2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）(新版)新人教版

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‎2019学年度第一学期高二期末考试物理试卷 一、 选择题（1-9小题为单选题，每题有唯一答案每题4分。10-12小题为多选题，每题有多个选项正确，全部选对得4分，选错或不答得0分，选对但不全得2分，共48分。） ‎ ‎1. 如图所示，挂在绝缘细线下的小轻质通草球，因电荷的相互作用而靠近或远离，可知（　　） ‎ A. 甲图中两球一定带异种电荷 B. 乙图中两球一定带同种电荷 C. 甲图中两球一定带同种电荷 D. 乙图中两球一定带异种电荷 ‎【答案】B ‎【解析】相互排斥，则两球一定带同种电荷，可能是正电，也可能是负电．相互吸引，两球可能带异种电荷，也可能一个带电，另一个不带电，故B正确，ACD错误；故选B．‎ 点睛：解决此类题目注意以下两点：（1）同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；（2）排斥的带有同种电荷，吸引的可能带有异种电荷，也可能带电体吸引不带电体．‎ ‎2. 图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示。可以判断出a、b、c、d四根长直导线在正方形中心O处产生的磁感应强度方向是 (  ) ‎ ‎ ‎ A. 向左 B. 向右 C. 向上 D. 向下 ‎【答案】A ‎【解析】根据题意，由右手螺旋定则知b与d导线电流产生磁场正好相互抵消，而a与c导线产生磁场正好相互叠加，由右手螺旋定则，a、c在O处产生的磁场方向均向左，则O处的磁场方向水平向左，故选C.‎ - 13 -‎ ‎3. 如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，套在一条形磁铁上，环面与条形磁铁垂直，则穿过两环的磁通量φa和φb的大小关系为（ ） ‎ A. φa<φb B. φa=φb C. φa>φb D. 无法判断 ‎【答案】C ‎【解析】根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下．由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，a的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以Φa＞Φb．故选C.‎ ‎4. 带电粒子在匀强磁场中运动，由于受到阻力作用，粒子的动能逐渐减小（带电荷量不变，重力忽略不计），轨道如图中曲线 abc 所示.则该粒子 ‎ A. 带负电，运动方向 a→b→c B. 带负电，运动方向 c→b→a C. 带正电，运动方向 a→b→c D. 带正电，运动方向 c→b→a ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子的能量逐渐减小，速度减小，则半径减小，即可由轨迹分析粒子入射的方向．由左手定则判断电荷的电性．‎ 解：据题意，带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子的能量逐渐减小，速度减小，则由公式得知，粒子的半径逐渐减小，由图看出，粒子的运动方向是从a到b再到c．在a处，粒子所受的洛伦兹力向右，由左手定则判断可知，该粒子带负电．所以选项A正确．‎ 故选：A ‎【点评】本题只要掌握带电粒子在磁场中匀速圆周运动的半径和左手定则就能正确解答．‎ ‎5. 一正弦交变电流的电流 i 随时间 t 变化的规律如图所示。由图可知（ ）‎ - 13 -‎ A. 该交变电流的瞬时值表达式为 i ＝10sin（50t）‎ B. 该交变电流的频率为25 Hz C. 该交变电流的有效值为A D. 若该交变电流通过阻值 R ＝40Ω的白炽灯，则电灯消耗的功率是8 kW ‎【答案】B ‎【解析】根据图象可知，交变电流的最大值为10A，该交变电流的有效值为5A，C错误；周期为0.04s，则频率为25Hz，B正确；瞬时值表达式为i＝10sin（50πt），A错误；根据P=I2R得，该交变电流通过阻值R＝40Ω的白炽灯，则电灯消耗的功率是2 kW，D错误。‎ ‎6. 