【物理】黑龙江省哈尔滨市第六中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】黑龙江省哈尔滨市第六中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

哈尔滨市第六中学2019-2020学年度上学期期末考试 高二物理试题 一、选择题：本题共14小题，每小题4分，共56分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～14题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得，有选错的得0分。‎ ‎1.图中实线所示为某电场的电场线，虚线为某试探电荷在仅受电场力的情况下从 a 点到 b点的运动轨迹，则下列说法正确的是 A. b 点的电场强度比 a 点的电场强度小 B. 该试探电荷带负电 C. 该试探电荷从 a 点到 b 点的过程中电场力一直做负功 D. 该试探电荷从 a 点到 b 点的过程中速度先增加后减少 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 由图可知，b处电场线较密，则b处电场强度较大，故A项与题意不相符；‎ B. 合力大致指向轨迹凹的一向，可知电场力方向向上，与电场线的方向相反，所以该粒子带负电，故B项与题意相符；‎ CD. 从a运动到b，力和速度方向夹角为锐角，电场力做正功，动能增大，速度增大，故CD项与题意不相符．‎ ‎2.原来静止的氕核（）、氘核（）、氚核（）混合物经同一电场加速后，平行于金属板方向射入平行板电场内，经过此电场后的偏转角关系正确的是（）‎ A. 氕核（）偏转角最大 B. 氘核（）偏转角最大 C. 氚核（）偏转角最大 D. 三种粒子偏转角一样大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】粒子由初速为零，经电压为U电场加速，在加速过程中，只有电场力做的功为qU，由动能定理得 解得 粒子经匀强电场偏转，偏转电场长为L，场强为E，进入偏转电场做类平抛运动，结合平抛运动规律解题，水平方向 竖直方向 由平抛运动规律得 则可知，偏转角与带电粒子的电荷量、质量等无关，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎3.如图所示，纸面内存在一匀强电场，有一直角三角形ABC，BC长度为6cm，=30°，其中 A点电势为6V，B点电势为3V，C点电势为9V，则电场强度的大小为( )‎ A. 100V/m B. 100V/m ‎ C. V/m D. V/m ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】在匀强电场中，取BC的中点 D，根据匀强电场的性质可知，D点的电势为6V，连接AD，即为等势面，过B点作AD的垂线，如图所示：‎ 由几何关系得，根据，得E=V/m.‎ A.100V/m与计算结果不相符；故A项错误.‎ B100V/m与计算结果不相符；故B项错误.‎ C.V/m与计算结果不相符；故C项错误.‎ D.V/m与计算结果不相符；故D项正确.‎ ‎4.如图所示的电路，闭合开关S后，三盏灯均能发光，电源电动势E恒定且内阻r不可忽略。现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些，关于三盏灯亮度变化的情况及电容器带电量判断正确的是(　　)‎ A. a灯变亮，b灯和c灯变暗，电容器C所带电荷量增多 B. a灯和c灯变亮，b灯变暗，电容器C所带电荷量减少 C. a灯和c灯变暗，b灯变亮，电容器C所带电荷量减少 D. a灯和b灯变暗，c灯变亮，电容器C所带电荷量增多 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】变阻器R滑片稍向上滑动一些，接入电路中的电阻变小，由“串反并同”可知，由于c灯与变阻器串联，c灯的电功率变大，所以c灯变亮，由于b灯与变阻器并联，b灯的电功率变小，所以b灯变暗，由于a灯与变阻器串联，a灯的电功率变大，所以a灯变亮，流过b灯电流变小，b灯两端电压变小，即电容器两端电压变小，由公式可知，电容器C所带电荷量减少，故B正确。‎ 故选B。‎ ‎5.如图所示，一圆形区域内存在匀强磁场，AC为直径，O为圆心，一带电粒子从A沿AO方向垂直射入磁场，初速度为v1，从D点射出磁场时的速率为v2，则下列说法中正确的是(粒子重力不计)(　　)‎ A. ，v2的方向必过圆心 B. ，v2的方向必过圆心 C. ，v2的方向可能不过圆心 D. ，v2的方向可能不过圆心 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】洛伦兹力不改变速度的大小，所以 ；‎ 如上图连接AD作AD的垂直平分线，找出运动的圆心B，由几何关系可得BD一定垂直OD，因为圆周运动速度垂直于半径，所以OD是速度 的方向，故 的方向必过圆心，故B项正确．‎ 综上所述本题答案是：B．‎ ‎6.