2021-2022学年安徽省皖西七校高二（上）期末物理试卷-普通用卷

2021-2022学年安徽省皖西七校高二（上）期末物理试卷

1.     如图所示，线圈平面与水平方向夹角，磁感线竖直向下，线圈平面面积，匀强磁场磁感应强度，把线圈以ab为轴逆时针转动，通过线圈的磁通量的变化量为(    )

A.
B.
C.
D.

2.     2020年9月1日消息，沙特阿拉伯研究人员设计了一种新的球形太阳能电池，能更好地收集直射和散射的阳光。若球形电池在正常照射下可将光能转换为电能的效率高达，用这种太阳能电池产生6V的电动势，可获得的电流，则每秒照射到这种电池上的太阳光的能量约是(    )

A. 5J B. 10J C. 15J D. 20J

3.     如图所示，真空中光滑的绝缘水平面上有一菱形ABCD，顶点A、C处分别固定等量带负电的点电荷，O点为两对角线的交点。若将一个带正电的粒子置于B点由静止释放，则下列说法正确的是(    )

A. 粒子将沿对角线BD做往复运动，从B到D先做匀加速运动后做匀减速运动
B. 从B到D电势先升高后降低，场强先增大后减小，O点电势最高、场强最大
C. 从B到D粒子的电势能与机械能之和先增大后减小
D. 从B到D粒子的电势能先减小后增大

4.     如图所示为电磁轨道炮的工作原理图．质量为m的待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在宽为d、长L的两平行水平轨道之间无摩擦滑动，电流I从一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道，用这种装置可以把弹体加速到不计空气阻力，则轨道间匀强磁场的磁感应强度大小是(    )

A.  B.  C.  D.

5.     如图所示，实线边界上方有匀强磁场，a、c间是半圆边界，两侧是水平直边界，在左侧水平边界b点处有一粒子源，竖直向上以不同速率将相同带正电粒子垂直射入磁场，且，已知粒子在磁场中的运动周期为T，不计粒子重力及粒子间相互作用。则粒子在磁场中运动的最短时间为(    )

A.  B.  C.  D.

6.     如图所示，矩形虚线框MNPQ内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹，粒子重力不计．下列说法正确的是(    )
   
    

A. 粒子a带负电 B. 粒子c的动能最大
C. 粒子b在磁场中运动的时间最长 D. 粒子b在磁场中运动时的向心力最大

7.     如图所示，A、B是水平放置的平行板电容器的两块极板，下极板B接地，直流电源电动势E恒定，内阻不计。将开关S闭合，电路稳定后，一带电油滴位于两板中央的M点且恰好处于静止状态，现将A板向上平移一小段距离，则(    )

A. 电容器的带电量将增大
B. 在A板上移过程中，电阻R中有向左的电流
C. 带电油滴将沿竖直方向向上运动
D. M点电势将降低

8.     如图所示，用绝缘轻丝线吊一质量为的带电塑料小球在竖直平面内摆动，水平磁场垂直于小球摆动的平面，当小球自图示位置摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，若不计空气阻力，重力加速度大小g取，则小球自右侧相同摆角处摆到最低点时悬线上的张力大小为(    )

A. 1N
B. 2N
C. 4N
D. 6N

9.     2020年在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是(    )

A. 红外线、X射线、射线中红外线的波长最短
B. 红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒
C. 微波主要用于广播及其他信号的传播
D. X射线片可以用于诊断病情，射线可以摧毁病变的细胞

10. 一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中虚线所示，不计粒子重力，则(    )

A. 粒子带正电 B. 粒子加速度逐渐减小
C. 粒子在A点的速度大于在B点的速度 D. 粒子的初速度为零

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、构成，其间留有空隙，现对氘核，所需的高频电源频率为f，磁感应强度为B，元电荷为e。下列说法正确的是(    )

A. 该回旋加速器接频率为f的高频电源时，也可以对氦核加速
B. 高频电源的电压越大，氘核最终射出回旋加速器的速度越大
C. 氘核的质量为
D. 被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大

12. 如图电路，电动势为E，内电阻为r，电压表与电流表均为理想电表。开关闭合后，将滑动变阻器的滑动触头P逐渐向右滑动，下列说法正确的是(    )
     

