【物理】江西省南昌市安义中学2019-2020学年高二上学期期末考试题（解析版）

【物理】江西省南昌市安义中学2019-2020学年高二上学期期末考试题（解析版）

安义中学2019-2020学年度上学期期末考试 高二物理试卷 一、选择题（每小题4分，共48分，1-8题为单选，9-12题为多选）‎ ‎1.法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家，在物理学领域，法拉第有“电学之父”的美誉．下列陈述不符合历史事实的是(　　)‎ A. 法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象 B. 法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场 C. 法拉第首先发现电磁感应现象 D. 法拉第首先发现电流的磁效应 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象，选项A正确；法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场，选项B正确；法拉第首先发现电磁感应现象，选项C正确； 奥斯特首先发现电流的磁效应，选项D错误；此题选择不符合历史事实的选项，故选D.‎ ‎2.如图所示,真空中同一平面内固定两点电荷+2Q和-Q,以点电荷+2Q为圆心的圆上有a,b,c,d四点,其中b点为两点电荷连线与圆的交点,a,c两点关于连线对称,ad为圆的直径,且d距-Q较远.关于a,b,c,d四点,下列说法正确的是 A. b处电场场强最小 B. d处电场场强最大 C. b处电场强度最大 D. a,c两处电场强度相同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．因为a、b、c、d四点在以点电荷+2Q为圆心的圆上，所以a、b、c、d四点的电场强度的大小是相等的．b点离负电荷最近,而且b 点的两个点电荷产生的电场的方向相同，所以b点的合场强最大，C正确，AB错误；‎ D.根据库仑定律，故2Q和-Q在a点的电场强度大小等于b点产生的电场前度大小，但是a点的合场强的方向是向右偏上；同理,两个点电荷在c点产生的合场强的方向向右偏下，所以电子在a、c两点受到的电场力的方向是不同的，故D错误．所以C选项是正确的．‎ ‎3.一带电粒子在如图所示的点电荷的电场中，在电场力作用下沿虚线所示轨迹从A点运动到B点，电荷的加速度、动能、电势能的变化情况是　　‎ A. 加速度的大小增大，动能、电势能都增加 B. 加速度的大小减小，动能、电势能都减少 C. 加速度增大，动能增加，电势能减少 D 加速度增大，动能减少，电势能增加 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由图可知，电荷在A点电场线比B点疏，所以A点的电场力小于B点的电场力，则A点的加速度小于B点的加速度；从A到B，电场力做正功，根据动能定理，动能增加；电场力做正功，电势能减小，故C正确，ABD错误．‎ ‎4.如图所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成串联电路，在增大电容器两板间距离的过程中（ ）‎ A. 电阻R中没有电流 B. 电容器的电容变大 C. 电阻R中有从a流向b的电流 D. 电阻R中有从b流向a的电流 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】ACD．电容器与电源相连，电压不变，增大电容器两板间距离的过程中，由公式可知，电容减小，根据电容定义式 可知，电量减小，电容器放电，原来电容器上极板带正电，电路中放电电流方向为顺时针方向，则电阻R中有从a流向b的电流，故AD错误，C正确；‎ B．由电容的决定式可知，增大电容器两板间距离的过程中，电容减小，故B错误．‎ ‎5.如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=135º．流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 A. 方向沿纸面向上，大小为(+1)ILB B. 方向沿纸面向上，大小为(-1)ILB C. 方向沿纸面向下，大小为(+1)ILB D. 方向沿纸面向下，大小为(-1)ILB ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】导线段abcd在磁场中的等效长度为ad两点连线的长度，则；等效电流方向由a→d，据左手定则，安培力方向沿纸面向上，A正确．‎ ‎【点睛】本题也可求出ab、bc和cd所受安培力的大小和方向，然后合成．‎ ‎6.下图是磁流体发电机原理示意图，A、B极板间的磁场方向垂直于纸面向里，等离子束从左向右进入板间，下述正确的是(　　)‎ A. A板电势高于B板，负载R中电流向上 B. B板电势高于A板，负载R中电流向上 C. A板电势高于B板，负载R中电流向下 D. B板电势高于A板，负载R中电流向下 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据左手定则，正电荷所受洛伦兹力向上，负电荷所受洛伦兹力向下，所以A 板带正电，为电源正极，B板带负电，为电源负极；所以电流方向从上到下，故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎7.