2019-2020高二物理上学期期中试题(Word版带解析)
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2019-2020高二物理上学期期中试题(Word版带解析)

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资料简介
2019-2020 学年度上学期期中测试 高二物理(科目)试卷 一.选择题(共 10 道小题,每题 4 分,共计 40 分,1-5 为单选,6-10 为多选,选对得 4 分,漏选得 2 分,错选 0 分) 1. 两根材料相同的均匀导线 A 和 B,其长度分别为 L 和 2L,串联在电路中时沿长度方向电势 的变化如图所示,则 A 和 B 导线的横截面积之比为( ) A. 2:3 B. 1:3 C. 1:2 D. 3:1 【答案】B 【解析】 【详解】A、B 两端的电势差分别为 6V,4V,电流相等,根据欧姆定律得, = . 根据电阻定律得,R=ρ ,则 s= . 则横截面积之比 = = .故 B 正确,ACD 错误 2.图甲为某一小灯泡的 U—I 图线,现将两个这样的小灯泡并联后再与一个 3Ω 的定值电阻串 联,接在内阻为 2Ω,电动势为 5V 的电源两端,如图乙所示 , 则 ( ) A. 此时电源内电路功率大于外电路功率 B. 通过电流表的电流为 0.6A,此时每盏小灯泡的电功率为 0.6W C. 内电路上的电压为 2V,此时内电路的电功率为 0.36W D. 通过 R 的电流为 0.3A,此时 R 的电功率为 0.9W 【答案】B【解析】 【详解】A.此时外电路电阻大于内电阻,根据P=I2R 可知,电源内电路功率小于外电路功率, 选项 A 错误; B.设通过每个小灯泡的电流为 I,电压为 U,则电路中总电流为 2I.根据闭合电路欧姆定律 得: U=E-2I(R+r) 代入得: U=5-10I 当 U=0 时,I=0.5A;当 I=0 时,U=5V。 在 U-I 图上作出 U=5-10I 的图象如图: 此图线与小灯泡的 U-I 图线的交点即为乙图状态下小灯泡的工作状态,由图读出通过每盏小 灯泡的电流强度为 I=0.3A,电压为 U=2V,则此时通过电流表的电流为0.6A,每盏小灯泡的电 功率为 P=UI=0.6W;故 B 正确; C.内电路上的电压为 0.6×2V=1.2V,此时内电路的电功率为 Pr=I2r=0.62×2= 0.72W 选项 C 错误; D.通过 R 的电流为 0.6A,此时 R 的电功率为 PR=I2R=0.62×3= 1.08W,选项 D 错误。 3.在地球赤道上进行实验时,用磁传感器测得赤道上 P 点地磁场的磁感应强度大小为 B0.将一 条形磁铁固定在 P 点附近的水平面上,让 N 极指向正北方向,如图所示,此时用磁传感器测 得 P 点的磁感应强度大小为 B1;现将条形磁铁以 P 点为轴旋转 90°,使其 N 极指向正东方向, 此时用磁传感器测得 P 点的磁感应强度大小应为(可认为地磁南、北极与地理北、南极重合) ( )A. B1-B0 B. B1+B2 C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据题意,赤道上 P 点地磁场的磁感应强度大小为 B0;条形磁铁 N 极指向正北方向 时,其磁感应强度也向正北方向,故条形磁铁在 P 点产生的磁感应强度大小为 B=B1-B0;条形 磁铁 N 极指向正东方向时,其磁感应强度也向正东方向,此时两个分矢量垂直,故 P 点的合 磁感应强度大小为 ; A. B1-B0,与结论不相符,选项 A 错误; B. B1+B2,与结论不相符,选项 B 错误; C. ,与结论不相符,选项 C 错误; D. ,与结论相符,选项 D 正确; 4.如图所示,一段导线 abcd 弯成半径为 R.圆心角为 90°的部分扇形形状,置于磁感应强度大 小为 B 的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直,线段 ab 和 cd 的长度均为 ,流经 导线的电流为 I,方向如图中箭头所示。