黑龙江省哈师大附中2021-2022学年高二上学期期末考试物理试题

哈师大附中高二上学期期末 考试物理试卷 一、选择题（共47 分，1-9 题为单选题，每题3 分；10- 14 为不定项选择题，每题4 分，少选得2 分） 1、某区域的电场线分布情况如图所示，M、N、P 是电场中 的 三个点，下列说法正确的是( ) A．负电荷由M 点移动到P 点，电场力做正功 B．同一电荷在N 点受到的电场力大于其在M 点所受 的电场力 C．正电荷在M 点的电势能小于其在N 点的电势能 D．M 点和N 点电场强度的方向相同 2、如图所示，菱形ABCD 的对角线相交于O 点，两 个等量异号点电荷分别固定在AC 连线上的M 点与N 点，且 OM＝ON，则( ) A．A、C 两处电势、场强均相同 B．A、C 两处电势、场强均不相同 C．B、D 两处电势、场强均不相同 D．B、D 两处电势、场强均相同 3、如图所示，a、b、c、d 是圆心为O 的圆上的四个点，直径ac、bd 相互垂直，两根长直 导线垂直于圆所在的平面分别固定在b、d 处，导线中通有大小相等、垂直纸面向外的电流， 关于a、O、c 三点的磁感应强度，下列说法正确的是( ) A． a、O 和c 三点方向相同 B．O 点最大 C． O 点为零 D．a、c 两点方向相同 4、(金版原题)如图所示，在水平向右、大小为E 的匀强电场中，在O 点固定一电荷量为 Q 的正电荷，A、B、C、D 为以O 为圆心、半径为r 的同一圆周上的四点，B、D 连线与 电场线平行，A、C 连线与电场线垂直。则( ) A．A 点的电场强度大小为 B．B 点的电场强度大小为E－k C．D 点的电场强度大小不可能为0 D．A、C 两点的电场强度相同 5、如图所示，在天花板下用不可伸长的细线悬挂一半径为R 的金 属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直于环面的磁感应 强度大小为B 的水平匀强磁场中，环与磁场边界交点为A、B，A、B 与圆心O 连线的夹角 为120°，此时悬线拉力大小为F。若圆环通电，使悬线的拉力刚好为零，则环中电流的大 小和方向（顺着磁场方向观察）是( ) A．大小为，沿顺时针方向 B．大小为，沿逆时针方向 C．大小为，沿顺时针方向 D．大小为，沿逆时针方向 6. 如图所示，在边长为2a 的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场．一个质 量为m、电荷量为－q 的带电粒子(重力不计)从AB 边的中心O 以速度v 进入磁场，粒子进 入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB 边的夹角为 60°，若要使粒子能从AC 边穿出磁场，则匀强磁场的 大小B 需满足( ) A．B> B．B< C．B> D．B< 7、如图所示，在外力的作用下，导体杆OC 可绕O 轴沿半径为r 的光滑的半圆形 框架在匀强磁场中以角速度ω 匀速转动，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向 里，A、O 间接有电阻R，杆和框架电阻不计，则所施外力的功率为( ) A. B. C. D. 8．（校本原题）如图所示，等腰直角三角形 内存在垂直纸面向 里的匀强磁场，它的 边在 轴上且长为，纸面内一边长为的正 方形导线框的一条边也在 轴上，线框沿 轴正方向以恒定的速度 穿 过磁场区域，在t＝0 时该线框恰好位于图中所示位置．规定顺时针方 向为导线框中电流的正方向，则线框穿越磁场区域的过程中，感应电流 随时 间t 变化的图线是( ) 9. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子 a、b、c，以不同的速率对准圆心O 沿着AO 方向射入磁场，其运动轨迹如图．若带电粒子 只受磁场力的作用，则下列说法正确的( ) A．a 粒子速率最大，在磁场中运动时间最长 B．c 粒子速率最大，在磁场中运动时间最短 C．a 粒子速率最小，在磁场中运动时间最短 D．c 粒子速率最大，在磁场中运动时间最长 10. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D 形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速 两D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能， 则下列说法中正确的是( ) A．