2021-2022学年安徽省皖西七校高二上学期期末联考物理试题 （解析版）

皖西七校2021-2022学年高二第一学期期末联考物理试题

命题范围：人教版必修第三册、选择性必修第二册第一章

一、选择题（本题共12题，每小题4分。第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得0分）

1. 如图所示，线圈平面与水平方向夹角=60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S=0.6m2，匀强磁场磁感应强度B=0.8T。把线圈以ab为轴逆时针转过150°角，则通过线圈磁通量的变化量为（　　）

A. 0.24Wb B. 0.08Wb C. 0.48Wb D. 0.32Wb

【1题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】如图位置穿过线圈的磁通量

当把线圈以ab为轴逆时针转过150°角时，线圈平面与磁感线的方向平行，所以通过线圈磁通量为零。则通过线圈磁通量的变化量为0.24Wb。故A正确，BCD错误。

故选A。

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48%，用这种太阳能电池产生6V的电动势，可获得1.2A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

【2题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】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

故选C。

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

A. 粒子将沿对角线做往复运动，从到先做匀加速运动后做匀减速运动

B. 从到电势先升高后降低，场强先增大后减小，点电势最高、场强最大

C. 从到粒子电势能与机械能之和先增大后减小

D. 从到粒子的电势能先减小后增大

【3题答案】

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．粒子受到AC两点负电荷的吸引力，其合力方向沿着BD方向，从到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，选项A错误；

B．距离负电荷越近则电势越低，则从到电势先降低后升高，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，选项B错误；

CD．从到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，从到粒子的动能先增加后减小，则电势能先减小后增大，选项C错误，D正确。

故选D。

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.

【4题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】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

故选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.

【5题答案】

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】如图所示

从b点向圆边界做切线bd与圆相切与d点，几何关系可得，若从d点离开，bd与初速度方向夹角最小为，运动时间最短，根据对称性，离子在磁场中转过的圆心角为，因此最短时间为。

故选B。

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

【6题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】根据左手定则知粒子a带正电，粒子b、c带负电；粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，根据 ，可得： ，粒子的动能EK=mv2，则可知三个带电粒子的质量、电荷量相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，则由图知，c粒子速率最小，b粒子速率最大．b粒子动能最大，向心力最大．故B错误，D正确．根据 ，则c粒子圆弧转过的圆心角最大，时间最长，选项C错误；故选D．

7. 如图，AB是组成电容器的两块水平放置的平行金属极板，下极板接地，E为直流电源，内阻不计。M为其中一个定点。将开关闭合，电路稳定后，带电油滴位于两板中央的M点且恰好处于平衡状态。将A板向上平移一小段距离（   ）

A. 电容器的带电量将增大 B. 在A板上移过程，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

【7题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】AB．保持电键K闭合，两极板间电压不变，将A板向上平移一小段距离，根据

可知C减小，根据

可知，极板上电荷量Q减少，则电阻R中有向右的电流，AB错误；

C．保持电键K闭合，两极板间电压不变，将A板向上平移一小段距离，根据

可知d增大，则电场强度E减小，导致电场力小于重力，则带电油滴将沿竖直方向向下运动，C错误；

D．由选项C可知，可知d增大电场强度E减小，则

UM负 = EdM负 = φM - φ负 = φM

可知M点电势将降低，D正确。

故选D。

8. 如图所示，用绝缘轻丝线吊一质量为0.1kg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

【8题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】设小球自图示位置摆到最低点时速度大小为v，则有

此时

当小球自右方相同摆角处摆到最低点时，速度大小仍为v，洛伦兹力方向发生变化，此时有

解得

ABD错误，C正确。

故选D。

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、γ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传播

D. X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞

【9题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】A．红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最长，故A错误；

B．根据红外线的热效应原理可以用来加热理疗，根据紫外线的荧光效应可以用来消毒、杀菌，故B正确；

C．无线电波中的中长短波主要用于广播及其他信号传输；无线电波中的微波一般用于卫星通信、电视等，故C错误；

D．X射线穿透能力较强，可以诊断病情；电磁波中频率最大为γ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BD。

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

【10题答案】

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．粒子轨迹向左弯曲，则粒子所受的电场力一定沿电场线向左，粒子一定带负电，故A错误；

B．电场线越密的地方，电场越强，电场力越大，粒子加速度越大，从A点到B点，电场线越来越疏，所以粒子加速度越来越小，故B正确；

C．粒子运动过程中，电场力与速度方向成钝角，粒子做减速运动， 所以粒子在A点的速度大于B点的速度，故C正确；

D． 粒子做曲线运动，根据物体做曲线运动的条件可知粒子的初速度不为零，而且与电场力不在一条直线上，故D错误。

故选BC。

【点睛】

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D1、D2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

【11题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】A．因为氚核（）与氦核（）的荷质比相同，根据周期公式

可知它们的周期相同，频率相同，所以也可以对氦核（）加速，A正确；

B．根据洛伦兹力提供向心力，则有

解得

可知带电粒子在回旋加速器中能获得的最大速度与加速电压无关，B错误；

C．根据公式

可知

C正确；

D．根据周期公式

可知，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不变，D错误。

故选AC。

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. R1、R2消耗的功率均变小

B. R1消耗的功率变大，R2消耗的功率变小

C. 电压表读数变大

D. 电流表读数变大

【12题答案】

【答案】BC

【解析】

【详解】根据题图电路结构可知，开关闭合后，将滑动变阻器的滑动触头P逐渐向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可知，外电阻增大，则干路电流减小，路端电压增大，图中电压表测量的是路端电压，故读数变大；电流表测量干路电流，故读数变小；所以根据

