2021-2022学年人教版（2019）高二物理下学期期中达标测试卷（一）

2021-2022学年人教版（2019）高二物理下学期期中达标测试卷（一）

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。

1.5G是“第五代移动通信网络”的简称,目前世界各国正大力发展5G网络.5G网络使用的无线电波通信频率是在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段(如图所示),比目前4G及以下网络(通信频率在0.3~3.0 GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率.未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps(bps为bits per second的英文缩写,即比特率、比特/秒),是4G网络的50~100倍.关于5G网络使用的无线电波,下列说法正确的是(   )

A.在真空中的传播速度更快 B.在真空中的波长更长

C.衍射的本领更强  D.频率更高,相同时间传递的信息量更大

2.如图所示,在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中,有一质量为m、电荷量为q的带正电小球由长度为L的绝缘细绳与悬点相连,将小球置于恰好使细绳水平伸直的位置并从静止释放.不计空气阻力,则对小球从释放到第一次到达最低点的过程,下列说法正确的是(   )

A.小球运动至最低点时速度为

B.小球在运动过程中受到的洛伦兹力方向始终与细绳垂直

C.小球在运动过程中受到的洛伦兹力的瞬时功率先增大,后减小

D.小球在运动至最低点时细绳对小球的拉力大小为

3.如图所示,在直角三角形的A点和B点处有两根平行的长直导线,分别通有垂直于纸面向外和向里的电流,其电流大小分别为和,,已知通电长直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度为比例系数,r为该点到通电长直导线的距离,I为通电长直导线中的电流大小.当一电子在C点的速度方向垂直于纸面向外时,所受洛伦兹力方向垂直于向下,则两直导线的电流大小和之比为(   )

A. B. C. D.4

4.如图所示,在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方,有三个大小相同且用相同的金属材料制成的正方形线框,线框平面与磁场方向垂直.A线框有一个缺口,线框都闭合,但B线框导线的横截面积比C线框大.现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放,下列关于它们落地时间的说法，正确的是(   )

A.三个线框同时落地  B.三个线框中,A线框最后落地

C.B线框在C线框之后落地 D.B线框和C线框在A线框之后同时落地

5.如图所示,方形玻璃管中有NaCl的水溶液,沿x轴正方向流动，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B.图中是垂直于z轴方向上玻璃管的前后两内侧面,则(   )

A.a处电势低于b处电势

B.a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度

C.溶液的上表面电势高于下表面的电势

D.溶液的上表面处的氯离子浓度大于下表面处的氯离子浓度

6.如图所示,圆环a和圆环b的半径之比为2:1,两环用粗细相同、同种材料制成的导线连成闭合回路,连接两环的导线电阻不计,匀强磁场的磁感应强度变化率恒定,则在环分别单独置于磁场中的两种情况下,两点间的电势差之比为(   )

A.4:1 B.1:4 C.2:1 D.1:2

7.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小.一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,当升降机静止时电流表示数为.某过程中电流表的示数为,则在此过程中(   )

A.物体处于失重状态  B.物体可能处于匀速运动状态

C.升降机一定向上做匀加速运动 D.升降机可能向下做匀减速运动

8.如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比,原线圈电路接有交流电流表,副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表、滑动变阻器R等,所有电表都是理想电表,二极管D正向电阻为零,反向电阻无穷大,灯泡L的阻值恒定.原线圈接入的交变电流的电压变化规律如图乙所示,则下列说法正确的是(   )

A.交流电压表V的示数约为45.2 V

B.灯泡L两端电压的有效值约为22.6 V

C.当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,电流表示数增大,示数减小

D.由图乙可知交流发电机转子的角速度为50 rad/s

9.小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验,其装置如图所示.在该实验中,磁铁固定在水平放置的电子测力计上,此时电子测力计的示数为,磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场,其余区域磁场不计.直铜条的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路,总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场,以恒定的速率v在磁场中竖直向上运动,这时电子测力计的示数为,铜条在磁场中的长度为L.关于在直铜条向上运动过程中的说法正确的是(   )

A.直铜条所受安培力方向向上 B.直铜条中感应电流方向为

C.小于  D.磁感应强度的大小为

10.将一段导线绕成图甲所示的闭合电路,并固定在纸面内,回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场I中.回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以垂直纸面向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示.用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图像是(   )

A. B. C. D.

二、填空题：本题共2小题，每空3分，共24分。

11.为判断线圈绕向,可将灵敏电流计G与线圈L连接,如图所示,已知线圈由a端开始绕至b端,当电流从电流计G的左端流入时,指针向左偏转.

(1)将磁铁的N极向下从线圈上方竖直插入线圈L时,发现电流计的指针向左偏转.俯视线圈,其绕向为___________方向(填“顺时针”或“逆时针”).

(2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离线圈L时,发现电流计的指针向右偏转.俯视线圈,其绕向为______方向(填“顺时针”或“逆时针”).

12.某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表,他所选用的器材有:灵敏电流表(待改装),学生电源(电动势为E,内阻不计),滑动变阻器,单刀双掷开关,导线若干,导热性能良好的防水绝缘材料,标准温度计,PTC热敏电阻,(PTC热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为).

