重庆市第八中学2021-2022学年高二物理上学期期末试题（Word版附解析）

重庆八中2021-2022学年度（上）期末考试

高二年级物理试题

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是（　　）

A. 超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡

B. 超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同

C. 超导体使磁体处于完全失重状态

D. 超导体对磁体的磁力与磁体对超导体的磁力是一对平衡力

【答案】A

【解析】

【详解】AC．磁体悬浮在空中，重力和超导体对磁体的作用力平衡，竖直方向加速度为零，不处于失重状态，故A正确，C 错误；

B．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以超导体电流的磁场方向和磁体的磁场方向相反，故B错误；

D．超导体对磁体的磁力与磁体对超导体的磁力是一对相互作用力，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的条形磁铁。当一水平线圈从磁铁上方附近沿直线AB快速经过时，若磁铁始终不动，关于线圈中电流方向正确判断的是（从上往下看）（　　）

A. 一直是逆时针 B. 一直是顺时针

C. 先逆时针，后顺时针 D. 先顺时针，后逆时针

【答案】D

【解析】

【详解】根据条形磁铁磁感线分布规律可知，沿直线AB快速经过过程，穿过线圈向上的磁通量先增加后减少，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场应阻碍原磁通量的变化，根据右手螺旋定则可以判断，线圈中电流方向先顺时针，后逆时针。

故选D。

3. 如图所示，两根互相垂直的绝缘长直导线紧挨放置，导线中分别通有向下和向右的大小相等的电流，正方形abcd分别关于两导线对称。下列说法正确的是（　　）

A. a、b两点的磁感应强度相同 B. a、c两点的磁感应强度相同

C. b、c两点的磁感应强度相同 D. b、d两点的磁感应强度相同

【答案】B

【解析】

【详解】根据安培定则可知，向下电流在a、b产生的磁场垂直纸面向里，在c、d产生的磁场垂直纸面向外；向右的电流在a、d产生磁场垂直纸面向外，在b、c产生磁场垂直纸面向里。

根据对称性可知两个电流分别在四个点产生的磁场强度大小相等，根据磁场强度的叠加法则可知a、c两点的磁感应强度均为零，b、d两点的磁感应强度大小相同、方向相反。故ACD错误，B正确。

故选B。

4. 某实物投影机有10个相同的强光灯L1~L10（25V/200W）和10个相同的指示灯X1~X10（220V/2W），将其连接在220V交流电源上，如图所示，则下列对工作电路的表述正确的是（　　）

A. 若L2断路，则干路电流I增大

B. 若L2断路，则X1的功率增大，L1的功率增大

C. 若L2短路，X2功率减小，其它指示灯的功率增大

D. 若L2短路，X2功率增大，其它指示灯功率减小

【答案】C

【解析】

【详解】A. 若L2断路，外电阻增大，则干路电流I减小，A错误；

B. 若L2断路，相当于L2阻值增大，根据串反并同，X1和L1的电流都减小，X1和L1的功率都减小，B错误；

C. 若L2短路，相当于L2的阻值减小，根据串反并同规律，X2的电压减小，X2功率减小，其它指示灯的电流增大，功率增大，C正确，D错误。

故选C。

5. 如图甲是判断检测电流大小是否发生变化的装置，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流成正比，现给金属材料制成的霍尔元件（如图乙，其长、宽、高分别为a、b、d）通以恒定工作电流I，通过右侧电压表的示数来判断的大小是否发生变化，下列说法正确的是（　　）

A. N端应与电压表的“+”接线柱相连

B. 要提高检测灵敏度可适当减小宽度b

C. 如果仅将检测电流反向，电压表的“+”、“—”接线柱连线位置无需改动

D. 当霍尔元件尺寸给定，工作电流I不变时，电压表示数变大，说明检测电流变大

【答案】D

【解析】

【详解】A．图甲中检测电流通过线圈，根据安培定则，线圈在铁芯中产生逆时针方向的磁场，霍尔元件是金属材料制成，处于向上的磁场中，定向移动的自由电子受到垂直纸面向外的磁场力而偏转到外侧面上，使得霍尔元件外侧面电势低，内侧面电势高，所以应该是M端与电压表的“+”接线柱相连，故A错误；

B．当霍尔元件内外侧面电压稳定时，内部电子受力平衡，则有

可得

要提高检测灵敏度，可以通过增大B（增大）、增大工作电流I（增大v）、增大b的方法，故B错误；

C．如果仅将检测电流反向，线圈在铁芯中产生顺时针方向的磁场，霍尔元件处于向下的磁场中，电子受到垂直纸面向里的磁场力而偏转到内侧面上，使得霍尔元件外侧面电势高，内侧面电势低，N端与电压表的“+”接线柱相连，故C错误；

D．由B中分析可知，当霍尔元件尺寸给定即b不变，工作电流I不变即v不变，电压表示数U变大，说明霍尔元件所处的磁场磁感应强度增大，由题意可知，说明检测电流变大，故D正确。

故选D。

6. 如图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧。这些粒子的质量、电荷量以及速度大小如下表所示（　　）

