2019-2020学年黑龙江省鹤岗市第一中学高二上学期期末考试物理试题(解析版)

鹤岗一中2019-2020学年度上学期期末考试
高二物理试题
一、选择题（本题共12道小题，每题4分，共48分。

其中1-8题为单选题，9-12题为多选题，多选题选不全的得2分，选错的不得分）
1.关于磁感应强度，下列说法中正确的是（）
A. 若长为L、电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为F IL
B. 由
F
B
IL
=知，B与F成正比，与IL成反比
C. 由
F
B
IL
=知，一小段通电导线在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场
D. 磁感应强度的方向就是小磁针静止时北极所受磁场力的方向
[答案]D
[解析]
[详解]若长为L、电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，当电流方向与磁场方向垂直时，
则该处的磁感应强度为F
IL
，A错；由B＝
F
IL
知，B由磁场本身决定，与F、IL无关，B错；
由B＝F
IL
知，一小段通电导线在某处不受磁场力，也可能是电流方向与磁场方向平行，C
错；物理学中规定磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向，D对．
2.如图所示，两木块A、B用轻质弹簧连在一起，置于光滑的水平面上。

一颗子弹水平射入木块A，并留在其中。

在子弹打中木块A及弹簧被压缩的整个过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统，下列说法中正确的是()
A. 动量守恒、机械能守恒
B. 动量守恒、机械能不守恒
C. 动量不守恒、机械能守恒
D. 动量、机械能都不守恒
[答案]B
[解析] [分析]
根据系统动量守恒的条件:系统不受外力或所受合外力为零判断动量是否守恒。

根据是否是只有弹簧的弹力做功判断机械能是否守恒。

[详解]子弹击中木块A 及弹簧被压缩的整个过程，系统在水平方向不受外力作用，系统动量守恒，但是子弹击中木块A 过程，有摩擦力做功，部分机械能转化为内能，所以机械能不守恒，B 正确，ACD 错误。