设计电路图如图所示,并按如下步骤进行操作.

(1)按电路图连接好实验器材.

(2)将滑动变阻器滑片P滑到__________(填“a”或“b”)端,单刀双掷开关S掷于______(填“c”或“d”)端,调节滑片P使电流表__________，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R,断开电路.

(3)容器中倒入适量开水,观察标准温度计,每当标准温度计示数下降5 ℃,就将开关S置于d端,并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I,然后断开开关.请根据温度表的设计原理和电路图,写出电流与温度的关系式_________(用题目中给定的符号表示).

(4)根据对应温度记录的电流表示数,重新刻制电流表的表盘,改装成温度表.根据改装原理,此温度表表盘刻度线的特点是:低温刻度在___________(填“左”或“右”)侧,刻度线分布是否均匀?________(填“是”或“否”).

三、计算题：本题共3小题，共36分。

13.（10分）如图所示，在第一象限内，存在垂直于平面向外的匀强磁场I，第二象限内存在水平向右的匀强电场，第三、四象限内存在垂直于平面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场Ⅱ.一质量为m、电荷量为的粒子，从x轴上M点以某一初速度垂直于x轴进入第四象限，在平面内，以原点O为圆心做半径为的圆周运动；随后进入电场运动至y轴上的N点，沿与y轴正方向成45°角离开电场；在磁场I中运动一段时间后，再次垂直于x轴进入第四象限.不计粒子重力.求：

（1）带电粒子从M点进入第四象限时初速度的大小；

（2）电场强度的大小E；

（3）磁场I的磁感应强度的大小.

14.（12分）一根电阻的导线弯成一个圆形线圈,圆半径,圆形线圈质量,此线圈放在绝缘光滑的水平面上,在y轴右侧有垂直线圈平面的磁感应强度的匀强磁场,如图所示.若线圈以初动能沿x轴方向滑进磁场,当进入磁场0.5 m时,线圈中产生的电能为.求:

(1)此时线圈运动速度的大小；

(2)此时线圈与磁场左边缘两交点间的电压大小;

(3)此时线圈加速度的大小.

15.（14分）如图所示,坐标原点O处有一点状的放射源,它能向平面内的x轴上方各个方向发射质量为m、电荷量为的α粒子,α粒子的速度大小均为.在的区域内存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小,在的区域内存在垂直于平面向里的匀强磁场,磁感应强度.为一块平行于x轴的面积很大的平面感光板.现发现沿x轴正方向进入电场的粒子恰好打到板上.若不考虑α粒子的重力,求:

(1)α粒子刚进入磁场时的速度大小;

(2)板与y轴交点的坐标;

(3)将板沿y轴平移,所有粒子均能打到板上时,板与y轴交点的坐标.

答案以及解析

1.答案：D

解析：无线电波（电磁波）在真空的传播速度与光速相同，保持不变，其速度与频率没有关系，故A错误；由公式可知,，频率变大，波长变短，,行射本领变弱,故B、C错误；无线电波（电磁波）频率越高，周期越小，相同时间内可承载的信息量越大，故D正确.

2.答案：D

解析：小球运动过程中,受重力、拉力和洛伦兹力,只有重力做功,小球的机械能守恒,故,解得,故A错误；根据左手定则可知，小球受到的洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直，沿绳子的方向向外,故B错误;洛伦兹力始终不做功,功率始终是零,故C错误;小球在最低点,由合力提供向心力，故,解得,故D正确.

3.答案：D

解析：电子所受洛伦兹力方向垂直于向下,根据左手定则可知,合磁场方向水平向右;根据安培定则可知,两直导线在C点处产生的磁感应强度方向如图所示,根据平行四边形定则可知,,因,且,联立可得,故D正确.

4.答案：D

解析：A线框进入磁场过程中,不产生感应电流,线框不受安培力作用,只受重力,加速度等于g;线框是闭合的,进入磁场过程中,产生感应电流,线框受到竖直向上的安培力作用,加速度小于g,则A线框最先落地,故选项A、B错误.设线框的边长为L,材料横截面积为S,电阻率为,密度为,质量为m,进入磁场后速度为v时加速度为a,由，根据牛顿第二定律得,得,可知加速度a与材料横截面积S无关,所以线框同时落地,根据的加速度小于A的加速度,可知B线框和C线框在A线框之后同时落地,故选项C错误,选项D正确.

5.答案：B

解析：溶液中的正、负离子沿x轴正向移动，由左手定则可知运动的正离子受到沿z轴正向的洛伦兹力,运动的负离子受到沿z轴负向的洛伦兹力,故正离子会偏向a处,负离子会偏向b处,a处电势高于b处电势,a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度,故A错误,B正确;溶液的上表面电势等于下表面的电势,溶液的上表面处的氯离子浓度也等于下表面处的氯离子浓度,故C、D错误.

6.答案：C

解析：a环与b环的半径之比为2:1,故周长之比为2:1,由电阻定律知电阻之比为2:1;由法拉第电磁感应定律得,磁感应强度的变化率恒定,得两点间的电势差为路端电压,则两点间的电势差之比为，C正确.

