2021-2022学年吉林省通化市梅河口五中等名校高二（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年吉林省通化市梅河口五中等名校高二（上）期末物理试卷

1.     下列说法正确的是(    )

A. 穿过闭合回路的磁通量不为零，则回路中一定产生感应电流
B. 光是以波动形式传播的一种机械振动
C. 原子的能级是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线
D. 光是由一个个能量子组成的，这些能量子的能量可以取任意值

2.     仅受洛伦兹力或电场力的作用，带正电的点电荷在下列磁场或电场中能做匀速圆周运动的是(    )

A.  B.
C.  D.

3.     如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以某一速度水平抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，不计空气阻力，下列说法正确的是(    )

A. 金属棒a端的电势高于b端的电势
B. 金属棒a端的电势低于b端的电势
C. 金属棒中有a到b的感应电流
D. 金属棒中有b到a的感应电流

4.     在如图所示的电路中，两个灯泡和的规格相同，L为自感系数较大的线圈.先闭合开关S，调节电阻R和，使和都正常发光.然后断开开关S，再重新接通电路，下列说法正确的是(    )

A. 断开开关S时，灯泡逐渐熄灭，灯泡立即熄灭
B. 闭合开关的瞬间，灯泡、逐渐亮起来
C. 闭合开关的瞬间，灯泡立即亮起，灯泡逐渐亮起来
D. 闭合开关的瞬间，灯泡逐渐亮起来，灯泡立即亮起
 

5.     某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：50，当输出电流增加，则输入电流(    )

A. 增加 B. 降低1A C. 增加10A D. 降低2A

6.     如图所示，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相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能被加速，两个D形金属盒中有垂直于盒面的匀强磁场。两D形盒间的狭缝很小，粒子穿过狭缝的时间可忽略，若A处粒子源产生的质子在回旋加速器中被加速，下列说法正确的是(    )

A. 质子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等
B. 若只增大交流电压，则质子从回旋加速器中射出时的动能变大
C. 若只增大D形盒的半径，则质子从回旋加速器中射出时的动能保持不变
D. 若只增大D形盒中磁感应强度，其他条件不变，此装置仍能对质子正常加速

7.     甲、乙两种交流电的电流I随时间t变化的关系分别如图甲、乙所示，则甲、乙电流的有效值之比为(    )
    

A. ：8 B. 7：8 C. 5：4 D. ：8

8.     如图所示，真空中一个正四面体的四个顶点分别是A、B、C、D，棱长为L，A、D连线的中点为P。在A、D两点分别固定一个电荷量为的点电荷，已知静电引力常量为k，规定无限远处电势为0，下列说法正确的是(    )

A. B、C两点场强的大小均为，且方向相同
B. P点的场强与电势大小均为0
C. 将一试探电荷从C点沿CB移到B点，电场力始终不做功
D. 将一试探电荷从P点分别移至B点和C点，电势能变化大小相等
 

9.     如图所示电路中，定值电阻与电容器并联，灯泡L与光敏电阻光照越强，电阻越小并联，电流传感器接在干路上，闭合开关S后，在逐渐减弱光敏电阻R的光照强度的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 电容器所带电荷量增大
B. 电源内阻消耗的功率逐渐减小
C. 灯泡的亮度逐渐增大
D. 光敏电阻R的功率减小

10. 如图甲所示，电阻为的金属框是面积的等边三角形，其内接等边三角形虚线边界内存在垂直纸面向里的匀强磁场。如图乙所示是匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像，下列说法正确的是(    )
     

A. 5s末，金属框的磁通量为
B. 5s末是金属框内感应电流的方向由逆时针变成顺时针的时刻
C. 第6s内，金属框的感应电动势大小为2V
D. 内，金属框产生的焦耳热为

11. 如图所示，两平行光滑金属导轨间距为L，上端与电动势为E、内阻为r的电源相连，质量为m、电阻为9r的导体棒垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面的夹角为，导轨电阻不计.在空间施加与导体棒垂直的匀强磁场，使金属棒保持静止，重力加速度为g，下列说法正确的是(    )