在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一带电粒子（重力不计） 从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（ ）‎ ‎ ‎ A. 一定带正电 B. 速度 C. 若速度，粒子在板间的运动是类平抛运动 D. 若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板，仍做直线运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 若粒子带负电，则受到竖直向上的电场力和竖直向下的洛伦兹力，可以做直线运动，若粒子带正电，受到竖直向下的电场力和竖直向上的洛伦兹力，可以做直线运动，故A错误；因为做直线运动，所以在竖直方向上合力为零，故，解得，B正确；若，则，使粒子偏转，做曲线运动；但洛伦兹力方向不断变化，故合力不恒定，不是类似平抛运动，C错误；此粒子从右端沿虚线方向进入，电场力与洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动，D错误．‎ ‎【点睛】在速度选择器中，从左边射入，速度满足条件，电场力与洛伦兹力平衡与电量、电性无关．‎ ‎7.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中有固定的金属框架ABC，已知∠B＝θ，导体棒DE在框架上从B点开始在外力作用下，沿垂直DE方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架构成等腰三角形回路。设框架和导体棒材料相同，其单位长度的电阻均为R，框架和导体棒均足够长，不计摩擦及接触电阻。关于回路中的电流I和电功率P随时间t变化的下列四个图像中正确的是（）‎ A. B. C D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．设框架运动时间为t时，通过的位移为x=vt，则连入电路的导体的长度为 则回路的总电阻为 则电流与t关系式为 式中各量均一定，则I为一定值，故A正确，B错误；‎ CD．运动x时的功率为 则P与x成正比，故CD错误。‎ 故选A。‎ ‎8.如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接，要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的金属棒ab的运动情况是（两线圈共面放置）（ ）‎ A. 向右匀速运动 B. 向左加速运动 C. 向左匀速运动 D. 向右加速运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】若要让N中产生顺时针的电流，M必须让N中的磁场向里减小或向外增大，所以有以下两个答案．若垂直纸面向里的磁场且大小减小，根据楞次定律与法拉第电磁感应定律，则有导体棒中电流由a到b减小，则导体棒向右减速运动．同理，垂直纸面向外的磁场且大小增大，根据楞次定律与法拉第电磁感应定律，则有导体棒向左加速运动，故B正确，ACD错误；故选B．‎ ‎【点睛】考查右手定则、法拉第电磁感应定律、右手螺旋定则与楞次定律的应用，注意各定律的作用，同时将右手定则与左手定则区别开．‎ ‎9.如图，在匀强电场中，质量为m、电荷量为+q的小球由静止释放，斜向右下做直线运动，轨迹与竖直方向的夹角为，则（　　）‎ A. 电场强度的最小值为 B. 电场方向可能水平向右 C. 电场力对小球可能不做功 D. 小球的电势能不可能增加 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．带电小球的运动轨迹为直线，在电场中受到重力mg和电场力F，其合力必定沿此直线向下，根据三角形定则作出合力，由图看出，当电场力F与此直线垂直时，电场力F最小，场强最小，则有 得到 故A正确；‎ B．小球带正电，所受的电场力方向只能指向右侧，故电场方向不可能向左，故B错误；‎ C．由图可知，电场力有可能与运动方向相互垂直，故电场力可能不做功，故C正确；‎ D．如果小球受到的电场力与运动方向夹角小于90度，则电场力可能做正功，小球的电势能增加，故D错误。‎ 故选ABC ‎10.如图所示，在一幢居民楼里有各种不同的用电器，如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等．停电时，用多用电表测得A、B间的电阻为R；供电后，设各家用电器全都同时使用时，测得A、B间电压为U，进线电流为I；经过一段时间t，从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为W，则下列表达式用来计算该幢楼居民用电的总功率，其中正确的是(　　)‎ A. P=I2R B. P= C. P=IU D. P=‎ ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 居民楼里的用电器不全是纯电阻所以不可以用P＝I2R，P＝‎ ‎，进行功率计算，计算该幢楼居民用电的总功率可以用P＝IU，P＝，选CD ‎11.欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的，有关欧姆表的使用和连接，正确的 A. 测电阻前要使红黑表笔相接，调节调零电阻，使表头的指针指零 B. 红表笔与表内电池的正极相接，黑表笔与表内电池的负极相接 C. 红表笔与表内电池的负极相接，黑表笔与表内电池的正极相接 D. 测电阻时，表针偏转角越大，待测阻值越大 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．使用欧姆表测电阻确定合适的挡位后要进行欧姆调零，要使红黑表笔相接，调节调零旋钮，使表头的指针指向欧姆刻度的零处，故A正确；‎ BC．红表笔与表内电池负极相接，黑表笔与表内电池正极相连接，故B错误，C正确；‎ D．欧姆表零刻度线在最右侧，测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻值越小，故D错误．‎ ‎12. 空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是（ ）‎ A. 入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 B. 入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 C. 在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同 D. 在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 试题分析：带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，虽然电量、质量不同，但比荷相同，所以运动圆弧对应的半径与速率成正比．它们的周期总是相等，因此运动的时间由圆心角来决定．‎ 解：‎ A、入射速度不同的粒子，若它们入射速度方向相同，则它们的运动也一定相同，虽然轨迹不一样，但圆心角却相同．故A错误；‎ B、在磁场中半径，运动圆弧对应的半径与速率成正比，故B正确；‎ C、在磁场中运动时间：（θ为转过圆心角），虽圆心角可能相同，但半径可能不同，所以运动轨迹也不同，故C错误；‎ D、由于它们的周期相同的，在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角也一定越大．故D正确；‎ 故选BD 点评：带电粒子在磁场中运动的题目解题步骤为：定圆心、画轨迹、求半径．‎ ‎13.如图所示为回旋加速器的示意图．两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速．已知D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、频率为f，质子质量为m，电荷量为q.下列说法正确的是（ ）‎ A. 质子的最大速度不超过2πRf B. 质子的最大动能为 C. 质子的最大动能与电压U无关 D. 只增大磁感应强度B，可增大质子的最大动能 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．质子出回旋加速器的速度最大，此时的半径为R，则有：‎ ‎．‎ 所以最大速度不超过2πfR．故A正确．‎ BC．根据洛伦兹力充当向心力，有：‎ 则质子的最大动能为：‎ 与电压无关，故C正确，B错误；‎ D．由可知，只增大磁感应强度B，可增大质子的最大动能，选项D正确．‎ ‎14.如图所示，金属杆ab静放在水平固定的“U”形金属框上，整个装置处于竖直向上的磁场中．当磁感应强度均匀增大时，杆ab总保持静止，则 A. 杆中感应电流方向是从b到a B. 杆中感应电流大小保持不变 C. 金属杆所受安培力逐渐增大 D. 金属杆受三个力作用而保持平衡 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当磁感应强度均匀增大时，磁通量增大，杆中感应电流方向是从a到b，磁通量均匀增大，故杆中感应电流大小保持不变，选项A错误，B正确；‎ C．而磁场对杆有安培力的作用，，B增大则F增大，选项C正确；‎ D．金属杆受四个力作用：重力、支持力、安培力、静摩擦力，选项D错误；‎ 故选BC．‎ 二、实验题 ‎15.如图所示，游标卡尺读数为_____mm；螺旋测微器读数为_____ mm。‎ ‎【答案】 (1). 21.6 (2). 0.920(0.919或0.921均可)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]游标卡尺的主尺读数为21mm，游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为6×0.1 mm=0.6mm，所以最终读数为：21mm+0.6mm=21.6mm；‎ ‎[2]螺旋测微器的固定刻度为0.5mm，可动刻度为42.0×0.01mm=0.420mm，所以最终读数为0.5mm+0.420mm=0.920mm，由于读数误差，所以0.919mm或0.921mm均可。