2021无锡江阴二中、要塞中学等四校高二上学期期中物理试题含答案

2020-2021学年第一学期高二期中考试物理学科试题

（考试时间90分钟  分值100分）  

命题人：   审核人：

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共计24分。每小题只有一个选项符合题意。

1. 下列说法中正确的是（　　）

A. 根据电阻定律，电阻率，跟导线的横截面积成正比，跟导线的长度成反比

B. 法拉第首先发现了电流的磁效应

C. 因安培力垂直于通电导线，故安培力对通电导线一定不做功

D. 因洛伦兹力垂直于电荷运动方向，故洛伦兹力对运动电荷一定不做功

【答案】D

【解析】

【详解】A．导线的电阻率与导线的种类有关，还受温度影响，与导线的横截面积，长度无关，故A错误；

B．奥斯特发现了电流的磁效应，不是法拉第，故B错误；

C．安培力垂直通电导线，导线的运动方向可以与速度平行，故安培力可以做正功、负功，故C错误﹔

D.因为洛伦兹力总垂直于电荷运动方向，故洛伦兹力对运动电荷一定不做功，故D正确。

故选D。

2. 有一导线南北方向放置，在其下方放一个小磁针．小磁针稳定后，给导线通上如图所示电流，发现小磁针的S 极垂直纸面向外偏转。关于此现象下列说法正确的是（ ）

A. 没有通电时，小磁针的S极指向地磁场的南极

B. 通电后小磁针S 极仍诣向地磁场的南极

C. 通电导线在小磁针所在处产生的磁场方向垂直纸面向外

D. 通电后小磁针S极发生偏转说明通电导线周围存在磁场

【答案】D

【解析】

【详解】A．没有通电时，小磁针的S极指向地磁场的N极，即地理的南极，故A错误；

BC．通电后根据安培定则可知，导线在小磁针处产生的磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针N极将偏向纸里，S极将偏向纸外，故BC错误；

D．通电后小磁针S极发生偏转说明通电导线周围存在磁场，即电流的磁效应，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，甲、乙两个电表都是由一个表头G和一只变阻器R组成的，下列说法正确的是

A. 甲表是电压表，R1增大时量程增大

B. 甲表是电流表，R1增大时量程减小

C. 乙表是电流表，R2增大时量程增大

D. 乙表是电压表，R2增大时量程增大

【答案】A

【解析】

【分析】表头G和变阻器R并联时，由于变阻器的分流，测量的电流增大，改装成电流表，而表头G和变阻器R串联时，由于变阻器的分压，测量的电压增大，改装成电压表．根据串并联电路的基本规律进行分析即可确定量程变化．

【详解】甲表表头与电阻串联，故是电压表，R1增大时时，变阻器分担的电压增大，甲表量程增大；故A正确B错误．乙表滑动变阻器与表头并联，起分流作用，故是电流表，R增大时，电路中R2变阻器分流减小，乙表量程减小；故CD错误；故选A．

【点睛】本题考查电表改装原理的理解能力．当电流计的指针满偏时，电流表或电压表的指针满偏，所测量的电流或电压达到最大值，此时对应总电路中的电流和电压为量程．

4. 如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为光敏电阻（光照越强电阻越小），C为电容器，电源内阻不可忽略。闭合开关后，当光照增强时，下列说法中正确的是（　　）

A. 电容器所带电荷量减少 B. 电流表示数减小

C. R1的电功率减小 D. 电源的效率降低

【答案】D

【解析】

【详解】闭合开关后，当光照增强时，R2阻值减小，外电路电阻R减小，总电流变大，电流表的示数变大，R1两端电压变大，则电容器两端电势差变大，根据

Q=CU

可知，电容器所带电荷量增加；根据

P=I2R1

可知R1的电功率变大；根据

可知电源的效率降低，则选项D正确，ABC错误。

故选D。

5. 在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子(　　)

A. 一定带正电

B. 速度v=

C. 若速度v＞，粒子一定不能从板间射出

D. 若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动

【答案】B

【解析】

【详解】带电粒子在复合场中做直线运动，根据受力：，对电性无要求，所以A错；B对；若速度v＞，粒子会发生偏转，可能会离开复合场，C错；粒子的运动方向变成从右端进入则电场力方向与洛仑兹力方向一致，不可能做直线运动，D错．

6. 在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图．过c点的导线所受安培力的方向

A. 与ab边平行，竖直向上

B. 与ab边平行，竖直向下

C. 与ab边垂直，指向左边

D. 与ab边垂直，指向右边

【答案】C

【解析】

【详解】本题考查了左手定则的应用．导线a在c处产生的磁场方向由安培定则可判断，即垂直ac向左，同理导线b在c处产生的磁场方向垂直bc向下，则由平行四边形定则，过c点的合场方向平行于ab，根据左手定则可判断导线c受到的安培力垂直ab边，指向左边．

