浙江省宁波市奉化区2021-2022学年高二物理上学期期末试题（Word版附解析）

奉化区高二物理期末考试卷第一学期

满分：100分考试时间：90分钟

一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）

1. 下列物理量中属于矢量的是（　　）

A. 磁通量 B. 电动势

C. 电流 D. 磁感应强度

【1题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】ABC．磁通量、电动势是只有大小没有方向的标量，电流有大小，有方向，但电流运算时不遵守矢量运算法则，也是标量，ABC错误；

D．磁感应强度是矢量，D正确。

故选D。

2. 在能量量子化研究的历程中，以下说法中正确的是（　　）

A. 黑体即不反射电磁波，也不向外辐射电磁波

B. 一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度无关

C. 类似于能量量子化，任何物体的带电量也是“量子化”的

D. 普朗克借助于能量的量子化假设，提出“光由光子构成”

【2题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．黑体不反射电磁波，但会向外辐射电磁波，即黑体辐射，故A错误；

B．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体温度有关，故B错误；

C．类似于能量的量子化，任何物体的带电量也是“量子化”的，即只能是元电荷的整数倍，故C正确；

D．爱因斯坦借助于能量的量子化假设，提出“光由光子构成”，故D错误。

故选C。

3. 超纯水（Ultrapurewater）又称UP水，是为了研制超纯材料（半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等），应用蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精细技术生产出来的水，其电阻率大于18MΩ·cm，或接近18.3MΩ·cm极限值（25°C）。以下说法中，正确的是（　　）

A. 电阻率和温度并无关系

B. 超纯水电阻率大，导电能力非常微弱

C. 超纯水电阻率和存放容器的横截面积有关

D. 去离子化制作超纯水，制作前、后的电阻率并无变化

【3题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．电阻率和温度有关，故A错误；

B．超纯水电阻率大，导电能力非常微弱，故B正确；

C．超纯水的电阻率和存放容器的横截面积无关，故C错误；

D．去离子化制作超纯水，制作后的超纯水中离子浓度减小，导电能力减弱，电阻率增大，故D错误。

故选B。

4. 将图中A是三个一样的强磁体，B、C和D均是一样的紫铜管，在紫铜管C和D上锯去一部分（白色区域），如图中的乙和丙图所示。现将强磁体释放，强磁体在B、C和D中下落的时间分别是t1、t2和t3，关于下落时间说法正确的是（　　）

A. t1=t2=t3 B. t1>t2>t3

C. t1>t3>t2 D. t1<t2<t3

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】由图可知三根紫铜管中能够形成闭合回路的区域长度关系为

紫铜管中能够形成闭合回路的区域长度越长，强磁体下落过程中，在紫铜管中形成的感应电流的磁场对强磁体的阻碍时间越长，则强磁体下落时间越长，因此

t1>t2>t3

故选B。

5. 平面a和平面b相互垂直，平面b中直线PQ和MN垂直。电荷量为＋q的粒子以速度v运动，途径两直线交点，且恰在a平面内，如图甲所示，磁场方向垂直于平面b。该粒子此时所受洛伦兹力方向正确的是（　　）

A. 由P指向Q，如图乙中F1所示

B. 由N指向M，如图乙中F2所示

C. 由Q指向P，如图乙中F3所示

D. 位于平面a，垂直于速度v，如图乙中F4所示

【5题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】由左手定则可以判断洛伦兹力方向为，ABD错误，C正确。

故选C。

6. 如图所示，有一闭合的金属线框abcd，放置在垂直于纸面的匀强磁场中，匀强磁场方向与线框平面垂直。在仅有线框移动的情况下，发现ab边受到竖直向上的安培力，则此时线框处于以下哪种运动（　　）

A. 水平向左平移

B. 水平向右平移

C. 沿磁场边界向上平移

D. 沿磁场边界向下平移

【6题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】由于ab边受到竖直向上的安培力，根据左手定则，可知线框中的电流方向为顺时针方向，再根据安培定则可知，感应电流的磁场方向垂直纸面向里，根据楞次定律“增反减同”可知，原磁场磁通量增大。

A．当线框水平向左平移时，穿过线框的磁通量增大，故A正确；

B．当线框水平向右平移时，穿过线框的磁通量减小，故B错误；

CD．沿磁场边界上下平移时，穿过线框的磁通量不变，故CD错误。

故选A。

7. 如图为某扫地机器人，已知其工作的额定电压为15V，额定功率为30W，充电额定电压为24V，额定电流为0.5A，电池容量为2000mA·h，则下列说法中错误的是（　　）

