2020-2021学年重庆市南开中学高二上学期期末考试物理试题 Word版

重庆市南开中学2020-2021学年高二上学期期末考试

物理试题

（考试时间：90分钟    总分：100分）  

说明：本试卷分为第Ⅰ卷和第Ⅱ卷，其中第Ⅰ卷为选择题，请用2B铅笔填涂在答题卡上；第Ⅱ卷为实验题和计算题，请用黑色中性笔答在答题卷上．

第Ⅰ卷（选择题，共48分）

一、单项选择题（以下各小题只有一个答案符合题目要求，每题4分，共32分）

1．在电磁学理论建立过程中，许多伟大的物理学家作出了贡献。下列关于有关物理学家的贡献，说法不正确的是

A．法拉第对理论和实验资料进行严格分析后，提出了法拉第电磁感应定律

B．奥斯特发现了电流的磁效应，首先揭示了电现象与磁现象之间存在联系

C．楞次总结出了感应电流方向的判断方法，即楞次定律

D．安培总结出了右手螺旋定则

2．下列关于磁场基本信息的说法，正确的是 

A．两条磁感线一定不相交，但可能相切

B．只有运动的电荷在磁场中才可能会受到洛伦兹力的作用

C．线圈所在处的磁场越强，则穿过该线圈的磁通量越大

D．由可知，磁感应强度大小与放在该处的一小段通电导线的IL乘积成反比

3．同一电解槽中，在最初的t1=1s的时间内向右通过了2×1018个二价正离子，在接下来的t2=2s的时间内向左通过了1018个一价负离子，则下列说法正确的是

A．两段时间内电流的方向相反

B．两段时间内电流的大小相同

C．t1内的电流是t2时间内电流的4倍

D．t1内的电流是t2时间内电流的8倍

4．如图所示为小型旋转电枢式发电机的示意图，一矩形金属线框在匀强磁场中，绕与磁场垂直的轴沿如图所示方向匀速转动，下列关于交变电流产生过程的说法，正确的是

A．线框转过90°到中性面时磁通量最大，电流方向发生改变

B．线框经过图示位置时，穿过线框的磁通量为零，磁通量的变化率为零

C．线框经过图示位置时，电流方向由f点经电阻R流向e点

D．若转动周期减小一半，线框中感应电动势的最大值也减小一半

5．如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，则

A．S闭合时，B、C灯立即亮，A灯缓慢亮

B．电路接通稳定后，B、C灯亮度不同

C．电路接通稳定后断开S，A灯闪一下后逐渐熄灭

D．电路接通稳定后断开S，b点的电势高于a点

6．如图所示，两个同心圆是磁场的理想边界，内圆半径为R，外圆半径为，磁场方向均垂直于纸面向里，内外圆之间环形区域磁感应强度为B，内圆的磁感应强度为。t=0时刻，一个质量为m，带电量为-q的离子（不计重力），从内圆上的A点沿半径方向飞进环形磁场，刚好没有飞出磁场。关于该离子运动情况的说法中正确的是

A．离子在磁场中匀速圆周的方向先顺时针后逆时针，交替进行

B．离子在环形区域和内圆区域运动时，经过相同的时间，速度偏转角相等

C．离子的速度大小为

D．粒子从A点出发到第一次回到A点经历的时间为

7．如图所示，一理想变压器的原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，原、副线圈的匝数比为9:1，原线圈串联定值电阻R1，副线圈接滑动变阻器R2。当滑动变阻器滑片位于某一位置时，R1、R2消耗的功率之比为2:9。则下列说法正确的是

A．副线圈回路中电阻两端的电压为V

B．此时定值电阻与滑动变阻器接入的阻值之比18:1

C．若滑动变阻器滑片向上移动，电阻R1的功率增大

D．若原、副线圈的匝数比变为3:1，电阻R1的功率减小

8．如图甲所示为一种简单的整流电路，ab为交变电压信号输入端，D为二极管，可将交变电流变为直流，R为阻值为15Ω的定值电阻。若对该电路ab端输入如图乙所示按正弦规律变化的电压信号，则下列说法正确的是