故选B 。

3.如图所示为磁场作用力演示仪中的线圈，在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当线圈中通以如图所示顺时针的电流时(
)
A.小磁针N 极向里转
B. 小磁针N 极向外转
C. 小磁针在纸面内向左摆动
D. 小磁针在纸面内向右摆动
[答案]A [解析]
[详解]根据右手螺旋定则判断出环形电流内部和外部的磁场，根据小磁针静止时N 极所指的方向为磁场的方向，判断出小磁针N 极的偏转．本题中根据右手螺旋定则知，环形电流内部的磁场方向向里，外部的磁场方向向外，则小磁针的N 极向纸面里偏转．故A 正确， 4.小灯泡通电后，其电流I 随所加电压U 变化的图线如图所示，P 为图线上一点，PN 为图线的切线，PQ 为U 轴的垂线，PM 为I 轴的垂线，下列说法中正确的是 (
)
A. 随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B. 对应P 点，小灯泡的电阻为1
2
U R I
C. 对应P 点，小灯泡的电阻为1
21
U R I I =
-
D. 对应P 点，小灯泡的实际功率为图中矩形PQOM 所围的面积． [答案]ABD [解析]
[详解]A ．由图象可知，灯泡的电阻等于U
R I
=
等于图线上的点与原点O 连线斜率的倒数，由数学知识可知，电压增大，此斜率减小，则灯泡的电阻增大，故A 正确； BC ．由图象可知，P 点对应的电压为U 1，电流为I 2，则灯泡的电阻
1
2
U R I =
故B 正确，C 错误；
D ．因P =UI ，所以图象中矩形PQOM 所围的面积为对应P 点小灯泡的实际功率，故D 正确． 5.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度．电磁血流计由一对电极a 和b 以及一对磁极N 和S 构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时，两电极a 、b 均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如上图所示．由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a 、b 之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm ，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV ，磁感应强度的大小为0.040 T ．则血流速度的近似值和电极a 、b 的正负为( )
A .
1.3 m/s ，a 正、b 负 B.
2.7 m/s ，a 正、b 负 C. 1.3 m/s ，a 负、b 正 D. 2.7 m/s ，a 负、b 正
[答案]A [解析]
[详解]血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向
下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏．则a 带正电，b 带负电．最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，有
U
q
qvB d
= 所以
63
16010m/s=1.3m/s 0.040310
U v Bd --⨯==⨯⨯ 故A 正确．
6.在光滑水平面上，质量为m 的小球A 正以速度v 0匀速运动．某时刻小球A 与质量为3m 的静止小球B 发生正碰，两球相碰后，A 球的动能恰好变为原来的1
4
．则碰后B 球的速度大小是( ) A.
2
v B.
6
v C.
02v 或0
6
v D. 无法确定
[答案]A [解析]
根据碰后A 球的动能恰好变为原来的
14得：2
2111242mv mv '=⨯解得：12
v v '=± 碰撞过程中AB 动量守恒，则有：mv=mv′+3mv B 解得：v B =
16v 或v B =12v ；当v B =1
6
v 时A 的速度大于B 的速度，不符合实际，故选项A 正确，BCD 错误，故选A.
点睛：本题考查的是动量定律得直接应用，注意动能是标量，速度是矢量；同时要分析结果是否符合实际情况，即不可能发生二次碰撞．
7.如图所示,在真空中匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场方向垂直于纸面向里,三个油滴a 、b 、c 带有等量同种电荷,其中a 静止,b 向右做匀速运动,c 向左做匀速运动,比较它们的重力G a 、G b 、G c 间的关系,正确的是( )
A. G a最大
B. G b最大
C. G c最大
D. G b最小[答案]CD
[解析]
[详解]a球受力平衡，有
G a=qE①
重力和电场力等值、反向、共线，故电场力向上，由于电场强度向下，故球带负电；
b球受力平衡，有
G b+qvB=qE②
c球受力平衡，有
G c=qvB+qE③
解得
G c＞G a＞G b
A．G a最大，与结论不相符，选项A错误；B．G b最大，与结论不相符，选项B错误；C．G c最大，与结论相符，选项C正确；D．G b最小，与结论相符，选项D正确；
故选CD.
8.两个电量分别为q和－q的带电粒子分别以速度v a和v b射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B 点，不计重力的影响，如图所示，则()
A. a粒子带正电，b粒子带负电
B. 两粒子的轨道半径之比R a∶R b3
C. 两粒子的质量之比m a∶m b＝1∶2
D. 两粒子的速度之比v a∶v b＝1∶2
[答案]C
[解析]
[详解]A．如图所示，
由左手定则可判定：a 粒子带负电，b 粒子带正电，故A 错误； B.由几何关系可得
R a ∶R b 3故B 错误。

C ．两者运动时间相同，则由
t ＝60360︒︒T b ＝120360
︒︒
T a 可知1
=2
a b T T ，由
22
4mR
Bqv T
π＝ 可得2m
T BqR
π＝
，则 a b m m ＝a b T T ＝12
故C 正确。