A. 机器人充满电大约需要4h

B. 电池容量是指电池储存电能的大小

C. 机器人正常工作时的电流为2A

D. 机器人充满电后连续工作时间约为1h

【7题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．机器人充满电大约需要

故A正确；

B．电池容量是指电池储存电荷量的大小，故B错误；

C．机器人正常工作时的电流为

故C正确；

D．机器人充满电后连续工作时间约为

故D正确。

本题选错误的，故选B。

8. 如图所示，金属杆MN用两根绝缘细线悬于天花板的O、O′点杆中通有垂直于纸面向里的恒定电流空间有竖直向上的匀强磁场，杆静止时处于水平，悬线与竖直方向的夹角为θ，若将磁场在竖直面内沿逆时针方向缓慢转过90°，在转动过程中通过改变磁场磁感应强度大小保持悬线与竖直方向的夹角不变，则在转动过程中，磁场的磁感应强度大小的变化情况是（　　）

A. 一直减小 B. 一直增大

C. 先减小后增大 D. 先增大后减小

【8题答案】

【答案】C

【解析】

【分析】分析通电导线的受力情况，当磁场旋转时通过图解法分析安培力的变化，从而分析磁感应强度的变化.

【详解】磁场在旋转的过程中，杆处于平衡状态，杆所受重力的大小和方向不变，悬线的拉力方向不变，由图解法可知，在磁场旋转的过程中，安培力先减小后增大，由F=BIL可知，磁场的磁感应强度先减小后增加，故选C.

【点睛】本题主要是考查安培力作用下的导体棒的平衡问题，解答此类问题要明确导体棒的受力情况，结合平衡条件列方程解答．

9. 如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）

A. 开关S闭合时，c灯立即亮，a、b灯逐渐亮

B. 开关S闭合，电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮

C. 开关S断开时，b、c灯立即熄灭，a灯逐渐熄灭

D. 开关S断开时，c灯立即熄灭，a、b灯逐渐熄灭

【9题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，由于线圈中产生自感电动势阻碍电流的增加，使得a灯逐渐亮，A错误；

B．开关S闭合，电路稳定后，三灯都亮，B错误；

CD．开关S断开时，c灯立即熄灭，由于在L中产生自感电动势阻碍电流的减小，则电流将在L与a、b灯之间形成新的回路，使得a、b灯逐渐熄灭，C错误，D正确。

故选D。

10. 如图所示电路中R1=R2=R3=3Ω，若在a、c两点之间加上U=9V的电压，则理想电流表的读数为（　　）

A. 0 B. 1A

C. 2A D. 3A

【10题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】根据电路连接方式可知R2和R3并联后再与R1串联接在电源两端，电流表测通过R2的电流，则电路总电阻为

总电流为

根据并联电路分流规律可知电流表的示数为

故选B。

11. 如图所示，在yz平面的环形金属线圈以坐标系原点O为中心，xy平面为水平面，地球磁场指向+y方向。位于原点O处的小磁针（图中未画出），可绕z轴在xy平面自由转动，当环形线圈中的电流为2.0A时，磁针与+x轴的夹角为37。（已知环形电流在O点产生的磁场，其磁感应强度和电流成正比，sin37＝0.6）。若要使磁针与+x轴的夹角变为45，则环形线圈中的电流应调整为（　　）

A. 1.2A B. 1.5A

C. 1.8A D. 2.5A

【11题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】根据安培定则可知环形电流在O点产生的磁场方向沿+x轴方向，设地磁场的磁感应强度大小为B，当环形线圈中的电流为I1=2.0A时，由题意并根据磁感应强度的矢量合成法则可得

若要使磁针与+x轴的夹角变为45，设环形线圈中的电流应调整为I2，同理可得

联立以上两式解得

故选B。

12. 如图所示，某地有一台风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为R的圆面。某时间内该地区的风速为v，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为ρ，假如这风力发电机将空气动能转化为电能的效率为η。则该发电机发电的功率为（　　）

A. πηρR2v2 B. πηρR2v3

C. πηρR2v2 D. πηρR2v3

【12题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】设t时间内与叶片相互作用的空气柱长度为l，则

   ①

空气柱质量为

   ②

由题意可知该发电机发电的功率为

   ③

联立①②③解得

   ④

故选B。

13. 如图所示，无重力空间中有一恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向外，大小为B，沿x轴放置一个垂直于xOy平面的较大的荧光屏，P点位于荧光屏上，在y轴上的A点放置一放射源，可以不断地沿平面内的不同方向以大小不等的速度放射出质量为m、电荷量为+q的同种粒子，这些粒子打到荧光屏上能在屏上形成一条亮线，P点处在亮线上，已知OA=OP=l，对于能打到P点的粒子，以下说法中错误的是（　　）

A. 这些粒子速度的最小值为

B. 这些粒子在磁场中运动的最长时间为

C. 这些粒子做圆周运动各圆心的连线是一条直线

D. 这些粒子做圆周运动的周期和速度大小无关

【13题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】A．设粒子的速度大小为v时，其在磁场中的运动半径为R，由牛顿运动定律有