‎ ‎16.现有一个电压表、一个电阻箱、一个开关及导线若干，如何根据闭合电路欧姆定律测出一节干电池的电动势和内电阻．‎ ‎（1）在方框中画出电路图_____．‎ ‎（2）实验过程中，将电阻箱拨到45Ω时，电压表读数为0.90V；若将电阻箱拨到图甲所示，可以读出电阻箱的阻值为______Ω，电压表的读数如图乙所示，读数为________V.‎ ‎（3）根据以上实验数据，可以算出该节干电池的电动势E＝_______V，内电阻r＝_______Ω.（保留三位有效数字）‎ ‎（4）电动势的测量值________真实值，内电阻的测量值________真实值。（填“大于”、“小于”或“等于”）‎ ‎【答案】 (1). (2). 110 1.10 (3). 1.30 20.0 (4). 小于 (7). 小于 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]本实验中采用电阻箱，故只需要将电阻箱与电压表并联即可完成实验；电路图如图 ‎(2)[2]电阻箱读数为 ‎[3]电压表读数为 ‎(3)[4][5]由闭合电路欧姆定律有 两式联立解得 ‎(4)[6][7]根据等效电路可知，当电源没有接入电路时两端电压为电源电动势，由于此时电源与电压表串联，所以电压表的示数即为电源电动势测量值，故电动势测量值小于真实值，内阻测量值为电压表内阻与电源内阻的并联值，所以内阻测量值小于真实值。‎ 三、计算题（共4，要求写出必要的文字说明、方程式或重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎17.如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ．现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g．求：此过程中，‎ ‎（1）导体棒刚开始运动时的加速度a ‎（2）导体棒速度的最大值vm ‎（3）导体棒中产生的焦耳热Q ‎（4）流过电阻R的电量q ‎【答案】（1） （2） ‎ ‎（3） （4）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）导体棒刚开始运动时，水平方向只受拉力F和摩擦力作用，则F-μmg=ma，解得 ‎ ‎（2）杆受到的安培力：FB=BId=， 杆匀速运动时速度最大，由平衡条件得：F=FB+f， 即：F=+μmg， 解得：；‎ ‎（3）开始到达到最大速度的过程中，由能量守恒定律得：FL-μmgL=Q+mvm2， 导体棒上产生的热流量：QR=Q， 解得：QR= [（F-μmg）L-]； （4）电荷量：‎ ‎； 【点睛】当杆做匀速运动时速度最大，应用平衡条件、安培力公式、能量守恒定律即可正确解题．分析清楚杆的运动过程，杆做匀速运动时速度最大；杆克服安培力做功转化为焦耳热，可以从能量角度求焦耳热．‎ ‎18.如图所示，y轴上M点的坐标为（0，L），MN与x轴平行，MN与x轴之间有匀强磁场区域，磁场垂直纸面向里．在y>L的区域存在沿－y方向的匀强电场，电场强度为E，在坐标原点O处有一正粒子以速率v0沿＋x方向射入磁场，粒子穿出磁场进入电场，速度减小到0后又返回磁场。已知粒子的比荷为，粒子重力不计．求：‎ ‎(1)匀强磁场的磁感应强度的大小；‎ ‎(2)从原点出发后带电粒子第一次经过x轴时的位置坐标；‎ ‎(3)从原点出发后经过多长时间，带电粒子经过x轴。‎ ‎【答案】（1）（2）（3），（n=1、2、3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)粒子穿出磁场进入电场，速度减小到0后又返回磁场，则粒子进电场时的速度方向沿y轴正方向，所以粒子在组合场中轨迹如图：由几何关系得，粒子在磁场中圆周运动的半径 ‎ 根据 ‎ 解得：‎ ‎(2)粒子从原点出发到第一次经过x轴，距原点距离为粒子圆周运动的直径，坐标为 ‎（2L，0）‎ ‎(3)粒子返回磁场后，带点粒子再做匀速圆周运动，粒子从原点出发到第一次经过x轴，在磁场中运动的时间 ‎ 粒子从原点出发到第一次经过x轴，电场中运动的时间为 qE=ma 得：‎ 考虑周期性，带电粒子再次经过x轴的时间 ‎(n=1、2、3)‎ ‎19.如图所示，用绝缘细绳系带正电小球在竖直平面内运动，已知绳长为L，重力加速度g，小球半径不计，质量为m，电荷q．不加电场时，小球在最低点绳的拉力是球重的9倍．‎ ‎(1)求小球在最低点时的速度大小；‎ ‎(2)如果在小球通过最低点时，突然在空间产生竖直向下的匀强电场，若使小球在后面的运动中，绳出现松软状态，求电场强度可能的大小．‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在最低点，由向心力公式得：‎ 解得：‎ ‎（2）果在小球通过最低点时，突然在空间产生竖直向下的匀强电场，若使小球在后面的运动中，绳出现松软状态，说明小球能通过与圆心等的水平面，但不能通过最高点．‎ 则小球不能通过最高点，‎ 由动能定理得：‎ 且 则 也不可以低于O水平面 则 所以电场强度可能的大小范围为