向左D. 水平向右【答案】A【解析】【分析】【详解】在开关S接通后，线圈中电流由左侧流入，由安培定则可知电磁铁右侧为N极，故导线所在处的磁场方向向左，由左手定则可知，导线所受安培力方向竖直向上。故选A。3. 如图所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中
3、，磁场方向与导轨平面夹角为，ab静止于宽为L水平导轨上。下列说法正确的是（）A. 金属棒受到的安培力大小为F=BILsinB. 金属棒受到的摩擦力大小为f=BILcosC. 若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将增大D. 若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力将增大【答案】C【解析】【分析】【详解】A金属棒受到的安培力大小故A错误；BD电流方向从a到b，受力分析如图所示根据平衡条件有，所以若只增大磁感应强度B后，导轨对金属棒的支持力减小，所以金属棒对导轨的压力减小，故BD错误；C若只改变电流方向，安培力方向将变为斜向右下，安培力在竖直方向上的分力竖直向下，所以金属棒对导轨的压力将增大，故C
4、正确。故选C。4. 安德森利用云室照片观察到宇宙射线垂直进入匀强磁场时运动轨迹发生弯曲。如图照片所示，在垂直于照片平面的匀强磁场（照片中未标出）中，高能宇宙射线穿过铅板时，有一个粒子的轨迹和电子的轨迹完全相同，但弯曲的方向反了。这种前所未知的粒子与电子的质量相同，但电荷却相反。安德森发现这正是狄拉克预言的正电子。正电子的发现，开辟了反物质领域的研究，安德森获得1936年诺贝尔物理学奖。关于照片中的信息，下列说法正确的是（ ）A. 粒子的运动轨迹是抛物线B. 粒子在铅板上方运动的速度大于在铅板下方运动的速度C. 粒子从上向下穿过铅板D. 匀强磁场的方向垂直照片平面向里【答案】D【解析】【分析】【
5、详解】A由于粒子在磁场中做圆周运动，所以粒子的运动轨迹不是抛物线，故A错误；B粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得解得由图示粒子的运动轨迹可知，铅板上方粒子轨道半径小，速度较小，故B错误；C粒子穿过铅板后能量有损失，粒子的速度v减小，则粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径r减小，所以粒子从下向上穿过铅板，故C错误；D粒子带正电，由左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向里，故D正确。故选D.5. 某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感生电流方向是（）A. aGbB. 先aGb，后bGaC. bGaD. 先bGa，后aGb【答
6、案】D【解析】【分析】【详解】当条形磁铁沿固定线圈的中轴线自上至下经过固定线圈时，穿过线圈的磁通量向下，且先增加后减小，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，故感应电流的磁场先向上后向下，故感应电流先逆时针后顺时针（俯视），即先bGa，后aGb，故ABC错误，D正确。故选D。6. 如图所示的电路中，E为电池，R1R2为可变电阻，R为定值电阻，C为平行板电容器，闭合开关S后，能使电容器带电量增加的方法是（ ）A. 增大R1的阻值B. 增大电容器两极板间的距离C. 减小R2的阻值D. 将电容器的两极板错开些【答案】C【解析】【分析】【详解】A电路稳定后，R1与电容器串联，没有电流通过，
7、改变R1的阻值不影响电路，所以电容器电量不变，故A错误；B增大电容器两极板间的距离，电容变小，电压不变，根据Q=UC可知，电容器电量减小，故B错误；C减小R2的阻值，电路中中电阻减小，总电流增大，则R的电压增大，所以电容器电压增大，根据Q=UC可知，电容器电量增大故C正确；D将电容器的两极板错开些，电容变小，电压不变，根据Q=UC可知，电容器电量减小，故D错误；故选C。7. 如图所示，半径分别为R、2R的两个同心圆，圆心为O，大圆和小圆之间区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，其余区域无磁场。一重力不计的带正电粒子从大圆边缘的P点沿PO方向以速度v1射入磁场，其运动轨迹所对的圆心角为120。若将该带
8、电粒子从P点射入的速度大小变为v2，不论其入射方向如何，都不可能射入小圆内部区域，则最大为（）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【分析】【详解】ABCD粒子在磁场中做圆周运动，如图由几何知识得洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得解得当粒子竖直向上射入磁场时，粒子不能进入小圆区域，则所有粒子都不可能进入小圆区域，粒子竖直向上射入磁场粒子恰好不能进入磁场时粒子轨道半径洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得则ACD错误B正确。故选B。8. 一根粗细均匀的金属导线阻值为R，两端加上恒定电压U时，通过金属导线的电流强度为I，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将金属导线均匀拉长，使其