若粒子以最小的速度到达P点时，其轨迹一定是以AP为直径的圆，如图中圆O1所示

由几何关系知

则粒子的最小速度

故A错误，符合题意；

BD．粒子在磁场中的运动周期，设粒子在磁场中运动时其轨迹所对应的圆心角为θ，则粒子在磁场中的运动时间为

由图可知，在磁场中运动时间最长的粒子的运动轨迹如图中圆O2所示，此时粒子的初速度方向竖直向上，由几何关系有

则粒子在磁场中运动的最长时间

故BD正确，不符合题意；

C．能达到P点的粒子圆周运动的圆心一定在AP连线的中垂线上，即图中O1O2连线上，故C正确，不符合题意。

故选A。

二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）

14. 从1822年至1831年近十年时间里，英国科学家法拉第心系“磁生电”。在他的研究过程中有两个重要环节：（1）敏锐地觉察并提出“磁生电”的闪光思想；（2）通过大量实验，将“磁生电”（产生感应电流）的情况概括为五种：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。结合你学过的相关知识，试判断下列说法正确的是（　　）

A. 环节（1）提出“磁生电”思想是受到了奥斯特的“电流磁效应”的启发

B. 环节（1）提出“磁生电”思想是为了对已经观察到的“磁生电”现象做出合理解释

C. 环节（2）中五种“磁生电”条件都可以概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”

D. 环节（2）中“在磁场中运动的导体”这种情况不符合“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”这一条件

【14题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．法拉第敏锐地觉察并提出“磁生电”闪光思想，是受到了奥斯特的“电流磁效应”的启发，故A正确，B错误；

C．环节（2）中五种“磁生电”条件都可以概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”，故C正确；

D．环节（2）中“在磁场中运动的导体”这种情况，可以视为运动的导体存在于某一假想的闭合回路中，当导体运动时，穿过闭合导体回路的磁通量会发生变化，故D错误。

故选AC。

15. 关于电磁波，以下说法中正确的（　　）

A. 麦克斯韦推算出电磁波速度等于光速，并提出光是以波动形式传播的一种电磁振动

B. 电磁波具有能量，如食物中的水分子在微波炉微波的作用下热运动加剧，温度升高

C. 同水波和声波的传播一样，电场和磁场的相互“激发”的电磁波传播也离不开介质

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，这两类电磁波波长较长

【15题答案】

【答案】AB

【解析】

【详解】A．麦克斯韦推算出电磁波速度等于光速，并提出光是以波动形式传播的一种电磁振动，故A正确；

B．电磁波具有能量，如食物中的水分子在微波炉微波的作用下热运动加剧，温度升高，故B正确；

C．电场和磁场的相互“激发”的电磁波传播不需要介质，故C错误；

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，这两类电磁波频率较高，波长较短，故D错误。

故选AB。

16. 研究某种射线装置的示意图如图所示。射线源发出的粒子以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的中央O点，出现一个亮点，粒子的重力不计。在板间加上垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场后，射线在板间做半径为r的圆周运动，然后打在荧光屏的P点。若在板间再加上一个竖直向下电场强度为E的匀强电场，亮点又恰好回到O点，由此可知该粒子（　　）

A. 带正电

B. 初速度为v＝

C. 比荷为＝

D. 增大E或B，可以让粒子向纸内偏转

【16题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据左手定则可知该粒子带正电，故A正确；

B．由题意可知粒子在电、磁复合场中做匀速直线运动，根据平衡条件有

解得

故B错误；

C．根据牛顿第二定律有

联立解得

故C正确；

D．增大E或B，可以让粒子在纸面内向下或向上偏转，故D错误。

故选AC。

三、非选择题（本题共6小题，共55分）

17. 某同学用如图所示的螺旋测微器测量小球的直径时，他应先使F靠近小球，再转动________（填仪器部件字母符号，下同）使F夹住小球，直至听到棘轮发出“嗒嗒”声音为止，拨动________使F固定后读数。正确操作后，螺旋测微器的示数如右图所示，则小球的直径是________mm。

【17题答案】

【答案】    ①. H    ②. G    ③. 5.700

【解析】

【详解】[1][2]用螺旋测微器测小球直径时，先先使F靠近小球，再转动H使F夹住小球，直至听到棘轮发出“嗒嗒”声音止，拨动G使F固定后读数。

[3]小球的直径

18. 某物理兴趣小组准备测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材：

A．电流表A1（量程3mA，内阻为199Ω）

B．电流表A2（量程3A，内阻为1Ω）

C．电压表V（量程3V，内阻很大）

D．滑动变阻器R（阻值范围0～5Ω，额定电流2A）

E．定值电阻R1＝1Ω

F．定值电阻R2＝1kΩ

以及待测干电池，开关、导线若干。

同学们根据提供的器材，设计了如图所示的实验电路图。

（1）请根据设计的电路图，将实物图中连线补充完整________；

（2）为了尽量减小误差且方便操作，图中电流表应选择________（选填“A1”或“A2”），定值电阻应选择________（选填“R1”或“R2”）；

（3）同学们利用上述实验装置测得了多组实验数据，并将电流表的读数作为横坐标，电压表的读数作为纵坐标，选取合适的标度，绘制了如图所示的图线。则该小组同学测定的干电池内阻r＝________Ω。（填含有a、b、c的表达式）

