福建省莆田第一中学2020-2021学年高二上学期期末考试物理试题+Word版含答案【KS5U+高考】

莆田第一中学2020～2021学年度上学期期末考试试卷

高二  物理选修3-1，3-2

命题人：

一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。）

1．将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是(    )

A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关

B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大

C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大

D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同

2．如图所示，粗糙水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时弹簧为原长，若在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通有垂直纸面向里的电流时，磁铁仍保持静止，则(    )  

A．弹簧有被拉伸的趋势

B．磁铁受到水平向左的摩擦力

C．磁铁对地面的压力将减小

D．磁铁对地面的压力将增大

3. 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极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是(    ) 

A．增大匀强电场间的加速电压   

B．减小磁场的磁感应强度

C．减小狭缝间的距离                  

D．增大D形金属盒的半径

4．如图所示，设套在条形磁铁的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)应是(    )  

A．有顺时针方向的感应电流

B．有逆时针方向的感应电流

C．有先逆时针后顺时针方向的感应电流

D．无感应电流

5．已知电流强度为I的通电长直导线在距离为r的地方产生的磁感应强度大小为B＝，k为常数。如图所示，三根通有电流大小相等的长直导线垂直正方形abcd 所在平面，且分别位于 a、c、d 三个顶点。a、d 处导线中的电流方向与 c处导线的电流方向相反。已知 a 处导线在 b 处产生的磁感应强度大小为 B，则 b点的磁感应强度大小为(    )   

A．           B．  

C．          D． 

6．如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r、电阻为4R的圆环，PQ为圆环的直径，在PQ左右两侧均存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反．一根长为2r、电阻不计的金属棒MN绕着圆心O以角速度ω顺时针匀速转动，金属棒与圆环紧密接触．下列说法正确的是(    )　

A．金属棒MN中的电流大小为

B．金属棒MN两端的电压大小为Bωr2

C．金属棒MN在转动一周的过程中电流方向不变

D．图示位置金属棒中电流方向为从N到M

7．如图所示，三个半径分别为R、2R、6R的同心圆将空间分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域，其中圆形区域Ⅰ和环形区域Ⅲ内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度分别为B和0.5B．一个质子从区域Ⅰ边界上的A点以速度v沿半径方向射入磁场，经磁场偏转恰好从区域Ⅰ边界上的C点飞出，AO垂直CO，则关于质子的运动，下列说法正确的是(    )  　　

A．质子最终将离开区域Ⅲ在区域Ⅳ匀速运动

B．质子最终将一直在区域Ⅲ内做匀速圆周运动

C．质子最终将一直在区域Ⅰ内做匀速圆周运动

D．质子能够回到初始点A，且周而复始的运动

8．如图所示，矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界OO’平行，线框平面与磁场方向垂直．设OO’下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图像不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律(    ) 

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

9．如右图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿AB方向射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则(    ) 　

A．从P射出的粒子速度大        

B．从Q射出的粒子速度大

C．从P射出的粒子，在磁场中运动的时间长  

D．两粒子在磁场中运动的时间一样长

10．如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计，已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)．则(    )

A．电路中感应电动势的大小为Blv

B．电路中感应电流的大小为

C．金属杆所受安培力的大小为

D．金属杆的热功率为

11．如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B，有一个带正电的小球(电荷量为＋q、质量为m)从电磁复合场上方的某一高度处自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的电磁复合场的是(    )　

12．如图所示，粗糙的平行金属导轨与水平面的夹角为θ，宽为L，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B，导轨上、下两边分别连接电阻R1和R2，质量为m的导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g，则导体棒ab沿着导轨下滑的过程中(    )

A．R1和R2发热功率之比P1 : P2=R2 : R1

B．导体棒匀速运动时的速度v=

C．安培力对导体棒做的功等于导体棒机械能的减少量

D．重力和安培力对导体棒做功之和大于导体棒动能的增量

三、实验题（本题共2小题，共16分）

13．(1)如图所示(a)，螺旋测微器的读数为            .

(a)                                                             (b)

(2)在实验室，小柯同学想测出某种材料的电阻率.由于不知是何种材料，也不知其大约阻值，于是，他用多用电表先粗测该材料一段样品的电阻，经正确操作后，用“×100”档时发现指针偏转情况如图所示(b)，则他应该换用      档           .（填“×10”或“×1k”）重新测量．换档后，在测量前先要           ；

14．某同学为了测电流表A1的内阻精确值，有如下器材：

电流表A1（量程300 mA，内阻约为5Ω)；

电流表A2（量程600 mA，内阻约为1Ω) ；

电压表V（量程15 V，内阻约为3 kΩ) ；

定值电阻R0 (5Ω) ；

滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流为1A)；

滑动变阻器R2(0～250Ω，额定电流为0.3 A)；

电源E（电动势3 V，内阻较小）；

导线、开关若干．

(1) 要求电流表A1的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能的减少误差．在如图所示线框内画出测量用的电路图，并在图中标出所用仪器的代号．

(2)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1 =           ；式中各符号的意义是                      ．

