2020-2021学年河北省保定市定州市高二（下）期中物理试卷

2020-2021学年河北省保定市定州市高二（下）期中物理试卷

1. 我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是

A.  B.
C.  D.

2. 将一个质量为m的小木块放在光滑的斜面上，使木块从斜面的顶端由静止开始向下滑动，滑到底端总共用时t，如图所示，设在下滑的前一半时间内木块的动量变化为，在后一半时间内其动量变化为，则：为

A. 1：2 B. 1：3 C. 1：1 D. 2：1

3. 长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是
   
           A B C D

A.  B.  C.  D.

4. 如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若 三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为

A.  B.  C.  D.

5. 如图所示，有界匀强磁场边界线，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场。其中穿过a点的粒子速度与MN垂直；穿过b点的粒子速度与MN成角，设粒子从S到a、b所需时间分别为和带电粒子重力不计，则：为

A. 1：3 B. 4：3 C. 3：2 D. 1：1

6. 一带负电的粒子在电场中做直线运动的图像如图所示，、时刻分别经过M、N两点，已知在运动过程中粒子仅受电场力作用，则下列判断正确的是
    

A. 该电场可能是由某正点电荷形成的
B. M点的电势低于N点的电势
C. 带电粒子从M点运动到N点的过程中，电势能逐渐增大
D. 带电粒子在M点所受电场力大于在N点所受电场力

7. 如图所示，螺线管与灵敏电流计相连，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管。下列说法正确的是
    

A. 电流计中的电流先由a到b，后由b到a
B. a点的电势始终低于b点的电势
C. 磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量
D. 磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度

8. 如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等．一个正电荷在等势面处的动能为20J，运动到处的动能为零．若取为零势面参考平面，则当此电荷的电势能为4J时，它的动能是不计重力和空气阻力

A. 16J B. 19J C. 6J D. 4J

9. 如图所示，直角三角形ABC的边长AB长为L，为，三角形所围区域内存在着磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m，带电荷量为q的带电粒子不计重力从A点沿AB方向射入磁场，在磁场中运动一段时间后，从AC边穿出磁场，则粒子射入磁场时的最大速度是

A.  B.  C.  D.

10. 如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器的滑动端向下滑动的过程中
     

A. 电压表与电流表的示数都减小
B. 电压表与电流表的示数都增大
C. 电压表的示数增大，电流表的示数减小
D. 电压表的示数减小，电流表的示数增大

11. 用波长为和的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为3：1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有

A. 该种金属的逸出功为
B. 该种金属的逸出功为
C. 波长超过的光都不能使该金属发生光电效应
D. 波长超过的光都不能使该金属发生光电效应

12. 某理想变压器原、副线圈的匝数比为55：9，原线圈所接电源电压按图所示规律变化，副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为40W，则下列判断正确的是

A. 副线圈两端输出的电压为
B. 原线圈中电流表的示数约为
C. 变压器的输入、输出功率之比为55：9
D. 原线圈两端电压的瞬时值表达式为

13. 有一变化的匀强磁场垂直如图甲所示的线圈平面，若规定磁场垂直线圈平面向里为磁感应强度的正方向，电流从a经R流向b为电流的正方向．现在已知R中的感应电流I随时间t变化图象如图乙所示，那么垂直穿过线圈平面的磁场可能是图中的

A.  B.
C.  D.

14. 如图所示，足够长的“U”形光滑金属导轨平面与水平面成角，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒接入电路的部分的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中

A. a点的电势高于b点的电势
B. ab棒中产生的焦耳热小于ab棒重力势能的减少量
C. 下滑的位移大小为
D. 受到的最大安培力大小为

15. 某同学用图甲所示装置测定重力加速度。已知打点频率为
     
    实验时下面步骤的先后顺序是__________
    A.释放纸带                  打开打点计时器
    打出的纸带如图乙所示，可以判断实验时重物连接在纸带的______填“左”或“右”端。
    图乙中是连续的几个计时点，每个计时点到0点的距离d如表所示：

