1、兰州一中2020-2021-1学期期末考试试题高二物理第卷（选择题共48分）一.选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。其中18小题为单选题，912小题为多选题）1. 关于磁场的说法正确的是（）A. 小磁针静止时N极所指的方向就是该处磁感应强度的方向B. 电流元在磁场中某位置受到的磁场力为零，则该位置的磁感应强度一定为零C. 因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线东西放置时实验现象最明显D. 导体在磁场中做切割磁感线运动时产生动生电动势，其本质是导体中的自由电荷受到洛仑兹力作用，通过洛仑兹力对自由电荷做功实现能量的转化【答案】A【解析】【分析】【详解】A小磁针静止时N极所指的方向就是
2、该处磁感应强度的方向。A正确；B当电流与磁场平行时，电流元在磁场中受到的磁场力为零，但是该位置的磁感应强度不为零。B错误；C因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显。因为地磁场方向是南北方向的，小磁针本事就指南北。所以通电导线南北方向时，产生东西向的磁场，指南北的小磁针将偏向东西向，现象明显。C错误；D导体在磁场中做切割磁感线运动时产生动生电动势，其本质是导体中的自由电荷受到洛仑兹力作用，通过克服外力对自由电荷做功实现能量的转化。洛伦兹力不做功。D错误。故选A。2. 图为一速度选择器，内有一磁感应强度为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度v水平射入，为使粒
3、子流经磁场时不偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于这处电场场强大小和方向的说法中，正确的是（ ）A. 大小为B/v，粒子带正电时，方向向上B. 大小为B/v，粒子带负电时，方向向上C. 大小为Bv，方向向下，与粒子带何种电荷无关D. 大小为Bv，方向向上，与粒子带何种电荷无关【答案】D【解析】当粒子所受的洛伦兹力和电场力平衡时，粒子流匀速直线通过该区域，有qvBqE，所以EBv假设粒子带正电，则受向下的洛伦兹力，电场方向应该向上粒子带负电时，电场方向仍应向上故正确答案为D3. 如图所示是某校首届中学生创意物理实验设计展评活动中获得一等奖的作品小熊荡秋千两根彼此靠近且相互
4、绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上，C、D的两端用柔软的细导线吊了两个铜线圈P、Q （Q上粘有一张小熊的图片），并组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置，当用手左右摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千关于此作品，以下说法正确的是（ ）A. P向右摆动的过程中，P中的电流方向为逆时针方向（从右向左看）B. P向右摆动的过程中，Q也会向右摆动C. P向右摆动的过程中，Q会向左摆动D. 若用手左右摆动Q，P会始终保持静止【答案】AB【解析】A、P向右摆动的过程中，穿过P的磁通量减小，根据楞次定律，P中有顺时针方向的电流(从右向左看).故A正确B、P向右摆的过程中，P中的电流方向为
5、顺时针方向，则Q下端的电流方向向外，根据左手定则知，下端所受的安培力向右，则Q向右摆动同理用手左右摆动Q，P会左右摆动.故B正确，C错误，D也错误故选AB.【点睛】本题考查了楞次定律和左手定则的综合，掌握楞次定律判断感应电流方向的一般步骤，以及会通过左手定则判断安培力的方向，不能与右手定则混淆4. 如图所示，一根有质量的金属棒，两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以（）A. 适当减小磁感应强度B. 使磁场反向C. 适当增大电流强度D. 使电流反向【答案】C【解析】【分析】【详解】棒的
6、中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，根据左手定则可得，安培力的方向竖直向上，由于此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，则安培力必须增加。所以适当增加电流强度，或增大磁场均可以；故ABD错误，C正确；故选C。5. 如图所示，两平行光滑金属导轨CD、EF间距为L，与电动势为E0的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角，回路其余电阻不计，重力加速度为g。为使ab静止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为（）A. ，水平向右B. ，垂直于回路平面向下C. ，竖直向下D. ，垂直于回路平面向上【答案】D【解
7、析】【分析】【详解】对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示从图像可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小；故安培力的最小值为故磁感应强度的最小值为根据欧姆定律，有根据左手定则，磁场方向垂直平面向上。故选D。6. 如图所示，在半径为R的圆形区域内存在垂直于向里的匀强磁场，磁感应强度为B，圆外无磁场，一根长为的导体杆水平放置，a端处在圆形磁场的边界，现使杆绕a端以角速度为逆时针匀速旋转180，在旋转过程中（）A. b端的电势始终高于a端B. 杆电动势最大值C. 当杆旋转时，杆电动势D. 当杆旋转时，间电势差【答案】C【解析】【分析】【详解】A根据右手定则可知，电流方向为b流向a， a