在水平面上有一固定的U形金属框架，框架上放置一金属杆ab，如图所示(纸面即水平面).在垂直纸面方向有一匀强磁场，下列判断正确的是 A. 若磁场方向垂直纸面向外并增大时，杆ab将向右移动 B. 若磁场方向垂直纸面向外并减少时，杆ab将向左移动 C. 若磁场方向垂直纸面向里并增大时，杆ab将向右移动 D. 若磁场方向垂直纸面向里并减少时，杆ab将向右移动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．若磁场方向垂直纸面向外，并且磁感应强度增大时，根据楞次定律，ab中感应电流方向a→b，由左手定则，ab受到的安培力向左，故杆ab将向左移动。故A错误。‎ B．若磁场方向垂直纸面向外，并且磁感应强度减小时，根据楞次定律，ab中感应电流方向b→a，由左手定则，ab受到的安培力向右，杆ab将向右移动。故B错误。‎ C．若磁场方向垂直纸面向里，并且磁感应强度增大时，根据楞次定律，ab中感应电流方向b→a，由左手定则，ab受到的安培力向左，杆ab将向左移动。故C错误。‎ D．若磁场方向垂直纸面向里，并且磁感应强度减小时，根据楞次定律，ab中感应电流方向a→b，左手定则，ab受到的安培力向右，杆ab将向右移动。故D正确。‎ 故选D。‎ ‎8.如图所示，一个边长为2L的等腰直角三角形ABC区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流逆时针方向为正。则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】线框开始进入磁场运动L的过程中，只有边bd切割，感应电流不变，前进L后，边bd开始出磁场，边ac开始进入磁场，回路中的感应电动势为ac边产生的电动势减去bd边在磁场中的部分产生的电动势，随着线框的运动回路中电动势逐渐增大，电流逐渐增大，方向为负方向；当再前进L时，边bd完全出磁场，ac边也开始出磁场，有效切割长度逐渐减小，电流方向不变。 A．该图与结论不相符，选项A错误；B．该图与结论相符，选项B正确；‎ C．该图与结论不相符，选项C错误；D．该图与结论不相符，选项D错误；故选B。‎ ‎9.如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd.则 A. 若线圈向右平动，其中感应电流方向是a→b→c→d B. 若线圈竖直向下平动，无感应电流产生 C. 当线圈以ab边为轴转动时（小于90°），其中感应电流方向是a→b→c→d D. 当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→d ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．若线圈向右平动，穿过线圈的磁通量向里减少，根据楞次定律可知，感应电流方向是a→d→c→b→a．故A错误。‎ B．若线圈竖直向下平动，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生。故B正确。‎ C．当线圈从图示位置以ab边为轴转动瞬时，穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流方向为a→d→c→b→a．故C错误。‎ D．当线圈向导线靠近时，穿过线圈的磁通量向里增大，根据楞次定律可知，产生感应电流为a→b→c→d ‎，故D正确。 故选BD。‎ ‎10.在纯电阻电路中，当用一个固定的电源(设E、r是定值)向变化的外电阻供电时，关于电源的输出功率P随外电阻R变化的规律如图所示．下列判断中正确的是（ ）‎ A. 电源内阻消耗的功率随外电阻R的增大而增大 B. 当R＝r时，电源有最大的输出功率 C. 电源的功率P总随外电阻R的增大而增大 D. 电源的效率η随外电阻R的增大而增大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电源内阻消耗的功率，所以外电阻R的增大，电源内阻消耗的功率减小，故A错误；‎ B．该图象反映了电源的输出功率P随外电阻R变化的规律，由图看出，电源的输出功率随着外电阻的增大先增大后减小，当R=r时，电源有最大的输出功率，故B正确；‎ C．电源的功率，则当外电阻R的增大时，. 电源的功率减小，故C错误；‎ D．电源的效率，则知R增大时，电源的效率增大，故D正确；‎ ‎11.如图所示的图象中，直线表示某电源路端电压与电流的关系，直线为某一电阻的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻连接成闭合电路，由图象可知 A. 的阻值为 B. 电源电动势为，内阻为 C. 电源的输出功率为 D. 电源内部消耗功率为 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 详解】A．由欧姆定律得 故A正确；‎ B．根据闭合电路欧姆定律得 U=E-Ir 当I=0时 U=E 由读出电源的电动势E=3V，内阻等于图线的斜率大小，则 故B错误；‎ C．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U=1.5V，电流I=1.0A，则电源的输出功率为 P =UI=1.5W 故C错误；‎ D．