A. 、消耗的功率均变小
B. 消耗的功率变大，消耗的功率变小
C. 电压表读数变大
D. 电流表读数变大

13. 把带电荷量的正点电荷从无限远处移到电场中A点，要克服电场力做功，若把该电荷从无限远处移到电场中B点，需克服电场力做功，取无限远处电势为零．则A点的电势为______V； A、B两点的电势差为______V；若把的负电荷由A点移到B点电场力做的功为______
14. 图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。
    
    已知毫安表表头的内阻为，满偏电流为3mA；滑动变阻器，为电阻箱，若将电阻箱的阻值调为，改装后的电表的量程为______ V；
    电流表A有两种规格，量程，内阻约为和量程3A，内阻约为；滑动变阻器有两种规格，最大阻值分别为和。则电流表应选用______ 填“”或“”，应选用最大阻值为______ 的滑动变阻器；
    实验步骤如下：
    ①闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑动片移到______ 端选填“左”或“右”；
    ②多次调节滑动变阻器的滑动片，记下电流表的示数和毫安表表头的示数；
    ③以为纵坐标，为横坐标，作图线图线，如图乙所示；
    ④根据图线求得电源的电动势______ 结果保留三位有效数字，内阻______ 结果保留两位有效数字。
15. 有一直流电动机，把它接入电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是，若把电动机接入电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是，求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在发电机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率多大？
16. 如图所示，在倾角为的斜面上，固定一宽的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器电源电动势，内阻，一质量的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感强度、垂直于斜面向上的匀强磁场中导轨与金属棒的电阻不计。金属棒与金属导轨间的最大静摩擦力为，取，要保持金属棒在导轨上静止，滑动变阻器R接入电路中的阻值可能为多少。

17. 如图所示，在长方形abcd内，adf区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。abcf区域内存在匀强电场，方向水平向左，af与ad夹角为。带电粒子经加速电压U加速后，以与af平行的速度从e点进入磁场，ae间距为2L，带电粒子从af上的某点图中为画出垂直于af离开磁场，从ab上的某点图中未画出垂直于ab离开电场，不计粒子的重力。求：
    带电粒子的比荷；
    带电粒子在长方形区域abcd中的运动时间。

答案和解析

1.【答案】A 

【解析】解：如图位置穿过线圈的磁通量为：代入数据解得，当把线圈以ab为轴逆时针转过角时，线圈平面与磁感线的方向平行，故通过线圈的磁通量为零，则通过线圈磁通量的变化量为，故A正确，BCD错误；
故选：A。
先把图示位置的磁通量根据公式求出，当把线圈以ab为轴逆时针转过角时，再求出磁通量，二者做差便是磁通量的变化量。
明确磁通量的变化量的计算方法是解决问题的关键。
 

2.【答案】C 

【解析】解：依题意，根据能量守恒定律可得

代入题中相关数据，可得每秒照射到这种电池上的太阳光的能量约是

故C正确，ABD错误。
故选：C。
由能量守恒求解太阳能，光能转化为电能。
本题考查恒定电流，涉及能量转化时，注意使用能量守恒定律。
 

3.【答案】D 

【解析】解：A、粒子受到A、C两点负电荷的吸引力，其合力方向沿着BD方向，从B到O先做变加速运动，从O到D点做变减速运动，然后返回。即将沿对角线BD做往复运动，故A错误；
B、距离负电荷越近则电势越低，则从B到D电势先降低后升高，O点电势最低；从B到O场强可能一直减小，也可能先增加后减小，O场强为零，故B错误；
CD、从B到D只有电场力对粒子做功，则粒子的电势能与机械能之和保持不变，从B到D粒子的动能先增加后减小，则电势能先减小后增大，故C错误，D正确。
故选：D。
等量同种电荷电场分布特点：电场强度既关于连线对称，又关于连线中垂线对称。在中垂线上，中点O场强为零，从O点到无限远电场强度先增后减。将一个带正电的粒子置于B点由静止释放，由电场分布可判断受力情况，进而判断电势能。
本题考查了等量同种电荷电场线分布特点，解题关键是中垂线上场强分布的对称性。
 

4.【答案】D 

【解析】解：通电弹体在磁场中受安培力的作用而加速，由功能关系得，解得，故ABC错误，D正确。
故选：D。
通电的弹体在轨道上受到安培力的作用，利用动能定理求解磁场强度大小。
解决该题关键运用动能定理表示与弹体的出射速度的关系，计算磁场强度大小。。
 

