【物理】四川省泸县第一中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】四川省泸县第一中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

‎2019年秋四川省泸县第一中学高二期末模拟考试 理综物理试题 第I卷 选择题（54分）‎ 一、选择题（1-6题只有一个答案符合题意，7-9题有多个答案符合题意，全选对得6分，选对但不全对得6分，选错或者不选得3分，共54分）‎ ‎1.在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法中符合物理学发展史的是（　　）‎ A. 奥斯特发现了点电荷的相互作用规律 B. 库伦发现了电流的磁效应 C. 安培通过实验研究，发现了电流周围存在磁场 D. 法拉第最早引入电场的概念，并发现了磁场产生电流的条件和规律 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、库仑总结出了真空中的点电荷间的相互作用的规律，故A错误；‎ BC、奥斯特发现了电流的磁效应，发现了电流周围存在磁场，故BC错误；‎ D、法拉第最早引入电场的概念，并发现了磁场产生电流的条件和规律，故D正确．‎ 故选D．‎ ‎2.某空间存在匀强磁场和匀强电场．一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动，下列因素与完成上述两类运动无关的是 A. 磁场和电场的方向 B. 磁场和电场的强弱 C. 粒子的电性和电量 D. 粒子入射时的速度 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 由题可知，当带电粒子在复合场内做匀速直线运动，即，则，若仅撤除电场，粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，说明要满足题意需要对磁场与电场的方向以及强弱程度都要有要求，例如：电场方向向下，磁场方向垂直纸面向里等，但是对电性和电量无要求，故选项C正确，ABD错误．‎ 点睛：本题考查了带电粒子在复合场中的运动，实际上是考查了速度选择器的相关知识，注意当粒子的速度与磁场不平行时，才会受到洛伦兹力的作用，所以对电场和磁场的方向有要求的．‎ ‎3.如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落至接近回路时（ ）‎ A. P、Q将相互靠拢 B. P、Q将相互远离 C. 磁铁的加速度仍为g D. 磁铁的加速度小于g ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，可知，P、Q将互相靠拢，回路的面积减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用，故B错误，A正确；‎ CD．由于磁铁受到向上的阻力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g，故C错误，D正确．‎ ‎4.如图所示，界面MN与水平地面之间有足够大正交的匀强磁场B和匀强电场E，磁感线和电场线都处在水平方向且互相垂直．在MN上方有一个带正电的小球由静止开始下落，经电场和磁场到达水平地面．若不计空气阻力，小球在通过电场和磁场的过程中，下列说法中正确的是(　　 )‎ A. 小球做匀变速曲线运动 B. 小球的电势能保持不变 C. 洛伦兹力对小球做正功 D. 小球动能的增量等于其电势能和重力势能减少量的总和 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：小球进入电场时，速度方向竖直向下，受到自身重力竖直向下，电场力水平向右，洛伦兹力水平向右，合力方向与速度不共线，小球做曲线运动，而且与速度不能保持垂直，小球不能做匀速圆周运动，但随着速度大小变化，洛伦兹力变化，加速度变化，不是匀变速曲线运动选项A错．电场力做正功，电势能减少，选项B错．洛伦兹力不做功，选项C错．根据功能关系，减少的重力势能和电势能之和等于增加的动能，选项D对．‎ 考点：带电小球在复合场中的运动 ‎5.电阻R1、R2与交流电源按如图甲方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则(　　)‎ A. 通过R1的电流有效值是1.2 A B. R1两端的电压有效值是6 V C. 通过R2的电流最大值是1.2 A D. R2两端的电压最大值是6 V ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：由i－t图可知，电流的最大值A，所以有效值＝0.6 A．因与串联，则，故A、B正确；I2m＝Im＝0.6A，V，故C、D错．‎ 故选AB 考点：；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率．‎ 点评：本题结合电阻的串联考查了交流的最大值和有效值关系，属于基础题目，平时要加强基础知识的训练．‎ ‎6.如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为电键，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0闭合、S断开，现将S闭合，则（ ）‎ A. 电压表V的读数变大，电流表A的读数变小 ‎ B. 电压表V的读数变大，电流表A的读数变大 C. 电压表V读数变小，电流表A的读数变小 ‎ D. 电压表V的读数变小，电流表A的读数变大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】S闭合，外电阻变小，则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流增大，内电压增大，故路端电压减小，V的读数变小；把R1归为内阻，内电压增大，故R3的电压减小，由欧姆定律可知R3中的电流也减小，即电流表示数减小； A．电压表V的读数变大，电流表A的读数变小，与结论不相符，选项A错误； ‎ B．