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江苏省苏州市2020_2021学年高二第一学期阳光指标调研卷 物理期末试卷 PDF版
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这是一份江苏省苏州市2020_2021学年高二第一学期阳光指标调研卷 物理期末试卷 PDF版，共11页。
本试卷共17小题，满分100分．答题时间75分钟．
注意事项：
1. 答题前，学生务必用黑色签字笔将自己的姓名和调研序列号填写在答题卷上，并用2B铅笔填涂调研号下方的涂点．
2. 选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卷上对应的答案信息点涂黑．如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．答案写在调研卷上无效．
3. 非选择题必须用0.5mm黑色签字笔作答，必须在答题卷上各题目的答题区域作答．超出答题区域书写的答案无效．在调研卷上答题无效．
一、单项选择题：本题共12小题，每小题4分，共计48分．每小题只有一个选项符合题意．
1．下列有关物理学史的说法，其中正确的是
A．法拉第发现了电流的磁效应
B．安培提出了著名的分子电流假说
C．奥斯特首先发现了电磁感应现象
D．洛伦兹发现磁场对通电导线有作用力
2．下列叙述正确的是
A．拉伸橡皮筋时，分子间引力增大、斥力减小
B．水很难被压缩，这是因为水分子间没有空隙
C．0 ℃的冰与等质量的0 ℃的水的内能相等
D．飞行的宇宙飞船中的水滴呈球形是表面张力作用的缘故
3．如图所示，灯泡A、B的规格相同，电感线圈L的自感系数足够大且直流电阻可忽略，G为电流传感器，下列说法中正确的是
A．S闭合瞬间，A、B同时亮，然后A逐渐变暗最后熄灭
B．S闭合瞬间，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮
C．S断开瞬间，A、B立即熄灭
D．S断开瞬间，G中电流突然增大，且方向向右
4．关于甲、乙、丙、丁四幅图对应的实验，下列说法正确的是
丙
丁
d
油酸分子
甲
乙
A．甲图是用油膜法测分子直径的示意图，认为油酸薄膜厚度等于油酸分子直径[
B．乙图是研究布朗运动实验时，观察得到的花粉小颗粒的运动轨迹
C．丙图是模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体重力引起的
D．丁图是蜂蜡涂在单层云母片上融化实验，说明云母片的导热性能各向同性
5．如图所示，将三根完全相同长为L的导体棒连接成一闭合的三角形线框abc，大小为B的匀强磁场垂直于线框平面向里（图中未画出）．用导线将a、c两点接入电流恒为I的电路中，则下列说法正确的是
A．线框所受安培力的大小等于0
B．线框所受安培力的大小等于BIL
C．ab边与bc边所受安培力相同
D．ac边所受安培力的大小等于eq \f(1,2)BIL
6．如图是一个磁悬浮玩具的原理图，其原理是利用电磁铁产生磁性，从而让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来．若电源的电压恒定，线圈电阻不计，则下列叙述正确的是
A．电路中的a端点须连接直流电源的负极
B．若增加可变电阻的阻值，可增加玩偶飘浮的高度
C．若增加线圈匝数，可增加玩偶飘浮的高度
D．若电路中的电源改为交流电源，玩具仍能稳定飘浮
7．如图，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一个带电小球，整个装置以一定的速度沿垂直于磁场方向进入方向垂直纸面向内的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端管口飞出，下列说法中正确的是
A．该过程中由水平速度产生的洛伦兹力不做功
B．小球的运动轨迹是一条直线
C．从能量转化角度看小球机械能的增加是因为洛伦兹
力做功
D．小球在竖直方向做匀加速运动
8．如图所示，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中，电路通过电刷与圆盘的边缘和铜轴接触良好，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R，先将开关闭合，待圆盘转速稳定后再断开开关，不计一切摩擦，下列说法中正确的是
A．闭合开关时，从上往下看圆盘逆时针转动
B．闭合开关转速稳定时，流过圆盘的电流为零
C．断开开关时，a点电势高于b点电势
D．断开开关后，流过电阻R的电流方向与原电流方向相反
9．人造卫星绕地球运行时轨道各处的地磁场强弱有微小差异．由于地磁场的影响，下列关于金属外壳的人造地球卫星运行时不正确的说法是
A．卫星外壳中有微弱的感应电流
B．卫星运行的轨道半径会越来越小
C．卫星的机械能会越来越小
D．卫星运行速度会越来越小
10．如图甲所示电路，理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，C为耐压值为22 V的电容器，所有电表均为理想电表．下列说法正确的是
甲 乙
A．原、副线圈中磁通量变化率的最大值之比等于原、副线圈匝数比
B．原副线圈匝数比大于10:1时，可保证电容器C不被击穿
C．滑动片P向下移时，电流表A1和A2示数均增大
D．滑动片P向下移时，电压表V1示数不变，变压器的输出功率也不变
L
a
11．如图所示，边长为L、电阻为R的正方形金属线框放置在光滑水平面上，虚线右侧分布着竖直向下的匀强磁场B．自线框从左边界进入磁场时开始计时，线框在外力F作用下，由静止开始水平向右做匀加速直线运动，t1时刻线框恰好全部进入磁场．在线框进入磁场的过程中，穿过线框的磁通量为Φ，线框中感应电流的大小为I，流过线框中某一截面的感应电荷量为q，则下图中关于Φ、I、q、F随时间t变化的关系一定不正确的是
t1
t
F
O
D.