如图，理想变压器原副线圈匝数之比为20：1，原线圈接入一电压为u=U0 sinωt的交流电源，副线圈接一个R=5.5Ω的负载电阻．若U0 = V，ω=100πrad/s，则下述结论正确的是（ ） ‎ A. 副线圈中电压表的读数为V B. 副线圈中输出交流电的周期为0.01s C. 原线圈中电流表的读数为0.1A D. 原线圈中的输入功率为11W ‎【答案】C ‎【解析】由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为220V，所以原线圈的电压的有效值为220V，再根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为11V，即为电压表的读数，所以A错误．变压器不会改变电流的周期，电流的周期为，所以B错误．副线圈的电流为=2A，根据电流与匝数成反比可得，且原副线圈匝数之比为20：1，原线圈的电流大小为0.1A，所以C正确．变压器的输入功率和输出功率相等，副线圈的功率为，所以原线圈中的输入功率也为22W，所以D错误．故选C．‎ - 13 -‎ ‎7. 如图,在边长ab:bc=1:的长方形区域abcd内,有垂直纸面向里的匀强磁场，一束速率不同的电子，从b点沿平行边界bc方向射入磁场中，从a点和d点有电子射出磁场，则从a点和d点射出的电子的速率之比为( ) ‎ A. 1:2 B. 1:3 C. 1: D. 1:4‎ ‎【答案】D 点睛：解答带电粒子在磁场中的运动问题，本题关键是画出轨迹图，由几何关系得到半径，然后结合牛顿第二定律列式分析，对推论公式，最好记住．‎ ‎8. 如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1 、R2 、R3 为定值电阻，S0 、S为开关．初始时S0 与S均闭合，现将S断开，则（   ） ‎ A. 电压表的读数变小，电流表的读数变大 B. 电压表的读数变小，电流表的读数变小 - 13 -‎ C. 电压表的读数变大，电流表的读数变小 D. 电压表的读数变大，电流表的读数变大 ‎【答案】D ‎【解析】S断开，相当于电阻变大，则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小，故路端电压增大，V的读数变大；把R1归为内阻，内电压减小，故R3中的电压增大，由欧姆定律可知R3中的电流也增大，电流表示数增大，故D正确；故选D．‎ 点睛：应用闭合电路欧姆定律解决电路的动态分析时一般可按照：外电路-内电路-外电路的分析思路进行，灵活应用闭合电路欧姆定律及串并联电路的性质进行分析即可求解；注意电键断开的问题，相当于电阻变大．‎ ‎9. 如图所示，匀强磁场中固定的金属框架ABC，导线棒DE在框架ABC上在外部拉力作用下沿图示方向匀速平移，框架和导体材料相同，接触电阻不计，则（   ） ‎ A. 电路中的磁通量的变化率一定 B. 电路中的感应电动势一定 C. 电路中感应电流保持一定 D. DE棒受到的拉力一定 ‎【答案】C ‎【解析】根据拉第电磁感应定律得知，电路中磁通量的变化率等于回路中产生的感应电动势，而感应电动势E=BLv，B、v不变，有效切割的长度L增加，则电路中磁通量的变化率和感应电动势都增加．故AB错误；设金属材料的电阻率为ρ，截面积为S，导体棒DE从B点开始运动的时间为t，∠BAC=2θ．则回路中产生的感应电动势为E=2B∙v2t∙tanθ；回路的电阻 ；电路中感应电流的大小，因B、S、ρ、θ均不变，则I不变．故C正确；DE杆所受的磁场力的大小F=BIL=BI∙2vt∙tanθ随着时间t的延长而增大．故D错误．故选C.‎ ‎10. 如图所示，边长为h的正方形金属导线框，从图示的位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向水平，且垂直于线框平面，磁场区域宽度为H，上下边界如图中虚线所示， ‎ - 13 -‎ H>h．从线框开始下落到完全穿过磁场区域的全过程中，以下判断正确的是（ ） ‎ A. 线框中总有感应电流存在 B. 线框受到磁场力的合力方向有时向上有时向下 C. 线框运动方向始终是向下的 D. 线框速度的大小不一定总是在增加 ‎【答案】CD ‎【解析】线框在进入和穿出磁场的过程中有感应电流，线框全部处于磁场中时，磁通量不变，无感应电流，故A错误．