增大匀强电场间的加速电压 B．增大磁场的磁感应强度 C．减小狭缝间的距离 D．增大D 形金属盒的半径 11．（金版原题）长为l 的水平放置极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，如图 所示。磁感应强度大小为B，板间距离为l，极板不带电。现有质量为m、电 荷量为q 的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v 水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是( ) A．使粒子的速度v< B．使粒子的速度v> C．使粒子的速度v> D．使粒子的速度<v< 12．如图甲所示，等离子气流由左方连续以速度v0射入M 和N 两板 间的匀强磁场中，ab 直导线与M、N 相连接，线圈A 与直导线cd 连接，线圈A 内有按图 乙所示规律变化的磁场，且规定向左为磁场B 的正方向，则下列叙述正确的是( ) A．1～2 s 内，ab、cd 导线互相吸引 B．0～1 s 内，ab、cd 导线互相排斥 C．2～3 s 内，ab、cd 导线互相吸引 D．3～4 s 内，ab、cd 导线互相排斥 13、如图所示，在竖直平面内有水平向左 的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L 不可伸长的绝缘细 线，细线一端固定在O 点，另一端系一质量为m 的带电小 球。小球保持静止时细线与竖直方向成θ 角，某时刻小球 获得沿切线方向的初速度恰好能绕O 点在竖直平面内做圆 周运动，重力加速度大小为g。下列说法正确的( ) A．小球所受电场力的大小为 B．小球运动过程中动能的最小值为 C．小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小 D．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，可能电势能先减小后增大 14、如图,点电荷固定在绝缘水平面上 轴的原点O 处，轴上各点电势 与 的关系如图 b。可视为质点的滑块质量为0.05 kg、电荷量为＋8.0×10－9 C，从 ＝0.2 m 处由静止 释放，在 ＝0.4 m 处时速度达到最大。已知滑块与水平面间的动摩擦因数 ＝0.01， ＝10 m/s2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在 ＝0.4 m 处滑块( ) A．所受电场力大小为5.0×10－3 N B．所在位置的电势为4.0×105 V C．电势能为2.0×10－3 J D．速度大小为0.2 m/s 二、实验题（共15 分） 15. （1）张明同学在测定某种合金丝的电阻率时： 用螺旋测微器测得其直径为_____mm（如图甲所示）； 用20 分度的游标卡尺测其长度为______cm（如图乙所示）； （2）某班同学做“测定电源的电动势和内阻”实验,实验室提供了合适的器材,某同学 先用多用电表直流电压2.5V 档，粗测一节干电池的电动势 ,测量时多用电表的表盘如 图( a )所示,则该电池的电动势为 V ;若用多用电表测电阻,选择开关旋至“×100” 挡,按正确的操作步骤测某一电阻,多用电表的表盘仍如图( a )所示,则该电阻的阻值为 Ω;实验结束后,应将选择开关拨到图( b )中的 档位。（选填A、B、C 或D） 16.（共10 分）某物理兴趣小组欲测量从电动自行车上拆卸下来的一块电池的电动势 E 和 内阻 r，所用的实验器材有： A.待测电池(电动势约为37 V ,内阻未知); B.电阻箱 R (最大阻值为9999.9Ω); C.电压表 V (量程为0~15V,内阻 RV =5 kΩ ); D.开关、导线若干。 (1)该小组同学发现，由于电池的电动势约为37V，但电压表的量程只有0~15V，因此在 设计电路时需将一定值电阻R0与电压表串联后接入电路，现在实验室只找到了四个阻值不 同的可能用到的定值电阻，你认为应选择阻值为 的定值电阻与电压表串联。（选填 选项前的字母） A .5kΩ B .10 kΩ C .15kΩ D .20 kΩ (2)选择好定值电阻后,该小组设计了如图甲所示的实验电路进行测量。若在某次测量中电 压表的示数如图乙所示,则电阻箱两端的电压为 V。 (3)该小组通过多次改变电阻箱的阻值R ,电压表得到了对应的多个不同的电压值U ,作出了 图像如图丙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为( ，0)和(0， ),则由此可知该电池的电动势为 V(结果保留整数) ,内阻为 Ω(结果保留整数)。 三、论述计算题（共38 分） 17．（8 分）如图所示，两足够长的光 滑金属导轨 竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直.有一质量为 m、有效电阻为R 的导体棒在距磁场上边界一定高度处静止释放.导体棒进入磁场后，流经 电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I.整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终 保持水平，其他部分的电阻不计，不计空气阻力，重力加速度大小为g.求： （1）磁感应强度的大小B （2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小 18.（13 分）如图所示，两极板水平放置的平行板电容器，两板间距d=8cm，板长 L=25cm，接在直流电源上。一个带电油滴以 的初速度从板间的正中央水平 射入，恰好做匀速直线运动，当它运动到P 处时迅速将下板向上提起 ，油滴刚 好从金属板末端飞出，g 取10m/s2。求： (1)将下板向上提起后，平行板电容器内部电场强度E/与原电场强度E 的比值； (2)将下板向上提起后，液滴的加速度大小； (3)油滴从射入电场开始计时，匀速运动到P 点所用时间 19.（17 分）如图所示， PQMN 是竖直面内有一边长为L 的正方形区域，区域有竖 直向上的匀强电场，场强大小为E， 在△PQM 中还存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁应强 度大小为B，在 PQMN 的左侧有一足够长的粗糙绝细杆，细杆与PQ 在同一水平线上，细 杆周围足够长的水平区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可调。细杆的左 侧套有一带电荷量为+ q 的小球，现使小球以适当的速度沿杆向右做变速运动，在到达P 点前小球已匀速运动，由 P 点射入△PQM 区域后,小球做匀速圆周运动，已知重力加速度 为g (1)若小球恰能从M 点离开电磁场，求小球的质量和小球从M 点离开时速度的大小和方向 (2)若调节细杆周围水平区域匀强磁场的大小，从而改变小球由P 点射入电磁场的速度，使 小球最终从Q 点离开电磁场。求细杆周围水平区域匀强磁场的大小B0及此过程中重力势能 变化量的最大值 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 B D C A A B C D B 题号 10 11 12 13 14 答案 BD AB A D AB ACD 15. （1）0.396-0.399（1 分） 3.075 （1 分） （2）1.46V(1.45——1.47 均可)（1 分） 1.1x103 （1 分） C（1 分） 16.(1) B（2 分） (2)24.0（3 分） (3)36（3 分） 12（2 分） 17.解：电流稳定为I 时棒做匀速： BIL－mg＝0…………………………（2 分） 感应电流 I＝ ……………………………（2 分） 感应电动势 E＝BLv……………………………（2 分） 综上可解得 B＝ ……………………………（1 分） v＝ ……………………………（1 分） 18.解： 所以粒子匀速运动到P 点所用时间 （3）（7）式各2 分，其余每式各1 分，总计13 分 19.解：(1)当小球在△PQM 区域中做匀速圆周运动时，其重力必与电场力平衡,小球运动轨 迹如图甲所示 因洛伦兹力提供小球做圆周运动所需的向心力故 小球恰能从 M 点离开电磁场，由几何关系可知： 则小球从M 点离开时速度的大小为 (2)小球由 P 点射入电磁场的速度大小记为v2，从 Q 点离开磁场，小球运动轨迹如图乙所 示 由几何关系可知 又 在细杆上匀速时有： 小球从 P 点到最高点，重力势能变化量最大则 则 （1）（3）（9）式各2 分，（11）式3 分，其余每式1 分总计17 分。