9、长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U，则下列说法正确的是（）A. 此时金属导线的阻值为4RB. 此时通过金属导线的电流为 C. 此时自由电子定向移动的平均速率为 D. 此时自由电子定向移动的平均速率为 【答案】ABC【解析】【分析】【详解】AB.将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，横截面积变为原来的 ，根据电阻定律 分析得到，电阻变为原来的4倍，电压U恒定不变，根据欧姆定律可知，电流变为，故AB正确CD.电流的微观表达式I=nevS，其中n、e不变，电流I为原来的，横截面积变为原来的 ，则自由电子定向移动的平均速率为，故C正确D错误9. 如图所示，a、b、c、d为4个正离子，电
10、荷量相等均为，同时沿图示方向进入速度选择器后，a粒子射向P1板，b粒子射向板，c、d两粒子通过速度选择器后，进入另一磁感应强度为的磁场，分别打在和两点，和两点相距。已知速度选择器两板电压为，两板距离为l，板间磁感应强度为，则下列判断正确的是（）A. 粒子a、b、c、d的速度关系B. 粒子a、b、c、d的速度关系C. 粒子c、d质量关系是D. 粒子c、d的质量差【答案】AD【解析】【分析】【详解】AB粒子进入速度选择器，只有满足qvB=qE即速度满足才能通过速度选择器，不发生偏转。当粒子的速度大于，洛伦兹力大于电场力，粒子向右偏转；粒子的速度小于，洛伦兹力小于电场力，粒子向左偏转。c、d不偏转，
11、故满足电场力等于洛伦兹力Eq=Bqv即vc=vd=故vavc=vdvb故A正确，B错误；Cc、d进入磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力 得 由于RcRd，故mcmd故C错误；Dc、d两粒子分别打在A1和A2两点，A1和A2两点相距x根据几何关系得 把 代入上式中，化简得故D正确；故选AD。10. 近年来海底通信电缆越来越多，海底电缆通电后产生的磁场可理想化为一无限长载流导线产生的磁场，科学家为了检测某一海域中磁感应强度的大小，利用图中的金属霍尔元件，放在海底磁场中，当有如图所示的恒定电流I（电流方向和磁场方向垂直）通过元件时，会产生霍尔电势差UH，通过元件参数可以求得此时海底的磁感应强度B的
12、大小（地磁场较弱，可以忽略）。下列说法正确的是（ ）A. 元件上表面的电势高于下表面的电势B. 其他条件一定时，c越小，霍尔电压越大C. 仅增大电流I时，上、下表面的电势差减小D. 其他条件一定时，霍尔电压越小，该处的磁感应强度越大【答案】B【解析】【分析】【详解】A根据左手定则可以判断，电流所受安培力方向向上，故电子向上偏转，故元件上表面的电势低于下表面的电势，故A错误；B霍尔电压 ，解得其他条件一定时，c越小，霍尔电压越大，故B正确；C根据以上分析可知，仅增大电流I时，上、下表面的电势差增大，故C错误；D根据以上分析可知，其他条件一定时，霍尔电压越小，该处的磁感应强度越小，故D错误。故选B
13、。二、填空题：每小题2分，共14分。11. 如图为一多用电表表盘示意图，多用电表的电阻测量挡共有“”、“”、“”、“”四个。现用该表测量一阻值大约为的电阻，应将选择开关调到_挡。【答案】【解析】【分析】【详解】欧姆表的刻度中间位置部分的读数在1030左右，然后结合待测电阻的电阻值约2k，所以要选择“100”档位。12. 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差。(1)除开关和导线若干外，现还提供以下器材：A.电流表（量程为，内阻为）B.电压表（量程为）C.电压表（量程为）D.滑动变阻器（阻值范围为）E.滑动变阻器（阻值范围为）实验中电压表应选用_；滑动变阻器应选用_
14、。（选填相应器材前的字母）（关键环节）(2)为了准确测定干电池的电动势和内阻，应选择图中的_实验电路（选填“甲”或“乙”）。选取该电路图的原因是_。(3)根据实验记录，画出干电池图像如图所示，则可得干电池的电动势_，内阻_。【答案】 (1). C (2). D (3). 乙 (4). 见解析 (5). (6). 【解析】【分析】【详解】(1)1 一节干电池电动势约为1.5V，则电压表应选0-3V的电压表C 。2 为方便实验操作，滑动变阻器应选总阻值较小的D。(2)3 图乙4用图甲所示电路图测电源电动势与内阻时，由于电压表的分流电动势与内阻的测量值都偏小；用图乙所示电路测电源电动势与内阻时，由电
15、流表分压由于电流表内阻已知，为准确测量电源电动势与内阻，应选择图乙所示电路图。(3)5 由图乙所示电路图可知，电源电动势路端电压由图示U-I图像可知，电源电动势6 图像斜率的绝对值 电源内阻三、解答题：（本大题共4小题，共56分）13. 小型直流电动机，其线圈内阻为r0=0.4，与规格为“8V、4W”的小灯泡并联后接到电动势为E=10V、内电阻r=0.5的电源上，小灯泡恰好正常发光.求:(1)电路中的总电流I；(2)电动机的输入功率P1和电动机的输出功率P2.【答案】(1)I=4A (2)28W,23.1W【解析】【分析】【详解】(1)由题意规格为“8V、4W”的小灯泡恰好正常发光，可知电路的