t
q
t1
O
抛物线
C.
t
I
t1
O
B.
t
Φ
t1
O
抛物线
A.
12．在如图所示的空间里，存在沿y轴负方向、大小为的匀强磁场，有一质量为m带电量为q的带正电的粒子（重力不计）以v0从O点沿x轴负方向运动，同时在空间加上平行于y轴的匀强交变电场，电场强度E随时间的变化如图所示（以沿y轴正向为E的正方向），则下列说法不正确的是
A．t=2T时粒子所在位置的 x坐标值为0
B．t=T时粒子所在位置的z坐标值为
C．粒子在运动过程中速度的最大值为2v0
D．在0到2T时间内离子运动的平均速度为
二、简答题：本题共2小题，共计15分．请将答案填写在答题卡相应的位置．
13．（7分）某同学对一均匀新材料制成的圆柱体进行了如下测量：
（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度示数如图（甲）所示，则L= ▲ mm．
5
0
20
25
15
（乙）
（甲）
（2）用螺旋测微器测量其直径D示数如图（乙）所示，则D= ▲ mm．
（丙）
（3）用多用电表测量其电阻，选用“×10”倍率的欧姆挡测量时，发现多用电表指针偏到图（丙）中虚线位置， 因此需重新选择 ▲ (填“×1”或“×100”)倍率的欧姆挡，接着将红黑表笔短接进行欧姆调零，再进行测量，多用电表的示数如图（丙）中实线所示，则测量结果为 ▲ Ω．
14．（8分）某兴趣小组要利用如图甲所示的电路测量一个未知电流表的内阻，现有如下器材，为使实验尽量准确，要求实验中电表偏转角度达到半偏以上．
A．待测电流表A1，满偏电流为300μA，内阻r1约为1kΩ QUOTE
B．电流表A2，满偏电流为1.5mA，内阻r2约为200Ω
C．定值电阻R1 =100 QUOTE Ω
D．定值电阻R2 =2k QUOTE Ω
E．定值电阻R3 =9k QUOTE Ω
F．滑动变阻器RL1， 总阻值为10k QUOTE Ω
G．滑动变阻器RL2， 总阻值为500 QUOTE Ω
H．电源电动势为3V， 内阻可不计，开关、导线若干
图甲 图乙
（1）图甲电路中1位置应选择的电阻是 ▲ ，2位置应选择的电阻是 ▲ ，3位置应选择的滑动变阻器是 ▲ (填写相应器材前的序号）．
（2）选择好器材，按照电路图连接好实验电路，调节滑动变阻器以保护好电路，然后进行实验．
（3）根据记录的电流表A1、A2的示数，建立直角坐标系，通过描点，拟合出图线如图乙所示．
（4）由题中所给数据可求出r1＝ ▲ k QUOTE QUOTE Ω (结果保留2位有效数字）．
三、计算题：本题共3小题，共计37分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分．有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位．
15．（10分）如图所示为一定质量的理想气体状态变化过程中的p－V图线，已知气体在状态A时的温度TA＝300 K．
（1）求气体在状态C时的温度TC；
（2）若气体在A→B过程中吸热1 000 J，求在A→B过程中气体内能的变化量．
16．（13分）如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置（导轨电阻不计），其宽度L=1m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接一阻值为R=0.3Ω的电阻，质量为m=0.01kg、电阻为r=0.4Ω的金属棒ab紧贴在导轨上，现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，g取10m/s2（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响），求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）t=2s时，金属棒两端的电压；
（3）金属棒ab开始运动的2s内，电阻R上产生的热量．
17．（14分）某空气净化设备装置可用于气体中有害离子的收集和分离，其简化原理如图甲所示，Ⅰ区为电场加速区，Ⅱ区为电场收集区．Ⅰ区和Ⅱ区之间是无场区．已知Ⅰ区中AB与CD两极的电势差为U，Ⅱ区中分布着竖直向下的匀强电场，且EG与FH间的距离为d，假设大量相同的正离子在AB极均匀分布，初速度为零开始加速，不考虑离子间的相互作用和重力影响．
（1）若正离子的比荷为q/m，求该离子到达CD极时的速度大小．