由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为（　　）

A. 4、5、2 B. 3、5、2 C. 3、2、5 D. 4、2、5

【答案】C

【解析】

【详解】根据左手定则结合图中偏转方向可以判断：b带正电，ac带负电

根据洛伦兹力提供向心力

解得

由表格可知只有3和5号粒子带负电，且

，

故5号的轨迹半径小于3号，由此可以判断出，a、c处进入的粒子对应表中的编号为3、5，同理其他三种粒子的轨迹半径分别为

观察发现，b处进入的粒子的轨迹半径大小在带正电的粒子中居中，故b处进入的粒子对应的编号为2。

故选C。

7. 小明同学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，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AB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在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的示数为；再以恒定的速率v在磁场中竖直向上运动，这时电子测力计的读数为，铜条在磁场中的长度为L。则磁感应强度的大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】由于铜条匀速运动，铜条向下运动时根据楞次定律收到向上的安培力，因此磁铁受到向下的安培力，设磁铁本身的质量为m，则有

铜条向上运动根据楞次定律收到向下的安培力，磁铁受到向上的安培力，因此

根据法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律可得电流大小为

又

可得磁感应强度大小为

故选C。

二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有错选的得0分.

8. 如图所示，理想变压器的原线圈接（V）的交变电压，副线圈通过电阻的导线对“110V/440W”的电器R1供电，该电器正常工作。由此可知（　　）

A. 原、副线圈的匝数比为100：1

B. 交变电压的频率为50Hz

C. 副线圈中电流的平均值为4A

D. 变压器的输入功率为472W

【答案】BD

【解析】

【详解】B．交变电压的频率为

B正确；

C． 副线圈中电流有效值为

C错误；

D． 变压器的输入功率为

D正确；

A．原、副线圈的匝数比为

A错误。

故选BD。

9. 法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图如图所示，两块面积均为S的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d，水流速度处处相同，大小为v，方向水平。金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键K连接到金属板上，忽略边缘效应，以下说法正确的是（　　）

A. 该装置产生的电动势大小与水中带电离子的浓度有关

B. 如果水流方向反向，则通过R的电流反向

C. 通过电阻R的电流强度为

D. 若电阻R的阻值增大，则R消耗的电功率一定增大

【答案】BC

【解析】

【详解】A．该装置产生的电动势大小

与水中带电离子的浓度无关，故A错误；

B．根据右手定则，如果水流方向反向，则通过R的电流反向，故B正确；

C．根据闭合电路欧姆定律

其中内阻

通过电阻R的电流强度

故C正确；

D．R消耗的电功率

观察发现当

时，R消耗的电功率有最大值，故电阻R的阻值增大，R消耗的电功率不一定增大，故D错误。

故选BC。

10. 科研人员将均匀涂抹荧光物质的绝缘圆环平放于水平桌面上，如图a所示，圆环半径为R。空间有一垂直于桌面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。A为圆环边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过A点，沿不同方向垂直磁场射入圆环内，科研人员观测到整个圆环发出淡淡的荧光（高速微观粒子打在荧光物质上会将动能转化为光能），且粒子在圆环内磁场中运动的最长时间为t。若将圆环更换成半径为的圆环时，如图b所示，观测到只有四分之一的圆环有荧光发出，不计重力及带电粒子之间的相互作用，则（　　）

A. 粒子在磁场中做圆周运动的周期T=6t

B. 粒子在磁场中做圆周运动的半径

C. 粒子在磁场中做圆周运动的速度

D. 该粒子的比荷

【答案】AC

【解析】

【详解】B．由题意可知，粒子在圆环O2的射出点B到A点的最远距离为2r， 且弦长AB对应四分之一圆弧，则

   ①

解得

   ②

故B错误；

A．在圆环O1中运动时间最长的粒子的轨迹所截圆环O1的弦长最长，恰好等于圆环O1的直径，根据几何关系可知该粒子转过的圆心角为60°，则

   ③

即

   ④

故A正确；

C．粒子在磁场中做圆周运动的速度为

   ⑤

故C正确；

D．根据牛顿第二定律有

   ⑥

联立④⑥解得

   ⑦

故D错误。

故选AC。

三、非选择题：共57分。

11. 用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“×10”位置的多用电表测某电阻阻值，根据图所示的表盘，被测电阻阻值为_______Ω。若将该表选择旋钮置于5V挡测电压，表盘如图所示，则被测电压为_______V。

【答案】    ①. 70    ②. 3.40

【解析】

【详解】[1] 被测电阻阻值为

[2] 被测电压为3.40V

12. 某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响。

(1)甲同学将多用电表调至直流电压档，如甲图所示，以此估测不同电极间距下果汁电池的 E，那么他需要把_______表笔（填“红”或“黑”）与铜片相连；把_______表笔（填“红”或“黑”）与锌片相连。

(2)乙同学采取的实验方案如乙图所示：

①调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式，利用测量数据作出U-I图象，得出E和r。

②将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果影响，请在乙图中用笔画线代替导线将实物电路连接完整______。