根据这些数据可求出重力加速度的测量值为______________。保留三位有效数字

16. 二极管具有单向导电性，其正向电阻很小，反向电阻很大，现有一个二极管其正极记为A、负极记为某同学研究二极管正、反向电阻的相关实验操作过程如下：
    先用多用电表的欧姆档测量其电阻，其正向电阻约为，反向电阻约为，则在测量二极管的正向电阻时，电表的红表笔应接______填“A”或“B”。
    该同学设计了如图所示的电路用伏安法进一步测量该二极管正反向电压均为2V时的电阻值，二极管接在1、2之间，电压表的内阻约为，选用多用电表的直流电流档作为电流表接在3、4之间。该多用电表的直流电流有三个量程，量程和对应的内阻分别为：①，内阻约；②50mA，内阻约为；③250mA，内阻约为则在实验过程中，多用电表的红表笔应与接线柱______填“3”或“4”相连；测二极管的反向电阻时电流表的量程应选用______填“①”、“②”或“③”，单刀双掷开关应拨向接点______填“5”或“6”。
17. -个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图所示，AB与电场线夹角，已知带电微粒的质量，电量，A、B相距取求：
    电场强度的大小和方向？
    要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少？
    
    
    
    
    
    
     
18. 矩形线圈abcd，长，宽，匝数，线圈回路总电阻整个线圈平面内均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图所示，求：
    线圈回路中产生的感应电动势和感应电流；
    当时，线圈的ab边所受的安培力大小；
    在内线圈回路产生的焦耳热．
    
    
    
    
    
    
     
19. 如图，在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场．现有一质量为m、电量为的粒子重力不计从坐标原点O以速度大小为射入磁场，其入射方向与x轴的正方向成角．当粒子第一次进入电场后，运动到电场中P点处时，方向与x轴正方向相同，P点坐标为〔，L〕求：
    粒子运动到P点时速度的大小为v；
    匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B；
    粒子从O点运动到P点所用的时间
    
    
    
    
    
    
    
    

答案和解析

1.【答案】A
 

【解析】解：核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下如超高温和高压，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式，
用快速粒子天然射线或人工加速的粒子穿入原子核的内部使原子核转变为另一种原子核的过程，这就是原子核的人工转变
由此可知：核反应方程是原子核的聚变反应；B与C属于原子核的人工核转变；D属于裂变反应；
故只有A正确；BCD错误；
故选：A。
正确解答本题需要掌握：裂变、聚变的反应的特点，即可分析核反应的性质．
本题考查核反应的分类，要正确理解核裂变、聚变及其他相关核反应的性质，并掌握质量数守恒电荷数守恒分析核反应方程．
 

2.【答案】C
 

【解析】解：木块由光滑斜面顶端自由下滑，做初速度为0的匀加速运动，总共用时t，设加速度为a，则时木块速度为，滑至底端时木块速度为，前一半时间内木块动量变化量，后一半时间内动量变化量，则：：：1，故C正确，ABD错误。
故选：C。
根据匀变速直线运动的规律得到前后两段时间内速度变化，再根据冲量的计算公式求解。
本题主要是考查冲量的计算，能够根据匀变速直线运动的规律得到前后两段时间内的速度变化，掌握冲量的定义式是关键。
 

3.【答案】A
 

【解析】解：A、电流方向与磁场方向的夹角为，则安培力。故A正确；
B、电流的方向与磁场方向垂直，则安培力为。故B错误；
C、电流的方向与磁场方向垂直，则安培力。故C错误；
D、电流的方向与磁场方向垂直，则安培力。故D错误。
故选：A。
根据求解安培力的大小，注意表示电流方向与磁场方向的夹角。
解决本题的关键知道安培力的大小公式，当电流的方向与磁场方向平行，，当电流的方向与磁场方向垂直，。
 

4.【答案】B
 

【解析】解：设c电荷带电量为Q，以c电荷为研究对象受力分析，

根据平衡条件得a、b对c的合力与匀强电场对c的力等值反向，即：

所以匀强电场场强的大小为。
故选：B。
三个小球均处于静止状态，以整个系统为研究对象根据平衡条件得出c的电荷量，再以c电荷为研究对象受力分析求解。
本题主要考查库仑定律及平行四边形定则。
 

5.【答案】C
 

【解析】解：粒子在磁场中运动的周期的公式为，由此可知，粒子的运动的时间与粒子的速度的大小无关，所以粒子在磁场中的周期相同，由粒子的运动的轨迹可知，通过a点的粒子的偏转角为，通过b点的粒子的偏转角为，所以通过a点的粒子的运动的时间为，通过b点的粒子的运动的时间为，所以从S到a、b所需时间：为3：2，所以C正确。
故选：C。
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据粒子的运动的轨迹和粒子做圆周运动的周期公式可以判断粒子的运动的时间。
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题一般程序是
  1、画轨迹：确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹。
  2、找联系：轨迹半径与磁感应强度、速度联系；偏转角度与运动时间相联系，时间与周期联系。
 