则 abcd 导线受到的安培力的方向和大小为( ) A. 方向沿纸面向上,大小为 B. 方向沿纸面向上,大小为 C. 方向沿纸面向下,大小为 D. 方向沿纸面向下,大小为 【答案】A 【解析】 2 2 0 1B B− 2 2 0 1 0 12 2B B B B+ − ( )2 2 2 2 1 0 0 0 1 0 12 2B B B B B B B B′ = − + = + − 2 2 0 1B B− 2 2 0 1 0 12 2B B B B+ − 2 R 2 2 BIR 2 2 2 BIRπ −    2 2 BIR ( 2) 2 BIRπ −【详解】图中导线的等效导线为图中蓝线所示, 由几何关系等效导线的长度 故 由左手定则判断其受力方向为向上; A.方向沿纸面向上,大小为 ,与结论相符,选项 A 正确; B.方向沿纸面向上,大小为 ,与结论不相符,选项 B 错误; C.方向沿纸面向下,大小为 ,与结论不相符,选项 C 错误; D.方向沿纸面向下,大小为 ,与结论不相符,选项 D 错误; 5.如图所示,两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中,磁感应强度为 B,导轨宽度为 L,一端与电源连接。一质量为 m 的金属棒 ab 垂直于平行导轨放置并接触良好,金属棒与导 轨间的动摩擦因数 ,在安培力的作用下,金属棒以 的速度向右匀速运动,通过改变磁 感应强度的方向,可使流过导体棒的电流最小,此时磁感应强度的方向与水平方向成 A B. C. D. 【答案】D 【解析】 . 2 2L R′ = 2 2F BIL BIR= ′ = 2 2 BIR 2 2 2 BIRπ −    2 2 BIR ( 2) 2 BIRπ − 3 3 0v 37 30 45 60【详解】设磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为 ,对导体棒受力分析,根据共点力平衡可 得 ,解得: ,由数学知识可知当 时,I 最小,故磁感应强度的方向与竖直方向为 30°,即与水平方向成 角。故 D 正确。 6.在一个很小 矩形半导体薄片上,制作四个电极 E、F、M、N,做成了一个霍尔元件,在 E、 F 间通入恒定电流 I,同时外加与薄片垂直的磁场 B,M、N 间的电压为 UH.已知半导体薄片中 的载流子为正电荷,电流与磁场的方向如图所示,下列说法正确的有(  ) A N 板电势高于 M 板电势 B. 磁感应强度越大,MN 间电势差越大 C. 将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行,UH 不变 D. 将磁场和电流分别反向,N 板电势低于 M 板电势 【答案】AB 【解析】 A、根据左手定则,电流的方向向里,自由电荷受力的方向指向 N 端,向 N 端偏转,则 N 点电 势高,故 A 正确;B、设左右两个表面相距为 d,电子所受的电场力等于洛仑兹力,即: 设材料单位体积内电子的个数为 n,材料截面积为 s,则 ①;I=nesv ②; s=dL ③;由①②③得: ,令 ,则 ④;所以若保持电流 I 恒定,则 M、N 间的电压与磁感虑强度 B 成正比,故 B 正确;C、将磁场方向变为与薄片的上、 下表面平行,则带电粒子不会受到洛伦兹力,因此不存在电势差,故 C 错误;D、若磁场和电 流分别反向,依据左手定则,则 N 板电势仍高于 M 板电势,故 D 错误。故选 AB. 【点睛】解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向,以及知道最终电子在电场力和 洛伦兹力作用下平衡。 7.如图所示电路中,电源内阻忽略不计。