A．ab两点间接入的交变电流的电压u随时间t变化的规律是u=100sin100t(V)

B．电阻R两端电压有效值为V

C．定值电阻R在1min内产生的热量为2.0×104 J

D．一个周期内通过的R的电流的平均值为A

二、多项选择题（以下各小题中，至少有两个选项符合题目要求，全部选对得4分，漏选得2分，选错或未选得0分，共16分）

9．如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板间的实线区域，虚线所在空间无电场。带电粒子从P0处由静止开始沿电场线方向进入加速电场，经加速后进入D形盒中的匀强磁场区域，做匀速圆周运动。P1、P2 、P3为第一次、第二次、第三次经无场区进入匀强磁场时的位置。对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是

A．加速电场方向不需要做周期性的变化

B．加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关

C．

D．粒子在匀强磁场中匀速圆周运动的半径Rn与加速次数n之间的关系为

10．如图所示的电路中，电源电动势E=2V，内阻r=0.8Ω，电阻R1=R2=2Ω，电流表为理想电表，滑动变阻器的最大阻值为1Ω，在滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是

A．电流表的示数先减小后增大

B．电流表的示数一直减小

C．电源的最大输出功率为1.2W

D．电源的最大输出功率为1.25W

11．如图所示，长度为L，质量为m的导体棒，通有恒定电流I，处于倾角为30o的斜面上，导体棒与斜面间的动摩擦因数为。为确保导体棒沿该斜面匀速向上运动，则空间所加匀强磁场的大小可能为（重力加速度为g）

A．    B．    C．   D．

12．如图所示，正方形导线框ABCD、abcd的边长均为L，电阻均为R，质量分别为3m和m，它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，且正方形导线框与定滑轮处于同一竖直平面内。在两导线框之间有一宽度为2L、磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。开始时导线框ABCD的下边与匀强磁场的上边界重合，导线框abcd的上边到匀强磁场的下边界的距离为L。现将系统由静止释放，当导线框ABCD刚好全部进入磁场时，系统开始做匀速运动。不计摩擦和空气阻力，则

A．两线框刚开始做匀速运动时轻绳上的张力FT＝mg

B．系统匀速运动的速度大小

C．导线框ABCD通过磁场的时间

D．两线框从开始运动至均穿出磁场过程中所产生的总焦耳热

    第II卷（实验题、计算题，共52分）

三、实验题（13题8分，14题10分，共18分）

13．学习小组中小明分配到一个任务，测量一个额定电压为8V，额定功率为4W的灯泡的伏安特性曲线。有下列一些器材可供选择：

A．学生电源10V（内阻不计）

B．直流电流表0~3A（内阻约为0.1Ω）

C．直流电流表0~0.6A（内阻约为0.5Ω）

D．直流电压表0~10V（内阻约为30kΩ）

E．滑动变阻器1000Ω，0.5A

F．滑动变阻器10Ω，2A

G．导线和开关

（1）实验中电流表应该选________，滑动变阻器应该选________，（填写仪器前的字母），实验过程中测量电路应该选择电流表___________（填“内接”或“外接”）法；

（2）小明按照正确的操作，得到了灯泡的伏安特性曲线如图1所示，将灯泡和两个阻值R=20Ω的定值电阻连接成如图2所示的电路，电源为本实验中提供的学生电源，此时灯泡消耗的电功率为__________W。（保留两位有效数字）

14．小明利用所学知识制作了一个原理如图所示的简易多用表，已知表头G的量程为1mA，内阻为500Ω，小明计划将表头改装为量程5mA、50mA的电流表及可以直接测量电阻的欧姆表。

（1）选择开关置于位置2时的电流表的量程为    mA，其中接入的定值电阻R1=         Ω，R2=        Ω；

（2）选择开关置于位置3时为欧姆表，已知电源E电动势标称值为1.5V，现用该欧姆表使用正确的测量方法测量某一未知电阻，发现表头指针偏到满偏刻度的四分之三位置处，则该电阻的阻值为__________Ω，后来小明发现这个电源的电动势实际上是2V，则这一电阻的真实阻值_______（填“大于”、“小于”、“等于”）测量值。

