黑龙江省实验中学2020-2021学年高二上学期期末考试物理试题+Word版含答案

黑龙江省实验中学2020-2021学年度上学期高二学年期末考试

理科物理试题

考试时间：90分钟              满分：100分              命题人：董宏智

Ⅰ卷（选择题    共52分）

一、选择题（本题共13小题，每小题4分，共52分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～13题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．）

1．在科学研究的道路上经常会出现令人惋惜的遗憾。1825年日内瓦年轻物理学家科拉顿一个人在研究电磁现象时，其类似的实验装置如图所示，示意图如图。为避免磁铁的磁场对小磁针的作用，他把实验装置放在两个房间，在右边房间里把磁铁反复插入线圈，然后科拉顿跑到左边房间里观察，结果没有看到小磁针偏转。下列说法中正确的 （　　）

A．该实验过程中没有感应电流的产生

B．观察到小磁针没有偏转是因为墙壁把磁场隔离了

C．观察到小磁针没有偏转是因为线圈电阻太大

D．将磁铁插入线圈后跑去隔离房间观察小磁针，错过了感应电流产生的时机

2．如图为电视显像管的俯视图，偏转线圈中没有通入电流时，电子束打在荧光屏正中的O点，通过改变线圈中的电流，可使得电子打到荧光屏上各点，则（　　）

A．电子在偏转线圈中被加速

B．电子的偏转是因为电场力的作用

C．若电子束打到A点，线圈区域中有平行纸面向下的磁场

D．若电子束打到A点，线圈区域中有垂直纸面向外的磁场

3．如图甲所示，边长的正方形线框总电阻（在图中用等效电阻画出），整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示（图示磁感应强度方向为正），则下列说法中正确的是（　　）

A．回路中电流方向先沿逆时针方向再顺时针方向

B．回路中电流方向始终沿逆时针方向

C．时刻回路中的感应电动势为零

D．内线框任一边所受的安培力不变

4．如图所示为某回旋加速器示意图，利用回旋加速器对粒子进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压大小为U。忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法中正确的是（　　）

A．粒子从磁场中获得能量

B．保持B、U和T不变，该回旋加速器可以加速质子

C．只增大加速电压粒子在回旋加速器中运动的时间变短

D．只增大加速电压粒子获得的最大动能增大

5．两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动。当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法正确的是（　　）

A．导体棒AB内有电流通过，方向是A→B

B．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C

C．磁场对导体棒AB的作用力向左

D．磁场对导体棒CD的作用力向左

6．我国第一艘航母“辽宁舰”交接入列后，歼—15飞机顺利完成了起降飞行训练，图为一架歼—15飞机刚着舰时的情景。已知该飞机机身长为l，机翼两端点C、D的距离为d，某次在我国近海海域训练中飞机降落时的速度沿水平方向，大小为v，该空间地磁场磁感应强度的水平分量为Bx，竖直分量为By。C、D两点间的电势差为U，下列分析正确的是（　　）

A．U=Bxlv，C点电势低于D点电势

B．U=Bxdv，C点电势高于D点电势

C．U=Bylv，C点电势低于D点电势

D．U=Bydv，C点电势高于D点电势

7．如图所示，空间中存在一匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B、方向与竖直面（纸面）垂直，磁场的上、下边界（虚线）均为水平面。纸面内磁场上方有一个质量为m、总电阻为R、边长为L的正方形导线框abcd（由均匀材料制成），其上、下两边均与磁场边界平行，边长小于磁场上、下边界的间距。导线框从ab边距磁场上边界为h处自由下落，不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）

A．ab边刚进入磁场时，受到的安培力大小为

B．导线框通过磁场上边界的过程中，下落的速度可能一直增大

C．导线框通过磁场上边界的过程中，下落的速度可能先减小再增大

D．导线框通过磁场下边界的过程中，下落的速度可能先增大再减小

8．（多选）两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示。不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）

A．a粒子带负电，b粒子带正电 

B．a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大

C．b粒子动能较大 

D．b粒子在磁场中运动时间较长

9．（多选）如图所示，边长为l的由均匀材料制成的正方形线框abcd放置在光滑绝缘的水平面上，在水平外力F作用下，以速度v向左匀速通过宽为2l的有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。从ab边开始进入磁场至ab边恰要离开磁场过程中，下列关于线框所受外力F、线框ab两点间的电势差Uab电流强度I及通过线框的电量q随时间t变化的图像可能正确的是（　　）

A． B． C．D．

10．（多选）笔记本电脑趋于普及，电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件．当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态．如图，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v．当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向上的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭．则关于元件的说法正确的是（　　）

A．前表面的电势比后表面的低

B．前、后表面间的电压U与v无关

C．前、后表面间的电压U与c成正比

D．自由电子受到的洛伦兹力大小为

11．（多选）质量为、带电量为的小球，从倾角为的粗糙绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中，其磁感强度为B，如图所示。若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是（　　）

A．小球带正电            B．小球在斜面上运动时做匀加速直线运动

C．小球在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动

D．小球在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为

12．（多选）如图所示，水平线MN上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，MN上方有一单匝矩形导线框abcd，其质量为m，电阻为R，ab边长为L1，bc边长为L2，cd边离MN的高度为h．现将线框由静止释放，线框下落过程中ab边始终保持水平，且ab边离开磁场前已做匀速直线运动，不考虑空气阻力的影响，则从线框静止释放到完全离开磁场的过程中（   ）

