甘肃省张掖市山丹县一中2019-2020学年高二上学期期末考试模拟物理试题 17页

山丹一中2019-2020学年上学期期末模拟试卷 高二物理 一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48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9~12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2分，有选错或不答的得0分。‎ ‎1.如图所示，一质量为m、电量大小为q的带正电小球，从水平向右的匀强电场中的O点以速度v沿与场强方向成37°角射入电场中，油滴运动到最高点时速度大小也是v，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）(sin37°=0.6 cos37°=0.8)‎ A. 最高点可能在O点的正上方 B. 匀强电场的电场强度为E＝mg/3q C. O点与最高点之间的电势差可能为零 D. 匀强电场的电场强度为E＝mg/4q ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 粒子到最高点的速度仍为v，则动能的变化量为零，根据动能定理知，克服重力做的负功等于电场力做的正功，最高点如果是O点正上方，则电场力不做功，故A错误．‎ BD. 到最高点的时间为 ‎，‎ 解得：‎ 故B正确D错误．‎ C. 根据动能定理知，从开始到最高点过程中，动能变化量为零，克服重力做的负功等于电场力做的正功，可知O点与最高点的电势差不可能为零，故C错误．‎ ‎2.下列叙述正确的是（ ）‎ A. 放在匀强磁场中的通电导线受到恒定不变的磁场力 B. 沿磁感线方向，磁场逐渐减弱 C. 磁场的方向就是通电导体所受磁场力的方向 D. 安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】放在匀强磁场中的通电导线受到的安培力，只有当B、I、L与θ都是恒定时，导线所受的安培力才是恒定的，故A错误；磁感线的疏密表示磁场的强弱，与磁感线的方向无关，故B错误；根据左手定则，磁场的方向与通电导体所受磁场力的方向垂直；磁场的方向就是小磁针的N极在磁场中所受磁场力的方向，故C错误；根据左手定则，安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面，故D正确．所以D正确，ABC错误．‎ ‎3.某长螺线管中通有大小和方向都不断变化的电流，现有一带电粒子沿螺线管轴线方向射入管 中．若不计粒子所受的重力，则粒子将在螺线管中（ ）‎ A. 做匀速直线运动 B. 做匀加速直线运动 C. 做圆周运动 D. 沿轴线来回运动 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】虽然螺线管中的电流在变化，但沿管轴的磁感线始终是一条直线，粒子的射入方向与磁场方向平行，故始终不受洛伦兹力的作用，所以粒子应做匀速直线运动．所以正确答案为A 综上所述本题答案是：A ‎4.把一个架在绝缘支座上的导体放在负电荷形成的电场中,导体处于静电平衡时,导体表面上感应电荷的分布如图所示,这时导体(   )‎ A. A端的电势比B端的电势高 B. A端的电势比B端的电势低 C. A端的电势可能比B端的电势高,也可能比B端的电势低 D. A端的电势与B端的电势相等 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】枕形导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布．因此在枕形导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，静电平衡时内部电场强度处处为零，导体是等势体，表面是等势面；即A端的电势与B端的电势相等；故选D．‎ ‎【点睛】本题关键要理解掌握：处于静电感应现象的导体，内部电场强度处处为零，理解场强处处为零的原因．知道净电荷全部分布在导体表面．且整个导体是等势体 ‎5.关于电流，下列说法中正确的是(　 　)‎ A. 通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B. 电子运动的速率越大，电流越大 C. 因为电流有方向，所以电流是矢量 D. 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】根据I=q/t可知，通过导体横截面的电荷量越多，电流不一定越大，选项A错误；根据I=nesv可知，电子运动的速率越大，电流不一定越大，选项B错误；电流有方向，但是电流是标量，选项C错误；根据I=q/t可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，选项D正确；故选D.‎ ‎6.在地面上插入一对电极M、N，将两个电极与直流电源相连，大地中形成恒定电流和恒定电场．恒定电场的基本性质与静电场相同，其电场线分布如图所示，P、Q是电场中的两点．下列说法中正确的是（　　）‎ A. P点场强比Q点场强大 B. P点电势比Q点电势低 C. 电子在P点的电势能比在Q点的电势能小 D. 电子沿直线从N到M的过程中所受电场力变大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 电场线密的地方电场强度大，所以P点场强比Q点场强小，A错误；该电场与等量异种点电荷的电场相似，根据等量异种点电荷的特点可知，MN的中垂线为一个等势面，然后根据沿电场线方向电势降低可知P点电势一定高于Q点电势，B错误；P点电势高于Q点电势，即．