2021-2022学年河南省南阳市高二上学期期末物理试题 （解析版）

2021年秋期高中二年级期终质量评估

物理试题

注意事项：

1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并用2B铅笔将准考证号及考试科目在相应位置填涂。

2.选择题答案使用2B铅笔填涂，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号；非选择题答案使用0.5毫米的黑色中性（签字）笔或碳素笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3.请按照题号在各题的答题区域（黑色线框）内作答，超出答题区域书写的答案无效。

4.保持卡面清洁，不折叠，不破损。

5.本试卷分试题卷和答题卷两部分，满分110分，考试时间90分钟。

一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分，在每小题给出的四个选项中，1-8题只有一个选项正确，9-12题有多个选项正确。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选或不答的得0分

1. 下列说法正确的是（  ）

A. 说明导体电阻与导体两端的电压、通过导体的电流有关

B. 由可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关

C. 由可知，如果带电荷量为1C的正电荷从点移动到点电场力做功为1J，则两点间的电势差为1V

D. 磁感线起始于极，终止于极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷

【答案】C

【解析】

【详解】A．导体电阻与导体两端的电压、通过导体的电流无关，A错误；

B．由

可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量有关，B错误；

C．由公式

可知，如果带电荷量为1C的正电荷从A点移动到点电场力做功为1J，则两点间的电势差为1V，C正确；

D．电场线起始于正电荷，终止于负电荷，磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，在内部则是从S极回到N极，D错误。

故选C。

2. 如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线是仅在电场力作用下某带正电粒子的运动轨迹，、是运动轨迹上的两个点。则（  ）

A. 粒子一定从运动到点

B. 粒子任点时具有的电势能大于在点时具有的电势能

C. 粒子在点时加速度小于在点时的加速度

D. 粒子在点时的速度大于在点时的速度

【答案】D

【解析】

【详解】A．因为不确定粒子速度大小变化情况，所以无法确定运动方向。A错误；

BD．根据正电荷运动轨迹可知，电场方向沿电场线向下，所以从运动到电场力对粒子做负功，电势能增加，动能减小。所以粒子任点时具有的电势能小于在点时具有的电势能，在点时的速度大于在点时的速度。B错误，D正确；

C．电场线密处电场强度较大，所以粒子在点时受到的电场力较大，即加速度较大。C错误。

故选D。

3. 电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象，在如题图所示的实验电路中，电源电动势为E，内阻是r，L是自感线圈，其自感系数足够大，直流电阻值大于灯泡D的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开开关，在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图象中，可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】闭合S瞬间，线圈中自感电动势阻碍电流的增加，此时外电路等效电阻最大，然后随时间增加，线圈的阻碍作用减小，即外电路电阻逐渐减小，外电压逐渐减小，所以通过电流传感器的电流逐渐减小，电路稳定后，外电路电阻不变，外电压不变，通过电流传感器的电流不变；因为线圈的直流电阻值大于灯泡D的阻值，稳定后，通过线圈的电流小于通过电流传感器的电流。t＝t1时刻断开开关S，由于自感现象，原来通过线圈L的电流从左向右流过电流传感器，逐渐减小。C图符合题中情况，C正确。

故选C。

4. 如图所示，横截面为矩形的玻璃管中有的水溶液沿轴正方向流动，若在玻璃管所在空间加上方向沿轴正向的匀强磁场，则（  ）

A. 侧面的电势高于侧面

B. 侧面的电势低于侧面

C. 侧面的电势高于侧面

D. 侧面的电势低于侧面

【答案】A

【解析】

【详解】根据左手定则，正离子向侧面聚集，负离子向侧面聚集，所以侧面的电势高于侧面。

故选A。

5. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机输出的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（  ）

A. 发电机输出的电流

B. 输电线上的电流

C. 降压变压器的匝数比

D. 用户得到的电流

【答案】C

【解析】

【详解】A．发电机输出电流

A错误；

B．输电线上的电流

B错误；

CD．在用户端，有

根据变压器规律有

解得

，

C正确，D错误。

故选C。

6. 如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零．如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为(　　)