（2）若正离子的比荷为q/m，从EF边射入的正离子经电场偏转后恰好都射入FH边的收集槽内，收集槽的宽度FH=L，求Ⅱ区中匀强电场E的大小．
（3）将Ⅱ区的匀强电场换成如图乙所示的匀强磁场，则电场收集区变成了磁场分离区，为收集分离出的离子，需在EF边上放置收集板EP，收集板下端留有狭缝PF，离子只能通过狭缝进入磁场进行分离．假设在AB极上有两种正离子，质量分别为m和M，且M=4m，电荷量均为q．现调节磁感应强度大小和狭缝PF宽度，可使打在收集板EP右表面上的两种离子完全分离，为收集更多分离的离子，狭缝PF宽度的最大值为多少？
(Ⅱ区中EF与GH间距足够大，不考虑出Ⅱ区后再次返回的离子)
磁场分离
P
电场收集
甲 乙
2020~2021学年第一学期期末考试试卷
高二物理参考答案 2021.1
一、单项选择题：本题共12小题，每小题4分，共计48分．
1．B 2．D 3．A 4．A 5．B 6．C
7．D 8．B 9．D 10．C 11．D 12．C
二、简答题：本题共2小题，共计15分．
13．（7分）
（1）50.15 （2分）
（2）4.699~4.701 （2分）
（3）×1 （2分） 16.9~17.1 （1分）
14．（8分）
（1）E （2分） D （2分） G QUOTE （2分）
（4）1.2 （2分）
四、计算题：本题共4小题，共计37分．
15．（10分）
（1）A→B过程气体等压变化，由盖-吕萨克定律得 （2分）
解得 TB＝750K （1分）
B→C过程气体等容变化，由查理定律得 （2分）
解得 TC＝375K （1分）
（2）A→B过程气体对外做功 W＝－PA(VB－VA)＝－600J （1分）
由热力学第一定律得 ΔU＝Q＋W （1分）
解得 ΔU＝1 000J＋(－600J)＝400J （1分）
A→B过程中气体的内能增加了400J． （1分）
16．（13分）
（1）金属棒产生的感应电动势E=BLv（1分）
设电路中的电流为I ，由闭合电路欧姆定律可得 （1分）
当金属棒匀速下落时，设其速度设为v，由x-t图象可得 （1分）
由共点力平衡条件得 （1分）
代入数据解得 B=0.1T （1分）
（2）金属棒产生的感应电动势E=BLv=0.7V（1分）
电路中的电流 =1V（1分）
金属棒两端的电压 （1分）
（3）在0～2s，由x-t图象可得金属棒的位移 x=(7.0+7.0×0.5)m=10.5m（1分）
以金属棒ab为研究对象，根据动能定理得 （2分）
代入数据解得 （1分）
电阻R上产生的热量 （1分）
17．（14分）
（1）离子在AB与CD两极间加速
由动能定理有qU＝eq \f(1,2)mv2－0 （2分）
离子到达CD极时的速度v＝eq \r(\f(2qU,m)) （2分）
（2）正离子在Ⅱ区做类平抛运动，且从E点射入的正离子恰好打到H点
水平方向 L＝vt （1分）
竖直方向 d＝eq \f(1,2)at2 qE＝ma （2分）
解得 （2分）
（3）设两种离子在磁场中的圆周运动的半径为R1和R2，
由qvB＝M eq \f(v2,R) 得 R1＝eq \f(1,B) eq \r(\f(2UM,q)) （1分）
同理 R2＝eq \f(1,B) eq \r(\f(2Um,q))
半径关系 eq \f(R1,R2)＝eq \r(\f(M,m))，因为M=4m，所以R1=2R2 （1分）
画出两种离子在磁场中运动的临界情况如图所示，此时质量为M的正离子在收集板上的最低点与质量为m的正离子在收集板上的最高点重合．
此时狭缝最大值x应满足x＝2R1－2R2 （1分）
d＝2R1＋x （1分）
解得 x＝d （1分）
本试卷共17小题，满分100分．答题时间75分钟．
注意事项：
1. 答题前，学生务必用黑色签字笔将自己的姓名和调研序列号填写在答题卷上，并用2B铅笔填涂调研号下方的涂点．
2. 选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卷上对应的答案信息点涂黑．如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．答案写在调研卷上无效．
3. 非选择题必须用0.5mm黑色签字笔作答，必须在答题卷上各题目的答题区域作答．超出答题区域书写的答案无效．在调研卷上答题无效．
一、单项选择题：本题共12小题，每小题4分，共计48分．每小题只有一个选项符合题意．
1．下列有关物理学史的说法，其中正确的是
A．法拉第发现了电流的磁效应
B．安培提出了著名的分子电流假说
C．奥斯特首先发现了电磁感应现象
D．洛伦兹发现磁场对通电导线有作用力