A．回路中电流最大值一定为

B．匀速运动时回路中电流的热功率为

C．整个过程中通过导线横截面的电荷量

D．整个过程中导线框中产生的热量为

13．（多选）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（　　）

A．棒产生的电动势为

B．微粒的电荷量与质量之比为

C．电阻消耗的电功率为

D．电容器所带的电荷量为

Ⅱ卷（非选择题  共48分）

三、实验题（12分）

14．（12分）为了较精确地测量一节干电池（电动势约为1.5V，内阻约为1Ω）的电动势和内阻，可用以下给定的器材来完成实验。

A．电压表V1（量程为0~3V，内阻约为3kΩ）；

B．电压表V2（量程为0~15V，内阻约为15kΩ）；

C．电流表A1（量程为0~0.6A，内阻约为0.125kΩ）；

D．电流表A2（量程为0~3A，内阻约为0.025kΩ）；

E．滑动变阻器R1（阻值为0~10Ω）；

F．开关S及导线若干。

（1）为方便实验调节且能精确地进行测量，电压表应选用_______，电流表应选用______。（均填写器材前面的字母）

（2）实验时的电路应选用______（选填“甲”或“乙”）

（3）某位同学实验过程中记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在如图丙所示的坐标纸上，请描出剩下一组数据的对应点，并画出U-I图线。

（4）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω。（计算结果均保留三位有效数字）

四、解答题（36分）

15．（10分）如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1＝0．5 m，金属棒ad与导轨左端bc的距离为L2＝0．8 m，整个闭合回路的电阻为R＝0．2 Ω，t=0时磁感应强度为B0＝3 T 的匀强磁场竖直向下穿过整个回路．ad杆通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m＝0．04 kg 的物体，不计一切摩擦，现使磁场以＝0．2 T/s的变化率均匀地增大．(g＝10 m/s2)求：

(1)感应电动势的大小和金属棒上电流的方向？

(2)经过多长时间物体刚好离开地面？

16．（12分）如图所示，在直线的下方存在着垂直纸面向里的匀强磁场，一带电量大小为q，质量为m的带电粒子(不计重力)，从直线上的A点平行纸面方向射入磁场，速度大小为v，方向与直线成45°，粒子最后从直线上的B点离开磁场，已知，求：

(1)磁感应强度大小？

(2)粒子在磁场中运动的时间？

(3)若只改变带电粒子的入射角度（可在30°到90°之间变化），粒子最后从直线上的P点离开磁场，求间距的范围？

17．（14分）如图所示，处于匀强磁场中的两根电阻不计足够长的平行金属导轨相距，导轨平面与水平面成角，上端连接阻值为的电阻，下端连接阻值为的电阻。匀强磁场大小、方向与导轨平面垂直。质量为、电阻的金属棒ab放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25（已知，，）求：

(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小？

(2)求金属棒稳定下滑时的速度大小及此时ab两端的电压Uab为多少？

(3)当金属棒下滑速度达到稳定时，机械能转化为电能的效率是多少？

黑龙江省实验中学2020-2021学年度上学期高二学年期末考试

理科物答案

一、单选题

1．【答案】D

2．【答案】D

3．【答案】B

4．【答案】C

5．【答案】C

6．【答案】D

7．【答案】B

二、多选题

8．【答案】AC

9．【答案】BD

10．【答案】AD

11．【答案】ACD

12．【答案】BC

13．【答案】BC

三、实验题

14．【答案】A    C    甲        1.50    0.83   

四、解答题

15．【答案】

（1）0.08V（电流由a到d(2）5s

【详解】

(1)由法拉第电磁感应定律得：;由楞次定律可以判断，金属棒上的电流由a到d．

(2)物体刚好离开地面时，其受到的拉力F＝mg

而拉力F又等于棒所受的安培力．

即mg＝F安＝BIL1

其中B＝B0＋t　   I＝

解得t＝3 s．

16．【答案】(1)；(2)；(3)

【详解】

(1)(2)粒子在磁场中的运动轨迹如图所示

根据几何知识有

在磁场中，洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，则有

联立解得

(2)根据粒子运动的轨迹可知，粒子在磁场中运动的时间为

其中

联立解得

(3)经分析可知，当入射角为90°时，PA两点间距最大，为粒子圆周运动的直径，即

当入射角为30°时，PA两点间距最小，为粒子圆周运动的半径，即

故间距的范围是

17．【答案】(1) 4m/s2；(2) 12.5m/s； 4V；(3) 66.7%

【详解】

(1)金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律

式解得

故金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小为。

(2)设金属棒运动达到稳定时速度为v，棒在沿导轨方向受力平衡

由欧姆定律有

联立以上三式并代入数据解得

故金属棒稳定下滑时的速度大小为，此时ab两端的电压

(3)当金属棒下滑速度达到稳定时，装置的电功率

装置的机械功率

机械能转化为电能的效率

代入数据解得

故机械能转化为电能的效率是66.7%。