闭合电键,电压表示数为 U,电流表示数为 I;在滑 的 . θ 0BILcos mg BILsinθ µ θ− − =( ) ( ) mgI BL cos sin µ θ µ θ= + 30θ = ° 60 HeU evBd = H BIU ned = 1k ne = H BI BIU kned d = =动变阻器 R1 的滑片 P 由 a 端滑到 b 端的过程中 A. U 先变大后变小 B. I 先变小后变大 C. U 与 I 比值先变大后变小 D. U 变化量与 I 变化量比值等于 R3 【答案】BC 【解析】 由图可知电压表测量的是电源的电压,由于电源内阻忽略不计,则电压表的示数总是不变, 故 A 错误;在滑动变阻器 的滑片 P 由 a 端滑到 b 端的过程中,滑动变阻器 的电阻先增大 后减小,由于电压不变,根据闭合电路欧姆定律可知电流表示数先减小后增大,U 与 I 的比值 就是接入电路的 的电阻与 的电阻的和,所以 U 与 I 比值先变大后变小,故 C 正确;由于 电压表示数没有变化,所以 U 变化量与 I 变化量比值等于 0,故 D 错误; 【点睛】当滑动变阻器的两部分并联在电路中时,在最中间时,电阻最大,滑片从一端移动 到另一端的过程中,电阻先增大后减小, 8.如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,磁场方向垂直于纸面向 外.已知在该区域内,一个带电小球在竖直面内做直线运动.下列说法正确的是(  ) A. 若小球带正电荷,则小球的电势能减小 B. 若小球带负电荷,则小球的电势能减小 C. 无论小球带何种电荷,小球的重力势能都减小 D. 小球的动能恒定不变 【答案】CD 1R 1R 1R 2R【解析】 【详解】D:空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,磁场方向垂直于纸面 向外;一个带电小球在竖直面内做直线运动,小球受的重力、电场力恒定,洛伦兹力垂直于 速度,则小球所受三力恰好平衡做匀速直线运动,小球的动能不变。故 D 项正确。 A:若小球带正电,小球受力如图: 据左手定则可知,小球斜向左下方运动,电场力做负功,电势能增大。故 A 项错误。 B:若小球带负电,小球受力如图: 据左手定则可知,小球斜向右下方运动,电场力做负功,电势能增大。故 B 项错误。 C:无论小球带何种电荷,小球的高度都下降,重力势能减小。故 C 项正确。 9.回旋加速器主要结构如图,两个中空的半圆形金属盒接高频交流电源置于与盒面垂直的匀 强磁场中,两盒间的狭缝宽度很小。粒子源 S 位于金属盒的圆心处,产生的粒子初速度可以 忽略。用两台回旋加速器分别加速质子( H)和 α 粒子( He),这两台加速器的金属盒半径、 磁场的磁感应强度、高频交流电源的电压均相等,不考虑相对论效应,则质子和 α 粒子 A. 所能达到的最大动量大小相等 B. 所能达到的最大动能相等 C. 受到的最大洛伦兹力大小相等 D. 在达到最大动能的过程中通过狭缝的次数相等 1 1 4 2【答案】BC 【解析】 【详解】A 项:当粒子的半径到达 D 型盒的半径 R 时,速度最大,由公式 可得: ,由于两粒子的电荷量不同,所以所能达到的最大动量大小不相等,故 A 错误; B 项:当粒子的半径到达 D 型盒的半径 R 时,速度最大,由公式 可得,动能之 比等于电荷量的平方之比与质量反比的积,所以所能达到的最大动能相等,故 B 正确; C 项:当粒子的半径到达 D 型盒的半径 R 时,速度最大,由公式 可得: , 由公式 ,所以受到的最大洛伦兹力大小相等,故 C 正确; D 项:粒子每加速一次增加的动能为 ,粒子能达到的最大动能为 ,所以要 加速的次速为 ,所以在达到最大动能的过程中通过狭缝的次数不相等,故 D 错误。 故选:BC。 10.如图所示,在空间有一坐标系 ,直线 与 轴正方向的夹角为 ,第一象限内有 两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,直线 是它们的边界, 上方区域Ⅰ中 磁场的磁感应强度为 .