黑龙江省鹤岗市第一中学2021-2022学年高二上学期期末考试物理试题

2020 级高二上学期期末考试物理试题 第I 卷（选择题） 一、单选题(每小题4 分，共32 分) 1．下列说法中正确的是（ ） A．爱因斯坦第一个提出能量子的概念 B．黑体辐射电磁波的强度只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关 C．物体的长度是量子化的 D．温度升高，物体辐射的紫光增强，辐射的红光减弱 2．如图所示，通电直导线通有竖直向上的电流，其右侧一个初速度为 的电子，沿平行 于通电长直导线的方向向上射出，不计电子重力，则（ ） A．电子将向左偏转，速率不变 B．电子将向右偏转，速率不变 C．电子运动方向不变，速率不变 D．电子将向右偏转，速率改变 3．如图所示，两竖直放置的平行长直导线和 中通以大小相等 且方向向上的电流，其中a、b、c 三点位于两导线所在平面内， a、b 两点关于对称，b、c 两点关于 对称，b 点位于和 的正 中间。则（ ） A．a、c 两点的磁感应强度大小相等 B．a、c 两点的磁感应强度方向相同 C．a、b 两点的磁感应强度大小相等 D．b 点的磁感应强度大于a 点 4．如图所示，线圈 面积为 ，匀强磁场的磁感应强度 ，方向沿x 轴正 方向（图中未画出）。则下列说法正确的是（ ） A．线圈在图示实线所在的位置时，通过线圈的磁通量为 B．线圈由图示实线位置绕x 轴向下转过 的过程中，通过线圈的磁通量逐渐减小 C．线圈由图示实线位置绕z 轴向下转过 到达虚线所在位置的过程中，通过线圈的磁通 量的变化量为 D．线圈由图示实线位置绕z 轴向下转过 的过程中，通过线圈的磁通量的变化量为 5．如图所示，两块较大的平行金属板A、B 相距为 ，水平放置并与一电源相连，G 为灵 敏电流计，闭合后，两板间恰好有一质量为 、带电量为 的油滴处于静止状态，以下说法正确的是（ ） A．油滴带负电 B．若将断开，则油滴将做自由落体运动，G 表中无电流 C．若将 向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G 表中 有 的电流 D．若将 向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G 表中有 的电流 6．如图所示，完全相同的金属小球A 和B 带有等量电荷，系在一个轻质绝缘弹簧两端， 放在光滑绝缘水平面上，由于电荷间的相互作用弹簧比原来伸长了 ，现将不带电的与 A、B 完全相同的金属球C 先与A 球接触一下，再与B 球接触一下，然后拿走，重新平衡 后弹簧的伸长量变为（ ） A． B． C．大于 D．小于 7．ab 为一金属杆，它处在如图所示的垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a 点在纸面内 转动，s 为以a 为圆心位于纸面内的金属圆环，在杆转动过 程中，杆的b 端与金属环保持良好接触，A 为电流表，其一 端与金属环相连，另一端与a 点良好接触。当杆沿逆时针 方向转动时，某时刻ab 杆的位置如图，则此时刻（ ） A．有电流通过电流表，方向由c 向d；作用于杆ab 的安培力向右 B．有电流通过电流表，方向由d 向c；作用于杆ab 的安培力向左 C．有电流通过电流表，方向由d 向c；作用于杆ab 的安培力向右 D．无电流通过电流表，作用于杆ab 的安培力为零 8．如图是质谱仪工作原理示意图。带电粒子 、 从容器中的A 点飘出（在A 点初速度为 零），经电压 加速后，从 轴坐标原点处进入磁 感应强度为 的匀强磁场，最后分别打在感光板S 上，坐标分别为 、 。图中半圆形虚线分别表 示带电粒子 、 所通过的路径，则（ ） A． 进入磁场的速度一定大于 进入磁场的速度 B． 的比荷一定小于 的比荷 C．若 、 电荷量相等，则它们的质量之比 D．