6.【答案】C
 

【解析】解：由速度时间图象可知：粒子在电场中做匀减速直线运动，加速度是一个定值，所以电场力不变，场强不变，因此该电场可能是匀强电场，不可能是由某正点电荷形成的，故AD错误；
B.粒子的速度减小，所以带电粒子所受的电场力方向从，而粒子带负电，则电场线方向从，所以M点的电势高于N点的电势，故B错误；
C.由速度图象可知，带电粒子在从M点到N点的过程中，速度减小，动能减小，根据能量守恒定律可知，电势能逐渐增大，故C正确。
故选：C。
由速度时间图象分析粒子速度的变化，根据能量守恒定律分析电势能的变化。粒子在电场中做匀减速直线运动，加速度是一个定值，所以电场力不变，是匀强电场，
本题主要抓住速度时间图象的特点：斜率等于加速度，分析出粒子做匀减速直线运动，能根据能量守恒定律或电场力做功与电势能的关系来判断粒子电势能的变化情况。
 

7.【答案】D
 

【解析】解：A、当磁铁N极向下运动，导致穿过线圈的磁通量变大，且方向向下，则由楞次定律可得线圈中产生感应电流方向盘旋而下，螺线管下端相当于电源的正极。所以通过G的电流方向为从b到a，当S极离开螺线管时，穿过线圈的磁通量变小，且方向向下，则螺线管上端相当于电源的正极。所以通过G的电流方向为从a到b，则a点的电势先低于b点的电势，后高于b点电势，故AB错误；
C、磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量和磁铁的动能，故C错误；
D、磁铁刚离开螺线管时，正在远离螺线管，磁铁受到的磁场力阻碍磁铁远离螺线管去留，则加速度，故D正确。
故选：D
当磁铁的N极向下运动，导致穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生感应电动势。由楞次定律可得感应电流的方向，从而判断电流计中电流方向，感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，根据来拒去留的判断口诀分析在各点的受力情况，从而知道加速度的大小。
本题考查了楞次定律的应用，重点是根据磁通量的变化判断出感应电流的有无和方向，能根据来拒去留的判断口诀分析在各点的受力情况，难度适中。
 

8.【答案】C
 

【解析】解：设两相邻等势面间的电势差为，正电荷的电量为q。根据仅在电场力作用下，电荷的电势能与动能之和E保持不变，有：
，
解得：
从而可得：故C正确。
故选：C。
根据动能定理求出电荷从等势面处运动到处电场力所做的功，从而得出电势能的变化量，根据为零势面，得出处和处得电势能．在运动的过程中，电荷的电势能和动能之和保持不变，根据总能量守恒，由能量守恒定律即可得出电荷的电势能为4J时它的动能．
解决本题的关键知道电场力做功和电势能的变化关系，以及知道电荷的电势能和动能之和保持不变．
 

9.【答案】C
 

【解析】解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出粒子的运动的临界轨迹，如图所示：

图中四边形ABDO是正方形，故圆周的半径为：；
洛伦兹力提供向心力，故：
解得：
故选：C。
粒子射入磁场时与AC边界的夹角为，根据圆周的对称性，离开磁场时与AC边界的夹角也应该是，故粒子不可能从C点离开，其临界轨迹是与BC边相切，结合几何关系得到轨道半径，然后根据牛顿第二定律列式求解粒子射入磁场时的最大速度．
本题关键是明确粒子的运动规律，画出临界轨迹，结合几何关系确定轨道半径，根据牛顿第二定律列式求解最大速度，注意粒子不能从C点射出．
 

10.【答案】A
 

【解析】解：滑片下移，则滑动变阻器接入电阻减小，则总电阻减小，电路中总电流增大，内阻两端电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表示数减小；
由欧姆定律可知，上的分压增大，故并联部分电压减小，即可知电流表示数减小，故A正确，BCD错误；
故选
由电路图可知与并联后与串联，电压表测路端电压；由滑片的移动可知滑动变阻器接入电阻的变化，则由闭合电路欧姆定律可得出电路中电流的变化及路端电压的变化，再分析局部电路可得出电流表中示数的变化．
分析闭合电路的欧姆定律的动态分析的题目时，一般要按先外电路、再内电路、后外电路的思路进行分析；重点分析电路中的路端电压、总电流及部分电路的电流及电压变化．
 