一质量为 、电荷量为 的质子(不计重力)以速度 从 点沿与 成 角的方向垂直磁场进入区域Ⅰ,质子先后通过磁场区域Ⅰ和Ⅱ后,恰好垂直打在 轴上 的 点(图中未画出),则( ) 2vqvB m R = P mv qBR= = 2 2 2 2k q B RE m = 2vqvB m R = qBRv m = 2 2q B Rf qvB m = =洛 qU 2 2 2 2k q B RE m = 2 2 2 kE qB Rn qU mU = = xOy OP x 30° OP OP B m q v O OP 30° x QA. 质子在区域Ⅰ中运动的时间为 B. 质子在区域Ⅰ中运动的时间为 C. 质子在区域Ⅱ中运动的时间为 D. 质子在区域Ⅱ中运动 时间为 【答案】BD 【解析】 【详解】设质子在磁场 I 和 II 中做圆周运动的轨道半径分别为 r1 和 r2,区域 II 中磁感应强 度为 B′,由牛顿第二定律得:qvB=m ①;qvB′=m ②;粒子在两区域运动的轨迹如 图所示,由带电粒子才磁场中运动的对称性和几何关系可知,质子从 A 点出磁场 I 时的速度 方向与 OP 的夹角为 30°,故质子在磁场 I 中轨迹的圆心角为:θ=60°,如图所示: 则△O1OA 为等边三角形,有:OA=r1 ③,在区域 II 中,质子运动 圆周,O2 是粒子在区域 II 中做圆周运动的圆心,r2=OAsin30°④,由①②③④解得区域 II 中磁感应强度为:B′=2B ⑤, 质子在Ⅰ区运动轨迹对应的圆心角:φ=60°,在Ⅱ区运动轨迹对应的圆心角为:φ′= 90°,质子在Ⅰ区的运动周期:T1 ,运动时间 t1 ,故 A 错误,B 正 的 2 3 m qB π 3 m qB π 2 m qB π 4 m qB π 2 1 v r 2 2 v r 1 4 2 m qB π= 1 60 360 3 mT qB π°= ⋅ =°确;质子在Ⅱ区运动的周期:T2 ,运动时间 t2 ,故 C 错误,D 正确; 二.实验题(共 3 道小题,每空 2 分,共计 26 分) 11.下图游标卡尺读数为_____mm,螺旋测微器读数为_____mm。 【答案】 (1). 58.65 (2). 5.679 【解析】 【详解】[1].游标卡尺读数为:5.8cm+0.05mm×13=58.65mm; [2].螺旋测微器读数为:5.5mm+0.01mm×17.9=5.679mm。 12.图 为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中 是电池; 、 、 、 和 是固定电阻, 是可变电阻;表头 的满偏电流为 ,内阻为 。虚线方框内 为换挡开关, 端和 端分别与两表笔相连。该多用电表有 5 个挡位,分别为:直流电压 挡和 挡,直流电流 挡和 挡,欧姆 挡。 ①图 中的 端与_________(选填“红”或“黑”)色表笔相连接; ②关于 的使用,下列说法正确的是_________; A. 在使用多用电表之前,调整 使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B. 使用欧姆挡时先将两表笔短接,调整 使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 2 ' m m qB qB π π= = 2 90 360 4 mT qB π°= =° a E 1R 2R 3R 4R 5R 6R G 250 Aµ 480Ω A B 1V 5V 1mA 2.5mA 100× Ω a A 6R 6R 6RC. 使用电流挡时,调整 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 ③根据题目给出 条件可得 _________ , ___________ ; ④某次测量时该多用电表指针位置如图 所示。若此时 端是与“1”相连的,则多用电表读 数为_________;若此时 端是与“3”相连的,则读数为__________;若此时 端是与“5” 相连的,则读数为_________。(注明单位) 【答案】 (1). 黑 (2). B (3). (4). (5). 1.47mA (6). 1.10×103Ω (7). 