2017-2018学年福建省福州市八县（市）协作校高二上学期期末联考物理试题 解析版 16页

福建省福州市八县(市)协作校2017-2018学年高二上学期期末联考 物理试题 一、选择题（本题共12小题，共48分。1~8题每小题4分，在给出的四个选项中，只有一个选项正确。9~12题每小题4分，正确选项可能不只一个，全部选对得4分，选不全得2分，错选不得分）‎ ‎1. 下列关于物理学史错误的是（ ）‎ A. 1785年法国物理学家库仑 利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律—库仑定律。‎ B. 法拉第曾经做了一个法拉第笼实验。该实验说明静电屏蔽可以使金属壳内部不受外部电场的影响 C. 1820年，丹麦物理学家安培 电流可以使周围的磁针偏转的效应，称为电流的磁效应。‎ D. 荷兰物理学家洛仑兹 提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力）的观点。‎ ‎【答案】C ‎【解析】A、法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律，故A正确。B、著名物理学家法拉第曾经冒着被电击的危险做了一个著名的法拉第笼实验，把自己关在金属笼内，当笼外发生强大的静电放电时，他并未受到任何影响，并且验电器也无任何显示，利用的是静电屏蔽，故B正确。C、丹麦物理学家奥斯特发现了电流可以使周围的小磁针偏转的效应，称为电流的磁效应，故C错误。D、荷兰物理学家洛仑兹 提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力）的观点，故D正确。本题选错误的故选C。‎ ‎【点睛】物理学史是高考考查内容之一，是常识性问题，这些常识要与物理学其他知识一起学习和记忆．‎ ‎2. 两个分别带有电荷量-Q和+3Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F．两小球相互接触后将其固定距离变为r/2，则两球间库仑力的大小为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B 接触后，各自带电量变为Q′=（−Q+3Q）/2=Q，则此时 ‎，故C正确，ABD错误.‎ 故选：C.‎ ‎3. 如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示。则（ ）‎ A. a一定带正电，b一定带负电 B. a的速度将减小，b的速度将增加 C. a的加速度将减小，b的加速度将增加 D. 两个粒子的电势能一个增加一个减小 ‎【答案】C ‎【解析】由图可知，b粒子的轨迹向右弯曲，b粒子受到的电场力方向向右，a的轨迹向左弯曲，a粒子受到的电场力方向向左，由于电场线未知，无法确定两个粒子的电性，但是一定带异种电荷，故A正确；由图看出，向左电场线越来越疏，场强越来越小，则a所受电场力减小，加速度减小，b所受电场力增大，加速度增大，故C错误；由图判断电场力对两个粒子都做正功，电势能都减小，动能都增大，故BD错误。所以A正确，BCD错误。‎ ‎4. 在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V．重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V，则这台电动机正常运转时的输出功率为（ ）‎ A. 32W B. 44W C. 47W D. 48W ‎【答案】A ‎【解析】电动机停止转动时，可得电动机的电阻：；‎ 电动机正常运转时，电动机的总功率：P=U1I1=24V×2A=48W；‎ 故AC正确，BD错误．故选AC．‎ ‎5. 在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是 (　　)‎ A. 电压表示数变小 B. 电流表示数变小 C. 电容器C所带电荷量增多 D. a点的电势降低 ‎【答案】D ‎【解析】滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，滑动变阻器的电阻减小，则并联电阻减小，总电阻减小，总电流变大，两端的电压增大，即电压表示数增大，故A错误．总电流增大，则内电压增大，外电压减小，由于两端的电压增大，可知两端的电压减小，通过的电流减小，根据串并联电路的特点，流过滑动变阻器的电流增大，故B错误．由于两端的电压减小，根据Q=CU知，电容器所带的电荷量减小，故C正确．由于、‎ 并联部分的电压减小，即ab电势差减小，b端接地，则a点电势降低，故D正确．故选CD．