线框进入磁场时磁通量增加，离开磁场时磁通量减小，根据楞次定律可知，线框受到磁场力的合力方向总向上，故B错误．从线框开始下落到完全穿过磁场区域的全过程中，线框运动方向始终向下，故C正确．从下边开始离开磁场时，当安培力大于其重力时做减速运动，故D正确．故选CD.‎ 点睛：此题的分析首先要进行分段，进行受力分析和运动过程分析，运用楞次定律分析安培力也是常用的思路．‎ ‎11. 如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是电阻可忽略不计的电感线圈，那么( )   ‎ A. 合上S，A、B一起亮，然后A变暗后熄灭 B. 合上S，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮 C. 断开S，A立即熄灭，B由亮变暗后熄灭 D. 断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭 ‎【答案】AD ‎【解析】试题分析：线圈中电流发生变化时，会产生自感电动势，阻碍电流的变化；分通电和断电两种情况分析．‎ - 13 -‎ 解：A、B、合上S，线圈中电流要增加，会产生自感电动势，故只能缓慢增加，故A、B一起亮，然后A变暗后熄灭，B更亮，故A正确，B错误；‎ C、D、断开S，线圈中电流要减小，会产生自感电动势，故只能缓慢减小，通过电灯A构成回路放电，故B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭，故C错误，D正确；‎ 故选AD．‎ ‎【点评】本题通电自感和断电自感问题，关键明确线圈中电流发生变化时，会产生自感电动势，阻碍电流的变化，基础题．‎ ‎12. 平行板电容器的两板A、B接于电池两极，一个带正电小球用绝缘细线悬挂在电容器内部，闭合电键S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向夹角为θ，如图所示，那么(  ) ‎ A. 保持电键S闭合，将A板稍向B板靠近，则θ增大 B. 保持电键S闭合，将A板稍向上移，则θ减小 C. 电键S断开，将A板稍向B板靠近，则θ不变 D. 电键S断开，将A板稍向上移，则θ减小 ‎【答案】AC ‎【解析】试题分析：保持电键S闭合，电容器两端间的电势差不变，带正电的A板向B板靠近，极板间距离减小，电场强度E增大，小球所受的电场力变大，θ增大，A正确；保持电键S闭合，电容器两端间的电势差不变，将A板稍向上移，极板间距离不变，电场强度E不变，小球所受的电场力不变，则θ不变,B错误；断开电键S，电容器所带的电量不变，由，，可知d变化，E不变，电场力不变，θ不变，C正确、D错误.故选AC。‎ 考点：电容器的动态分析 二、 实验题（本题共两个大题，每一空2分，总分16分） ‎ ‎13. 某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一个圆柱形电阻的直径和高度，测量结果如图甲和乙所示，该工件直径为____mm，高度为____mm. 又用多用电表欧姆挡“×1”挡位测量了该电阻阻值，则该电阻阻值为____Ω 。‎ - 13 -‎ ‎【答案】 (1). 12.20mm (2). 6.860mm±0.002mm (3). 10.0Ω ‎【解析】该工件直径为12mm+0.05mm×4=12.20mm，高度为6.5mm+0.01mm×36.0=6.860mm.该电阻阻值为10.0×1Ω=10.0Ω 。‎ ‎14. 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材： ‎ A．待测的干电池（电动势约1.5V，内电阻约1.0Ω） ‎ B．电压表V（量程0--3V，内阻约为1000Ω） ‎ C．电流表A（量程0--0.6A，内阻约为1Ω） ‎ D．滑动变阻器R1 （0—20Ω，10A） ‎ E．滑动变阻器R2 （0—200Ω，1A）‎ F．开关和导线若干 ‎ - 13 -‎ ‎（1）某同学设计了如图甲所示的（a）、（b）两个参考实验电路，其中合理的是______图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选_______（选填D或E）。 ‎ ‎（2）图乙为该同学根据（1）中选出的合理的实验电路，利用测出的数据绘出的U--I图线，则由图线可得被测电池的电动势E=_______V，内阻r=_________Ω。