由电势能公式，可知由于电子带负电，，所以电子在P点的电势能小于在Q点的电势能，C正确；由于该电场是非匀强电场，从N到M的过程E先减小后增大，由F=qE可知，电子所受的电场力也是先减小后增大，D错误．‎ ‎7.关于电源电动势，下面说法不正确的是 (　　)‎ A. 电源两极间电压总等于电动势 B. 电动势越大的电源，将其他能转化为电能的本领越大 C. 电路接通后，电源的电压小于它的电动势 D. 电动势只由电源性质决定，与外电路无关 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量，电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，电动势与外电路无关；‎ ‎【详解】A、电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，当外电路接通时，电源有内电压，根据闭合电路欧姆定律得知，电源两极间电压一定小于电动势，故A错误，C正确； B、电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量，电动势越大，电源将其它能转化为电能的本领越大，故B正确； ‎ D、电动势由电源本身决定，与外电路无关，故D正确．‎ ‎【点睛】本题考查电动势的物理意义，可根据闭合电路欧姆定律理解电动势与电源两极间电压的关系．‎ ‎8.如图所示，闭合导线框向右匀速穿过垂直纸面向里的匀强磁场区域，磁场区域宽度大于线框尺寸，规定线框中逆时针方向的电流为正，则线框中电流i随时间t变化的图象可能正确的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 线圈刚进入磁场时，产生逆时针方向的电流，故选项D错误；线圈一半进入磁场后有效长度减半，故感应电动势减半，感应电流减半；线圈出离磁场时产生顺时针方向的电流，刚出离磁场时，有效长度为L，一半出离磁场时有效长度减半，则感应电流减半；由以上分析可知，线框中电流i随时间变化的图线应该为B.故选B.‎ 点睛：解题时先根据楞次定律判断感应电流的方向．再分两段时间分析感应电动势，由欧姆定律得到感应电流的变化情况．感应电动势公式E=Blv，L是有效的切割长度即与速度垂直的长度．‎ ‎9. 对于电场中任意两点间电势差，下列说法中正确的是 （ ）‎ A. 电势差越大，在这两点的电场强度也越大 B. 两点间的电势差，数值上等于在这两点间移动单位正电荷时电场力做的功 C. 两点间的电势差与在这两点间移动的电荷有关 D. 两点间的电势差与在这两点间移动的电荷无关 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据可知，电势差越大，在这两点的电场强度不一定越大，选项A错误；‎ B．根据可知，两点间的电势差，数值上等于在这两点间移动单位正电荷时电场力做的功，选项B正确； ‎ CD．两点间的电势差只与电场本身有关，与在这两点间移动的电荷无关，选项D正确，C错误；故选BD．‎ ‎【点睛】掌握电场强度与电势差的关系，知道电势差的物理意义，在匀强电场中，根据公式U=Ed，d是电场线方向两点间的距离；此题考查对物理规律的解理能力．物理公式要从每个量的意义、公式适用条件等方面理解．‎ ‎10.一带电粒子在电场中仅在电场力作用下，从A点运动到B点，速度大小随时间变化的图象如图所示，、分别是带电粒子在A、B两点对应的时刻，则下列说法中正确的有（ ）‎ A. A处的场强一定小于B处的场强 B. A处的电势一定高于B处的电势 C. 带电粒子从A到B的过程中，电场力一定对它做正功 D. 带电粒子在A处的电势能一定小于B处的电势能 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】v-t图象的斜率等于加速度，由v-t图象看出，质点做加速度增大的加速运动，而质点在电场中仅受电场力作用，则知电场力增大，说明电场强度增大，即有A处的场强一定小于B处的场强．故A 正确．由于电荷的电性未知，不能判断电场线的方向，也就无法判断电势的高低．故B错误．质点的动能增大，由能量守恒定律得知，其电势能一定减小，电场力一定对它做正功，则有电荷在A处的电势能一定大于在B处的电势能．故C正确，D错误．故选AC．‎ ‎【点睛】本题首先要根据速度图象的斜率读出质点加速度的变化，判断场强的大小，从能量的角度可判断电势能及电场力做功的正负．‎ ‎11.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法不正确的是 (　　)‎ A. 带电粒子由加速器中心附近进入加速器 B. 带电粒子由加速器的边缘进入加速器 C. 电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子旋转 D. 离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据回旋加速器的加速原理，被加速离子只能由加速器的中心附近进入加速器，从边缘离开加速器，A正确，不符合题意；B错误，符合题意；‎ C．在磁场中洛伦兹力不做功，离子是从电场中获得能量，C正确，不符合题意；‎ D．当离子离开回旋加速器时，半径最大，动能最大，则有：‎ 与加速电压无关，D正确，不符合题意。‎ 故选B。‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握加速器的工作原理以及加速器的构造，注意粒子从电场中获得能量，但是出回旋加速器的最大速度与电场无关，与磁感应强度和D形盒的半径有关．‎ ‎12.‎ 如图所示，扇形区域AOB内存在有垂直平面向内的匀强磁场，OA和OB互相垂直是扇形的两条半径，长度为R．