8、b杆相当于电源，则b端的电势始终低于a端，故A错误；B当杆转至竖直方向时，切割磁感线的有效长度最大，此时感应电动势最大为故B错误；C当杆旋转时，由几何知识可知，此时切割磁感线的有效长度为R，则杆电动势为故C正确；D当杆旋转时，由几何知识可知，此时切割磁感线的有效长度为，则间电势差为故D错误。故选C。7. 如图甲所示，绝缘水平桌面上水平放置着一硬质金属线框，空间存在与桌面垂直、大小随时间按如图乙所示变化的匀强磁场，时刻磁场方向垂直于桌面向下，虚线为磁场边界。在到的时间内金属线框始终静止，则线框所受的摩擦力（以向右为正方向）随时间的变化图线正确的是（）A. B. C. D. 【答案】C【解析】【分
9、析】【详解】根据图象，由楞次定律可知线框中感应电流方向一直为顺时针方向，根据法拉第电磁感应定律得由闭合电路欧姆定律得则时间内感应电流的方向和大小均不变，根据左手定则可知，在时间内，安培力方向向左，故线框所受的摩擦力方向向右，在时刻，磁场的方向发生变化，安培力方向反向，摩擦力方向反向，由安培力大小可知安培力的大小随磁感应强度B的变化而变化，故ABD错误，C正确。故选C。8. 均匀导线制成的单匝正方形闭合线框，边长，线框电阻，将其置于磁感应强度的有界水平匀强磁场上方处，如图所示，线框由静止自由下落，线框平面始终与磁场方向垂直，且边始终与磁场的水平边界平行。取重力加速度，不计空气阻力，当边刚进入磁场
10、时，下列说法正确的是（）A. 感应电动势大小为2VB. 线框两点间的电压是0.15VC. 边受到的安培力方向竖直向上、大小为0.2ND. 线框全部进入磁场的过程中，通过导线横截面的电荷量为0.2C【答案】B【解析】【分析】【详解】A设线框ab刚进磁场时的速度为v，根据机械能守恒定律得，解得：感应电动势E=BLv=0.2V故A错误；B由闭合电路欧姆定律可知，线框ab两点间的电压故B正确；C电流由左手定则可知，ab边受到的安培力方向向上，大小为 F=BIL=0.100.10.20N=0.002N故C错误；D线框全部进入磁场的过程中，通过导线横截面的电荷量为故D错误。故选B。9. 在同一匀强磁场中，
11、粒子和质子做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则粒子和质子（）A. 运动半径之比是B. 运动周期之比是C. 运动速度大小之比是D. 受到的洛伦兹力之比是【答案】BD【解析】【分析】【详解】A质子H和粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，均由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，得轨道半径根据粒子和质子的电荷量之比为2：1，半径比1：2，故A错误；B粒子运动的周期：，所以故B正确；C两个粒子动量大小相等，质量之比是4：1，所以故C错误；D根据粒子受到的洛伦兹力：F=qvB，得故D正确。故选BD。10. 如图所示，abcd为水平放置的平行“匸”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直与导轨平面的匀强磁
12、场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动金属杆滑动过程中与导轨接触良好。则下列说法中错误的是（ ）A. 电路中感应电动势的大小为B. 电路中感应电流的大小为C. 金属杆所受安培力的大小为D. 金属杆的热功率为【答案】CD【解析】【分析】【详解】A电路中感应电动势为：故A正确，不符合题意。B电路中感应电流的大小为：故B正确，不符合题意。C金属杆所受安培力的大小为：故C错误，符合题意。D金属杆的热功率为：故D错误，符合题意。故选CD。11. 如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场分布在边长为L的等边三角形内，D
13、是边的中点，一群相同的带负电的粒子仅在磁场力作用下，从D点沿纸面以平行于边方向、大小不同的速率射入三角形内，不考虑粒子间的相互作用力，已知粒子在磁场中运动的周期为T，则下列说法中正确的是（）A. 粒子垂直边射出时，半径R等于B. 速度小的粒子一定比速度大的粒子在磁场中运动时间长C. 粒子可能从边射出，且在磁场中运动时间为D. 粒子可能从C点射出，且在磁场中运动的时间为【答案】AD【解析】【分析】【详解】A粒子垂直BC边射出时，运动轨迹如图根据几何关系知半径为，A正确；BCD若带电粒子刚好从BC边射出磁场，运动轨迹与BC边相切，可知圆心角为180，粒子在磁场中经历时间为，若带电粒子刚好从AC边射
14、出磁场，运动轨迹与AC边相切，作图可得切点为C点，如下图可知圆心角为60，粒子在磁场中经历时间为，若带电粒子从AB边射出磁场，可知圆心角为240，粒子在磁场中经历时间为，所以该粒子在磁场中经历时间为，则它一定从AB边射出磁场；所以可知粒子速度和运动时间无确定的关系，BC错误D正确。故选AD。12. 如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘水平面上从静止开始经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B的复合场中（E、g和B已知），小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）A. 小球带负电B. 小球做匀速圆周运动过程中机械能保持不变C. 小球做匀速圆周运动过程中周期D.