7. 如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场．闭合开关K后导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2.忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度B的大小为(　　)

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】弹簧伸长量为x1时，导体棒所受安培力沿斜面向上，根据平衡条件沿斜面方向有

mgsinα=kx1+BIL

电流反向后，导体棒所受安培力沿斜面向下，根据平衡条件沿斜面方向

mgsinα+BIL=kx2

联立可得

故D正确，ABC错误．

故选D。

8. 两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示．不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）

A. a粒子带正电，b粒子带负电

B. a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大

C. b粒子动能较大

D. b粒子磁场中运动时间较长

【答案】C

【解析】

【详解】A．粒子向右运动，根据左手定则，b向上偏转，应当带正电；a向下偏转，应当带负电，故A错误．

BC．洛伦兹力提供向心力，即：

，

得：

，

故半径较大的b粒子速度大，动能也大．由公式f=qvB，故速度大的b受洛伦兹力较大．故B错误，C正确．

D．磁场中偏转角大的运动的时间也长；a粒子的偏转角大，因此运动的时间就长．故D错误．

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分每小题有多个选项符合题意。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分。

9. 关于磁感线的描述，正确的是（　　）

A. 沿磁感线的方向，磁场逐渐减弱

B. 磁感线疏密程度可以表示磁场强弱

C. 磁铁周围的磁感线一定不能相交

D. 磁铁周围小铁屑有规则的排列，说明磁感线是真实存在的

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．磁感线的疏密表示磁场的强弱，与是否沿磁场的方向无关。故A错误，B正确；

C．磁感线在空间不相交，如果相交，则会出现两个不同的方向，这是不可能的，故C正确；

D．磁铁周围小铁屑有规则的排列，但磁感线不是真实存在的，是利用建模的方法想象出来的，故D错误。

故选BC。

10. 下列图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I、磁场的磁感应强度B和所受安培力F的方向，其中图示错误的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．当电流方向与磁感应强度方向平行时，安培力为零，故A中图示错误；

B．安培力的方向由左手定则判定，由图可判定安培力竖直向下，故B中图示错误；

C．磁感应强度方向水平向右，电流方向垂直纸面向外，由左手定则可判定安培力竖直向上，故C中图示正确；

D．磁感应强度方向垂直纸面向外，电流方向垂直纸面向内，即二者方向平行，所以安培力为零，故D中图示错误。

故选ABD。

11. 在如图所示U－I图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知下列说法正确的是(　　)

A. 电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω

B. 电阻R的阻值为0.5Ω

C. 电源的输出功率为4 W

D. 电源的效率为50%

【答案】AC

【解析】

【详解】A、根据闭合电路欧姆定律得，由读出电源的电动势E=3V，内阻等于图线的斜率大小，则，故A正确；

B、电阻R的阻值为，故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工作状态，由图读出电压U=2V，电流I=2A，则电源的输出功率为，故C正确；

D、电源的效率，故D错误；

故选AC．

【点睛】由电源的路端电压与电流的关系图象与纵轴的交点读出电源的电动势，其斜率大小等于电源的内阻，两图线的交点读出电流与电压，求出电源的输出功率和效率．

12. 如果用同一回旋加速器分别加速氚核（）和粒子（），比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，以下说法正确的是（　　）

A. 加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大速度较大

B. 加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大速度较小

C. 带电粒子获得的最大动能与加速器两D形盒间电压大小有关

D. 经加速器加速后，氚核获得的最大动能较小

【答案】BD

【解析】

【详解】根据

得粒子出D形盒时的速度

则粒子出D形盒时的动能

带电粒子获得的最大动能与加速器两D形盒间电压大小无关；交流电的周期等于粒子的转动周期为

用同一回旋加速器分别加速氚核和α粒子，由于氚核质量与电量的比值大于α粒子，则α粒子获得的最大动能较大，氚核获得的最大动能较小，氚核获得的最大速度较小，加速氚核的交流电源的周期较大，故BD正确，AC错误；

故选BD。

三、非选择题：本题共6小题，共计60分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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。

13. (1)螺旋测微器如图甲所示。在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_____（选填“A”、“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。其中某一次测量结果如图乙所示，其读数应为_____mm。