5.【答案】B 

【解析】解：粒子在磁场运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律：，周期公式，得：，粒子在磁场中运动的时间。
      根据粒子在磁场中的运动轨迹可知，粒子从bc或a点右侧离开，在磁场中运动时间均为；
     要是使粒子在磁场中的时间最短，过b点做圆弧ca的切线，此时的运动时间最短，其轨迹如图所示：
     有几何关系知：粒子在磁场运动的轨迹圆心在C点，半径，圆心角为，所以在磁场运动的时间，故A、C、D错误，B正确。
  故选：B。
粒子在磁场运动，周期不变时，圆心角越小，运动的时间越短。
本题抓住过b点作圆弧切线时的运动轨迹，与其他情况比较，即可求出最短时间。
 

6.【答案】D 

【解析】

【分析】
根据粒子运动轨迹由左手定则判断粒子的电性；
粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律求出粒子的速度，然后求出粒子的动能；
根据粒子做圆周运动的周期与转过的圆心角比较粒子运动时间。
本题考查了粒子在磁场中的运动，由于左手定则与牛顿第二定律可以解题；带电粒子在磁场、质量及电量相同情况下，运动的半径与速率成正比，从而根据运动圆弧来确定速率的大小。
【解答】
解：根据左手定则知粒子a带正电，粒子b、c带负电，故A错误；
B.粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，粒子的动能，由于：q、B、m都相同，因此r越大，粒子动能越大，由图示可知，b的轨道半径r最大，则b粒子动能最大，故B错误；
粒子在磁场中做圆周运动的周期：相同，粒子在磁场中的运动时间：，由于m、q、B都相同，粒子c转过的圆心角最大，则射入磁场时c的运动时间最大，故C错误，D正确。
故选D。  

7.【答案】D 

【解析】

【分析】
电容器始终与电源相连电压不变，根据电容器定义式和决定式判断电容器充放电情况，从而判断电荷量和电阻R中的电流方向；根据判断场强变化，即可分析油滴运动；根据可知M点电势变化。
解决电容器动态分析问题，要灵活运用电容器决定式、定义式和匀强电场场强和电势差的关系分析，同时要注意电容器是电压不变还是电荷量不变。
【解答】
AB、将A板向上平移一小段距离，板间距离d增大。由
可知电容器的电容变小，又电压U不变。因此电容器带电量减小，电容器放电，回路中有顺时针方向的电流，电阻R中有向右的电流，故AB错误；
C、根据电容器内部电场强度可知，d增大，场强减小，油滴受到向上的电场力减小，将向下运动，故C错误；
D、A、B两板间的电场强度E减小，由，可知，M点电势降低，故D正确。
故选：D。  

8.【答案】C 

【解析】解：当小球自左侧摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，因此小球摆到最低点时受到的洛伦兹力向上，根据左手定则可知，小球带正电。
在小球摆动过程中，丝线的拉力和洛伦兹力均不做功，只有重力做功，其机械能守恒。设丝线的长度为L，小球经过最低点时速率为v。
小球自左侧摆到最低点的过程，根据机械能守恒定律得：，解得：
当小球自左方摆到最低点时，有：
当小球自右方摆到最低点时，小球受到的洛伦兹力向下，有：
联立解得悬线的张力大小：，故ABD错误，C正确。
故选：C。
在小球摆动过程中，丝线的拉力一直不做功，洛伦兹力也不做功，只有重力做功，其机械能守恒。根据机械能守恒定律求出小球通过最低点时的速度大小，结合向心力公式求悬线上的张力大小。
解答本题时，关键要抓住洛伦兹力不做功的特点进行分析，要知道小球在运动过程中机械能是守恒的，在最低点时由合力提供向心力。分析时要注意洛伦兹力的方向。
 

9.【答案】BCD 

【解析】解：A、根据电磁波谱可知，射线的波长最短，故A错误；
B、红外线具有热作用可以用来加热理疗，紫外线具有波长短、频率高、能量大的特点可以进行消毒，故B正确；
C、微波不但能加热物体，而且能传播信息，故可以用于通信、广播及其他信号传输，故C正确；
D、X射线有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体，射线，有极强的穿透能力和很高的能量，可以摧毁病变的细胞，故D正确。
故选：BCD。
根据电磁波谱中不同谱线的性质以及用途进行分析
本题考查了各种电磁波的特点及应用，解决本题的关键知道常见的几种电磁波的特点以及它们的重要应用，属于基础题目。
 