③实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U-I图象如丙图中（a）（b）（c）（d）所示，由此可知：

在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势______（填“增大”、“减小”或“不变”），电源内阻_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

曲线（b）对应的电源电动势E=______V，内阻r=______Ω，当外电路总电阻为1500Ω时，该电源的输出功率P=_______mW。（均保留三位有效数字）

【答案】    ①. 红    ②. 黑    ③.     ④. 不变    ⑤. 增大    ⑥. 0.977    ⑦. 197    ⑧. 498

【解析】

【详解】(1)[1]把红表笔与铜片相连；

[2]把黑表笔与锌片相连；

(2)[3]电路如下图所示

[4][5]根据图像，随电极间距的减小，纵截距不变，电源电动势不变，图像的斜率增大，电源的内阻增大；

[6]曲线（b）对应的电源电动势

[7]内阻

[8]当外电路总电阻为1500Ω时，电流为

该电源的输出功率

13. 图1为健身用的单车，在人骑行时，车内的传感器可以把轮盘的速度值以及人体骑行消耗的能量转化为电信号显示在车头的显示屏上。它的工作原理简化图2如下，其中a、b分别是从中心和轮盘边缘引出的导线的端点。已知匀强磁场磁感应强度B、方向与轮盘垂直，轮盘半径r，轮盘和导线电阻可忽略不计。某人在骑行时，保持轮盘边缘的线速度大小为v。

(1)求a、b两点间的电势差Uab；

(2)若在a、b间接一个阻值R的电阻，求：

①电阻R消耗的电功率；

②假定人体消耗的能量有50% 转化为电能，若此人骑行该单车健身时间为t，求人体消耗的能量。

【答案】(1) ；(2) ①，②

【解析】

【详解】(1)电动势为

电势差

(2) ①电流为

电阻R消耗的电功率

②人体消耗的能量

解得

14. 有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示，该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和阻值为R的电阻。绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，金属条电阻为0.5R，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电极和其余导线的电阻，若橡胶带匀速运动，电压表读数为U，求：

（1）橡胶带匀速运动的速率；

（2）一根金属条经过磁场区域安培力做的功；

（3）若从某根金属条刚进入磁场区域开始计时，一段时间R上产生热量，则一共有几根金属条通过磁场区域？

【答案】（1）；（2）；（3）9

【解析】

【详解】（1）设橡胶带匀速运动的速率为，根据法拉第电磁感应定律，可知

根据闭合回路的欧姆定律，可知

解得

（2）根据题意可知，流过金属棒的电流为

则安培力的大小为

一根金属条经过磁场区域安培力做的功

（3）由上述分析可知，每根金属条经过磁场区整个电路产生的

电阻R上产生的

根据题意，设一共有根金属条通过磁场区域，则

解得

则一共有9根金属条通过磁场区域。

15. 下图为一种单聚焦磁偏转质谱仪工作原理示意图，在以O为图心，OH为对称轴，夹角为2α的扇形区域内分布着方向垂直纸面的匀强磁场。离子源S产生的正离子束（初速度为零）经加速电压加速后，从A点进入偏转电场，如果不加偏转电压，离子将沿AB垂直磁场左边界MN进入扇形磁场，经过扇形区域，最后从磁场右边界穿出到达收集点D，其中，，B点是MN的中点，收集点D和AB段中点对称于OH轴；如果加上一个如图所示的较小的偏转电压，离子仍能汇聚到D点。已知每个离子的电荷量为q，质量为m，试：

（1）求磁感应强度的大小和方向；

（2）如果离子经过偏转电场后速度的偏转角为θ，求粒子从MN边界进入磁场的入射点与B点距离d；

（3）求（2）问中偏转电场场强E。

【答案】（1），垂直纸面向外；（2）；（3），方向竖直向上

【解析】

【详解】（1）不加偏转电压时，设离子进入磁场时的速度大小为v0，对离子的加速过程，根据动能定理有

   ①

解得

   ②

根据几何关系可得离子在磁场中运动的半径为

   ③

设磁感应强度的大小为B，根据牛顿第二定律有

   ④

联立①②③④解得

   ⑤

根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向外。

（2）如果离子经过偏转电场后速度的偏转角为θ，则离子进入磁场时的速度大小为

   ⑥

设离子在磁场中运动的半径为r′，根据牛顿第二定律有

   ⑦

联立④⑥⑦解得

   ⑧

如图所示，设离子从C点进入磁场，根据对称性可知离子轨迹的圆心O′在OH上，在三角形COO′中，根据余弦定理有

    ⑨

联立③⑧⑨解得

   ⑩

（3）设离子经过C点时的竖直分速度大小为vy，根据速度的合成与分解有

   ⑪

离子在C点的速度方向反向延长线一定过AB中点，则

   ⑫

根据牛顿第二定律可得离子在偏转电场中的加速度大小为

   ⑬

离子在偏转电场中运动的时间为

   ⑭

根据运动学规律有

   ⑮

联立⑩~⑮解得

   ⑯

方向竖直向上。