2.95V 【解析】 【详解】①根据欧姆表原理可知,内部电源的正极应接黑表笔,红表笔与内置电源负极相连, 由图示电路图可知,A 端与黑表笔相连; ②由电路图可知,R6 只在测量电阻时才接入电路,故其作用只能进行欧姆调零,不能进行机 械调零,同时在使用电流档时也不需要时行调节,故 B 正确,AC 错误; ③直流电流档分为 1mA 和 2.5mA,由图可知,当接 2 时应为 1mA;根据串并联电路规律可知, ;总电阻 ;接 4 时, 为电压档,因串入的电阻较小,故应为量程 1V 的电压表;此时电流计与 、 并联后再与 串联,即改装后的 1mA 电流表与 串联再改装后电压表;根据串联电路规律可知, ; ④当 B 端与“1”连接时,为直流电流 2.5mA 挡,则多用电表读数为 1.47mA;当 B 端与“3” 连接时,为欧姆×100Ω 挡,则读数为 11.0×100Ω=1.10×103Ω;当 B 端与“5”连接时为 直流电压 5V 挡,则读数为 2.95V。 13.在“测电池的电动势和内阻”的实验中,测量对象为一节新的干电池。 (1)用图(a)所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器,发现电压表变化不明显, 原因是________,从而影响测量值的精确性。 的 6R 1 2R R+ = Ω 4R = Ω b B B B 160Ω 880Ω -4 1 2 -3 -4 2.50 10 480 160- 1 10 - 2.50 10 g g g I RR R I I × ×+ = = = Ω× × 160 480 120160 480R ×= = Ω+总 1R 2R 4R 4R 3 4 3 1 1 10 120 8801 10R − − − × ×= = Ω×(2)为了提高实验的精确度采用(b)所示电路,提供器材: A.量程 3V 和 15V 的双量程电压表 V B.量程 0.6A 和 3A 的双量程电流表 A C.定值电阻 R0(R0=1.5Ω) D.滑动变阻器 R1(0~10Ω) E.滑动变阻器 R2(0~200Ω) F.开关 S 和一些导线. ①图(b)电路中,加接电阻 R0 有两方面的作用:一是方便实验操作和数据测量;二是_____。 ②为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用_______(填 R1 或 R2)。 ③实验中改变滑动变阻器的阻值,测出几组电流表和电压表的读数,并在给出的 U-I 坐标系 中画出 U-I 图线如图(c)所示,则新干电池的内阻 r=______Ω(结果保留两位有效数字)。 【答案】 (1). 新 电 池 内 阻 比 较 小 (2). 保 护 电 流 表 和 电 源 (3). R1 (4). 0.29 【解析】 【详解】(1)[1].根据 U=E-Ir 可知,由于新电池时内阻很小,电池内压降很小,电压表的 读数变化很小,所以如果采用一节新干电池进行实验,实验时会发现,当滑动变阻器在阻值 较大的范围内调节时,电压表读数变化很小,原因是新电池的内阻很小,内电路的电压降很 小; (2)①[2].加接电阻 R0 有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是防止变阻器 电阻过小时,电池被短路或电流表被烧坏(或限制电流,防止电源短路); ②[3].因干电池电流较小,故应选量程 I=0.6A,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中需要的 最大电阻应为: 1.5 7.50.2 3 max ER I = = = Ω所以变阻器应选 R1; ③[4].根据闭合电路欧姆定律应用: E=U+I(r+R0) 整理可得: U=-(r+R0)I+E, 根据函数斜率的概念应有: 解得 r=0.29; 三.计算题(共 3 道小题,第 14 题 10 分,第 15 题 10 分,第 16 题 14 分,共计 34 分) 14.如图所示的电路中,电源电动势 E=6V,内阻 r=1Ω,电阻 R1=3Ω,R2=6Ω,电容器的电容 C=3.6μF,二极管 D 具有单向导电性,开始时,开关 S1 闭合,S2 断开。 (1)合上 S2,待电路稳定以后,求电容器 C 上电量变化了多少? (2)合上 S2,待电路稳定以后再断开 S1,求断开 S1 后流过 R1 的电量是多少? 【答案】(1)1.8×10–6 C; (2)9.6×10–6 C 【解析】 【详解】(1)设开关 S1 闭合,S2 断开时,电容两端的电压为 ,干路电流为 根据闭合电路欧姆定律有 ① = ②  合上开关 S2 后,电容电压为 ,干路电流为 .根据闭合电路欧姆定律有 ③ 0 1.50 1.00 0.28r R −+ == ④ 所以电容器上电量变化了 ⑤ (或电容器上电量减少了 ) (2)合上 S2 后,电容上电量为 Q ⑥ 断开 S1 后, 和 的电流与阻值成反比,故流过的电量与阻值成反比 故流过 的电量 ⑦ 15.如图所示,两平行金属导轨间的距离 L=0.2m,金属导轨所在的平面与水平面夹角 θ=37°,金属导轨的一端接有电动势 E=6V、内阻 r=1Ω 的直流电源.现把一个质量 的导体棒 ab 放在金属导轨上,导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,它们之间的动摩擦因数 为 μ=0.5.为使导体棒能静止在导轨上,在导轨所在平面内,加一个竖直向上的匀强磁场.导 轨电阻不计,导体棒接入电路的电阻 R0=2Ω.已知 sin37°=0.6,cos37°=0.8,取 g=10m/s2.求: (1)当磁感应强度 B1 多大时,导体棒与导轨间的摩擦力为零; (2)当磁感应强度 B2=12.5T 时,导体棒与导轨间摩擦力的大小和方向; (3)使导体棒能静止在导轨上所加磁场的磁感应强度 B 的最小值. 【答案】(1)6.25T (2) (3) 【解析】 (1)根据闭合电路的欧姆定律,则有 1 3m kg= 2 12.5B T= 50 33T 0 6 A 2A3 EI R r = = =+由平衡条件得: ,得 (2)导体棒受力情况如图所示(图中摩擦力 f 未画出) 当磁感应强度 时, 摩擦力 f 沿斜面向下,由平衡条件得: 代入数据得: (3)当磁感应强度 B 最小时,导体棒恰好不下滑,这时摩擦力 f 沿斜面向上, 则有: 而: 又: 联立得: 16.如图所示,在正方形区域 abcd 内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为 B 的匀强磁场。 在 t=0 时刻,一位于 ad 边中点 o 的粒子源在 abcd 平面内发射出大量的同种带电粒子,所有 粒子的初速度大小相同,方向与 od 边的夹角分布在 0~180°范围内。已知沿 od 方向发射的 粒子在 时刻刚好从磁场边界 cd 上的 p 点离开磁场,粒子在磁场中做圆周运动的半径恰 好等于正方形边长 L,粒子重力不计,求: sin cosmg BILθ θ= 1 3103 4 6.252 0.2 mgtanB T TIL θ × × = = =× 12.5B T= sin cosmg BILθ θ< sin cosf mg BILθ θ+ = 2f N= 1 cos sinmB IL f mgθ θ+ = mf Nµ= cos sinN mg BILθ θ= + ( ) ( ) ( ) ( )1 1 10 0.6 0.5 0.8sin cos 502 cos sin 2 0.2 0.8 0.5 0.6 33 mgB T TIL θ µ θ θ µ θ × × − ×−= = =+ × × + × t t= 0(1)粒子的比荷 q/m; (2)假设粒子源发射的粒子在 0~180°范围内均匀分布,此时刻仍在磁场中的粒子数与粒子 源发射的总粒子数之比; (3)从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间。(若角度不特殊时可以用反三角表示,如: 已知 sinθ=0.3,则 θ=arcsin0.3) 【 答 案 】【解析】 略

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