‎ ‎【点睛】根据总电阻的变化得出总电流的变化，从而得出内电压的变化和外电压的变化，抓住的阻值不变，得出两端的电压变化，从而得出并联部分电压变化，通过串并联电路的特点和欧姆定律分析判断．‎ ‎6. 如图所示，两平行导轨与水平面成θ角倾斜放置，电源、 电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路，细杆与导轨间的摩擦不计。整个装置分别处在选项A，B，C，D所示的匀强磁场中，其中可能使金属细杆处于静止状态的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】A图中磁场的方向与电流的方向相同，不受安培力，金属杆受重力和支持力不可能平衡．故A错误．B图中金属杆所受的安培力方向竖直向上，若安培力与重力平衡，金属杆能处于平衡状态．故B正确．C图中金属杆受垂直于斜面向上的安培力，重力，支持力，不可能平衡．故C错误．D图中金属杆受到水平向左的安培力，重力，支持力，三个力不可能处于平衡状态．故D错误．故选B．‎ 点睛：这类问题的解题思路和以前所学物体平衡解题思路一样，只不过在受力分析时多了安培力，注意正确应用左手定则判断安培力的方向．‎ ‎7. 如图所示，长方形abcd ‎ 长ad=0.6m，宽ab=0.3m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度B=0.25T。一群不计重力、质量m=3×10－7kg、电荷量q=+2×10－3C的带电粒子以速度v=5×102m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域（ ）‎ A. 从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边 B. 从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和be边 C. 从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边 D. 从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边 ‎【答案】B ‎【解析】粒子进入磁场后做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，得到，满足磁聚焦和磁发散的原理。‎ A、C、以O点为例，假设长方形完全被磁场覆盖，则按照轨迹会达到b点，但由于只有半圆内存在磁场，所以出了磁场后，由于不再受到洛伦兹力，所以无法偏转到b点，所以最终会落在bc边上；故从Od边射入的粒子，出射点全部分布在be边上，故A错误，C错误；B、D、同理从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边和be边上，故B正确、D错误；故选B。‎ ‎【点睛】本题关键计算出半径后找到圆心，分析可能出现的各种轨迹，然后找出射点；可以将图中轨迹向上平移进行考虑，同时要注意只有圆区域中有磁场．‎ ‎8. 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源两 极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，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。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f。则下列说法正确的是（ ） ‎ A. 质子被加速后的最大速度不可能超过πfR B. 质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C. 只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 D. 不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：根据，可知：最大半径为R，且电场变化的频率即为粒子在磁场中运动周期，因此质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR ，A正确；根据得，粒子的最大速度，B正确；且质子的最终速度与半径R相对应，并不能加速到任意值，C错误；不改变B和f，当加速α粒子时，由于它与质子的荷质比不同，故周期不同，所以该回旋加速器不能用于加速α粒子，D错误；故选AB。‎ 考点：回旋加速器。‎ ‎【名师点睛】回旋加速器是运用电场加速、磁场偏转来加速粒子，根据洛伦兹力提供向心力，结合D形盒的半径求出粒子的最大速度，从而得出最大动能，判断与什么因素有关．