福建省福州第一中学2021-2022学年高二上学期期末考试物理试题

高二物理期末试卷 (完卷75 分钟 满分100 分) （考试过程请勿使用计算器） 班级__________座号____________姓名_____________ 一、单项选择题（每小题4 分，共16 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合 题目要求。） 1．根据磁感应强度的定义式B＝，下列说法中正确的是( ) A．在磁场中某确定位置，B 与F 成正比，与I、L 的乘积成反比 B．一小段通电直导线在空间某处受磁场力F＝0，那么该处的B 一定为零 C．磁场中某处B 的方向跟电流在该处受磁场力F 的方向相同 D．一小段通电直导线放在B 为零的位置，那么它受到的磁场力F 也一定为零 2．一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场 的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示。一氕核（1 1 H ）以速度v0自O 点沿中轴 线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自O 点沿中轴线射入，能够做匀速直 线运动的是（ ） A. 以速度2v0射入的氘核（1 2 H ） B. 以速度9v0射入的核氚（1 3 H ） C. 以速度 1 3 v0射入的核氚（1 3 H ） D. 以速度v0射入的电子（−1 1 e） 3．真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A 和B(均可看做点电荷)，分别固定 在两处，两球间静电力大小为F。现用一个不带电的同样的金属小球C 先与A 接触，再与 B 接触，然后移开C，再将A、B 间距离增大为原来的2 倍，则A、B 间的静电力大小为( ) A. B. C. D. 4．如图所示，在直角坐标系xOy 中，x 轴上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B， 磁场方向垂直于纸面向外。许多质量为m、电荷量为＋q 的粒子以相同的速率v 从原点O 沿纸面内由从x 轴负方向到y 轴正方向之间的各个方向射入磁场区域。不计重力及粒子间 的相互作用。下列图中阴影部分表示带电粒子在磁场中可能经过的区域，其中R＝，则正 确的图是( ) 二、多项选择题（每小题6 分，共24 分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题 目要求。全部选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分。） 5．如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P 和塑料管Q 竖直放置。 小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则小磁块( ) A．在Q 中做自由落体运动 B．在两个下落过程中的机械能都守恒 C．在P 中的下落时间比在Q 中的长 D．落至底部时在P 中的速度比在Q 中的大 6．在如图所示的电路中，电键S1、S2、S3、S4均闭合，C 是极板水平放置的平行板电 容器，极板间悬浮着一油滴P，下列说法正确的是( ) A．油滴带负电 B．只断开电键S1，电容器的带电量将会增加 C．只断开电键S2，油滴将会向上运动 D．只断开电键S4，油滴将会向下运动 7．如图所示，在某静电除尘器产生的电场中，带等量负电荷的 两颗微粒只受电场力作用，分别从p 点沿虚线pm、pn 运动，被吸附 到金属圆筒上。下列说法正确的是( ) A．n 点的电势高于p 点的电势 B．微粒在p 点的电势能小于在m 点的电势能 C．微粒从p 到n 的动能变化量大于从p 到m 的动能变化量 D．微粒从p 到n 的电势能变化量等于从p 到m 的电势能变化量 8．如图（a），螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正 方向。螺线管与导线框abcd 相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面 内。当螺线管内的磁感应强度B 随时间按图（b） 所示规律变化时（ ） （A）在t2～t3 时间内，a 点的电势始终比d 点的电势高 （B）在t3～t4时间内，L 有扩张趋势 （C）在t1～t2时间内，L 内有顺时针方向的感 应电流 （D）在t2～t3时间内，L 内有逆时针方向的感 应电流 三、填空和实验题（本题共4 小题，共24 分） 9．（4 分）如图所示，真空中，在两个同心圆所夹的环状区域存在（ 含边界） 垂直 于纸面向里磁感应强度为B 的匀强磁场，两圆的半径分别为R 和3R，圆心为O。 质量为 m、电荷量为q(q＞0)的带粒子从大圆边缘的P 点沿半径PO 方向以不 同的速度垂直射入磁场，粒子重力不计； (1)若粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120°,则粒子在磁场 中运动的时间t1= ； (2)若粒子能进入小圆内部区域，粒子在磁场中运动的速度v2 > . 10．（4 分）某学校开展“摇绳发电”的比赛活动。如图所示， 在操场上，将一根长为20m 的铜芯导线两端与电流传感器的两个 接线柱连接，构成闭合回路；两同学面对面站立摇动这条导线。 （忽略地球磁偏角的影响） (1)若增大摇绳的频率，则电流传感器的最大示数将_____（选 填“增大”、“减小”、“不变”）； (2)为了获得较大电流，两同学应该__________站立摇绳。 （选填“东西”、“南北”） 11. （4 分）为了探究影响感应电流方向的因素，某实验小组 将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如 图所示的方式连接．当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏．由 此可知，将线圈A 拔出时，灵敏电流计的指针 (填“左偏” “不动”或“右偏”)，此时线圈A 与线圈B 中电流的绕行方向： (填“相同”或“相反”)． 