电压表V的读数变大，电流表A的读数变大，与结论不相符，选项B错误；‎ C．电压表V的读数变小，电流表A的读数变小，与结论相符，选项C正确；‎ D．电压表V的读数变小，电流表A的读数变大，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选C。‎ ‎7.如图甲所示，线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50 cm2，线圈总电阻r＝10 Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间的变化关系如作如图乙所示，则在开始的0.1 s内(　 　)‎ A. a、b间电压为0‎ B. 线圈中磁通量的变化量为0.25 Wb C. 线圈中磁通量的变化率为2.5×10-2 Wb/s D. 在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由图象b的斜率读出磁感应强度B的变化率，由法拉第电磁感应定律可求得线圈中的感应电动势．由闭合电路欧姆定律可求得感应电流大小，从而求出a、b间的电势差．‎ ‎【详解】通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设Φ2=B'S为正，则线圈中磁通量的变化量为△Φ=B'S-（-BS），代入数据即△Φ=（0.1+0.4）×50×10-4 Wb=2.5×10-3 Wb，故B错误；磁通量的变化率，故C正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E=n=2.5V；即a、b间电压为2.5V；感应电流大小，故A错误，D正确．故选CD．‎ ‎【点睛】本题是感生电动势类型，关键要掌握法拉第电磁感应定律的表达式E=n，再结合闭合电路欧姆定律进行求解，注意楞次定律来确定感应电动势的方向．‎ ‎8.家用日光灯电路如图所示，S为启动器，A为灯管，L为镇流器，关于日光灯的工作原理下列说法正确的是( )‎ A. 镇流器的作用是将交流电变为直流电 B. 在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作 C. 日光灯正常发光时，启动器中的两个触片是分离的 D. 日光灯发出柔和的白光是由汞电子受到激发后直接辐射的 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、B、镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，仍是交流电，故A错误，B正确.‎ C、电路接通后，启辉器中的氖气停止放电（启辉器分压少、辉光放电无法进行，不工作），U型片冷却收缩，两个触片分离，故C正确；‎ D、由A分析可知，正常发光时，灯管两端的电压低于220V；故D错误.‎ 故选BC.‎ ‎9.如图所示，虚线a、b、c、d、e是电场中的一组平行且间距相等的等差等势面，实线是一带正电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，M、N、P、Q分别为运动轨迹与等势面的交点，下列判断正确的是( )‎ A. 粒子在电场中做匀变速运动 B. 图中等势面a的电势最高 C. 粒子经过Q点的动能小于P点的动能 D. 粒子在M点的电势能比Q点的小 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 粒子在匀强电场中做匀变速运动．根据轨迹弯曲的方向可判断出粒子所受的电场力方向，可分析电场线的方向，从而判断出电势的高低．由电场力做功正负分析动能及电势能的变化.‎ ‎【详解】A、由图知，等差等势面均匀分布，则知该电场是匀强电场，粒子所受的电场力恒定，所以粒子在电场中做匀变速运动；故A正确.‎ B、根据电场线与等势面垂直，可知电场线位于水平方向，粒子所受的电场力也在水平方向．由粒子的轨迹向左弯曲，所以粒子所受的电场力水平向左，粒子带正电，则电场线方向水平向左，则a处电势最低；故B错误.‎ C、D、若粒子从M运动到Q，电场力做负功，粒子的动能减小，电势能增加，则粒子经过Q点动能小于P点动能，粒子在M点的电势能比Q点的小；故C、D正确.‎ 故选ACD.‎ ‎【点睛】根据电场线与等势面垂直，可作出电场线，结合曲线运动的条件分析电场力的方向是解决本题的关键，同时结合能量的观点分析是解决这类问题常用方法.‎ 第I卷 非选择题（56分）‎ 二．实验题（本大题共2个小题，共16分）‎ ‎10.现有一合金制成的圆柱体．为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器和游标卡尺的示数如图（a）和图（b）所示．‎ ‎（1）由上图读得圆柱体的直径为_________mm，长度为__________cm．‎ ‎（2）若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为=____________．‎ ‎【答案】 (1). 1.844 4.240 (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数为 ‎（1.842~1.846范围内的均给分）；‎ ‎[2]游标卡尺的读数为 ‎；‎ ‎（2）[3]圆柱体横截面积为，由电阻定律和欧姆定律可知，‎ ‎11.如图（1）所示是某兴趣小组设计的一个测量电流表内阻和一个电池组的电动势及内电阻的实验电路，他们的实验步骤如下：‎ ‎①断开单刀双掷开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器R0的滑动端，使电流表A满偏；‎ ‎②保持R0的滑动端不动，将单刀双掷开关S2接M，调节电阻箱R 的值，使电流表A半偏，读出电阻箱R的值为a；‎ ‎③断开开关S1，将单刀双掷开关S2接N，不断改变和记录电阻箱的值以及分别与R相对应的电流表的值I；和对应的；‎ ‎④分别以R和为横坐标和纵坐标建立平面直角坐标系，利用记录的R和对应的进行描点画线，得到如图（2）所示的坐标图象；‎ ‎⑤通过测量得知该图线在纵轴上的截距为b、斜率为k。‎ 根据以上实验操作，回答以下问题：‎ ‎（1）在进行实验步骤①之前，应先将滑动变阻器的滑动端置于___（填“左端”、“中间”或“右端”）。