2．下列叙述正确的是
A．拉伸橡皮筋时，分子间引力增大、斥力减小
B．水很难被压缩，这是因为水分子间没有空隙
C．0 ℃的冰与等质量的0 ℃的水的内能相等
D．飞行的宇宙飞船中的水滴呈球形是表面张力作用的缘故
3．如图所示，灯泡A、B的规格相同，电感线圈L的自感系数足够大且直流电阻可忽略，G为电流传感器，下列说法中正确的是
A．S闭合瞬间，A、B同时亮，然后A逐渐变暗最后熄灭
B．S闭合瞬间，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮
C．S断开瞬间，A、B立即熄灭
D．S断开瞬间，G中电流突然增大，且方向向右
4．关于甲、乙、丙、丁四幅图对应的实验，下列说法正确的是
丙
丁
d
油酸分子
甲
乙
A．甲图是用油膜法测分子直径的示意图，认为油酸薄膜厚度等于油酸分子直径[
B．乙图是研究布朗运动实验时，观察得到的花粉小颗粒的运动轨迹
C．丙图是模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体重力引起的
D．丁图是蜂蜡涂在单层云母片上融化实验，说明云母片的导热性能各向同性
5．如图所示，将三根完全相同长为L的导体棒连接成一闭合的三角形线框abc，大小为B的匀强磁场垂直于线框平面向里（图中未画出）．用导线将a、c两点接入电流恒为I的电路中，则下列说法正确的是
A．线框所受安培力的大小等于0
B．线框所受安培力的大小等于BIL
C．ab边与bc边所受安培力相同
D．ac边所受安培力的大小等于eq \f(1,2)BIL
6．如图是一个磁悬浮玩具的原理图，其原理是利用电磁铁产生磁性，从而让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来．若电源的电压恒定，线圈电阻不计，则下列叙述正确的是
A．电路中的a端点须连接直流电源的负极
B．若增加可变电阻的阻值，可增加玩偶飘浮的高度
C．若增加线圈匝数，可增加玩偶飘浮的高度
D．若电路中的电源改为交流电源，玩具仍能稳定飘浮
7．如图，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一个带电小球，整个装置以一定的速度沿垂直于磁场方向进入方向垂直纸面向内的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端管口飞出，下列说法中正确的是
A．该过程中由水平速度产生的洛伦兹力不做功
B．小球的运动轨迹是一条直线
C．从能量转化角度看小球机械能的增加是因为洛伦兹
力做功
D．小球在竖直方向做匀加速运动
8．如图所示，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中，电路通过电刷与圆盘的边缘和铜轴接触良好，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R，先将开关闭合，待圆盘转速稳定后再断开开关，不计一切摩擦，下列说法中正确的是
A．闭合开关时，从上往下看圆盘逆时针转动
B．闭合开关转速稳定时，流过圆盘的电流为零
C．断开开关时，a点电势高于b点电势
D．断开开关后，流过电阻R的电流方向与原电流方向相反
9．人造卫星绕地球运行时轨道各处的地磁场强弱有微小差异．由于地磁场的影响，下列关于金属外壳的人造地球卫星运行时不正确的说法是
A．卫星外壳中有微弱的感应电流
B．卫星运行的轨道半径会越来越小
C．卫星的机械能会越来越小
D．卫星运行速度会越来越小
10．如图甲所示电路，理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，C为耐压值为22 V的电容器，所有电表均为理想电表．下列说法正确的是
甲 乙
A．原、副线圈中磁通量变化率的最大值之比等于原、副线圈匝数比
B．原副线圈匝数比大于10:1时，可保证电容器C不被击穿
C．滑动片P向下移时，电流表A1和A2示数均增大
D．滑动片P向下移时，电压表V1示数不变，变压器的输出功率也不变
L
a
11．如图所示，边长为L、电阻为R的正方形金属线框放置在光滑水平面上，虚线右侧分布着竖直向下的匀强磁场B．自线框从左边界进入磁场时开始计时，线框在外力F作用下，由静止开始水平向右做匀加速直线运动，t1时刻线框恰好全部进入磁场．在线框进入磁场的过程中，穿过线框的磁通量为Φ，线框中感应电流的大小为I，流过线框中某一截面的感应电荷量为q，则下图中关于Φ、I、q、F随时间t变化的关系一定不正确的是
t1
t
F
O
D.