(2)用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量：

①旋动部件_____，使指针对准电流的“0”刻线。

②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。

③将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件_____，使指针对准电阻档的“0”刻度线。

④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按______的顺序进行操作，再完成测量。

A．将K旋转到电阻挡“×1k”的位置

B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置

C.将两表笔的金属部分分别接在被测电阻的两根引线上

D.将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准

【答案】    ①. C    ②. 0.396-0.399    ③. S    ④. T    ⑤. ADC

【解析】

【详解】(1)[1] 在测量时，为了不损坏被测物体，最后应改用微调旋钮即C，直到听见“喀喀”的响声。

[2]读数为

(2)[3]旋动部件机械调零旋钮即S，使指针对准电流的“0"刻线。

[4]用多用电表测量电阻时要进行欧姆调零，即旋动部件T。

[5]发现指针偏转角度过小，则电阻相对本档位较大，应选更大档位，欧姆表中值电阻附近刻度线最均匀，读数误差最小，故测量电阻时，要通过选择恰当的倍率使指针指在中值电阻附近，每次换挡要重新调零。故按照ADC的顺序进行操作。

14. 有一个额定电压为3.8V，额定功率约为1W的小灯泡，现要用伏安法描绘这只灯泡的I－U图线，有下列器材可供选用：

A．电压表V1（0~6V、内阻约为5kΩ）    B．电压表V2（0~15V、内阻约为30kΩ）

C．电流表A1（0~3A、内阻约为0.1Ω）    D．电流表A2（0~0.6A、内阻约为0.5Ω）

E．滑动变阻器R（10Ω、5A）    F．蓄电池（电动势6V、内阻不计）

G．开关、导线

(1)请在方框内画出该实验原理电路图。（        ）

(2)实验中，电压表选______，电流表选______。（用序号字母表示）

(3)测得该灯泡的伏安特性曲线如图所示。由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为______Ω；若将此灯泡与电动势12V、内阻为1Ω的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为______Ω的电阻。（结果保留两位有效数字）

【答案】    ①.     ②. A    ③. D    ④. 16    ⑤. 33

【解析】

【详解】(1)[1]小灯泡的电阻较小，则应该采用电流表外接，滑动变阻器要用分压电路，则电路如图；

(2) [2][3]灯泡的额定电压为3.8V，则实验中电压表选A；灯泡的额定电流为

则电流表选D；

(3)[4]由测得的伏安特性曲线可知，当U=3.8V时I=0.24A，则可求得此灯泡在正常工作时的电阻为

[5]若将此灯泡与电动势12V、内阻为1Ω的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为

15. 如图所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.5Ω，“8V 16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机线圈电阻R0＝1Ω。求：

(1)通过小灯泡的电流。

(2)电源的总功率。

(3)电动机的输出功率。

【答案】(1)2A；(2)40W；(3)12W

【解析】

【详解】(1)根据公式可得

通过小灯泡的电流为2A。

(2)根据并联电路特点可知，路端电压等于小灯泡电压等于电动机电压

所以电路的总电流为

则电源的总功率为

(3)根据并联电路电流特点可知，电动机电流为

则对于非纯电阻的电动机的总功率为

电动机的发热功率为

所以电动机的输出功率为

16. 质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为，b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，板间距离为d，c为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为m、电荷量为q的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：

（1）粒子的速度的大小v；

（2）速度选择器的电压；

（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）在电场中，粒子被加速电场加速，由动能定理有

解得粒子的速度大小为

（2）在速度选择器中，粒子受的电场力和洛伦兹力大小相等，则有

解得速度选择器的电压

（3）在磁场中，粒子受洛伦兹力作用而做圆周运动，则有

解得半径

17. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40 m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω，金属导轨电阻不计，取g=10 m/s2，sin 37°=0.60，cos 37°=0.80。求：

(1)通过导体棒的电流；

(2)导体棒受到的安培力大小；

(3)导体棒受到的摩擦力。

【答案】(1)1.5 A；(2)0.3 N；(3)0.06 N，方向沿导轨向下

【解析】

【详解】(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有

(2)导体棒受到的安培力

F安＝BIL＝0.3 N

(3)导体棒所受重力沿导轨所在平面向下的分力

F1＝mgsin 37°＝0.24 N

由于F1小于安培力，故导体棒受沿导轨所在平面向下的摩擦力Ff，根据共点力平衡条件

mgsin 37°＋Ff＝F安

解得

Ff＝0.06 N

18. 在空间有沿x轴正方向的匀强电场，在cm内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝0.10T，P点坐标（-16cm，32cm），带正电的粒子（重力不计，比荷）从P点由静止释放，求

（1）若粒子恰能从右侧飞出匀强磁场，求粒子在磁场中运动的时间．

（2）若粒子能通过x轴上的C点（cm，图中未画），通过C点时速度方向与x轴正方向成37°，则匀强电场的场强为多大？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

【答案】（1）2.0×10-7s（2）5.625×104 V/m

【解析】

【详解】（1）粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，粒子的半径为r1，有

qvB =

粒子在磁场中做圆周运动的周期

此情形粒子在磁场中运动时间

解得

（2）设电场强度为E2，粒子在磁场中做圆周运动的半径为r2，由几何关系有

由功能关系有

由牛顿定律有

代入数据解得

E2=5.625×104 V/m