A. 0 B.  C.   D. 2B0

【答案】C

【解析】

【详解】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为零，如下图所示：

由此可知，外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，即B1=B0；依据几何关系，及三角知识，则有：BPcos30°=B0； 解得P或Q通电导线在a处的磁场大小为BP=B0；

当P中的电流反向，其他条件不变，再依据几何关系，及三角知识，则有：B2=B0；因外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，磁场大小为B0；最后由矢量的合成法则，那么a点处磁感应强度的大小为B=，故C正确，ABD错误．

7. 如图所示，区域Ⅰ和区域Ⅱ是宽度相同的匀强磁场，区域Ⅰ内磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里；区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。一质量为、电荷量为的粒子从区域Ⅰ的左边界垂直于边界射入区域Ⅰ，粒子离开区域Ⅰ时速度方向改变了60°，然后进入区域Ⅱ，不计粒子重力，粒子在磁场中运动的时间为（  ）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】粒子在磁场中运动的轨迹如图

在区域Ⅰ中，根据牛顿第二定律得

解得

磁场宽度为

运动时间为

在区域Ⅱ中，根据牛顿第二定律得

解得

磁场宽度为

解得

运动时间为

粒子在磁场中运动的时间为

故选B。

8. 如图所示，电源电动势为，内电阻为，流过电源的电流为，理想电压表、数为、。在滑动变阻器的滑片从左端向右端滑动的过程中（不计灯泡电阻的变化），、的变化量的绝对值分别为和；的变化量的绝对值为。下列说法正确的是（  ）

A. 小灯泡、变亮，变暗

B. 不变

C. 电压表示数变小，电压表示数变小

D. 变大

【答案】B

【解析】

【详解】AC．当滑动变阻器的触片P从左向右滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，总电流减小，电压表示数变小，电压表示数增大，流过灯L3电流变大，因此流过灯L1的电流变小， 则变暗，变亮，变暗，AC错误；

B．根据欧姆定律可得

不变，B正确；

D．由电路图可知

得

不变，D错误。

故选B。

9. 如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R｡金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下｡现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是（　　）

A. ab中的感应电流方向由a到b B. ab中的感应电流逐渐减小

C. ab所受的安培力保持不变 D. ab所受的静摩擦力逐渐减小

【答案】AD

【解析】

【分析】由于磁场发生变化，利用法拉第电磁感应定律可求得感应电动势，从而求得电流，再根据通电导线在磁场中的受力，分析安培力大小，由于金属棒处于静止状态从而分析摩擦力大小。

【详解】A．根据楞次定律，可知感应电流磁场与原磁场方向相同，再根据右手定则得ab中的感应电流方向由a到b，A正确；

B．根据感应电动势

由于磁感应强度随时间均匀减小，因此感应电动势保持不变，回路中的电流保持不变，B错误；

C．安培力的大小

F=ILB

由于电流不变而磁感应强度减小，因此安培力减小，C错误；

D．由于金属棒始终处于静止状态，所受摩擦力与安培力等大反向，安培力逐渐减小，因此摩擦力逐渐减小，D正确。

故选AD。

10. 如图所示，电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每小格表示0.02A；的阻值等于电流表内阻的，的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则（  ）

A. 将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.04A

B. 将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06A

C. 将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.06A

D. 将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02A

【答案】BC

【解析】

【详解】根据并联电路电流分配的规律，流过的电流是流过电流表A的两倍，所以改装后的电流表量程是原表的3倍，每一小格表示0.06A。的接入不改变电流表量程。

故选BC。

11. 如图所示，是两个宽度均为，磁感应强度大小均为，但方向相反的相邻匀强磁场区域。一个边长也为的正方形金属线框，以速度沿垂直于磁场边界方向由位置1匀速运动到位置2。取线框刚到达位置1的时刻为计时起点（），设刚进入磁场时线框中的电流为，线框所受安培力的大小为，逆时针方向为感应电流的正方向，水平向左的方向为线框所受安培力的正方向，则下列反映线框中的电流、线框所受的安培力与时间关系的图像中正确的是（  ）