若 、 质量相等，则在磁场中运动时间之比 二、多选题（每小题4 分，共16 分） 9．如图所示，在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中，用一绝缘细线系一带电小球，小 球的质量为m，电荷量为q。为了保证当细线与竖直方向的夹角为60°时，小球处于平衡 状态，则匀强电场的电场强度大小可能为（ ） A． B． C． D． 10．水平面上的三点A、O、B 在一条直线上， OB=2OA，OO′是竖直的分界线，其左边 区域内有水平向右的匀强电场，场强大小为E1，其右边区域内有水平向左的匀强电场，场 强大小为E2，现将一带电小球从A 点以初速度v0竖直向上抛出，小球在空中越过分界线 后，竖直向下落在B 点，不计阻力，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（ ） A．小球落在B 点时的速度大小等于v0 B．左、右两区域电场强度大小的比值为E1∶E2=1∶2 C．小球经过分界线时离水平面的高度为 D．小球在B 点的电势能大于在A 点的电势能 11．如图所示，两个完全相同、所在平面互相垂直的导体圆环P、Q 中间用绝缘细线连接， 通过另一绝缘细线悬挂在天花板上，当P、Q 中同时通有图示方向的恒定电流时，关于两 圆环的转动（从上向下看）以及细线中张力的变化，下列说法正确的是（ ） A．P 顺时针转动，Q 逆时针转动 B．P 逆时针转动，Q 顺时针转动，转动时两细线张力均不变 C．P 与天花板连接的细线张力不变 D．P 与天花板连接的细线和与Q 连接的细线张力均增大 12．如图所示，光滑固定导轨m、n 水平放置，两根导体棒p、q 平行放于导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁体从高处下 落接近回路时 （重力加速度为g）（ ） A．p、q 将互相靠拢 B．p、q 将互相远离 C．磁体的加速度仍为g D．磁体的加速度小于g 第II 卷（非选择题） 三、实验题（15 分） 13．（8 分）某兴趣小组测量电源的电动势和内阻的实验原理图，如图甲所示，现提供的 器材如下∶ A．待测电源（电动势约为3V）； B．电压表 （量程为0~3V，内阻约为3kΩ）； C．电压表 （量程为0~6V，内阻约为10kΩ）； D．定值电阻R1=10Ω； E．定值电阻R2=1000Ω； F．电阻箱R（0~99.9Ω）； G．开关和导线若干 ①如果要准确测量电源的电动势和内阻，电压表 应选择______。定值电阻R0应选择____ ____。（均填写器材前的字母序号） ②改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的示数U，作出的 图像如图乙所示，图线 与横、纵坐标轴的截距已在图中标出，则该电源的电动势为______V、内阻为________ 。 （结果均保留两位有效数字） 14．（7 分）某同学测量一根长直电阻丝的电阻率。按图1 所示的电路用等效替代方法测 出一段电阻丝的电阻∶导线Ⅰ和Ⅱ先按图1 中的实线连接，后按图1 中的虚线连接在上述 两种情形下，当电流计G 的示数为零时导线I 和Ⅱ中无电流流过，电压 ，则 ，由此可测得P1P2段的电阻为R0。R0的阻 值已知，P1P2的长度通过固定在电阻丝旁的刻度尺读出。 （1）待测电阻丝的总电阻约20Ω，若有两种阻值的定值 电阻∶①10Ω；②30Ω，实验中R0应选用____________ （2）根据图1 中实线的电路，请用笔画线代替导线，将 滑动变阻器连入图2 所示的实物电路。 （3）按图1 中实线连接好电路后，闭合开关S1和S2，接下来的正确操作顺序是________ ____。 ①将导线Ⅰ连接在B 上 ②记下P1位置在刻度尺上的读数 ③记下P2位置在刻度尺上的读数 ④调节滑动变阻器的触头，使G 的示数为零 ⑤改变导线Ⅱ连接在电阻丝上的位置，使G 的示数为零 （4）该同学多次更换定值电阻R0重复上述实验。