A. 若磁场方向水平向右，则金属棒无法静止在导轨上
B. 若磁场方向水平向左，则金属棒无法静止在导轨上
C. 若磁场方向垂直导轨平面向上，则磁感应强度为最小值，大小为
D. 若磁场方向竖直向上，则磁感应强度大小为

12. 如图所示，半径为L的圆边界内存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab、cd是圆边界的两个互相垂直的直径，边长为L的正方形defg内存在匀强电场，边长de与直径cd共线，电场与磁场垂直、与gd平行，质量为m、电荷量为q的粒子不计重力从a点正对圆心O以初速度垂直射入磁场，从d点射出磁场立即进入电场，最后恰好从f点射出电场，下列说法正确的是(    )

A. 粒子带正电
B. 电场方向由f指向e
C. 粒子在磁场与电场中运动时间的比值为
D. 磁感应强度与电场强度大小的比值为

13. 现测定某种金属丝的电阻率.用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图甲所示；利用合适的实验器材，用导线连接的实物图如图乙所示.回答下列问题：
    甲图的读数为______ mm；
    按乙图的实物连接图，在丙图的方框中画出电路图；
    用乙图所示的实物连接图测得金属丝电阻的测量值______填“偏大”或“偏小”；若金属丝的有效长度用L表示，横截面的直径用d表示，两端的电压用表示，通过的电流用表示，则该金属丝的电阻率______用L、d、、来表示。
14. 某实验小组利用如图甲所示的电路图测量电源的电动势和内阻，已知电流表A的内阻为，调节滑动变阻器的滑片，记录电流表A和电压表V的读数，根据所得的数据描绘出的关系图像如图乙所示，如图丙是实验所需要的器材，回答下列问题：
    
    在丙图中补全实验电路图。
    由乙图可知电源的电动势为______，内阻为______。均用a、b来表示
    由此实验方法测得电动势的测量值______真实值，内阻的测量值______真实值。均填“大于”“小于”或“等于”
15. 如图所示，水平放置的两平行带电金属板AB、CD相距为d。一质量为m、电荷量为的带电粒子从下极板右端B点以初速度v沿BD连线方向射入两板之间，经偏转从两板左端AD连线上的P点水平射出，射出时速度大小为，不计粒子重力，求：
    金属板的的长度L及粒子在两板间的运动时间t；
    两板间匀强电场的电场强度的大小E。

16. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限中有垂直纸面向里的匀强磁场，第二、三、四象限有与第一象限大小相等、方向相反的匀强磁场。P、M分别为y轴和x轴上两点，且，现有一质量为m、电荷量为的带负电粒子从y轴上的P点沿PM连线垂直磁场射入第一象限，不计粒子重力。
    若已知粒子入射的速度大小为时，粒子经第一象限磁场的一次偏转，恰好经O到达M点，求磁场的磁感应强度的大小及粒子从P到M的运动时间；
    若已知磁场的磁感应强度大小为B，粒子入射的初速度大小可以调节，方向不变，使粒子能始终经O到达M点，求粒子初速度v的大小应满足的条件。
17. 如图甲所示，MN和PQ是两根互相平行、竖直放置足够长的光滑金属导轨，其间距，垂直两金属导轨所在的竖直面的匀强磁场，磁感应强度大小。ab是一根与导轨垂直且始终接触良好的金属杆，其电阻、质量未知。开始时，将开关S断开，让杆ab从位置1由静止开始自由下落，一段时间后，再将S闭合，杆ab继续运动到位置2。金属杆从位置1运动到位置2的速度随时间变化的图像如图乙所示，重力加速度g取，导轨电阻与空气阻力均不计。求：
    
    位置1与位置2间的高度差和金属杆的质量；
    金属杆从位置1运动到位置2，回路产生的焦耳热和经过金属杆某一横截面积的电量；
    若开始时，在金属杆的中点给金属杆施加一个竖直向上的恒力，让金属杆仍从位置1由静止开始自由下落，一段时间后，再将S闭合，金属杆也立即匀速并继续运动到位置2，则此过程金属杆从位置1运动到位置2的时间为多少？
    

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：A、根据感应电流产生的条件可知，穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，穿过闭合回路的磁通量不为零，则回路中不一定产生感应电流，故A错误；
B、光是以波动形式传播的一种电磁振动，故B错误；
C、根据玻尔理论，原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线，故C正确；
D、光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子后来被叫作光子，光子就是最小的能量子，能量子的能量只能取每一个最小值的整数倍，不可以取任意值，故D错误。
故选：C。
根据感应电流产生的条件判断；光不属于机械波；根据玻尔理论分析；能量子的能量不可以取任意值。
本题考查了感应电流产生的条件、氢原子能级跃迁、量子理论等知识点。这种题型属于基础题，只要善于积累，难度不大。
 

