天津市静海区第一中学2020-2021学年上学期高二期末考试物理试题(附答案)

2020-2021第一学期高二物理期末试卷
学生学业能力调研试卷
考生注意：
本试卷分第Ⅰ卷基础题（82分）和第Ⅱ卷提高题（18分）两部分，共100分。

第Ⅰ卷 基础题（共80分）
一、选择题: 每小题3分，共30分.（1-6题单选，7-10多选）
1．现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A 、线圈B 、电流计及开关如图连接。

在开关闭合、线圈A 放在线圈B 中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P 向左加速滑动时，电流计指针向右偏转。

由此可以推断（ ） A.滑动变阻器的滑动端P 匀速向左或匀速向右滑动，都能使电
流计指针静止在中央
B ．线圈A 中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转
C ．线圈A 向上移动或滑动变阻器的滑动端P 向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转
D ．因为线圈A 、线圈B 的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向
2．两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，另一根对折后绞合起来。

然后给它们分别加上相同电压，则在同一时间内通过它们的电荷量之比为（ ） A ．4：1
B ．8：1
C ．16：1
D ．1：16
3．如图所示为将一灵敏电流计改装成电流表或电压表的实验电路图，R 1、R 2为定值电阻。

下列说法正确的是
A ．此图是改装成电流表的示意图；接A 、
B 两端时量程较大 B ．此图是改装成电流表示意图；接A 、
C 两端时量程较大 C ．此图是改装成电压表示意图；接A 、B 两端时量程较大
D ．此图是改装成电压表示意图；接A 、C 两端时量程较大
4．电吹风中的电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，生成的热风可将头发吹干。

设电
动机线圈的电阻为R 1，它与电热丝的电阻R 2串联，接到直流电源上，电吹风两端电压
图5 R 1
R 2
R g
为U，通过的电流为I。

下列说法正确的是
A．电吹风两端的电压U=I（R1+R2）B．电吹风消耗的电功率为UI+I2（R1+R2）
C．电吹风输出的机械功率为UI－I2（R1+R2）D．电吹风消耗的电功率为I2（R1+R2）
5【信息筛选题】电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，能够被磁化通常所说的磁性材料是指强磁性物质。

铁磁性材料一般是Fe，Co，Ni元素及其合金，稀土元素及其合金，以及一些Mn的化合物。

因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法不正确的有()
A．取走磁体，电吉他将不能正常工作
B．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势
C．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化
D．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作
6．如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源。

t＝0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S，I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（）
A B C D
7．如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B，有一个带正电小球（电量为+q，质量为m）从正交或平行的电磁复合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球不可能沿直线通过下列哪个电磁复合场（）
8.如图甲所示，导体框架abcd放置于水平面内，ab平行于cd，导体棒MN与两导轨垂直并
与导轨接触良好，整个装置放置于垂直于框架平面的磁场中，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，MN始终保持静止．规定竖直向上为磁场正方向，沿导体棒由M到N为感应电流的正方向，水平向右为导体棒所受安培力F的正方向，水平向左为导体棒所受摩擦力f的正方向，下列图象中正确的是()
9．关
于多
用电表的使用，下列操作正确的是（）
A．测电压时，应按图甲连接方式测量B．测电流时，应按图乙连接方式测量
C．测电阻时，应按图丙连接方式测量
D．测二极管的正向电阻时，应按图丁连接方式测量
10．回旋加速器是加速带电粒子的装置，如图所示．其核心部件是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒(D1、D2)，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，D形盒的半径为R.质量为m、电荷量为q的质子从D1半盒的质子源(A点)由静止释放，加速到最大动能E km后经粒子出口处射出．若忽略质子在电场中的加速时间，且不考虑相对论效应，则下列说法正确的是()
A．质子加速后的最大动能E km与交变电压U大小无关
B．质子在加速器中的运行时间与交变电压U大小无关
C．回旋加速器所加交变电压的周期为πR 2m E km
D．D2盒内质子的轨道半径由小到大之比为1∶3∶5∶…
二、填空题：共26分.
11、易混易错题组：在磁场和电磁感应两个章节中我们经常和电路以及运动相结合，请结合
你学过的知识回答下列问题。

（1）（2分）如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R（指拉直时两端的电阻），磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度
为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为
(1)题（2）题（3）题（2）（共4分）在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示．PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大．一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为，则此时线框的加速度为，此时线框中的电功率为．
（3）（共8分）如图所示，在通电密绕长螺线管靠近左端处，吊一金属环a处于静止状态，在其内部也吊一金属环b处于静止状态，两环环面均与螺线管的轴线垂直且环中心恰在螺线管中轴上，当滑动变阻器R的滑片P向左端移动时，a、b两环的运动及变化情况将a将，b将（填“左摆”或“右摆”或“不动”）；a有的趋势，b有的趋势（填“收缩”或“扩张”）
12．某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：
（1）用游标为20分度的游标卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度为
L＝mm；（2分）
（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知直径D＝mm；（2分）
（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图丙所示，则该电阻的阻值约为Ω。

（2分）
（4）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R；电流表A1（量程0～4mA，内阻约50Ω）；电流表A2（量程0～30mA，内阻约30Ω）；电压表V1（量程0～3V，内阻约10kΩ）；电压表V2（量程0～15V，内阻约25kΩ）；直流电源E（电动势4V，内阻不计）；开关S；导线若干，滑动变阻器R1（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）；
滑动变阻器R2（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）；
关键环节考查：为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，某同学设计了如图丁的电路，试指出电路设计和仪器选择当面的不妥之处：（每回答一条得2分，答对满3条得6分）
① ② ③ 三、解答题：(本大题共4小题，共44分)
13.（13分）图中电源电动势12V E =，内电阻0.5r =Ω。