电源内部消耗功率为 故D正确。‎ ‎12.如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n=100，线圈面积S=200cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R=4Ω的阻值，把线圈放入一方向垂直线圈平面的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是（　　）‎ A. 线圈中的感应电流方向为顺时针方向 B. 电阻R两端的电压随时间均匀增大 C. 线圈电阻r消耗的功率为4×10-4W D. 前4s内通过R的电荷量为8×10-2C ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据楞次定律可知，穿过线圈的磁通量增大，则线圈中的感应电流方向为逆时针方向，故A错误； B．由法拉第电磁感应定律：可得： 感应电动势：‎ 平均电流：‎ ‎ ‎ 电阻R两端的电压 U=002×4=0.08V 即电阻R两端的电压不变，故B错误； C．线圈电阻消耗的功率：‎ P=I2r=0.022×1=4×10-4W 故C正确；‎ D．前4s内通过的电荷量为：‎ q=It=0.02×4=0.08C 故D正确；故选CD。‎ 二、实验题（除标注外每空2分，共16分）‎ ‎13.如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是最大阻值为20kΩ的可变电阻；表头G的满偏电流为250μA，内阻为600Ω。虚线方框内为换挡开关。A端和B 端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位。5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×1kΩ挡。‎ ‎（1）图中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。‎ ‎（2）关于R6使用，下列说法正确的是____(填正确答案标号)。‎ A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 ‎（3）要想使用直流电压1V挡，选择开关B应与______相连(填选择开关对应的数字)。‎ ‎（4）根据题给条件可得R1＋R2=________Ω。‎ ‎【答案】 (1). 红 (2). B (3). 4 (4). 200Ω ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]．欧姆表内置电源正极与黑表笔相连，负极与红表笔相连，由图示电路图可知，A端与红色表笔相连。 （2）[2]．由电路图可知，R6只在测量电阻时才接入电路，故其作用只能进行欧姆调零，不能进行机械调零，同时在使用电流档时也不需要进行调节，故B正确，AC错误；故选B。 （3）[3]．由图示电路图可知，开关B与4相连时表头与分压电阻串且串联电阻阻值较小，此时多用电表测电压，电压表量程较小为1V。 （4）[4]．直流电流档分为1mA和2.5mA，由图可知，当接1时应为2.5mA；当接2时应为1mA，根据串并联电路规律可知：‎ ‎14.某探究小组准备用图甲所示电路测量某电源的电动势和内阻，实验器材如下：‎ 待测电源（电动势约2V），电阻箱R（最大阻值为99. 99Ω），定值电阻R0（阻值为2. 0Ω），定值电阻R1（阻值为4. 5kΩ），电流表G（量程为400μA，内阻Rg＝500Ω），开关S，导线若干．‎ ‎（1）图甲中将定值电阻R1和电流表G串联，相当于把电流表G 改装成了一个量程为_______ V的电压表．‎ ‎（2）闭合开关，多次调节电阻箱，并记下电阻箱的阻值R和电流表G的示数I；‎ ‎（3）分别用E 和r 表示电源的电动势和内阻，则和的关系式为________________（用题中字母表示）；‎ ‎（4）以为纵坐标，为横坐标，探究小组作出-的图象如图乙所示．根据该图象求得电源的内阻r＝0. 50Ω，则其电动势E＝_______V（计算结果保留两位小数）．‎ ‎【答案】 (1). 2 (3). (4). 2.08(2.07-2.09)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）图甲中将定值电阻R1和电流表G串联，相当于把电流表G改装成了一个量程为的电压表．‎ ‎（2）由电路图可知，R1与G串联后与电阻箱并联，然后再与R0串联，由闭合电路欧姆定律可知： ‎ 变形可得： 由对应的图象可知， ‎ 解得：E=2.08V； 【点睛】本题考查测量电动势和内电阻的实验，要注意明确实验原理，重点分析实验电路图，同时能正确利用闭合电路欧姆定律列式，注意本题中一定要考虑电表的内阻，同时在分析图象时要认真分析坐标轴的起点值．‎ 三、解答题（10+10+12+14=46分）‎ ‎15.在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E＝6.0×105 N/C，方向与x轴正方向相同．在O处放一个电荷量q＝－5.0×10－8 C，质量m＝1.0×10－2 kg的绝缘物块．物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.20，沿x轴正方向给物块一个初速度v0＝2.0 m/s，如图所示．