2.【答案】A 

【解析】解：A、根据匀速圆周运动的动力学原理，指向圆心的洛伦兹力或电场力充当向心力，洛伦兹力或电场力的大小不变，方向时刻改变，匀强磁场对带正电的点电荷的洛伦兹力可以充当向心力；故A正确；
B、匀强电场对带正电的点电荷的恒定电场力不能充当向心力；故B错误；
C、通电直导线周围的环状磁场不是均匀的，对带正电的点电荷的洛伦兹力大小是变化的，不能充当向心力；故C错误；
D、真空中孤立的带正电点电荷周围的电场对带正电的点电荷的电场力是库仑斥力，不能充当向心力.故D错误；
故选：A。
根据匀速圆周运动的动力学原理，逐项分析。
本题考查匀速圆周运动的条件，以及电场力、磁场力的动态变化。
 

3.【答案】B 

【解析】解：AB、由右手定则，金属棒a端的电势低于b端的电势，故A错误、B正确；
CD、由于没有闭合回路故金属棒中无感应电流，故C、D错误.
故选：B。
根据右手定则确定a、b电势高低，ab棒是电源，没有外电路也就没有电流。
本题难点在于导体棒做平抛运动，有一定的迷惑性。考查对动生电动势的理解以及感应电流产生的条件。
 

4.【答案】D 

【解析】解：A、两灯泡正常发光，突然断开开关S，线圈L中产生感应电动势，根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的减小，灯泡、构成的回路，电流逐渐减小，灯泡、逐渐熄灭，故A错误；
BCD、闭合开关的瞬间，电流从无到有，线圈L中产生感应电动势，根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡较慢地亮起来，灯泡的电流立即达到最大，灯泡立即亮起，故BC错误，D正确。
故选：D。
当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析．
对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源．
 

5.【答案】C 

【解析】解：由理想变压器原理，由能量守恒定律，综合可得，进一步可得，当，结合，可得，即输出电流增加，输入电流增加10A，故C正确，ABD错误。
故选：C。
由变压器比例关系，及功率公式，求解输入电流变化量。
本题考查变压器，学生需结合功率公式综合求解。
 

6.【答案】A 

【解析】解：A、粒子在回旋加速器的磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，故A正确；
BC、当粒子从D形盒出来时速度最大，根据，可得：
那么质子获得的最大动能，则最大动能与交流电压U无关，跟D形盒半径的平方成正比，故BC错误；
D、根据：，若磁感应强度B增大，那么周期T会减小，增大，只有适当增大交流电频率f，回旋加速器才能正常工作，故D错误。
故选：A。
回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，当粒子从D形盒中出来时，速度最大，此时运动的半径等于D形盒的半径，再推导出动能表达式，即可求解。
解决本题的关键知道当粒子从D形盒中出来时，速度最大，从而得出最大动能的表达式，以及知道回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等。
 

7.【答案】C 

【解析】解：根据有效值的定义，则有：
对甲有：，
解得有效值
正弦交流电的电流有效值；
故两电流有效值的比值I：：4，故C正确，ABD错误。
故选：C。
根据有效值的定义求解。取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值。
题考查了交变电流有效值的求解，要注意电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，同时注意只有正弦式交流电满足最大值是有效值的倍。
 

8.【答案】D 

【解析】解：A、两个正电荷分别在B、C点产生的分场强大小相等均为，夹角为，由平行四边形定则，B点的合场强大小为，综合可得，B点的场强方向由P点指向B点，C点的场强方向由P点指向C点，
BC两点的场强方向不相同，故A错误；
B、P点的场强为0，电势大于0，故B错误；
C、由于B、C两点电势相等，但BC连线上各点电势并不相等，故将试探电荷沿NC移动，电场力总功为0，但不是始终不做功，故C错误；
D、由于，故从P到C、B点电场力做功相等，则电势能变化大小相等，故D正确.
故选：D。
根据点电荷产生电场的计算公式可知BC两点场强，P点场强可由几个顶点的点电荷在P点产生的电场强度叠加而成，由于B、C两点电势相等，但BC连线上各点电势并不相等，，故从P到C、B点电场力做功相等。
本题考查静电场相关知识，包括电场强度的叠加、电势高低的判断，考查内容较为基础。
 

