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