(g取10 m/s2)试求：‎ ‎(1)物块向右运动的最大距离；‎ ‎(2)物块最终停止的位置．‎ ‎【答案】（1）0.4m（2）0.2m ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 先求出滑动摩擦力和电场力，通过比较，判断出物体的运动规律；然后对向右的减速过程和向左的总过程运用动能定理列式求解，得出物体的运动轨迹最终停止的位置．‎ ‎【详解】（1）物体受到的电场力为：F=Eq=6×105×5×10-8=0.03N，方向水平向左．物体受到的摩擦力为：f=μmg=0.2×0.01×10=0.02N；F＞f；物块先向右减速运动，再向左加速运动，越过O点进入无电场区域后，再减速运动直到停止．设物块到达最右端的坐标为x1 m，对O→x1 m处，由动能定理得：-F•x1-f•x1=0-mv02‎ ‎ 即：0.03x1+0.02x1=×0.01×4 解得：x1=0.4m （2）设物块最终停止的位置坐标为-x2 m，对O→-x2 m处，由动能定理得：‎ ‎-2f•x1-f•x2=0-mv02 即：2×0.02×0.4+0.02x2=×0.01×4 得：x2=0.2m 即物块停在0.2m处.‎ ‎16.燃油车退出已提上日程，不久的将来，新能源车将全面替代燃油车．某景区电动车载满游客时总质量m=1.75×103kg，以4m/s的速度在水面路面匀速行驶，驱动电机的输入电流I=20A，输入电压U=400V，电动车行驶时所受阻力位车重的0.1倍，g取10m/s2，不计电机内部摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：‎ ‎（1）驱动电机的输入功率。‎ ‎（2）电动车行驶时输出的机械功率。‎ ‎（3）驱动电机的内阻。‎ ‎【答案】（1）8kW（2）7kW（3）2.5Ω ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）驱动电动机的输入功率：‎ P入=UI=400V×20A=8000W；‎ ‎（2）电动机行驶时所受阻力：‎ f=0.1mg＝1.75×103N；‎ 电动机匀速行驶时F=f，电动机行驶时输出的机械功率：‎ P出=Fv=1.75×103×4=7×103W；‎ ‎（3）驱动电机内阻的发热功率：‎ P热=P入-P出=8000-7000=1000W 根据P热=I2r，有：‎ ‎17.如图所示的三角形区域内存在方向垂直三角形平面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝0.2T，三角形的边长分别为AB＝20 cm，BC＝cm，CA＝10cm．质量为、电荷量为q=+3.2×10－16 C的粒子，在三角形平面内，从BC边的中点垂直射入磁场，不计粒子重力．‎ ‎（1）若粒子速度大小v1=10 m/s，求粒子在磁场中运动的半径r；‎ ‎（2）若粒子速度大小v2=5 m/s，求粒子在磁场中运动的时间t；‎ ‎（3）若粒子速度大小不确定，则粒子可能从AB边上什么范围内穿出？‎ ‎【答案】(1) r=5cm (2) t =s (3) DE=5 cm ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动 解得 ‎（2）粒子在磁场中运动的周期 T=‎ 粒子在磁场中运动轨迹为半圆，故粒子在磁场运动时间为周期的一半 t=‎ 解得 t =s(或 s，2.72×10-2s)‎ ‎（3）粒子的速度越大，轨道半径越大，越可能从AB边穿出．速度很大时，非常接近AB的中点D穿出当粒子运动轨迹与AB相切时，对应能从AB边穿出的最小速度切点E到D 之间是所求的范围，由几何关系得 DE=5 cm ‎18.如图甲所示，足够长的“U”型金属导轨固定在水平面上，金属导轨宽度L=1.0m，导轨上放有垂直导轨的金属杆P，金属杆质量为m=0.1kg，空间存在磁感应强度B=0.5T，竖直向下的匀强磁场．连接在导轨两端的电阻R=3.0Ω，金属杆的电阻r=1.0Ω，其余部分电阻不计．某时刻给金属杆一个水平向右的恒力F，金属杆P由静止开始运动，图乙是金属杆P运动过程的v-t图象，导轨与金属杆间的动摩擦因数μ=0.5．在金属杆P运动的过程中，第一个2s内通过金属杆P的电荷量与第二个2s内通过P的电荷量之比为3：5．g取10m/s2．求： （1）水平恒力F的大小； （2）求前2s内金属杆P运动的位移大小x1； （3）前4s内电阻R上产生的热量．‎ ‎【答案】（1）0.75N；（2）4.8m；（3）1.8J． ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由图乙可知金属杆P先作加速度减小的加速运动，2s后做匀速直线运动． 当t=2s时，v=4m/s，此时感应电动势  ‎ E=Blv 感应电流 安培力 根据牛顿运动定律有 F-F'-μmg=0‎ 解得 F=0.75 N ‎（2）通过金属杆P的电荷量  ‎ ‎ ‎ 其中 所以 ‎ ‎ ‎（x为P的位移） 设第一个2s内金属杆P的位移为x1，第二个2s内P的位移为x2 则 ‎△Φ1=BLx1‎ ‎△Φ2=BLx=BLvt 由于 q1：q2=3：5‎ 联立解得 x2=8m，x1=4.8m．‎ ‎（3）前4s内由能量守恒得 ‎ ‎ 其中Qr：QR=r：R=1：3‎ 解得：‎ QR=1.8J．‎