四、计算题（本题共4小题，共44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；有数值计算题，答案中必须明确写出数值和单位。）

15．(8分）如图所示，真空中狭长区域的匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，宽度为d，电子从边界CD外侧垂直射入磁场，入射方向与CD的夹角为θ．已知电子的质量为m、电荷量为q，为使电子从磁场的另一侧边界EF射出，求电子的速度v应为多大？

16．(10分）将一根阻值R=0.8Ω的导线弯成一个圆形线圈，放置在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，如图甲所示，此时线圈的面积S=0.4m2.现同时向两侧拉动线圈，使线圈的面积在Δt=0.5s时间内减小为原来的一半，如图乙所示．在上述变化过程中，求：

(1)线圈中感应电动势的平均值E；

(2)通过导线横截面的电荷量q．

17．(12分）如图所示，光滑导轨MN和PQ固定在同一水平面上，两导轨距离为L，N、Q两端接有阻值为R定值电阻，两导轨间有一边长为 的正方形区域abcd，该区域内有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B．一粗细均匀、质量为m的金属杆与导轨接触良好并静止于ab处，金属杆接在两导轨间的电阻为R．现用一恒力F沿水平方向拉杆，使之由静止向右运动，若杆拉出磁场前已做匀速运动，不计导轨的电阻，忽略空气阻力，求：

(1)金属杆做匀速运动时的速率？

(2)金属杆出磁场前的瞬间金属杆在磁场中的那部分两端的电压？

(3)金属杆穿过整个磁场过程中金属杆上产生的焦耳热？ 

18．(14分）如图所示，在xOy竖直平面内，长为L的绝缘轻绳一端固定第一象限的P点，另一端拴有一质量为m、带电荷量为+q的小球，OP距离也为L且与x轴的夹角为60°.在x轴上方有水平向左的匀强电场，场强大小为 ，在x轴下方有竖直向上的匀强电场，场强大小为，过O和P两点的虚线右侧存在方向垂直xOy平面向外,磁感应强度为B的匀强磁场.小球置于y轴上的C点时，绳恰好伸直且与y轴夹角为30°，小球由静止释放后将沿CD方向做直线运动，到达D点时绳恰好绷紧，小球沿绳方向的分速度立即变为零，并以垂直于绳方向的分速度摆下，到达O点时将绳断开.不计空气阻力.求:

(1)小球刚释放瞬间的加速度大小a；

(2)小球到达O点时的速度大小v；

(3)小球从O点开始到最终离开x轴的时间t.

莆田第一中学2020～2021学年度上学期期末考参考答案

高二  物理选修3-1，3-2

一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。）

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

三、实验题（本题共2小题，共16分）

13．(1) 2.718—2.722mm   (2)×1k；欧姆调零   14．(1) 如图所示

(2)r1=；I1和I2分别表示某次测量表A1和表A2的读数，R0为定值电阻的阻值.

四、计算题（本题共4小题，共44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；有数值计算题，答案中必须明确写出数值和单位。）

15．(8分）

如图所示，电子恰好从EF边射出时:

由几何知识可得：r+rcosθ=d               ①

根据洛伦兹力提供向心力得：Bqv0=m    ②

由①②得：v0=                  ③

所以电子的速度v应满足：v>

16．（10分）

(1)根据法拉第电磁感应定律可得：       ①

所以                            ②   

(2)  通过导线横截面的电荷量：    ③

所以                                ④

17．（12分）

(1)根据法拉第电磁感应定律得：                ①

根据欧姆定律得：                              ②

杆所受安培力得：                           ③

由于杆匀速运动，由平衡条件得：               ④

联立①②③④解得，杆匀速运动的速率          ⑤

(2)由可得：                       ⑥

故金属杆出磁场前的瞬间金属杆在磁场中的那部分两端的电压为：

                                           ⑦

联立⑥⑦解得：                              ⑧

(3)设整个过程中产生的总电热为Q．

根据能量守恒得：                      ⑨

由串联电路特点，杆上产生的电热               ⑩

联立⑨⑩解得      

18．（14分）

（1）如图所示，小球由静止释放时，所受重力和电场力的合力大小为：F=

根据牛顿第二定律有：F合=ma，解得：

（2）设小球到达D点时的速度为v0，由运动学公式有：v02=2aL，

垂直于绳方向的分速度为：v1=v0cos30˚，

解得：v1=

从D点到O点的过程中，由动能定理得：mgLcos30˚-qE1L(1-sin30˚)=mv2-mv12

解得：v=

（3）因为qE2=mg，小球从O点以v垂直于虚线进入磁场将做匀速圆周运动,

根据洛伦兹力提供向心力得：

故运动轨迹半径为：

周期为：

小球进入磁场中运动圆周后又垂直于虚线射出磁场，以v做匀速直线运动第一次打在x轴上，匀速直线运动的距离为d=2rtan60˚=2r

t1=

小球再次进入电场E1后，小球所受重力和电场力的合力垂直于v，小球做类平抛运动：

解得：

所以：t=t1+t2+t3 =