t
q
t1
O
抛物线
C.
t
I
t1
O
B.
t
Φ
t1
O
抛物线
A.
12．在如图所示的空间里，存在沿y轴负方向、大小为的匀强磁场，有一质量为m带电量为q的带正电的粒子（重力不计）以v0从O点沿x轴负方向运动，同时在空间加上平行于y轴的匀强交变电场，电场强度E随时间的变化如图所示（以沿y轴正向为E的正方向），则下列说法不正确的是
A．t=2T时粒子所在位置的 x坐标值为0
B．t=T时粒子所在位置的z坐标值为
C．粒子在运动过程中速度的最大值为2v0
D．在0到2T时间内离子运动的平均速度为
二、简答题：本题共2小题，共计15分．请将答案填写在答题卡相应的位置．
13．（7分）某同学对一均匀新材料制成的圆柱体进行了如下测量：
（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度示数如图（甲）所示，则L= ▲ mm．
5
0
20
25
15
（乙）
（甲）
（2）用螺旋测微器测量其直径D示数如图（乙）所示，则D= ▲ mm．
（丙）
（3）用多用电表测量其电阻，选用“×10”倍率的欧姆挡测量时，发现多用电表指针偏到图（丙）中虚线位置， 因此需重新选择 ▲ (填“×1”或“×100”)倍率的欧姆挡，接着将红黑表笔短接进行欧姆调零，再进行测量，多用电表的示数如图（丙）中实线所示，则测量结果为 ▲ Ω．
14．（8分）某兴趣小组要利用如图甲所示的电路测量一个未知电流表的内阻，现有如下器材，为使实验尽量准确，要求实验中电表偏转角度达到半偏以上．
A．待测电流表A1，满偏电流为300μA，内阻r1约为1kΩ QUOTE
B．电流表A2，满偏电流为1.5mA，内阻r2约为200Ω
C．定值电阻R1 =100 QUOTE Ω
D．定值电阻R2 =2k QUOTE Ω
E．定值电阻R3 =9k QUOTE Ω
F．滑动变阻器RL1， 总阻值为10k QUOTE Ω
G．滑动变阻器RL2， 总阻值为500 QUOTE Ω
H．电源电动势为3V， 内阻可不计，开关、导线若干
图甲 图乙
（1）图甲电路中1位置应选择的电阻是 ▲ ，2位置应选择的电阻是 ▲ ，3位置应选择的滑动变阻器是 ▲ (填写相应器材前的序号）．
（2）选择好器材，按照电路图连接好实验电路，调节滑动变阻器以保护好电路，然后进行实验．
（3）根据记录的电流表A1、A2的示数，建立直角坐标系，通过描点，拟合出图线如图乙所示．
（4）由题中所给数据可求出r1＝ ▲ k QUOTE QUOTE Ω (结果保留2位有效数字）．
三、计算题：本题共3小题，共计37分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分．有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位．
15．（10分）如图所示为一定质量的理想气体状态变化过程中的p－V图线，已知气体在状态A时的温度TA＝300 K．
（1）求气体在状态C时的温度TC；
（2）若气体在A→B过程中吸热1 000 J，求在A→B过程中气体内能的变化量．
16．（13分）如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置（导轨电阻不计），其宽度L=1m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接一阻值为R=0.3Ω的电阻，质量为m=0.01kg、电阻为r=0.4Ω的金属棒ab紧贴在导轨上，现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，g取10m/s2（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响），求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）t=2s时，金属棒两端的电压；
（3）金属棒ab开始运动的2s内，电阻R上产生的热量．