【18题答案】

【答案】    ①.     ②. A1    ③. R1    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]如图所示。

（2）[2][3]由于滑动变阻器最大阻值为5Ω，一节干电池的电动势约为1.5V，所以干路电流不超过

则电流表A2量程过大，电流表A1量程不够，因此需要将电流表A1进行扩量成改装，其并联的定值电阻应选择阻值较小的R1；

（3）[4]根据电表改装原理可知通过干电池的电流I′与电流表示数I之间的关系满足

所以U-I图像斜率绝对值的表示干电池的内阻，即

19. 糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，可利用聚光到纳米级的激光束进行治疗。一台功率为10W的氩激光器，能发出波长λ＝500nm的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要2×10-3J的能量，（普朗克常量h＝6.6×10-34J·s）求：

（1）每次“点焊”视网膜的时间；

（2）在这段时间内发出的激光光子的数量。（保留1位有效数字）

【19题答案】

【答案】（1）2×10-4s；（2）5×1015个

【解析】

【详解】（1）每次“点焊”视网膜的时间为

（2）每个光子的能量为

在这段时间内发出的激光光子的数量为

个

20. 如图所示，通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L＝1m的光滑绝缘框架上，匀强磁场方向垂直于框架平面向下（磁场仅存在于绝缘框架内），磁场的磁感应强度B＝0.3T。右侧回路中，电源的电动势E＝9V、内阻r＝1Ω。额定功率为6W、额定电压为3V的电动机M正常工作。取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度取g＝10m/s2。试求：

（1）电动机的额定电流IM与通过电源的电流I总；

（2）导体棒的质量m。

【20题答案】

【答案】（1）2A；6A；（2）0.2kg

【解析】

【详解】（1）电动机正常工作时，有

PM＝UIM

得

IM＝2A

通过电源的电流为

I总＝

解得

I总＝6A

（2）流过导体棒的电流I为

I＝I总－IM＝6A－2A＝4A

导体棒静止时，有

BIL＝mgsin37°

解得

m＝0.2kg

21. 利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子。图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距L。一群质量为m、电荷为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场，部分粒子能从宽度d的缝射出（不计粒子所受重力）。求：

（1）粒子的电性，从P点入射到Q点出射粒子的速度；

（2）能从狭缝射出的粒子，最大速度和最小速度的差值。

【21题答案】

【答案】（1）负电，，方向垂直于MN向下；（2）

【解析】

【详解】（1）粒子向右偏转，由左手定则可知粒子带负电。当粒子从P点入射、Q点出射时，粒子的运动半径为

   ①

设粒子从Q点出射时速度大小为v，根据牛顿第二定律有

   ②

联立①②解得

   ③

方向垂直于MN向下。

（2）能从狭缝射出的粒子，其最大运动半径为

   ④

最小运动半径为

   ⑤

根据②式可知最大速度和最小速度的差值为

   ⑥

22. 如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距L＝1.0m，左端连接阻值R＝4.0Ω的电阻，匀强磁场磁感应强度B＝0.5T、方向垂直导轨所在平面向下。质量m＝0.2kg、长度L＝1.0m、电阻r＝1.0Ω的金属杆置于导轨上，向右运动并与导轨始终保持垂直且接触良好，t＝0时对杆施加一平行于导轨方向的外力F，杆运动的v-t图像如图乙所示，其余电阻不计。求：

（1）金属杆运动的加速度和t＝2s时电路中的电流；

（2）在0~3.0s内，外力F的大小随时间t变化的关系式；

（3）3s内流过电阻R的电荷量。

【22题答案】

【答案】（1）－2m/s2，0.2A；（2）；（3）0.9C

【解析】

【详解】（1）由图像得金属杆运动的加速度为

   ①

t=2s时，金属杆的速度大小为

   ②

此时电路中的电流为

   ③

（2）t时刻金属杆的速度为

   ④

通过金属杆的电流为

   ⑤

对金属杆根据牛顿第二定律有

   ⑥

联立①⑤⑥并代入数据可得

   ⑦

在0~3.0s内，外力F的大小随时间t变化的关系式为

   ⑧

（3）3s内金属杆的位移为

   ⑨

流过电阻R的电荷量为

   ⑩