A.  B.

C.  D.

【答案】AD

【解析】

【详解】线圈从0~L过程中

方向逆时针，为正方向；安培力

方向向左，为正方向；

线圈从L~2L过程中

方向顺时针，为负方向；安培力

方向向左，为正方向；

线圈从2L~3L过程中

方向逆时针，为正方向；安培力

方向向左，为正方向；

故选AD。

12. 如图所示，空间存在竖直向上、大小为的匀强电场和沿水平方向、垂直于纸面向里、大小为的匀强磁场。一个质量为的带电小球用长为的绝缘细线系着悬于点，给小球一个水平方向的初速度，小球在竖直面内做匀速圆周运动，细线张力不为零。某时刻细线断开，小球仍做半径为的匀速圆周运动。不计小球的大小，重力加速度为。则（  ）

A. 细线未断时，小球沿顺时针方向运动

B. 小球运动的速度大小为

C. 小球的带电荷量为

D. 细线未断时，细线的拉力大小为

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由于细线断了以后，小球还能做匀速圆周运动，小球受电场力与重力平衡，则小球带正电，细线未断时，细线张力不为零，根据左手定则判断小球沿顺时针方向运动，A项正确．

C．由于细线断了以后，小球还能做匀速圆周运动，电场力与重力等大反向，因此

C项正确；

BD．由于细线断了以后，小球仍做半径为L的匀速圆周运动，因此细线未断时，

细线断了以后

得到

细线的拉力大小

BD项错误；

故选AC。

二、填空题（本题共2小题，共16分。把答案填在答题卡上对应的横线上）

13. （1）用螺旋测微器测量器件的直径，示数如图所示，则直径______mm.

（2）然后用多用电表进行粗测。使用多用电表欧姆挡时，先将选择开关调到欧姆挡“×10”挡位，然后将红、黑表笔短接，使指针指在欧姆刻度的______（选填“0”或“”）刻度线处；测量时发现指针向右偏转角度太小，这时应该先将选择开关换成欧姆挡的“______”（选填“×1”或“×100”）挡位，再次调零后测量指针如图所示，则该器件的阻值为______Ω.

【答案】    ①. 1.890    ②. 0    ③. ×100    ④. 500

【解析】

【详解】（1）[1]用螺旋测微器测量器件的直径d=1.5mm+0.01mm×39.0=1.890mm.

（2）[2][3][4]使用多用电表欧姆挡时，先将选择开关调到欧姆挡“×10”挡位，然后将红、黑表笔短接，使指针指在欧姆刻度的0刻度线处；测量时发现指针向右偏转角度太小，说明倍率挡选择的过低，这时应该先将选择开关换成欧姆挡的“×100”挡位，再次调零后测量指针如图所示，则该器件的阻值为500Ω。

14. 某同学准备测量一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：

A.被测干电池一节                    B.电流表1：量程0~0.6A

C.电流表2：量程0~3A             D.电压表1：量程0~3V

E.电压表2：量程0~15V             F.滑动变阻器1：0~10Ω

G.滑动变阻器2：0~100Ω            H.开关、导线若干

（1）实验时，电流表应选用（填写器材前的字母）______，电压表应选用______，滑动变阻器应选用______；

（2）请在方框中面出实验电路图；（      ）

（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图所示的图像，可以求出干电池的电动势______V，内电阻______Ω。