（结果保留3位有效数字） ‎ ‎（3）考虑电表内阻的影响，按正确图示的方式连接所测得的电源电动势和电源电动势的真实值的关系为：E测 _________ E真（填“大于”、“等于”、或“小于”）‎ ‎【答案】 (1). b (2). D (3). 1.45V (4). 1.00Ω (5). 小于 ‎【解析】试题分析:（1）由于干电池的内阻很小，所以采用图b的方法，更合理；同理滑动变阻器的最大值小一些更合理一些，故应该选D。‎ ‎（2）通电前应该把变阻器的阻值调至最大，也就是最右边。‎ ‎（3）电源的U-I图象中，与纵轴（U轴）的交点是电源电动势，故电源电动势值为1.45V，电源内阻是斜率，故电源内阻为1.00Ω。‎ ‎(4)由于电压表的分流作用，电源电动势测量值小于电动势的真实值。‎ 考点：测电源电动势和内电阻 三、 计算题（本题共3小题，15题10分，16题12分，17题14分，共36分。请写出必要的文字说明、物理方程等解题过程。） ‎ ‎15. 如图所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B 。一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成θ角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间相互作用力及所受的重力。求： ‎ - 13 -‎ ‎（1）电子在磁场中运动轨迹的半径R ‎ ‎（2）电子在磁场中运动的时间t ‎【答案】（1） （2） ‎ ‎【解析】（1）电子在磁场中受到的洛伦兹力提供电子做匀速圆周运动的向心力即：qvB＝m 由此可得电子做圆周运动的半径为： （2）如图根据几何关系，可以知道电子在磁场中做圆周运动对圆心转过的角度为：α=θ 则电子在磁场中运动的时间： ‎ ‎16. 如下图所示，两根互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，相距为L＝0.5m，在导轨的一端接有阻值为R＝0.8Ω的电阻，在x≥0一侧存在一与水平面垂直的均匀磁场，磁感应强度B＝2T．一质量m＝2 kg的金属杆垂直放置在导轨上，金属杆的电阻r＝0.2Ω，导轨电阻不计．当金属杆以v0 ＝1 m/s的初速度进入磁场的同时，受到一个水平向右的外力作用，且外力的功率恒为P＝36W，经过2s金属杆达到最大速度．求： ‎ - 13 -‎ ‎（1）金属杆达到的最大速度vm ‎（2）在这2 s时间内回路产生的热量Q ‎【答案】（1）6m/s （2）37J ‎【解析】（1）由平衡知识可知：F外=FA 安培力：FA=BIL ‎ 由闭合电路的欧姆定律：I=E/（R+r）‎ 电动势：E=BLvm 功率：P=F外vm 解得：vm=6m/s ‎............‎ 解得Q=37J ‎17. 如图所示，在直角坐标系的I、Ⅱ象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，第Ⅲ象限有沿y轴负方向的匀强电场，第四象限内无电场和磁场．质量为m，电量为q的粒子由M点以速度v0 沿x轴负方向进入电场，不计粒子的重力，粒子先后经过x轴上的N点和P点。设OM=OP=L，ON=2L，求： ‎ - 13 -‎ ‎（1）电场强度E的大小； ‎ ‎（2）匀强磁场磁感应强度B的大小。‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】试题分析：（1）粒子在电场中做类平抛运动，轨迹如图所示。‎ 由M到N，水平方向①‎ 竖直方向②‎ 由①②解得电场强度③‎ ‎（2）要求磁感应强度需要求的粒子做圆周运动的轨迹半径和速度。‎ 由M到N，根据动能定理，④‎ 由③④解得粒子做圆周运动的速度⑤‎ 设粒子通过Q点的速度与x轴夹角为θ，则⑥‎ 即⑦‎ 轨迹如图所示，‎ - 13 -‎ 有几何关系轨迹半径⑧‎ 洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律⑨‎ 由⑤⑧⑨解得匀强磁场的磁感应强度⑩‎ 考点：带电粒子在复合场中的运动，动能定理的应用。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ - 13 -‎