在回旋加速器中，交流电源的周期与粒子在D形盒中的周期相等。‎ ‎9. 一带正电粒子仅在电场力作用下从A点经B、C运动到D点，其v－t图象如图所示，则下列说法中正确的是(　　)‎ A. A处的电场强度一定大于B处的电场强度 B. CD间各点电场强度和电势都为零 C. 粒子在A处的电势能一定大于在B处的电势能 D. A、B两点的电势差大于C、B两点间的电势差 ‎【答案】AC ‎【解析】由运动的速度--时间图象可看出，带正电的粒子的加速度在A点时较大，有牛顿第二定律得知在A点的电场力大，故A点的电场强度一定大于B点的电场强度，故A错误；CD间各点电荷的加速度为零，故不受电场力，故电场强度为零，电场强度为零说明各点之间的电势差为零，但电势不一定为零，故B错误。从A到B，速度增大，故电场力做正功，可知电势能减小，故C正确；A、C两点的速度相等，故粒子的动能相同，因此从A到B和从B到C电场力做功的绝对值相同，AB两点间的电势差等于CB两点间的电势差，故D正确。故选CD.‎ 点睛：本题考察到了电场力做功的计算和电场力做功与电势能的关系，其关系为：电场力对电荷做正功时，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加，电势能变化的数值等于电场力做功的数值。这常是判断电荷电势能如何变化的依据。还考察了对于匀变速直线运动的图象分析电荷在电场中移动时，电场力做的功与移动的路径无关，只取决于起止位置的电势差和电荷的电量，这一点与重力做功和高度差的关系相似。‎ ‎10. 如图所示的U－I图象中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知(　　)‎ A. R的阻值为1.5 Ω B. 电源电动势为3 V，内阻为0.5 Ω C. 电源的输出功率为3.0 W D. 电源内部消耗功率为1.5 W ‎【答案】AD ‎【解析】A、B、由图线Ⅰ纵轴截距读出电源的电动势 E=3.0V，其斜率大小等于电源的内阻，则有：，电阻R的阻值为：，故A正确，B错误。C、两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时电路中电流和路端电压，则有：U=1.5V，I=1.0A，电源的输出功率为：P=UI=1.5×1.0W=1.5W．故C错误；D、电阻R消耗的功率为：P=I2R=12×1.5W=1.5W，故D正确；故选AD。‎ ‎【点睛】本题抓住伏安特性曲线的斜率、截距和交点的数学意义来理解其物理意义，知道两个图象的交点表示该电源与电阻R相连组成闭合电路时电路中电流和路端电压。‎ ‎11. 如图所示为磁流体发电机的原理图．金属板M、N之间的距离为d＝20 cm，磁场的磁感应强度大小为B＝5 T，方向垂直纸面向里．现将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，整体呈中性)从左侧喷射入磁场，发现在M、N两板间接入的额定功率为P＝100 W的灯泡正常发光，且此时灯泡电阻为R＝100 Ω，不计离子重力和发电机内阻，且认为离子均为一价离子，则下列说法中正确的是( 　)‎ A. 金属板M上聚集负电荷，金属板N上聚集正电荷 B. 该发电机的电动势为100 V C. 每秒钟有6.25×1018个离子打在金属板N上 D. 离子从左侧喷射入磁场的初速度大小为103 m/s ‎【答案】BC ‎【解析】A、由左手定则知正离子向上偏转，所以M带正电，A错误；D、发电机所接灯泡正常发光，由功率可知，因电源不计内阻，则灯泡的电压即为电动势，故B正确。C、根据欧姆定律可知，由电流的定义可知，则每秒种打在板上的粒子个数为，故C正确。D、两板间电压稳定时满足：，所以，解得粒子的飞行速度为，故D错误。故选BC。‎ ‎【点睛】本题考查了磁流体发电机的工作原理，要会分析电源的极性和两板间电压大小的影响因素．‎ ‎12. 如图所示，实线表示竖直平面内的电场线，电场线与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线L斜向上做直线运动，L与水平方向成β角，且α＞β，则下列说法中正确的是(　　)‎ A. 液滴一定做匀速直线运动 B. 液滴一定带负电 C. 电场线方向一定斜向上 D. 液滴有可能做匀变速直线运动 ‎【答案】AC ‎【解析】试题分析:‎ ‎ A.D.带电液滴受竖直向下的重力G、沿电场线方向的电场力F、垂直于速度方向的洛伦兹力f，由于α＞β，这三个力的合力不可能沿带电液滴的速度方向，因此这三个力的合力一定为零，带电液滴做匀速直线运动，不可能做匀变速直线运动，故A错误，D正确；B.C.