17．（14分）某空气净化设备装置可用于气体中有害离子的收集和分离，其简化原理如图甲所示，Ⅰ区为电场加速区，Ⅱ区为电场收集区．Ⅰ区和Ⅱ区之间是无场区．已知Ⅰ区中AB与CD两极的电势差为U，Ⅱ区中分布着竖直向下的匀强电场，且EG与FH间的距离为d，假设大量相同的正离子在AB极均匀分布，初速度为零开始加速，不考虑离子间的相互作用和重力影响．
（1）若正离子的比荷为q/m，求该离子到达CD极时的速度大小．
（2）若正离子的比荷为q/m，从EF边射入的正离子经电场偏转后恰好都射入FH边的收集槽内，收集槽的宽度FH=L，求Ⅱ区中匀强电场E的大小．
（3）将Ⅱ区的匀强电场换成如图乙所示的匀强磁场，则电场收集区变成了磁场分离区，为收集分离出的离子，需在EF边上放置收集板EP，收集板下端留有狭缝PF，离子只能通过狭缝进入磁场进行分离．假设在AB极上有两种正离子，质量分别为m和M，且M=4m，电荷量均为q．现调节磁感应强度大小和狭缝PF宽度，可使打在收集板EP右表面上的两种离子完全分离，为收集更多分离的离子，狭缝PF宽度的最大值为多少？
(Ⅱ区中EF与GH间距足够大，不考虑出Ⅱ区后再次返回的离子)
磁场分离
P
电场收集
甲 乙
2020~2021学年第一学期期末考试试卷
高二物理参考答案 2021.1
一、单项选择题：本题共12小题，每小题4分，共计48分．
1．B 2．D 3．A 4．A 5．B 6．C
7．D 8．B 9．D 10．C 11．D 12．C
二、简答题：本题共2小题，共计15分．
13．（7分）
（1）50.15 （2分）
（2）4.699~4.701 （2分）
（3）×1 （2分） 16.9~17.1 （1分）
14．（8分）
（1）E （2分） D （2分） G QUOTE （2分）
（4）1.2 （2分）
四、计算题：本题共4小题，共计37分．
15．（10分）
（1）A→B过程气体等压变化，由盖-吕萨克定律得 （2分）
解得 TB＝750K （1分）
B→C过程气体等容变化，由查理定律得 （2分）
解得 TC＝375K （1分）
（2）A→B过程气体对外做功 W＝－PA(VB－VA)＝－600J （1分）
由热力学第一定律得 ΔU＝Q＋W （1分）
解得 ΔU＝1 000J＋(－600J)＝400J （1分）
A→B过程中气体的内能增加了400J． （1分）
16．（13分）
（1）金属棒产生的感应电动势E=BLv（1分）
设电路中的电流为I ，由闭合电路欧姆定律可得 （1分）
当金属棒匀速下落时，设其速度设为v，由x-t图象可得 （1分）
由共点力平衡条件得 （1分）
代入数据解得 B=0.1T （1分）
（2）金属棒产生的感应电动势E=BLv=0.7V（1分）
电路中的电流 =1V（1分）
金属棒两端的电压 （1分）
（3）在0～2s，由x-t图象可得金属棒的位移 x=(7.0+7.0×0.5)m=10.5m（1分）
以金属棒ab为研究对象，根据动能定理得 （2分）
代入数据解得 （1分）
电阻R上产生的热量 （1分）
17．（14分）
（1）离子在AB与CD两极间加速
由动能定理有qU＝eq \f(1,2)mv2－0 （2分）
离子到达CD极时的速度v＝eq \r(\f(2qU,m)) （2分）
（2）正离子在Ⅱ区做类平抛运动，且从E点射入的正离子恰好打到H点
水平方向 L＝vt （1分）
竖直方向 d＝eq \f(1,2)at2 qE＝ma （2分）
解得 （2分）
（3）设两种离子在磁场中的圆周运动的半径为R1和R2，
由qvB＝M eq \f(v2,R) 得 R1＝eq \f(1,B) eq \r(\f(2UM,q)) （1分）
同理 R2＝eq \f(1,B) eq \r(\f(2Um,q))
半径关系 eq \f(R1,R2)＝eq \r(\f(M,m))，因为M=4m，所以R1=2R2 （1分）
画出两种离子在磁场中运动的临界情况如图所示，此时质量为M的正离子在收集板上的最低点与质量为m的正离子在收集板上的最高点重合．
此时狭缝最大值x应满足x＝2R1－2R2 （1分）
d＝2R1＋x （1分）
解得 x＝d （1分）
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