7.答案：D

解析：由题意知,升降机静止时电流表示数为,而某过程中电流表示数为,由欧姆定律可知压敏电阻的阻值变小,说明压敏电阻所受压力增大,则物体处于超重状态,故A、B错误.物体处于超重状态时,加速度的方向向上,升降机可能向下做匀减速运动,也可能向上做匀加速运动,故C错误,D正确.

8.答案：B

解析：由题图乙可知,原线圈输入电压的有效值为440 V,根据,可得副线圈两端电压的有效值为32 V,交流电压表V的示数为32 V,故A错误;设灯泡L两端电压的有效值为,灯泡的阻值为r,交变电流的周期为T,根据交变电流有效值的定义有,解得,故B正确;当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,由欧姆定律可知，电流表示数变大,由可知,电流表示数也变大,故C错误;,故D错误.

9.答案：D

解析：直铜条向上运动,由右手定则可知,感应电流方向为,由左手定则可知,铜条受到的安培力方向竖直向下,故A、B选项错误;设磁铁的重力为G,由题意可知,铜条向上运动时,铜条受到的安培力竖直向下,由牛顿第三定律可知,磁铁受到的磁场力,方向竖直向上,由平衡条件得,由此可知,故C选项错误;感应电流,解得,故D选项正确.

10.答案：B

解析：由题图乙可知时间内,磁感应强度随时间线性变化,即(k是一个常数),圆环的面积S不变,由可知,圆环中产生的感应电动势不变,则回路中的感应电流不变,边受到的安培力不变,可排除选项C、D;时间内,由楞次定律可判断出流过边的电流方向为由b至a,由左手定则可判断出边受到的安培力方向向左,为负值,故A错误,B正确.

11.答案：(1)顺时针

(2)逆时针

解析：(1)由题意可知在线圈L内电流从b流向a,根据楞次定律(增反减同)知,线圈L中产生的磁场与原磁场方向相反(向上),根据右手螺旋定则可知,线圈产生的感应电流方向沿逆时针方向(俯视线圈),因此线圈绕向为顺时针方向(俯视线圈).

(2)由题意可知在线圈L内电流从a流向b,根据楞次定律(增反减同)知,线圈L中产生的磁场与原磁场方向相同(向上),根据右手螺旋定则可知,感应电流方向与(1)问相同,而电流的流向与(1)问相反,因此线圈绕向与(1)问相反,为逆时针方向(俯视线圈).

12.答案：(2)a;c;满偏(或指针指在最大电流刻度)

(3)

(4)右;否

解析：(2)根据实验的原理可知,需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值,结合滑动变阻器的使用注意事项可知,开始时需要将滑动变阻器滑片P滑到a端,以保证电流表的使用安全;然后将单刀双掷开关S掷于c端,调节滑片P使电流表满偏,设此时电路总电阻为R,断开电路.

(3)当温度为t时,热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为,根据闭合电路的欧姆定律可得.

(4)由上式可知,温度越高,电流表中的电流值越小,所以低温刻度在表盘的右侧;由于电流与温度的关系不是线性关系,所以表盘的刻度线是不均匀的.

13.答案：（1）

（2）

（3）

解析：（1）粒子在第四象限中运动时，洛伦兹力提供向心力，则,

解得.

（2）由于与y轴成45°角离开电场，则有,粒子在水平方向匀加速，在竖直方向匀速，故在水平方向上,有,

,

解得.

（3）粒子在电场中运动时,

水平方向：,

竖直方向：,

解得;

过N点作速度的垂线交x轴于P点，P即为在第一象限做圆周运动的圆心，为半径，因为，所以.

由于洛伦兹力提供向心力，故,

其中v为粒子进入第一象限时的速度，大小为,

解得.

14.答案：(1)2 m/s

(2)

(3)

解析：(1)线圈的初动能为5 J,进入磁场0.5 m时,线圈中产生的电能为3 J,设此时线圈运动的速度为v,由能量守恒定律得,代入数据解得.

(2)线圈进入磁场时,由几何关系可得切割磁感线的有效长度,则感应电动势.由几何知识可得线圈在磁场中的圆弧所对应的圆心角为,线圈在磁场外的电阻为,线圈与磁场左边缘两交点间的电压.

(3)线圈受到的安培力,由牛顿第二定律得,代入数据解得.

15.答案：(1)

(2)

(3)

解析：(1)根据动能定理有,

解得.

(2)设沿x轴正方向进入电场的粒子离开电场进入磁场时速度v与x轴正方向夹角为θ,,此粒子恰好能打到板上,此粒子轨迹必与板相切,粒子运动轨迹如图所示,根据洛伦兹力提供向心力有,得,则板与y轴交点的坐标为.

(3)由题意可知,沿x轴负方向进入电场的粒子若能打到板上,则所有粒子均能打到板上.其临界情况是粒子轨迹恰好与板相切.设磁场宽度为,由图可知,,即当板下移到的位置时,即板与y轴交点的坐标为时恰好所有粒子均能打到板上.