11.【答案】BC
 

【解析】解：AB、设该金属的逸出功为，根据爱因斯坦光电效应方程可知，用波长为和的光照射该金属，最大初动能分别为


且根据题意结合
可知：：1
联立解得，故A错误，B正确；
CD、设极限波长为，则根据爱因斯坦光电效应方程可知，
，故，
故波长超过的光都不能使该金属发生光电效应，故C正确，D错误。
故选：BC。
根据爱因斯坦光电效应方程，并依据发生光电效应现象的条件，即可求解。
考查爱因斯坦光电效应方程的应用，理解光电效应产生的条件。
 

12.【答案】BD
 

【解析】解：A、原线圈电压有效值为220V，变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比，所以输出电压的有效值为，故A错误；
B、灯泡两端的电压为36V，流过灯泡的电流为，根据电流与匝数成反比知原线圈中的电流为，故B正确；
C、变压器只能改变交流电的电压，而不能改变频率和功率，即对于理想变压器的输入功率和输出功率相等，故C错误；
D、从图上可以看出，交流电的周期，所以频率为50Hz，电压峰值为，角速度为，所以电压的瞬时值表达式为，故D正确。
故选：BD。
根据图象可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论。
掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题。
 

13.【答案】AB
 

【解析】解：A、在内，磁场垂直线圈平面向里，磁通量均匀减小，根据楞次定律判断可知，线圈中产生顺时针方向的电流，R中电流从a经R流向b，为正方向，感应电流大小为
；在内，磁场垂直线圈平面向里，磁通量均匀增大，根据楞次定律判断可知，线圈中产生逆时针方向的电流，R中电流从b经R流向a，为负方向，感应电流大小为故A正确。
B、在内，磁场垂直线圈平面向外，磁通量均匀增大，根据楞次定律判断可知，线圈中产生顺时针方向的电流，R中电流从a经R流向b，为正方向，感应电流大小为
；在内，先磁场垂直线圈平面向外后向里，磁通量均匀变化，根据楞次定律判断可知，线圈中产生逆时针方向的电流，R中电流从b经R流向a，为负方向，感应电流大小为故B正确。
C、在内，磁场垂直线圈平面向里，磁通量均匀增加，根据楞次定律判断可知，线圈中产生逆时针方向的电流，R中电流从b经R流向a，为负方向，感应电流大小为
；在内，磁场垂直线圈平面向里，磁通量均匀减小，根据楞次定律判断可知，线圈中产生顺时针方向的电流，R中电流从a经R流向b，为正方向，感应电流大小为与图象不符。故C错误。
D、在内，磁场垂直线圈平面向外，磁通量均匀减小，根据楞次定律判断可知，线圈中产生逆时针方向的电流，R中电流从b经R流向a，为负方向，感应电流大小为
；在内，磁场垂直线圈平面向里，磁通量均匀增加，根据楞次定律判断可知，线圈中产生逆时针方向的电流，R中电流从b经R流向a，为负方向，感应电流大小为与图象不符。故D错误。
故选：AB。
图象的斜率等于，感应电动势，斜率一定，产生的感应电动势一定，感应电流也一定．根据楞次定律判断感应电流的方向．
本题考查法拉第电磁感应定律及楞次定律的应用，注意在图中同一条直线磁通量的变化率是相同的．
 

14.【答案】BC
 

【解析】解：A、根据右手定则知，通过ab棒的电流方向为b到a，则a点的电势高于b点的电势，故A错误；
B、ab棒下降的过程中，重力势能的减小量等于动能的增加量以及ab棒产生的焦耳热之和，故B正确；
C、根据得下滑的位移大小为，故C正确；
D、当导体棒的加速度为零时，速度最大，感应电流最大，安培力最大，即为，故D错误。
故选：BC。
根据右手定则判断出感应电流的方向，从而得出电势的高低。根据能量守恒定律分析ab棒中产生的焦耳热和重力势能减小量的关系。根据电量的经验表达式求出下滑的位移。当速度最大时，电流最大，安培力最大，结合安培力公式和切割产生的感应电动势公式以及欧姆定律求出安培力的最大值。
本题考查了电磁感应与电路和能量的综合运用，会根据右手定则判断感应电流的方向，以及掌握安培力的经验表达式，并能灵活运用。
 

15.【答案】；左   ；
 

【解析】解：根据打点计时器的使用步骤，应先接通电源，后释放纸带，故顺序为B、A。
纸带与重物相连的那端最先打点，故点的分布比较密集些，所以重物连接在纸带的左端。
我们用逐差法来求重力加速度的测量值。根据表中的数据可得
。
故答案为：；左；。
用打点计时器做实验时，实验步骤要求先接通电源，让打点计时器正常工作后，释放纸带；
纸带与重物相连的那端最先打点，故点的分布比较密集些；
根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小。
本题是利用自由落体运动测定重力加速度。注意打点计时器的使用方法，能熟练根据匀变速直线运动的公式求解速度和加速度等物理量，要知道实验过程中重物受到空气阻力和限位孔与纸带间的摩擦阻力等作用对实验结果的影响。
 