16、路端电压U=8V，则内电压为：U内=E-U=10V-8V=2V；电路的总电流为：I=(2)根据P=UI得流经灯泡的电流为：电动机电流为：ID=I-IL=4-0.5=3.5A电动机线圈的发热功率为：P热=ID2r0=3.520.4W=4.9W；电动机的总功率的大小为：P1=UID=83.5W=28W；所以电动机输出的功率为：P2=28-4.9=23.1W14. 如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。已知静电分析器通道的半径为R，均匀辐射电场的场强为E。磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。忽略重力的影响。问：(1)为了使位于A处电荷量为q、质量为m的离子
17、，从静止开始经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，加速电场的电压U应为多大？(2)离子由P点进入磁分析器后，最终打在感光胶片上的Q点，该点距入射点P多远？【答案】(1)；(2) 【解析】【分析】【详解】(1)离子在加速电场中加速，根据动能定理有离子在辐向电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，有解得 (2)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有联立得15. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角=370，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内
18、阻r=0.50 的直流电源现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 ，金属导轨电阻不计， g取10 m/s2已知sin 37=0.60，cos 37=0.80，求：（1）通过导体棒的电流；（2）导体棒受到的安培力和导体棒受到的摩擦力；（3）若仅将磁场方向改为竖直向上，求导体棒受到的摩擦力【答案】（1）1.5A（2）0.30N 方向沿斜面向上 0.06N 方向沿斜面向下 （3）零【解析】分析】【详解】（1）对导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：（2）导体棒受
19、到的安培力：F安=BIL=0.30N 方向沿斜面向上 导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mgsin370=0.24N由于F1小于F安，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f ，受力如图根据共点力平衡条件mg sin370+f=F安 解得：f=0.06N 方向沿斜面向下 （3）对导体棒受力分析如图，由于所以在安培力作用下导体棒刚好处于平衡，故导体棒受的摩擦力为零第卷 提高题16. 如图所示的坐标系，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向。在x轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场，第三象限，存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面（纸面）向里的匀强磁场，在第四象限，存在沿y轴负方向、场强大小与第三象限
20、电场场强相等的匀强电场。一质量为m、电量为q的带电质点，从y轴上处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限。然后经过x轴上处的点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动，之后经过y轴上处的点进入第四象限。已知重力加速度为g。求：(1)粒子到达点时速度的大小和方向；(2)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小；(3)带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向。【答案】（1），方向与x轴负方向成45角；（2），；（3），方向沿x轴正方向【解析】【分析】【详解】轨迹如图所示（1）质点从P1到P2，由平抛运动规律得则得故粒子到达P2点时速度的大小为方向与x轴负方向夹角方向与x轴负方向成45角（2）质点从P2到P3，重力与电场力平衡 解得根据几何知识得解得洛伦兹力提供向心力解得（3）质点进入第四象限，做类斜上抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动，当竖直方向的速度减小到0，此时质点速度最小，且等于v在水平方向的分量方向沿x轴正方向