12．（12 分）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝 接入电路部分的长度约为50 cm。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数应为__ ______ mm(该值接近多次测量的平均值)。 (2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。测量所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω)、 电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开 关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.06 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 由以上实验数据可知，他们测量Rx使用的电路是如图________(选填“乙”或“丙”) 所示的电路。 (3)图丁是测量Rx的实物电路图(未连接完整)。闭合开关前，滑动变阻器的滑片P 应置 于变阻器的一端，可使闭合开关后，电压表或电流表不至于被烧坏。请根据第(2)问中所选 的电路图，补充完成丁中实物图的连线。 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立UI 坐标系，如图戊所示，图中已标出了与测量数 据对应的7 个坐标点。请在图戊中描绘出UI 图线。由图线得到金属丝的阻值Rx＝________ Ω(保留两位有效数字)。 (5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号)。 A．1×10－2 Ω·m B.1×10－3 Ω·m C．1×10－6 Ω·m D.1×10－8 Ω·m 四、解答题（本题共3 小题，共36 分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演 算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。 只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。） 13. （8 分）长为L 的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强 电场，一个带电荷量为＋q、质量为m 的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线 方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时速度恰与下极板成30°角，如图所示， 不计粒子重力，求： (1)粒子末速度的大小； (2)匀强电场的场强； 14．（12 分）质谱仪是用来测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，如图所示， 电容器两极板相距为d，两板间电压为U，极板间匀强磁场的磁感应强度为B1，方向垂直 纸面向外．一束电荷电量相同、质量不同的带正电的粒子，沿电容器的中线平行于极板射 入电容器，沿直线匀速穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，磁场方向垂直 纸面向外．结果分别打在感光片上的a、b 两点，设a、b 两点之间距离为△x，粒子所带电 荷量为q，且不计重力，求： （1）求粒子进入磁场B2时的速度v 的大小. （2）求打在a、b 两点的粒子质量之差△m. （3）比较这两种带电粒子在磁场B2中运动时间的大小关系，并说明理由. 15．（16 分）如图1 所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5 m，固定在倾角为 37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1 Ω 的电阻。在MN 下方存在方向垂直于斜面向上 大小为1 T 的匀强磁场。质量为0.5 kg 的金属棒从AB 处由静止开始沿导轨下滑，其运动过 程中的vt 图象如图2 所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和 导轨的电阻，取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。 (1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数； (2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率； (3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5 m/s 时通过电阻的电荷量为1.3 C，求此过程中 电阻产生的焦耳热。 五、附加题：附加题不需要写出解答过程，直接在答题卷上写出答案，本题共10 分。 16．(1)水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨，两导轨间距为d，在导轨上有质 量为m 的导体杆。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中。现用 一水平恒力F 向右拉动导体杆由静止开始运动，杆与导轨之间的摩擦和 空气阻力，以及导轨的电阻均可忽略不计。假设导轨长度足够长，磁场的 范围也足够大，在整个运动过程中杆与导轨保持垂直且良好接触。若导体 杆的电阻可忽略不计，在导轨之间接有一电容为C 的不带电的电容器， 如图所示，在电容器不会被击穿的情况下，导体杆在时间t 内通过的位移s 大小 。 (2)两个半径均为R 的相同的金属圆环O、 彼此交叠置于光滑水平 面上，它们的质量皆为m，电阻皆为r，交点A、C 电接触良好，两点对 圆心的张角 ，空间存在一垂直于环面、磁感强度为B 的均匀磁场， 磁场边界是以O、 连线中点为圆心的圆，如图甲所示，两环均在磁场 内，求当磁场迅速消失后，每个环的速度 。