16.【答案】B 3 ①  6
 

【解析】解：多用电表测电阻时红表笔接表内电池的负极，所以测二极管的正向电阻时应与二极管的负极相连即与B相连；
红表笔是多用电表作直流电流表使用时的正接线柱，故应与接线柱3相连；
电压为2V时，二极管接时的电流约为，所以应选用量程①；
根据电压表和电流表内阻应采用电流表内接法，所以单刀双掷开关应合向6。
故答案为：；；①； 6。
多用电表红表笔接表内电池的负极；在外部红表笔是多用电表作直流电流表使用时的正接线柱；根据电压为2V时，二极管接时的电流约为分析电流表的路程；电流表内接分析单刀双掷开关应合向哪个位置。
以二极管正、反向电阻的测量为实验命题背景考查学生运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器处理问题和简单设计实验的能力。
 

17.【答案】解：微粒只在重力和电场力作用下沿AB直线运动，故合力一定与速度在同一条直线上，可知电场力的方向水平向左，如图所示．
微粒所受合力的方向由B指向A，与初速度方向相反，微粒做匀减速直线运动．
在垂直于AB方向上，有：

所以电场强度为：
电场强度的方向水平向左
微粒由A运动到B时的速度时，微粒进入电场时的速度最小，由动能定理得：

代入数据，解得：
答：电场强度的大小为，方向水平向左；
要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是
 

【解析】根据直线运动的条件并结合受力分析，得到电场力的方向，最终分析出物体的运动规律，根据力的合成的平行四边形定则并结合几何关系得到电场力，求出电场强度；
对粒子的运动过程运用动能定理列式求解即可．
本题关键结合运动情况得到粒子受力的受力情况，然后根据动能定理列式求解．
 

18.【答案】解：由图可知磁感应强度随时间的变化率
 
感应电动势为

感应电流为
 
当时，磁感应强度，则安培力为

在内线圈回路产生的焦耳热

答：线圈回路中产生的感应电动势2 V和感应电流；
当时，线圈的ab边所受的安培力大小；
在内线圈回路产生的焦耳热
 

【解析】线圈在变化的磁场中，产生感应电动势，形成感应电流，由法拉第电磁感应定律来求出感应电动势大小．借助于闭合电路的殴姆定律来算出感应电流大小．
通电导线处于磁场中受到安培力，则由公式可求出安培力的大小．
由于磁通量的变化，导致线圈中产生感应电流，根据焦耳定律可得回路中产生的热量．
本题对法拉第电磁感应定律、闭合电路殴姆定律、焦耳定律及安培力的公式熟练掌握，同时线圈中通电发热，将电能转化热能．
 

19.【答案】解：粒子运动轨迹如图所示，OQ段为圆周，QP段为抛物线，粒子在Q点时的速度大小为，根据对称性可知，方向与x轴正方向成角，可得：
解得：
在粒子从Q运动到P的过程中，由动能定理得：
 
解得：，
水平方向的位移为：
竖直方向的位移为：
可得：，
由，故粒子在OQ段圆周运动的半径
根据牛顿第二定律得：
解得：
粒子从O点运动到Q所用的时间为：，
设粒子从Q到P所用时间为，在竖直方向上有：，
则粒子从D点运动到P点所用的时间为：
答：粒子运动到P点时速度的大小为v为；
匀强电场的电场强度E为，匀强磁场的磁感应强度B为；
粒子从O点运动到P点所用的时间t为
 

【解析】带电粒子以与x轴成垂直进入匀强磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，接着又以与x轴成进入匀强电场，当到达P点时速度恰好与x轴平行．由粒子在电场O点的速度分解可求出到P点时速度的大小
粒子从离开磁场到运动到P点的过程中，运用动能定理求解电场强度．
由类平抛运动与圆周运动结合几何关系可求出圆弧对应的半径，根据粒子在磁场中，洛伦兹力提供向心力可算出磁感应强度．
由磁场中粒子的周期公式及电场中运动学公式可求出粒子从O点到P点的时间
本题也可将粒子的运动轨迹逆向思考，看成粒子在电场中以一定速度做类平抛运动后，进入匀强磁场中做匀速圆周运动．