‎ ‎（2）被测电流表的内阻为___，测得值与电流表内阻的真实值相比较__（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。‎ ‎（3）被测电池组的电动势E=___，内电阻r=___（用实验过程中测得的物理量的字母进行表示，电流表内阻不可忽略）。‎ ‎【答案】 (1). 右端 (2). a 偏小 (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）［1］在进行实验步骤①之前，应先将滑动变阻器R0的滑动端置于电阻最大的位置，即置于最右端的位置。‎ ‎（2）［2半偏法测电阻的基本思路是可以认为回路中总电流不变，则在保持R0的滑动端不动，将单刀双掷开关S2接M，调节电阻箱R的值，使电流表A半偏，此时可以认为被测电流表的内阻与电阻箱R的值相等，即为a。‎ ‎［3］将单刀双掷开关S2接M 后，回路中总电阻有所减小，致使总电流有所增大，即通过电阻箱的电流略大于回路中总电流的一半，根据并联分流原理，）被测电流表的内阻略大于电阻箱的电阻，即测得值与电流表内阻的真实值相比较偏小。‎ ‎（3）［4］［5］根据闭合电路欧姆定律，有 可得 则，，被测电池组的电动势 电池组的内电阻 三、计算题（需要必须的解答过程和运算步骤，共3个小题，共40分）‎ ‎12.如图所示，两根足够长的光滑金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计．在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡．整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直．现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放．金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好．已知某时刻后两灯泡保持正常发光．重力加速度为g.求：‎ ‎(1)磁感应强度的大小；‎ ‎(2)灯泡正常发光时金属棒的运动速率．‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）两灯泡保持正常发光说明导体棒在匀速运动，根据平衡条件：mg=BIL①‎ 两灯泡保持正常发光 I=2Im②‎ P=Im2R ③‎ 连立①②③化简得 磁感应强度的大小 ④‎ ‎（2）两灯泡保持正常发光时的电压等于感应电动势U2=PR ⑤‎ 根据法拉第电磁感应定律 E=BLv ⑥‎ 连立⑤⑥化简得 灯泡正常发光时导体棒运动速率．‎ ‎13.如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为a=10cm和b=20cm，内阻为r=5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以ω=rad/s的角速度匀速转动，转动开始时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过电刷和外部R=20Ω的电阻相接．求电键S合上后，‎ ‎（1）写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式；‎ ‎（2）电压表和电流表示数；‎ ‎（3）从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻R的电量．‎ ‎【答案】（1）e=cost（V）（2）40V，2A（3）0.04C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据感应电动势最大值Em=nBSω ‎，从垂直于中性面开始计时，则可确定电动势的瞬时表达式；（2）根据交流电的最大值与有效值的关系，结合闭合电路欧姆定律，即可确定电流表与电压表示数；（3）根据电量表达式，与感应电动势结合，得出q=I△t=公式，从而可求得．‎ 详解】（1）线圈从平行磁场开始计时，感应电动势最大值：Em=nBSω=V．‎ 故表达式为：e=Emcosωt=cost（V）；‎ ‎（2）根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，有效值：，‎ 代入数据解得E=50V．‎ 电键S合上后，由闭合电路欧姆定律得：，U=IR．‎ 联立解得I=2A，U=40V；‎ ‎（3）由图示位置转过90°的过程中，通过R上的电量为：q=I△t=，‎ 代入数据解得，q=0.04C．‎ ‎【点睛】本题主要考查了交流电的产生及其表达式与相关物理量的求解，较为简单．‎ ‎14.如图所示，在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场，第三象限有沿轴负方向的匀强电场，第四象限内无电场和磁场．质量为、带电量为的粒子从点以速度沿轴负方向进入电场，不计粒子的重力，粒子经最后又回到点．设，．求：‎ ‎(1)电场强度的大小；‎ ‎(2)匀强磁场磁感应强度的大小和方向.‎ ‎【答案】（1） （2） ，匀强磁场的方向为垂直纸面向里 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，根据平抛运动的基本规律即可求解；‎ ‎(2)由动能定理求出进入磁场的速度，根据几何关系求解粒子在磁场中的轨道半径，再根据半径公式求解磁场；‎ ‎【详解】(1)由带电粒子电场中做类平抛运动，易知:‎ 且 解得:‎ ‎(2)粒子在电场中做类平抛运动，设到达N点的速度为v，运动方向与x轴负方向的夹角为，如图所示.‎ 由动能定理得:‎ 将(1)式中的E代入可得 所以:‎ 粒子在磁场中做匀速圆周运动，经过P点时速度方向也与x轴负方向成45°角.‎ 则:‎ 粒子在磁场中的轨道半径为 又 解得:‎ 根据粒子在电场中运动的情况可知，粒子带负电.由左手定则，匀强磁场的方向为垂直纸面向里.‎ ‎【点睛】本题是带电粒子在组合场中运动的问题，要求同学们能正确分析粒子的受力情况确定运动情况，结合几何关系以及半径公式、周期公式求解.‎