当R0=15Ω 时，记下P1的读数为 70.00cm，P2的读数为20.00cm。用螺旋测微器测得电阻丝的直径，并计算出电阻丝的 横截面积为0.500mm2。由此求得电阻丝的电阻率ρ=____________Ω·m。 （5）小明同学认为与教材中“测量金属丝的电阻率”的实验方法相比，上述实验测得电 阻的误差更小。你是否同意他的观点？请简要说明理由。（______） 四、解答题（37 分） 15．（7 分）如图所示，一个带电荷量为q 的液滴以速度v 射入互相垂直的匀强电场和匀 强磁场中，液滴刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动，运动的轨迹半径为R。已知电场强 度大小为E、方向竖直向下，重力加速度为g。求： （1）液滴所带电荷的性质及液滴的质量m； （2）磁感应强度的大小B。 16．（10 分）在如图甲所示的电路中，螺线 管匝数 匝，横截面积 。螺 线管导线电阻 ， ， ， 。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B 按如图乙所示的规律变化。 规定图中磁场向下为磁场的正方向，求： （1）螺线管中产生的感应电动势的大小； （2）闭合S，电路中的电流稳定后电容器上极板的电性和电容器所带的电荷量。 17．（10 分）如图所示，在边长为a 的等边三角形 OMN 区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m， 电荷量为q 的带负电的粒子，经一电压加速后从M 点沿某方向垂直于磁场射入，一段时间 后，该带电粒子从ON 边的中点Q 平行于 轴方向射出，不计粒子的重力，求： （1）加速电压的大小； （2）带电粒子从射入磁场到运动至y 轴所用的时间。 18．（10 分）如图所示，真空中有以O 为圆心，半径为R 的圆柱形匀强磁场区域，磁感 应强度方向垂直纸面向外，在虚线范围内、x 轴上方足够大的范围内有宽度为d，方向沿y 轴负向、大小为E 的匀强电场。圆形磁场区域的右端与电场左边界相切，现从坐标原点O 沿纸面不同方向发射速率为v 的质子，已知质子的电荷量为e，质量为m，不计质子的重 力。试求： （1）P、N 两点在圆周上，M 是OP 的中点， MN 平行于x 轴，若质子从N 点平行于x 轴出磁 场，求磁感应强度的大小和质子从O 点出射时 的方向。 （2）求质子从N 点平行于x 轴出磁场后与x 轴 的交点坐标。 高二物理答案 1．B 【详解】 A．普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念，他被称为“量子之父”，故A 错误； B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关，故B 正确； C．“物体的长度”可以分割，可以取小数，不能体现量子化的思想，故C 错误； D．当物体温度的升高时，它辐射的红光增强，辐射的紫光减弱，故D 错误。 故选B。 2．B 【详解】 根据安培定则可知导线右侧磁感应强度方向为垂直纸面向里，根据左手定则可知电子将向 右偏转，由于洛伦兹力不做功，所以电子速率不变。 故选B。 3．A 【详解】 a、b、c 三点的磁场，均来自导线和 的磁场的叠加，根据安培右手定则，结合对称性可 知，a、c 两点的磁感应强度大小相等，方向相反，b 点的磁感应强度为零，最弱，BCD 错 误，A 正确。 故选A。 4．D 【详解】 A．线圈在图示实线所在的位置时，线圈平面与磁场平行，通过线圈的磁通量为零。故A 错误； B．线圈由图示实线位置绕x 轴向下转过 的过程中，线圈平面仍与磁场平行，通过线圈 的磁通量仍为零。故B 错误； C．线圈在初始位置时，通过线圈的磁通量为 线圈绕z 轴向下转过 到达虚线所在位置时，通过线圈的磁通量为 所以该过程通过线圈的磁通量的变化量为 故C 错误； D．