当带电液滴带正电，且电场线方向斜向上时，带电液滴受竖直向下的重力G、沿电场线向上的电场力F、垂直于速度方向斜向左上方的洛伦兹力f作用，这三个力的合力可能为零，带电液滴沿虚线L做匀速直线运动，如果带电液滴带负电、或电场线方向斜向下时，带电液滴所受合力不为零，不可能沿直线运动，故B错误,C 正确.故选CD．‎ 考点：本题考查带电粒子在叠加场中的运动．‎ ‎【名师点睛】知道液滴沿直线运动的条件是合力为零或所受合力方向与速度方向在同一直线上、对带电液滴正确受力分析，是正确解题的关键．‎ 二、实验题（每空2分，共16分，请把答案写在答题卷上）‎ ‎13. 在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：‎ 待测金属丝：Rx（阻值约5Ω，额定电流约0.5A）；‎ 电压表：V（量程3V，内阻约3kΩ）；‎ 电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；‎ 电流表：A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；‎ 电 源：E1（电动势3V，内阻不计）‎ 电 源：E2（电动势9V，内阻不计）‎ 滑动变阻器：R（最大阻值约10Ω）‎ 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。‎ ‎（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_________mm。‎ ‎（2）若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_______、电源应选_______（均填器材代号）。‎ ‎（3）在方框中完成电路原理图。‎ ‎【答案】 (1). 1.773 [1.771-1.775均正确] (2). A1；E1； (3). ‎ ‎【解析】试题分析：（1）由图示螺旋测微器可知，其示数为：1．5mm+27．5×0．01mm=1．775mm；‎ ‎（2）电阻丝的额定电流约为0．5A，电流表应选A1；电阻丝的额定电压约为U=IR=0．5×5=2．5V，电源应选E1；‎ ‎（3）待测金属丝电阻约为5Ω，电压表内阻约为3kΩ，电流表内阻约为0．2Ω，相对来说电压表内阻远大于待测金属丝的电阻，电流表应采用外接法，由题意可知，滑动变阻器采用限流接法，实验电路图如图所示：‎ 考点：测量金属丝电阻率 ‎【名师点睛】本题考查了螺旋测微器读数、实验器材的选择、设计实验电路图，螺旋测微器固定刻度示数与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；确定电流表的接法是正确设计实验电路的关键，当电压表内阻远大于待测电阻阻值时，电流表应采用外接法。‎ ‎14. 用如图甲所示的电路测量一节新干电池的电动势和内电阻。干电池内电阻较小。除干电池、开关、导线外可供使用的实验器材还有：‎ A. 电压表V (量程3V) ‎ B. 电流表A(量程0.6A) ‎ C. 定值电阻R0（阻值2Ω，额定功率2W） ‎ D. 滑动变阻器R（阻值范围0-20Ω，额定电流1A）‎ ‎（1）在图乙中已画出部分线路的连接，请你以笔画线代替导线，完成剩余的线路连接；‎ ‎（2）根据实验数据作出U—I图象如图丙所示，则干电池的电动势E＝_____V，内阻r=____Ω（保留两位有效数字）；‎ ‎（3）定值电阻R0在电路中作用是_____________（只要求写出一点）。‎ ‎【答案】 (1). (2). 1.6V，0.29Ω (3). ①保护作用；②增大等效阻的测量值，减小误差；③当改变变阻器阻时，电压表示数变化大。‎ ‎【解析】(1)根据图甲所示电路图为电流表内接法和滑动变阻器的限流式，连接实物电路图如图所示：‎ ‎(2)由闭合电路的欧姆定律，结合图丙图象可知，图象与纵轴交点坐标值是1.6，则电源电动势E=1.6V, 图象斜率表示等效内阻，电源的内阻r=k-R0=2.29-2=0.29Ω.‎ ‎(3)由图甲所示电路图可知，定值电阻与电源串联组成等效电源，增大了电源内阻，定值电阻一方面可以保护电路，同时增大了电源的等效电阻，减小了实验误差，此外，增大电源等效内阻，改变变阻器阻时，电压表示数变化大，便于实验．‎ ‎【点睛】用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法，要掌握应用图象法处理实验数据的方法；电源的U-I图象与纵轴交点坐标值为电源电动势，图象斜率的绝对值等于电源内阻．‎ 三、计算题（本题共4小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎15. 