一个带电粒子1从A点沿AO方向进入磁场，从B点离开，若与该粒子完全相同的带电粒子2以同样的速度从C点平行AO方向进入磁场，C到AO的距离为R／2，则 A. 1粒子从B点离开磁场时，速度方向沿OB方向 B. 粒子带负电 C. 2粒子仍然从B点离开磁场 D. 两粒子在磁场中运动时间之比为3：2‎ ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ 分析】‎ 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，作出粒子的运动轨迹，应用数学知识与牛顿第二定律分析答题．‎ ‎【详解】A项：粒子1从A点正对圆心射入，恰从B点射出，粒子在磁场中运动的圆心角为90°，‎ ‎1粒子从B点离开磁场时，速度方向沿OB方向，故A正确；‎ B项：带电粒子从A点沿AO方向进入磁场，从B点离开，那么粒子在A点向右上方偏转，则由左手定则可判定：粒子带正电，故B错误；‎ C项：粒子2从C点沿CD射入其运动轨迹如图所示，‎ 设对应的圆心为O1，运动轨道半径也为BO=R，连接O‎1C、O1B，‎ O1COB是平行四边形，O1B=CO，则粒子2一定从B点射出磁场，故C正确；‎ D项：粒子1的速度偏角，粒子在磁场中转过的圆心角θ1=90°，连接PB，可知P为O‎1C的中点，‎ 由数学知识可知，θ2=∠BO1P=60°，‎ 粒子在磁场中运动的周期： ，两粒子的周期相等 粒子在磁场中的运动时间 ，运动时间之比：t1：t2=θ1：θ2=90°：60°=3：2，故D正确．‎ 故选ACD．‎ ‎【点睛】本题考查了粒子在匀强磁场中的运动，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，作出粒子运动轨迹、应用数学知识、周期公式即可正确解题．‎ ‎13.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，下列说法正确的是 A. 交变电流的表达式为 (V)‎ B. 交变电流的表达式为 (V)‎ C. 若其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，则交变电动势的表达式为 D. 若其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，则交变电动势的最大值变为50 V ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、由图象可知，交变电流动势的最大值，周期，所以瞬时值表达式为，故A错误， B正确；‎ CD、根据感应电动势最大值的表达式得知，与成正比，则线圈的转速变为原来的一半，感应电动势最大值变为原来的一半，为 ‎，则交变电流动势的表达式为，故C错误，D正确；‎ 故选BD．‎ ‎【点睛】从图象中可以求出该交变电流最大电压以及周期等物理量，然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解．‎ 二、实验题：本题共2小题，共15分。‎ ‎14.下图是改装并校准电流表的电路图，已知微安表头的量程为Ig=600µA，内阻为 Rg=198Ω， 要求把表头改装成量程为I=60mA的电流表，则图中需要并联分流电阻Rp的阻值为______Ω，改装后的电流表测量电流时，指针指在表盘上原来100µA处,则被测电流的大小是____________ mA ．‎ ‎【答案】 (1). 2； (2). 10；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】分流电阻阻值为：，原来电流表量程为，改装后电流表量程为60mA，电流表量程扩大了100倍，分度值扩大100倍，指针指在表盘上原来处，则被测电流的大小为：.‎ ‎【点睛】根据并联电路特点与欧姆定律可以求出分流电阻阻值；根据电流表的量程确定其分度值，然后读出其示数．‎ ‎15.某同学想用以下器材组装一只欧姆表，并比较精确地测量一只几千欧电阻的阻值．‎ A．电流计，满偏电流为1 mA，内阻为20 Ω B．电流计，满偏电流为‎0.6 A，内阻为5 Ω C．电动势15 V，内阻5 Ω直流电源 D．电动势3 V，内阻3 Ω的直流电源 E．最大阻值为5 000 Ω的滑动变阻器 F．最大阻值为100 Ω的滑动变阻器 ‎(1)以上器材应选用________(填字母)，并在下面虚线框内画出所组装的欧姆表的内部电路结构图_____．‎ ‎(2)若用此欧姆表测量电阻，发现指针指在满偏电流的三分之一处，则此电阻的阻值约为________Ω.‎ ‎(3)如果电池长期未用，导致内阻增大，电动势基本不变，且仍然能正常调零，这将导致测量的结果________(选填“偏大”“偏小”或“准确”)．‎ ‎【答案】 (1). ADE (2). (3). 6 000 (4). 准确 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内电阻，调零时电流表应该满偏；要测量一只约几千欧电阻的阻值，故中值电阻至少几千欧，然后根据闭合电路欧姆定律列式分析；‎ ‎(2)同样根据闭合电路欧姆定律列式求解；‎ ‎(3)电源的内阻不会影响测量结果，电源电动势发生变化会影响测量结果．