同理，线圈由图示实线位置绕z 轴向下转过 的过程中，线圈在初始位置时，通过 线圈的磁通量为 线圈绕z 轴向下转过 到达虚线所在位置时，通过线圈的磁通量为 所以该过程通过线圈的磁通量的变化量为 所以通过线圈的磁通量的变化量也为 。故D 正确。 故选D。 5．D 【详解】 A．由图可知，下极板带正电，板间场强向上，油滴受到向下的重力和向上的电场力作用 而处于平衡状态，即受到的电场力与场强方向相同，故油滴带正电，A 错误； B．若将断开，极板带电量不变，场强不变，油滴仍处于静止状态，G 表中无电流，B 错 误； C．平行板始终与电源相连，电压U 不变，若将 向左平移一小段位移，正对面积S 减小， 由 可知，极板间场强不变，油滴仍然静止，由 ， 可知，电容C 减小，电荷量Q 减小，平行金属板放电，负电荷向右流过电流计G，故G 表 中有 的电流，C 错误； D．若将 向上平移一小段位移，极板间距d 减小，由 可知，极板间场强减小，则电场力小于重力，故油滴向下加速运动，由 ， 可知，电容C 减小，电荷量Q 减小，平行金属板放电，负电荷向右流过电流计G，故G 表 中有 的电流，D 正确。 故选D。 6．C 【详解】 金属小球A 和B 带有等量电荷，由于电荷间的相互作用弹簧比原来伸长了 ，说明A、B 球带同种电荷，设电荷量为Q，弹簧劲度系数为k′由库仑定律和胡克定律可得 金属球C 先与A 球接触，A、C 球各带 的电量，再与B 球接触一下，C、B 各带 电荷 量，设重新平衡后弹簧的伸长量变为 ，重新平衡后则有 联立解得 由于A、B 两电荷所带电荷量减小，库仑力减小，弹簧的伸长量减小，则有 > 8 >3x0 解得 ABD 错误，C 正确。 故选C。 7．B 【详解】 当杆沿逆时针方向转动时，根据右手定则，判断出ab 杆中感应电流方向为b→a，电流通 过电流表，方向为d→c；根据左手定则可知，作用于杆ab 的安培力向左，故B 正确;ACD 错误; 故选B。 8．C 【详解】 AB．设粒子的质量和电荷量分别为m、q，经加速电压加速后的速度大小为v，根据动能定 理有 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律有 解得 粒子打在感光板上的坐标为 所以x 与v 无关，与粒子的比荷有关，比荷越大x 越小，所以 的比荷一定大于 的比荷， 故AB 错误； C．若 、 电荷量相等，则有 即 故C 正确； D．粒子在磁场中运动的周期为 粒子在磁场中运动的时间为 若 、 质量相等，则有 粒子在磁场中运动的时间之比为 故D 错误。 故选C。 9．ACD 【详解】 当电场力方向与细绳垂直时，电场力最小，场强最小，则 解得最小值为 则场强大小可能为ACD。 故选ACD。 10．AC 【详解】 A．由题意，因为小球竖直向下落在B 点，所以小球在B 点时水平方向的分速度为零，小 球在竖直方向做竖直上抛运动，根据竖直上抛运动的对称性可知小球落在B 点时的速度大 小等于v0，故A 正确； BD．根据前面分析可知，小球从A 点运动到B 点过程中，电场力对小球做的总功为零，则 有 ① 解得 E1∶E2=2 1 ∶ ② 并且小球在B 点的电势能等于在A 点的电势能，故BD 错误； C．设小球在分界线左、右两侧的运动时间分别为t1、t2，小球的质量和电荷量分别为m、 q，根据匀变速运动规律以及牛顿第二定律综合可得 ③ 根据竖直上抛运动规律可得 ④ 联立②③④解得 ⑤ 小球经过分界线时离水平面的高度为 ⑥ 故C 正确。 故选AC。 11．AC 【详解】 根据安培定则，P 产生的磁场的方向垂直于纸面向外，Q 产生的磁场水平向右，根据同名 磁极相互排斥的特点，P 将顺时针转动，Q 逆时针转动；转动后P、Q 两环的电流的方向相 同，所以两个线圈相互吸引，细线张力减小．由整体法可知，P 与天花板连接的细线张力 总等于两环的重力之和，大小不变；BD 错误，AC 正确。 故选AC。 12．