四、计算题（各小题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．其中15题8分，16题12分，17题14分，共34分）

15．如图所示的电路中，电源电动势E=1.5V，内阻r=1Ω，电阻R1=10Ω，R2=4Ω，电容器的电容为10μF。求：

（1）将开关闭合，电路稳定时通过R1的电流；

（2）将开关断开，通过R1的电量的大小及方向。

16．如图所示，两根足够长的金属导轨平行放置，与水平面的倾角为θ=30°，导轨间距为L=0.5m，其下端接有阻值为R=2Ω的电阻，将一质量为m=2kg，电阻R=2Ω的导体棒PQ垂直放在导轨上且各部分接触良好。导轨间，abcd区域存在方向垂直于导轨平面向上的正方形匀强磁场，磁感应强度按（t ≤0.4s）的规律随时间变化。导轨上只有ab、cd部分粗糙，动摩擦因素,其余部分均光滑。t=0时刻，导体棒PQ从某位置由静止开始下滑； t1=0.4s时，导体棒PQ刚好进入磁场的上边界，之后磁感应强度大小和方向均保持不变，导体棒在磁场中继续下滑，最后以某一速度穿出磁场。整个过程中，导体棒PQ始终与导轨接触良好且保持垂直。已知重力加速度g=10m/s2，导轨的电阻不计。求：

（1）进入磁场前，导体棒PQ中的电流大小和方向；

（2）导体棒PQ出磁场时的速度大小；

（3）从导体棒PQ开始下滑到穿出磁场的过程中，回路中产生的总的焦耳热Q。

17．如图甲所示，O点正下方有一粒子源，连续不断地发射出大量质量为m，电荷量为q的带正电粒子，出射速度可视为0，粒子一经射出便立即进入加速电场加速（加速时间极短），加速电场的电压随时间的变化关系如图乙所示。加速后的粒子从O点沿y轴正向进入匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度，方向垂直坐标平面向外，且只存在于以坐标原点O为边界的第一象限的某一区域，所有粒子都在磁场中偏转了120o，从磁场边界飞出，打在位于x轴正半轴的无限长的感光板上。（不计粒子重力）求：

（1）飞入磁场的粒子最大速度和最小速度之比；

（2）匀强磁场的最小面积；（用R表示）

（3）粒子从飞入磁场到打在感光板上的运动时间。

 重庆南开中学2022届高二上学期期末考试物理试题

参考答案

13.（1）C    F      外接       （2）0.60

14.（1）50   12.5    112.5       （2）10   大于

15. 解：（1）=0.1A

      （2）R1两端的电压U1=IR1=1V

          电容器带的电量为q=CU=10-5C，下端为正极

断开开关后，通过R1的电量q=10-5C，方向从下往上。

16. 解：(1)进入磁场前，由于磁感应强度变化，回路中产生感生电动势

V=0.5 V

PQ中电流A, 方向:由P到Q

(2) 进入磁场前，导体棒做匀加速运动，m/s2

       到磁场ad边界时速度大小：m/s

       磁感应强度变为T= 8T，并保持不变；

       在磁场中，, 则,导体棒做加速度减小的减速运动,

       由动量定理：  ①

       流过导体的电荷量 ②

       将②代入①得：m/s

（3）进入磁场前，J

在磁场中，由能量守恒定律，=3 J

回路中产生的总的焦耳热J

17.（1）粒子在匀强电场中加速：，可知：vmax：vmin=2:1

（2）粒子进入匀强磁场，做匀速圆周运动

半径，得到Rmax=2R，Rmin=R

所有粒子都在磁场中偏转了120o，所有粒子的出射点都在同一条直线OAC上

磁场至少存在于图中阴影部分，由几何关系可知，磁场的最小面积为：

（3）由几何关系可知，所有粒子出磁场后匀速直线运动的时间均为

所有粒子在磁场中的时间均相同，为

粒子从飞入磁场到打在感光板上的运动时间