可知R2消耗的功率变小，R1消耗的功率

又因为

干路电流减小，可知增大，所以R1消耗的功率增大。

故选BC。

二、实验题（本题共2小题，共15分）

13. 把带电荷量为2×10－8 C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8×10－6 J，若把该电荷从无限远处移动到电场中B点，需克服电场力做功2×10－6 J，求：

（1）A点的电势；

（2）A、B两点的电势差；

（3）把2×10－8 C的负电荷由A点移到B点电场力做的功

【13题答案】

【答案】（1）400 V；（2）300 V；（3）－6×10－6 J

【解析】

【详解】（1）无限远处与A点间的电势差为

而

又

所以可得

（2）无限远处与B点间的电势差为

而

又

所以可得

则A、B两点的电势差为

UAB＝φA－φB＝300 V

（3）根据公式可得，电场力做的功为

14. 如图甲所示为某同学测量一节干电池的的电动势和内阻的电路图。

（1）已知毫安表内阻为15Ω，满偏电流为3mA；R1为滑动变阻器，R2为电阻箱(0-9999.9Ω)，若将电阻箱的阻值调为985Ω，改装后的电表的量程为______________V.

（2）电流表有两种规格，A1（量程0.6A，内阻约为0.1Ω）和A2（量程3A，内阻约为0.05Ω）；滑动变阻器R1有两种规格，最大阻值分别为20Ω和200Ω，电流表应选用______（填“A1”或“A2”），R1应选用最大阻值为_________Ω的滑动变阻器。

（3）实验步骤如下：

①闭合开关S前，将滑动变阻器R1的滑片移到________端（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I2和毫安表的示数I1；

③以I1为纵坐标，I2为横坐标，作I1-I2图线，如图乙所示。

④根据图像求得电源电动势E=________V（结果保留三位有效数字），内阻r=_____Ω（结果保留两位有效数字）。

【14题答案】

【答案】    ①. 3.0    ②. A1    ③. 20    ④. 左    ⑤. 1.48（1.44~1.52之间均对）    ⑥. 0.84（0.82~0.90之间均对）

【解析】

【详解】（1）[1]将电阻箱R2与毫安表串联后改装成电压表，当阻值调为985Ω，改装后的电表的量程为

（2）[2]根据图象可知，整个过程的电流不超过0.5A，故电流表选A1

[3]因内阻较小，为了便于调节，滑动变阻器应选择20Ω

（3）[4]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

[5]改装后的电表的量程为3.0V，电表的内阻为

由串并联电路规律可知若毫安表示数为I1，则其测量的电压应等于1000I1，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

[6]图象斜率表示内阻，解得

三、计算题（本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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）

15. 有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入2.0 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A．求电动机正常工作时的输出功率多大？如果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多大？

【15题答案】

【答案】1.5 W；8 W

【解析】

【分析】

【详解】当电动机转子不转时，电动机无机械能输出，故电能全部转化成内能，相当于纯电阻电路，欧姆定律成立。当电动机转动时，一部分电能转化成机械能输出，但因线圈有电阻，故又在线圈上产生内能，输入的电功率

接电压时，电动机不转，电流，根据欧姆定律，线圈电阻

当接电压时，电流，故输入电功率

消耗热功率

故输出功率即机械功率

如果正常工作时转子被卡住，变为纯电阻电路，故其发热功率

16. 如图所示，在倾角为θ=30°的斜面上，固定一宽L=0.25m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R．电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，一质量m=20g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B=0.80T、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0.05N，取g=10m/s2，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．

【16题答案】

【答案】

【解析】

【详解】金属棒受重力、摩擦力、安培力和支持力而平衡

若电阻较小，电流较大时摩擦力沿斜面向下

mgsin30°+f=BIL

代入数据解得：I=0.75A

设变阻器接入电路的阻值为R，根据闭合电路姆定律可得

E=I（R+r）

代入数据解得：R=15Ω

若电阻较大，电流较小时摩擦力沿斜面向上

mgsin30°=f+BI′L

代入数据解得

I′=0.25A

设变阻器接入电路的阻值为R，根据闭合电路姆定律可得

E=I′（R′+r）

代入数据解得

R′=47Ω

所以

15Ω≤R≤47Ω

17. 如图所示，在长方形abcd内，adf区域内存在垂直纸面向外匀强磁场，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30°。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P（图中为画出）垂直于af离开磁场，从ab上的某点Q(图中未画出)垂直于ab离开电场，不计粒子的重力。求：

（1）带电粒子的比荷；

（2）带电粒子在长方形区域abcd中的运动时间。

【17题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）磁场方向垂直纸面向外，粒子垂直于af离开磁场，可知粒子带正电，运动轨迹

由几何关系可得

在磁场中由牛顿第二定律可得

在电场中加速可得

联立解得

（2）由（1）可得粒子进入磁场时的速度为

此后进人电场，当出射方向和ab垂直时，可知粒子在水平方向的分速度减为零，沿竖直方向可视为做匀速直线运动.垂直af人射时，与竖直方向夹角为60°，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上的入射点P到a点的距离为

则P到ab边距离为

则在电场中的运动时间为

带电粒子在长方形区域abcd中的运动时间