将一盏额定电压为8V ，额定功率为16W 的灯泡与一只线圈电阻为0.5Ω的直流电动机并联后和电源相连，
灯泡刚好正常发光，通电100min 。

问：
（1）电源输出的能量是多少？（2）电动机的效率为多少？ 规律总结：解决这类问题要注意物理量的对应关系和公式的适用条件 （1）纯电阻电路电功和电热的关系： （写出表达式）
（2）非纯电阻电路电功和电热的关系： （写出表达
式）
14.(13分)如图所示，在矩形ABCD 区域内，对角线BD 以上的区域存在有平行于AD 向下的匀强电场，对角线BD 以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出)，AD 边长为L ，AB 边长为2L .一个质量为m 、电荷量为＋q 的带电粒子(重力不计)以初速度v 0从A 点沿AB 方向进入电场，在对角线BD 的中点P 处进入磁场，并从DC 边上以垂直于DC 边的速度离开磁场(图中未画出)，求：
(1)带电粒子经过P 点时速度v 的大小和方向； (2)电场强度E 的大小；
(3)磁场的磁感应强度B的大小和方向．
第Ⅱ卷提高题（共18分）
15.（共18分，每一问的结果各占1分，请同学们规范列式）如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R＝3 Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L＝1 m．整个装置处于磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上．质量m＝1 kg的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻r＝1 Ω，电路中其余电阻不计．金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好．不计空气阻力影响．已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数μ＝0.5，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10 m/s2.
(1)求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度v m；
(2)求金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率P R；
(3)若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，电阻R上产生的焦耳热总共为1.5 J，求流过电阻R的总电荷量q.
静海一中2020-2021第一学期高二物理期末试卷
学生学业能力调研试卷
第Ⅰ卷基础题（共82分）
一、选择题：涂卡（不用做）
二、
填空题（每空2分，共26分）
11.（1）（2），．
（3）a将，b将a有的趋势，b有12．(1)L＝mm；（2）D＝mm；（3)Ω。

（4）关键环节考查：（每回答一条得2分，答对满3条得6分）①②
③
13.（13分）（1）（4分）
（2）（7分）
规律总结：（2分）（1）（2）
14.(13分)（4分）
（1）（4分）
（2）（5分）
15.（共18分）(1) (6分)
(2)（3
分）
(3)（9分）
静海一中2020-2021第一学期高二物理期末考试
学生学业能力调研试卷答案
二、填空题（每题3分，共30分） 11.
（1）
（2）
（3） 左摆 不动 扩张 收缩
12．（1）L ＝ 50.15 mm ；（2）D ＝ 4.700 mm ；（3） 120 Ω。

（4）不妥之处：
①．电流表应选A 2；②电流表应采用外接法；③滑动变阻器R 1应采用分压式接法
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B
D
A
C
D
A
AB
BD
BD
ACD
13、（13分）（1）灯发光正常，其电压8V ，则内阻分担电压为： U 内＝12V －8V ＝4V （1分）
总电流：I 干＝U 内/r ＝4V/0.5Ω＝8A （1分）
电源输出能量：W 出＝U 灯I 干t ＝384000 J （2分） 结果1分 （2）灯的电流：I 灯＝P/U 灯＝16W/8V ＝2A （1分） 电动机电流：I 1＝I 干－I 灯＝8A －2A ＝6A （1分） 电流对电动机做功：P 电＝U 灯I 1=48W （1分） 电动机热功率P 热＝I 12R=18W （1分）
电动机输出机械功率P 机＝P 电－P 热＝30W （1分） 电动机效率η＝P 机/ P 电＝62.5% （2分）结果1分 总结：（1）UI=I 2R （1分） （2）UI ›I 2R （1分）
14． 【解析】(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，则水平方向： L ＝v 0t .........................................................1分 竖直方向：L 2＝v y
2t ，..............................1分
得v y ＝v 0
则P 点的速度为v ＝2v 0 。

1分 速度与水平方向的夹角为θ， tan θ＝v y
v 0
＝1，所以θ＝45°.........1分
(2)v y ＝at ，a ＝qE m ，L ＝v 0t ，解得E ＝mv 20
qL . .................4分
(3)由几何关系可知，粒子在磁场中转过的圆心角为45°. 由几何关系得r ＝
2
2
L ..............................2分 粒子在磁场中做匀速圆周运动，qvB ＝m v 2
r ..........1分
得B ＝2mv 0
qL ..........1分
磁场方向垂直纸面向外．..........1分
15.解：（1）金属棒由静止释放后，在重力、轨道支持力和安培力作用下沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时达到最大速度v m 后保持匀速运动．有： mgsin θ﹣μmgcos θ﹣F B ＝0 ①.........................2分 F B ＝BI L ② .........................1分
E
I R r =
+③ .........................1分
E ＝BLv m ④ .........................1分 联解①②③④得：v m ＝2m/s ⑤.........................1分
（1）金属棒以最大速度v m 匀速运动时，电阻R 上的电功率最大，.....1分
根据功率公式有：2
R P I R
=⑥ .........................1分
联解③④⑤⑥得：P R ＝3W ⑦. ................1分
（3）设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中沿导轨下滑距离为x ，由能量守恒定律： ()2
12
m R r mgsin mgcos x mv Q Q θμθ-⋅=
++⑧ .........................3分 根据焦耳定律：R r Q R
Q r
=⑨ ..............................1分 q I t =⑩ ..............................1分 E I R r
=
+⑪ ..............................1分 ()B S BLx
E t
t
==
⑫ ..............................2分
联解⑧⑨⑩⑪⑫得：q ＝1C …⑬
..............................1分。