9.【答案】BC 

【解析】解：A、逐渐减弱光敏电阻R的光照强度，光敏电阻R的阻值增加，则电路中的总电阻变大，电流变小，则定值电阻两端的电压逐渐减小，即电容器两端的电压逐渐减小，电容器放电，故A错误；
BC、因为总电流变小，则内电阻r的功率逐渐减小，灯泡L的电压变大，则功率逐渐增大，故BC正确；
D、灯泡L的电压逐渐增大，即光敏电阻R的电压逐渐增大，但是光敏电阻R的电阻也逐渐增大，无法判断光敏电阻R的功率的变化情况，故D错误；
故选：BC。
光照强度逐渐减弱时，光敏电阻的阻值变大，先分析出干路中的电流变化，然后分析内电压的变化，最后分析出干路上的电路元件的电学物理量的变化。
本题主要考查了电路的动态分析，根据局部整体局部的分析顺序，结合电路特点完成分析。
 

10.【答案】BD 

【解析】解：设5s末，匀强磁场的磁感应强度为，由图乙结合数学知识可知
虚线边界内的面积

5s末金属框的磁通量

故A错误；
B.由楞次定律，5s末是金属框的感应电流改变方向的时刻，感应电流由逆时针变成顺时针，故B正确；
C.第6s内，图像的斜率大小

由法拉第电磁感应定律金属框的感应电动势

故C错误；
D.同理，时间内，金属框的感应电动势

金属框产生的焦耳热

联立代入数据解得：
故D正确。
故选：BD。
根据楞次定律确定电流方向，根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势，根据磁通量同时解得磁通量，根据功率的计算公式可知金属框产生的焦耳热。
本题考查法拉第电磁感应定律以及楞次定律和安培力公式的应用，根据题意分析清楚磁通量变化情况，应用法拉第电磁感应定律、焦耳定律即可解题。
 

11.【答案】BC 

【解析】解：AB、根据左手定则判断可知，若磁场方向水平向右，物体可以静止在导轨上，故A错误，B正确；
CD、由三角形定则可知，在C项情况下有最小，则此时磁感应强度最小，
有，，，
代入数据解得，故C正确；
同理分析D选项可知，故D错误。
故选：BC。
根据左手定则和平衡条件可分析磁场的方向；
根据力的三角形定则可知安培力最小时，根据受力分析和力的平衡条件可求磁场强度；
明确通电导体在磁场受到力的作用，并会应用左手定则。
 

12.【答案】AC 

【解析】解：AB、粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据左手定则，粒子带正电；粒子在电场中做类平抛运动，根据偏转特点，电场方向由e指向f，故A正确，B错误；
C、根据粒子在磁场中做匀速圆周运动的规律，粒子在磁场中运动的时间，在电场中运动时间为，则，故C正确；
D、设匀强磁场的磁感应强度为B，由洛伦兹力提供向心力，解得，沿着de方向以速度做匀速直线运动所以，沿着电场力方向做初速度为0的匀加速直线运动，解得，则，故D错误.
故选：AC。
根据带电粒子的轨迹，然后由左手定则即可判断粒子带正电；粒子进入电场做类平抛运动，通过粒子运动的轨迹即可以判断电场方向；带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，通过几何关系计算粒子做圆周运动的半径，
本题考查带电粒子在组合场中的运动，重点是几何图形的正确画出，几何关系的获取以及类平抛运动的规律。
 

13.【答案】偏小  

【解析】解：由图示螺旋测微器可知，其读数是。
由图甲所示实物电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，根据图甲所示实物电路图作出实验电路图，实验电路图如图所示.

由图示电路图可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，电流的测量值大于真实值，由欧姆定律可知，金属丝电阻的测量值偏小；
由欧姆定律得：
由电阻定律得：
解得：
故答案为：均正确；电路图如上图所示；偏小；。
螺旋测微器固定刻度读数与可动刻度读数的和是螺旋测微器的读数。
根据图示实物电路图作出实验电路图。
根据图示电路图应用欧姆定律分析实验误差；应用欧姆定律与电阻定律求出电阻率的表达式。
要掌握常用器材的使用方法与读数方法，由于欧姆定律与电阻定律即可解题。
 