AD 【详解】 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 的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，可知，p、q 将互相靠拢，回路的面积减小 一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用，由于磁铁受到向上的 安培力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g，故AD 正确，BC 错误。 故选AD。 13．B D 2.7 1.1 【详解】 (1)[1][2]电源电动势约为3V，故电压表应选择B，定值电阻若选择E，比电阻箱的最大阻 值大得多，调节电阻箱时电阻箱两端电压变化太小，不能有效测量多组数据，故定值电阻 应选D。 (2)[3][4]由图示电路，据闭合电路欧姆定律可得 整理可得 对比乙图可知，图线截距 斜率 联立可解得E=2.7V，r=1.1 。 14．① ②④①⑤③（或④②①⑤③） 1.5×10-5 同意，因为按教材的方法电表内阻导致的实验误差更大 【详解】 (1)[1]由于 则 所以实验中R0应选用①10Ω。 (2)[2]实线的电路，如图所示 (3)[3]先连接导线Ⅰ在C 点，调节滑动变阻器使G 的示数为零，或者先记下P1位置在刻度 尺上的读数，接着将导线Ⅰ连接在B 上，改变导线Ⅱ连接在电阻丝上的位置，使G 的示数 为零，最后记下P2位置在刻度尺上的读数。则正确操作顺序是②④①⑤③（或④②①⑤ ③）。 (4)[4]由于 则 根据 则有 。 (5)[5]同意，因为按教材的方法电表内阻导致的实验误差更大，该方法采用了等效替代的方 法减小的电表内阻导致的误差问题。 15．（1）负电， ；（2） 【详解】 （1）带电液滴在复合场中受重力、电场力和洛伦兹力的作用，因液滴做匀速圆周运动，故 必须满足重力与电场力平衡，所以液滴应带负电，由 解得 （2）液滴所受合力等于洛伦兹力，则有 结合（1）中结果，得 16．（1） ；（2）负电， 【详解】 （1）根据法拉第电磁感应定律可得螺线管中产生的感应电动势的大小为 （2）闭合S，电路中的电流稳定后，根据楞次定律可知，回路中的电流方向为逆时针，所 以电容器上极板带负电。根据闭合电路欧姆定律可知此时电路中的电流为 电容器两端电压等于R2两端电压，即 根据电容的定义式变形可得电容器所带的电荷量为 17．（1） ；（2） 【详解】 （1）带电粒子运动轨迹如图所示 由几何关系可知，三角形 为等边三角形，则带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半 径为 由牛顿第二定律得 解得 根据动能定理得 解得 （2）带电粒子在磁场中的运动周期 带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心角为60°，带电粒子在磁场中运动的时间为 Q 点到y 轴的距离 带电粒子从Q 点运动到y 轴的时间 带电粒子从射入磁场到运动至y 轴所用的时间 联立解得 18．（1） ，斜向右上方与+x 轴成60°角；（2）①当 时，（ ，0）；②当 时，（ ，0） 【详解】 （1）如图所示，质子做圆周运动的圆心在NA 上，AB 为ON 的垂直平分线，故交点A 为圆 心，OM 为ON 的一半，可知 ， ，则NA=R，质子做圆周运动的半 径为R。 由洛仑兹力作为向心力可得 解得 质子速度沿OB 方向，由几何关系可知，质子出射时速度斜向右上方与+x 轴成60°角。 （2）设质子刚好打到电场右边界与x 轴的交点，在竖直方向 在水平方向 联立解得 ①当 时，质子出电场边界之后与x 轴相交，设在电场中的偏移为y，出电场时在 y 轴方向的速度为 ，偏转角为 ，由位移公式可得 又 联立解得 在竖直方向的速度为 偏转角为 由图中几何关系可得 ， 联立解得 根据几何关系得 故