【答案】    ①. B    ②. D    ③. F    ④.     ⑤. 1.5    ⑥. 1.0

【解析】

【详解】(1)[1]干电池允许通过最大电流为0.5A，所以电流表选择B；

[2] 干电池的电动势大约为1.5V，所以电压表选择D；

[3] 干电池内阻较小，为了方便调节电路，滑动变阻器应选择F。

(2)[4]实验电路图为

(3)[5][6]根据图像可知，纵截距表示电源电动势，即电动势为1.5V，斜率绝对值表示内阻，则内阻为

三、计算题（本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

15. 图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向迅速转动，线圈的匝数，线圈的电阻，线圈的两端经集流环与电阻连接，。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间按图乙所示正弦规律变化。从开始，线圈转过60°时感应电流是多大？

【答案】1A

【解析】

【详解】交流发电机产生电动势的最大值

而，，所以

由图线可知：，，所以

则

感应电流瞬时值表达式为

当时，解得

i=1A

16. 如图所示，长度均为的两块挡板相互平行，竖直放置，间距为，两挡板上边缘和处于同一水平线上，两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。一质量为，电荷量为的粒子以大小为的速度从点射入磁场，从两挡板下边缘和之间射出磁场，运动过程中粒子未与挡板碰撞。已知粒子射入磁场时的速度方向与的夹角为60°，不计重力。求磁感应强度大小的取值范围。

【答案】

【解析】

【详解】当粒子从挡板下边缘射出时，如图所示

根据几何关系有

解得

此时粒子轨迹与MN相离，根据牛顿第二定律得

解得

当粒子从挡板下边缘射出时，如图所示

根据几何关系有

解得

此时，粒子刚好从N点相切，射出磁场。根据牛顿第二定律得

解得

综上所述，磁感应强度大小的取值范围为

17. 如图甲所示，、是相距的足够长平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面成某一夹角，导轨电阻不计。长度也为1m的金属棒垂直于、放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，的质量，电阻。、的上端连接电路，电路中为一电阻箱。已知灯泡电阻，定值电阻，调节电阻箱使。现断开开关S，在时刻由静止释放，在时刻闭合S，同时加上分布于整个导轨所在区域的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向上。图乙所示为的速度随时间变化的图像，。

（1）求磁感应强度的大小；

（2）求由静止下滑（已达到最大速度）的过程中，电路中产生的焦耳热。

【答案】（1）1T；（2）

【解析】

【详解】（1）S断开时，做匀加速直线运动，从图乙得

由牛顿第二定律有

所以

所以

时，S闭合且加上了磁场，分析可知，此后将先做加速度减小的加速运动，当速度达到最大后接着做匀速运动，匀速运动时，由平衡条件有

又

电路的总电阻

联立以上四式有

代入数据解得

（2）由能量转化关系有

代入数据解得

18. 如图所示，平面内，坐标原点处有一正粒子源，可以向轴右侧发射出大量同种带电粒子。粒子的质量为，电荷量为，所有粒子的初速度大小均为，初速度方向与轴正方向的夹角分布在0~180°范围内。轴右侧有一直线，为轴相距为，轴与直线之间区域内有平行于轴向右的匀强电场，沿轴方向电场范围足够大，电场强度大小。在的右侧一矩形区域内有匀强磁场，矩形区域右侧边界为，磁感应强度大小为，磁场方向垂直于平面向里。不计粒子间的相互作用和粒子重力。

（1）求初速度沿轴正方向的粒子第一次到达时的速度大小；

（2）若矩形磁场沿轴方向上足够长，为使所有的粒子均能到达，与之间的距离不能超过多少？

（3）为使沿轴负方向射入的粒子经电磁场后能回到轴且距离原点最远，求矩形磁场区域的最小面积。

【答案】（1）2v0；（2）d；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子从x轴正方向射入电场，做匀加速直线运动

由动能定理有

解得

（2）沿y轴正方向射入的粒子经电场和磁场偏转后，能到达MN，则所有的粒子都能到达MN；粒子在电场中的偏转角

所以

粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为

（3）沿y轴负方向射入的粒子经电场偏转后其偏转角，由几何关系知，当粒子从矩形磁场的上边界射出，且与竖直方的夹角为60°时，粒子能到达y轴且距原点O最远，如图所示

其水平边长

竖直边长

所以最小面积为