15、若电压U增大，则小球做匀速圆周运动周期变大【答案】AC【解析】【分析】【详解】小球在竖直平面内做匀速圆周运动，重力与电场力平衡，则知小球所受的电场力竖直向上，与电场方向相反，因此小球带负电，故A正确小球做匀速圆周运动，动能不变，重力势能不断变化，两者之和即机械能在变化，故B错误小球做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 qvB=mr，又qE=mg，联立得，故C正确在加速电场中，根据动能定理得 qU=mv2，得，知若电压U增大，小球获得的速度v增大，小球做匀速圆周运动的轨迹半径增大，根据知小球做匀速圆周运动的周期不变故D错误故选AC第卷（非选择题共52分）二、实验题（本题包括2小题，共14分
16、）13. 为了测量某根金属丝的电阻率，需要测量金属丝的直径D，电阻R。某同学进行如下几步测量：(1)直径测量：该同学把金属丝放于螺旋测微器两测量杆间，测量结果如图，由图可知该金属丝的直径D=_mm；(2)某同学先用多用电表粗测其电阻，用已经调零且选择开关指向欧姆挡“10”档位的多用电表测量，发现指针的偏转角度太大，这时他应将选择开关换成欧姆挡的_档位（选填“100”或“1”），然后进行_，再次测量电阻丝的阻值，其表盘及指针所指位置如图2所示，则此段电阻丝的电阻为_（结果保留2位有效数字）。【答案】 (1). 1.680mm (2). 1 (3). 欧姆调零 (4). 7.0【解析】【分析】【详
17、解】(1)1 螺旋测微器的固定部分为：1.5mm，读数为：1.5+18.00.01=1.680mm；(2)234 用欧姆表粗测电阻，选择欧姆10档，表头指针偏转过大，说明所选挡位太大，为了使读数更精确些，需要选择欧姆1档，然后重新进行欧姆调零再测量；此段电阻丝的电阻为7.014. 用电流表和电压表测干电池电动势和内电阻。提供的器材如下：A电流表（，内阻约）B电压表（，内阻约为）C滑动变阻器（，）D滑动变阻器（，）E状态近似相同的干电池二节，开关及导线若干（1）实验中滑动变阻器选_（选填“”或“” ；（2）下面是小张同学连接成的测量电路，闭合开关前老师检查发现图甲中标示的、条接线中有一处错误，错
18、误的连线是_（选填“”“”或“”；（3）小张正确连线后，测得6组电流和电压的值，并描点如图乙所示，请你按照这些实验值作出图线_，由此图线所得的每节干电池电动势_V，每节干电池的内阻_。（结果保留3位有效数字）【答案】 (1). R1 (2). (3). (4). 1.50 (5). 0.385【解析】【分析】【详解】（1）1因干电池内阻较小，电动势较小，为了便于调节，滑动变阻器应选总阻值较小的；（2）2由于电源内阻较小，电流表的分压较为明显，故应采用电流表相对电源的外接法，故线接错；（3）3根据给出的点连线，得出对应的伏安特性曲线如图所示：4两电源串联，根据：可知电源的电动势为：5图像的斜率表
19、示电源的内阻，故有：内阻为：三、计算题（本题共4小题，共38分。要有必要的文字说明、受力分析和解题步骤，有数值计算的要注明单位。）15. 如图所示，一个有三条边的正方形水平固定导线框和半径为a的半圆环构成一个闭合回路，已知半圆环中磁感应强度随时间按变化，磁场方向垂直纸面向里，导线框和半圆环单位长度的电阻均为r，求：(1)两点电势差的大小；(2)整个电路中产生的热功率。【答案】(1)；(2)【解析】【分析】【详解】分析可知闭合电路的总电阻(1)由法拉第电磁感应定律得间的电势差大小为(2)根据功率公式16. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、相距，上端连接一个阻值的电阻，导轨平面与水平面夹角
20、，长为L的金属棒垂直于、放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。已知金属棒的质量为，阻值，磁场的磁感应强度，重力加速度，导轨电阻不计。金属棒从静止开始运动，若金属棒下滑距离为时速度恰达到最大（，）。求：(1)金属棒达到的最大速度；(2)金属棒由静止开始下滑位移为s的过程中，金属棒上产生的焦耳热。【答案】(1)12m/s；(2)6J【解析】【分析】【详解】(1)根据受力分析可知，金属棒达到最大速度时据闭合电路欧姆定律得据法拉第电磁感应定律代入数据得(2)整个系统总能量守恒电阻R、r串联代入数据得17. 如图所示，在y0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向
21、；在y0），所有小球均在磁场中做匀速圆周运动，且都能沿平行于x轴的方向进入圆形区域并再次通过O点，不计小球间的相互作用，重力加速度为g，求：（l）匀强电场的电场强度大小；（2）匀强磁场的磁感应强度大小；（3）沿与x轴正向成60角发射的小球从开始运动到再次通过O点经历的时间。【答案】（1）（2）（3）【解析】【分析】【详解】（1）小球在磁场中做匀速圆周运动，则电场力和重力平衡即 匀强电场的场强（2）小球从O点以与x轴成角射入第一象限运动轨迹如图，轨迹圆心C与交点D的连线平行y轴，由几何关系可知，四边形CDCO是菱形，小球在磁场中运动的轨道半径为 洛伦兹力提供向心力，即可得磁感应强度（3）小球从O点以与x轴成角射入第一象限小球在磁场中的运动周期小球在磁场中运动时间由上式可知小球在圆形区域做匀速直线运动，通过距离运动时间从O点出发到再次回到O点的运动时间将代入，解得