10.【答案】BC 

【解析】解：A、由运动与力关系可知，粒子受电场力指向轨迹的凹侧，方向偏左，故粒子带负电，故A错误；
B、电场线密集的地方场强较小，则A点的电场强度大于B点电场强度，故粒子的加速度减小，故B正确；
C、粒子从A到B运动，电场力做负功，动能减小，所以粒子在A点的速度大于在B点的速度，故C正确；
D、若粒子初速度为0，粒子将沿电场力方向直线运动，粒子做曲线运动，所以初速度不为0，故D错误；
故选：BC。
电场线的疏密表示电场强度的强弱，电场线某点的切线方向表示电场强度的方向．不计重力的粒子在电场力作用下从A到B，电场力指向轨迹凹侧，电场力做负功，动能减小，粒子做曲线运动，所以初速度不为0。
对于本题关键是根据运动轨迹来判定电场力方向，由曲线运动条件可知合力偏向曲线内侧．根据电场力来确定电场力做功的正负。
 

11.【答案】AC 

【解析】解：A、高频电源的频率等于氚核在匀强磁场圆周运动的频率，，则。由于氘核，氦核的比荷相等，所以两粒子做圆周运动的频率也相等，故A正确；
B、根据得，最大速度：；所以最大速度只与D盒半径，粒子比荷及磁感应强度有关，而与频率无关，故B错误；
C、粒子在磁场中圆周运动的周期，只有粒子做圆周运动的周期与加速电压的变化周期相等，才能同步加速，则两者频率也相等，即，变形后得到：，故C正确；
D、由回旋加速器的工作条件：，与粒子的半径无关，故D错误；
故选：AC。
回旋加速器的原理就是经过半个圆周后再次到达两盒间的缝隙处，控制两盒间的电势差，使其恰好改变正负。利用电场进行加速，磁场进行偏转的，粒子在磁场中运动的周期，轨道半径无关；粒子最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关，与加速电压的大小无关。
本题主要考查了回旋加速器的工作原理，解决本题的关键知道回旋加速器是利用电场进行加速，磁场进行偏转的，以及知道粒子在磁场中运动的周期与轨道半径无关。
 

12.【答案】BC 

【解析】

【分析】
将滑动变阻器的滑动触头P逐渐向右滑动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，分析外电路总电阻的变化，确定干路电流的变化，再分析各个电阻的电压和电流的变化，从而确定它们消耗功率的变化。
本题是电路的动态变化分析问题，按“局部整体局部”的顺序进行分析。对于路端电压，可直接根据路端电压随外电阻的增大而增大进行判断。

【解答】
CD、将滑动变阻器的滑动触头P逐渐向右滑动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流减小，电流表读数变小，流过电源的电流减小，内电压减小，则路端电压增大，电压表读数变大，故C正确，D错误。
AB、流过的电流减小，由公式知消耗的功率变小，路端电压增大，的电压减小，则与R并联电压增大，消耗的功率变大，故A错误，B正确。
故选：BC。  

13.【答案】 

【解析】解：无穷远处某点O的电势为零，根据电场力做功与电势能变化的关系公式，有
无穷远处电势能为零，即
故
根据电势的定义式得：
；
把该电荷从无限远处的O点移到电场中B点，需克服电场力做功，取无限远处电势为零，根据电场力做功与电势能变化的关系公式，有

无穷远处电势能为零，即
故
根据电势的定义式得：

故A、B间的电势差为：
；
把的负电荷由A点移到B点电场力做的功为：

故答案为：400，300，
根据电场力做功与电势能变化的关系公式求出电荷在电场中各个点的电势能，再根据电势的定义式得到各个点的电势；再根据电势差公式求解AB间电势差．根据求解负电荷由A点移到B点电场力做的功．
本题关键明确电场力做的功等于电势能的减小量，同时结合电势能定义公式和电场力做功与电势差关系公式列式求解，不难．
 