14.【答案】  等于  等于 

【解析】解：根据图甲所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图丙所示

根据图甲所示电路图，由闭合电路的欧姆定律得：
由图乙所示图象可知，电源电动势，图象斜率的绝对值，解得电源内阻
由图甲所示电路图可知，电压表测路端电压，电压表的测量值等于真实值，电流表内阻已知，
图甲所示电路图不存在系统误差，应该电路图所测电源电动势的测量值等于真实值，电源内阻的测量值等于真实值。
故答案为：实物电路图如上图丙所示；；；等于；等于。
根据电路图连接实物电路图。
根据图示电路图应用闭合电路的欧姆定律求出图象的函数表达式，根据图示图象求出电源的电动势与内阻。
根据图示电路图分析实验误差。
理解实验原理是解题的前提与关键，分析清楚图甲所示电路结构，应用闭合电路的欧姆定律求出图象的函数表达式即可解题。
 

15.【答案】解：设BD连线与平行板间夹角为，将粒子射入两板间时的速度分解可得

由几何关系可得
解得
则粒子在两板间的运动时间
粒子射入两板间时竖直方向的分速度大小为
则有
根据牛顿第二定律有：
联立解得：
答：金属板的的长度为，粒子在两板间的运动时间为；
两板间匀强电场的电场强度的大小为。 

【解析】粒子在电场中做类平抛运动，应用类平抛运动规律求出粒子速度。
根据速度-时间关系解得。
本题考查了带电粒子在电场中的运动问题，分析清楚粒子运动过程是解题的前提，偏转电场由类平抛运动规律求解。
 

16.【答案】解：如图所示，为粒子经第一象限磁场的一次偏转，恰好经O到达M点的轨迹，设粒子做圆周运动的半径为r，由几何关系有：，即：
由洛伦兹力提供向心力有：
解得：
由于两部分磁感应强度大小相等，则粒子做圆周运动的半径大小也相等
则此过程经历的时间为
若粒子的入射速度大小可以变化，则粒子圆周运动半径也会变化，要使粒子能始终经O到达M，则可画出满足条件的轨迹如图所示仅画出最简的一种情况
考虑到周期性，设粒子每次偏转圆弧对应的弧长为x，则有：
设粒子圆周运动的半径为R，则有
解得：
又：
解得：、2、3……
答：若已知粒子入射的速度大小为时，粒子经第一象限磁场的一次偏转，恰好经O到达M点，磁场的磁感应强度的大小为，粒子从P到M的运动时间为；
若已知磁场的磁感应强度大小为B，粒子入射的初速度大小可以调节，方向不变，使粒子能始终经O到达M点，粒子初速度v的大小应满足的条件是   、2、3……。 

【解析】由几何关系求轨迹半径，根据洛伦兹力提供向心力求磁感应强度大小，由几何关系求出粒子在磁场中的偏转角，结合周期公式求总时间；
画出满足条件的粒子轨迹图，考虑分别有n次经过x轴和y轴的情况，找到半径与坐标的关系，由洛伦兹力提供向心力求出粒子速度。
本题考查带电粒子在方向相反的两磁场区域做匀速圆周运动的实例，弄清几何关系，结合洛伦兹力提供向心力可解决相关问题，但要注意的是粒子在不同场区做相反的匀速圆周运动，还要注意边界特征。
 

17.【答案】解：由题图乙分析可知，金属杆自由落体运动的时，S闭合后匀速运动的时间，由自由落体运动的规律金属杆匀速运动的速度
位置1与位置2间的高度差
综合解得，
金属杆匀速运动的过程中，回路中电流为
由二力平衡
综合解得，
金属杆从位置1运动到位置2，由动能定理得
经过金属杆某一横截面积的电量
综合解得，
对金属杆受力分析，由牛顿第二定律金属杆向下匀加速直线运动的加速度
设匀加速直线运动的时间为，匀速直线运动的时间为，匀速运动的速度为

金属杆匀速运动的过程中，由平衡条件，
由匀加速直线运动和匀速运动规律
综合解得
答；位置1与位置2间的高度差为，金属杆的质量为；
金属杆从位置1运动到位置2，回路产生的焦耳热为，经过金属杆某一横截面积的电量为12C；
金属杆从位置1运动到位置2的时间为 

【解析】，金属棒自由落体运动，据乙图即可求解；
根据动能定理求解焦耳热，电荷量的计算要用平均电流计算；
根据牛顿第二定律与第一问高度差，几何金属感最后运动状态即可求解。
本题考查题目隐含条件的挖掘，速度时间图像信息的提取，功能关系的灵活应用以及对法拉第电磁感应定律深入理解，电磁感应中会用动力学的观点分析问题等。