在图所示的电路中，R1=9Ω，R2=5Ω，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1.8V。求电源的电动势和内电阻。‎ ‎【答案】（1） （2）E=3V，r=1Ω ‎【解析】当a、b两点间接理想的电流表时,回路中的电流，‎ 由闭合电路欧姆定律得：‎ 代入数据得： ①‎ 当a、b两点间接理想的电压表时，回路中的电流 由闭合电路欧姆定律得：‎ 代入数据得： ②‎ 联立①②得，‎ ‎【点睛】本题是直流电路的计算问题，关键要理解理想电表对电路没有影响的特点，运用闭合电路欧姆定律进行求解．‎ ‎16. 如图所示是一个平行板电容器，其电容为C，带电荷量为Q，上极板带正电，两极板间距为d.现将一个检验电荷＋q由两极板间的A点移动到B点，A、B两点间的距离为s，连线AB与电场方向的夹角为60°，求：‎ ‎（1）两极板间的电场强度E的大小和方向；‎ ‎（2）从A运动到B的过程中电场力所做的功。‎ ‎【答案】（1），方向竖直向下 （2）‎ ‎【解析】(1)由平行板电容器的知识得知： ①‎ 在匀强电场中： ②‎ 由①②得 ③‎ 场强方向由正电荷指向负电荷，则方向为竖直向下 ‎(2)当+q从A运动到B的过程中，电场力所做的功为：W=Eqscos60° ④‎ 联立③④得： ‎ ‎【点睛】匀强电场中求电场力做功，只要把电场力当作一般的恒力，根据功的一般计算公式求解.‎ ‎17. 在倾角θ＝30°的斜面上，固定一金属框，宽l＝0.25 m，接入电动势E＝12 V、内阻不计的电池．垂直框面放有一根质量m＝0.2 kg的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数μ＝，整个装置放在磁感应强度B＝0.8 T，垂直框面向上的匀强磁场中(如图所示)．当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(框架与棒的电阻不计，g取10 m/s2)‎ ‎【答案】1.4 Ω≤R≤8.2 Ω ‎【解析】试题分析：根据左手定则可得安培力的方向沿斜面向上，当安培力过大时，则棒有上滑趋势，则静摩擦力沿斜面向下；当安培力过小时，则棒有下滑的趋势，则静摩擦力沿斜面向上，根据力的平衡条件可求出两种安培力的大小，从而确定滑动变阻器的电阻范围。‎ ‎（1）当滑动变阻器R取值较大时，I较小，安培力F安较小，金属棒有沿框面下滑的趋势，金属棒所受静摩擦力沿框面向上，如图所示：‎ 此时金属棒刚好不下滑，满足平衡条件：‎ 此时的电流为：‎ 带入数据解得：‎ ‎(2)当滑动变阻器R取值较小时，I较大，安培力F安较大，会使金属棒产生上滑的趋势，因此金属棒所受静摩擦力沿框面向下，受力如图所示：‎ 此时金属棒刚好不上滑，满足平衡条件：‎ 此时的电流为：‎ 带入数据解得：‎ 由上可得R的阻值范围为：‎ 点睛：本题主要考查了物体的平衡，当安培力过大使得棒有上滑趋势，所以静摩擦力沿斜面向下；当安培力过小时，棒有下滑的趋势，所以静摩擦力沿斜面向上。‎ ‎18. 如图所示的平面直角坐标系xoy，在第Ⅳ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴负方向；在第Ⅰ象限的正三角形abc区域内有匀强磁场，方向垂直于xoy平面向外，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行．一质量为m、电荷量为q的负粒子，从y轴上的P(0，-h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第Ⅰ象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅱ象限，且速度与y 轴正方向成45°角，不计粒子所受的重力．求：‎ ‎（1）电场强度E的大小；‎ ‎（2）粒子到达a点时速度的大小和方向；‎ ‎（3）abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值．‎ ‎【答案】（1） （2）速度方向指向第Ⅰ象限与x轴正方向成45°角 （3）‎ ‎【解析】试题分析：（1）设粒子在电场中运动的时间为t，‎ 则有x=v0t=2h，‎ qE=ma，‎ 联立以上各式可得；‎ ‎（2）粒子达到a点时沿负y方向的分速度为vy=at=v0，‎ 所以，‎ 方向指向第IV象限与x轴正方和成45o角；‎ ‎（3）粒子在磁场中运动时，有，‎ 当粒子从b点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有，‎ 所以磁感应强度B的最小值 考点：带电粒子在电场、磁场中的偏转。‎ ‎ ‎