14.【答案】  20 左   

【解析】解：将电阻箱与毫安表串联后改装成电压表，当阻值调为，改装后的电表的量程为；
根据图像可知，整个过程的电流不超过，故电流表选；因内阻较小，为了便于调节，滑动变阻器应选择的；
①为了让电流由最小开始调节，开始时滑动变阻器阻值滑到最大位置，故应滑到左端；
④改装后的电表的量程为，电表的内阻为，由串并联电路规律可知若毫安示数为，则其测量的电压应等于，则由闭合电路欧姆定律可知，所以图象中与纵坐标的交点表示电源的电动势，由于存在误差，之间均对。图象的斜率表示即内阻，解得由于可能存在误差，之间均对。
故答案为：；、20；①左、之间均对、之间均对
根据串联电路特点与欧姆定律可以求出改装电压表的量程；
应用欧姆定律大致求出定值电阻与滑动变阻器的阻值，然后作出选择；
①为保护电路，应使电流尽量小，滑动变阻器应尽量大；④毫安表与串联相当于电压表，其表示电压，结合图象求出电动势和内阻。
本题考查了求电阻阻值、实验器材的选择，知道电压表的改装原理、分析清楚电路结构、应用串并联电路特点与欧姆定律即可正确解题。
 

15.【答案】解：当电机不转时，由欧姆定律得电机的内阻为：

电动机正常工作时，线圈的热功率：；
电动机的输入功率为：，
电动机正常工作时的输出功率为：；
电动机的转子突然被卡住时，此时相当于纯电阻，发热功率为：
答：电动机正常工作时的输出功率是在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是 

【解析】当电机不转时，其电路是纯电阻电路，由欧姆定律求出电机的内阻；当电机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，其输出功率，代入求解电动机正常工作时的输出功率；电动机的转子突然被卡住时，电动机的发热功率
对于电动机电路，要正确区分是纯电阻电路，还是非纯电阻电路，关键看转子是否转动，电能是否全部转化为内能．
 

16.【答案】解：当滑动变阻器R取值较大，I较小时，安培力F较小，在金属棒重力的分力作用下金属棒有沿框面下滑的趋势，金属棒所受的静摩擦力框面向上，金属棒刚好不下滑时，满足平衡条件，则得：


解得：
当安培力较大，摩擦力方向沿框面向下时：

得：
答：滑动变阻器R的取值范围应为 

【解析】通电导线处于垂直斜面向上的匀强磁场中，则由电流方向结合左手定则可得安培力的方向，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。
本题考查应用平衡条件解决磁场中导体的平衡问题，关键在于安培力的分析和计算，静摩擦力的方向是由安培力大小决定，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。
 

17.【答案】解：根据题意，可知粒子带正电，画出带电粒子运动轨迹如图所示

设带电粒子进入磁场时速度为v，在磁场中做匀速圆周运动的半径为r：
在电场中根据动能定理：
由几何关系知：
在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
解得：
由可得粒子进入磁场时的速度为：
此后进入电场，当出射方向与ab垂直时，可知粒子在ab方向的分速度减为零，沿da方向可视为做匀速直线运动
垂直af出射时，与竖直方向夹角为，则
在磁场中做匀速圆周运动，运动路径为四分之一圆周，在磁场中的运动时间：
从af上的出射点到O点的距离为：
则在电场中的运动时间为：
代入数据解得：
带电粒子在长方形区域abcd中的运动时间
答：带电粒子的比荷是；
带电粒子在长方形区域abcd中的运动时间是。 

【解析】根据左手定则可知粒子的电性；画出运动轨迹，由几何关系可得粒子运动的轨迹半径，在磁场中由洛伦兹力提供向心力进行解答；
根据几何关系求解粒子在磁场中运动的轨迹对应的圆心角，根据周期公式求解时间；求出粒子进入磁场时的速度，根据运动的合成与分解求解粒子在电场中运动时竖直方向的分速度，由此得到粒子在电场中运动的时间，最后求出在第一象限中运动的总时间。
对于带电粒子在磁场中的运动情况分析，一般是确定圆心位置，根据几何关系求半径，结合洛伦兹力提供向心力求解未知量；根据周期公式结合轨迹对应的圆心角求时间；对于带电粒子在电场中运动时，一般是按类平抛运动或匀变速直线运动的规律进行解答。