‎ ‎【详解】(1) 欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内电阻，调零时电流表应该满偏，题中电源和电流表有四种组合：‎ 组合一：AC组合，根据欧姆定律，调零后内阻为： ‎ 组合二：BC组合，根据欧姆定律，调零后内阻为：‎ 组合三：AD组合，根据欧姆定律，调零后内阻为：‎ 组合四：BD组合，根据欧姆定律，调零后内阻为：‎ 考虑滑动变阻器最大5000Ω，应该选组合三，故电流表选A，电源选D，滑动变阻器选E；‎ 电路图如图：‎ ‎(2) 指针指在满偏电流的三分之一处，根据闭合电路欧姆定律，有 ‎ ‎ 代入数据解得：Rx=6000Ω；‎ ‎(3) 用欧姆表测电阻时要对欧姆表进行调零，电源内阻对欧姆表的测量结果没有影响，电池长期未用，导致内阻增大，电源电动势认为保持不变，且仍然能正常调零，此欧姆计测量的结果是准确的．‎ ‎【点睛】本题关键明确欧姆表的改装原理，要能够根据闭合电路欧姆定律多次列式求解．‎ 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎16.如图9所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，已知线圈面积为‎0.01m2‎，匝数100匝，线圈电阻r =2Ω，外电阻R =8Ω，电流表和电压表对电路的影响忽略不计．线圈在磁感强度B=2/（T）的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO’匀速转动，角速度ω=10πrad/s．若线圈经图示位置时开始计时（线圈平面平行于磁场方向），‎ ‎（1）写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式；‎ ‎（2）从图示位置起转过90°过程中，通过电阻R的电量 ‎（3）从图示位置起转过90°过程中，线圈上产生的焦耳热 ‎【答案】（1）（V）；（2）C；（3）0.2J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）峰值电动势Em =nBSω =20V 所求表达式为（V）‎ ‎（2）所求电量C ‎（3）回路中电流的有效值A 所求过程所用时间s ‎ 所以线圈中产生的焦耳热J ‎17.如图所示，分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从磁场缘A点沿圆的半径AO方向射入磁场，从D点离开磁场，其中AD的距离为，不计重力，求：‎ ‎（1）粒子做圆周运动的半径；‎ ‎（2）粒子的入射速度；‎ ‎（3）粒子在磁场中运动的时间。‎ ‎【答案】（1）； （2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设粒子做匀速圆周运动的半径为R，如图所示 所以：，则是等边三角形，‎ 故：‎ ‎（2）根据牛顿运动定律：‎ 则：‎ ‎（3）由图知，粒子在磁场中的运动方向偏转了60˚角，所以粒子完成了个圆运动，根据线速度与周期的关系，得 粒子在磁场中的运动时间为：‎ ‎18.为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置．如图所示，自行车后轮由半径r1=5.0×10‎-2m的金属内圈、半径r2=‎0.40m的金属外圈和绝缘幅条构成．后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡．在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B=0.10T、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场，其内半径为r1、外半径为r2、张角θ=π/6 ．后轮以角速度 ω=2πrad/s相对于转轴转动．若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应．‎ ‎（1）当金属条ab进入“扇形”磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；‎ ‎（2）当金属条ab进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；‎ ‎（3）从金属条ab进入“扇形”磁场时开始，经计算画出轮子一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间t变化的Uab-t图象；‎ ‎（4）若选择的是“1.5V、‎0.3A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度ω和张角θ等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价．‎ ‎【答案】（1）E=4.9×10-2V，方向从 （2） （3） （4）闪烁装置不能正常工作，具体见解析．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）金属条ab在磁场中切割磁感线运动，所构成的回路磁通量变化，设经过时间，磁通量变化率为，由法拉第电磁感应定律得：‎ ‎①‎ ‎②‎ 由①②两式并代入数据得：③‎ 根据右手定则（或愣次定律），可知感应电流方向为．④‎ ‎（2）通过分析，可得电路为 ‎(3)设电路中的总电阻，根据电路可知⑤‎ Ab两段电势差为⑥‎ 设 ab离开磁场区域的时刻为，下一条金属条进入磁场区域的时刻为 ‎⑦‎ ‎⑧‎ 设轮子转一圈的周期为T，则 T=1s⑨‎ 在T=1s内，金属条四次进出磁场，后三次与第一次一样．‎ 由上面4式可画出如下图图像 ‎(4)“闪烁“装置不能正常工作．（金属条的电动势远小于小灯泡的额定电压，因此无法正常工作）‎ B增大，E增大，但有限度 r2增大，E增大，但有限度 ω增大，E增大，但有限度 θ增大，E不变．‎ ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎ ‎