D ．又由2
Bqv mv R
＝
解得v BqR m ＝
，则a b
v v ＝a a b b 233R m m R ＝。

故D 错误。

故选C 。

9.下面的说法正确的是（）
A. 物体运动的方向就是它的动量的方向
B. 如果物体的速度发生变化，则可以肯定它受到的合外力的冲量不为零
C. 如果合外力对物体的冲量不为零，则合外力一定使物体的动能增大
D. 作用在物体上的合外力冲量不一定能改变物体速度的大小 [答案]ABD [解析]
[详解]据P=mv 可知，动量方向与速度方向一致，所以A 选项正确；据I=Ft=Δmv 可知，物体的速度发生变化则物体的动量发生变化，那么一定受到不为0 的冲量作用，B 选项正确；静止的物体所受到的外力冲量不为0 ，但物体的动能为0 ，所以C 选项错误；当物体做匀速圆周运动时，其所受合外力冲量不为0，但物体的速度大小不变，D 选项正确． 10.如图所示，连接两平行金属板
的
导线的导线的一部分CD 与一有电源回路的一部分GH
平行且均在纸面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当一束等离子体射入两金属板之间时，CD 段导线受到力F 的作用，则（）
A. 若等离子体从右方射入，F 向左
B. 若等离子体从右方射入，F 向右
C. 若等离子体从左方射入，F 向左
D. 若等离子体从左方射入，F 向右
[答案]AD [解析]
[详解]电路中的电流的方向为由G 到H ，当等离子体从右方射入时，由左手定则可以判断电容器的上极板带负电，下极板带正电，电流的方向为由D 到C ，电流的方向与电路中GH 的电流的方向相反，两导线相互排斥，CD 受到的作用力向左，故A 正确，B 错误；等离子体从左方射入时，由左手定则可以判断电容器的上极板带正电，下极板带负电，电流的方向为由C 到D ，电流的方向与电路中GH 的电流的方向相同，所以CD 受到的作用力向右，即指向GH ，故C 错误，D 正确．
[点睛]根据右侧的电路可知导线GH 中的电流的方向为由G 到H ，在由粒子的进入的方向可以判断电容器中的电流的方向，由同向电流互相吸引，异向电流互相排斥可以得出CD 的受力的方向．
11.如图所示，在x>0，y>0的空间有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy 平面
向里，大小为B ，现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子，由x 轴上的P 点以不同的初速度平行于y 轴射入此磁场，其出射方向如图所示，不计重力的影响，则
( )
A. 初速度最小的粒子是沿①方向射出的粒子
B. 初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子
C. 在磁场中运动时间最长的是沿③方向射出的粒子
D. 在磁场中运动时间最长的是沿④方向射出的粒子 [答案]D [解析] [详解]由mv
r qB
=，可知r 的越大，V 越大．由图知①的半径最大，则其速度最大，故A B 错误 因2m
T qB
π=
，则周期相同，则运动时间由偏转角度决定，由图知④的偏转角度最大，其时间最长，则C 错误，D 正确．故选D
12.如图所示的电路中，已知电源电动势为E ，内电阻为r ，滑动变阻器R 的阻值可以从零连续增大到R max ，定值电阻R 1的阻值范围为r <R 1<R max ，则下列结论正确的是( )
A. 当R ＝R 1－r 时，R 1消耗的功率最大
B. R 消耗的最大功率可能为()
2
14E r R +
C. 当R ＝0时，R 1消耗的功率最大
D. 外电路消耗的最大功率为
()
21
2
1E R r R +
[答案]BCD [解析]
[详解]AC ．计算R 1的最大功率，
()
22
1
112
1==
E R p I R r R R ++
只需要回路中电流最大，此时R ＝0，R 1消耗的功率为最大为()
21
12
1=E R P r R +，故A 错误，C
正确。

B ．因为r <R 1<R max ，计算R 的最大功率时，可把R 1＋r 等效为电源的内阻，此时可能出现
R max 大于、等于或小于R 1＋r ，因此R 的最大功率可能为()
214E r R +，故B 正确。

D ．计算外电路消耗的最大功率时，R 1＋R 越接近r 的值对应外电路的功率越大，当R ＝0时，外电路的最大功率就等于R 1的最大功率()
21
12
1=E R P r R +。

故D 正确。

故选BCD 。

二、填空题（每个空2分，共18分）
13.在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中,实验室备有下列器材供选择: A ．待测小灯泡“3.0V 、1.5W” B ．电流表(量程3A,内阻约为1Ω) C ．电流表(量程0.6A,内阻约为5Ω) D ．电压表(量程3.0V ,内阻约为10k Ω) E.电压表(量程15.0V ,内阻约为50k Ω)
F.滑动变阻器(最大阻值为100Ω,额定电流50mA)
G.滑动变阻器(最大阻值为10Ω,额定电流1.0A)
H.电源(电动势 4.0V,内阻不计)
I.电键及导线等
(1)为了使实验完成的更好,电流表应选用__________;电压表应选用__________;滑动变阻器应选用__________(只需填器材前面的字母即可) (2)请在虚线框内画出实验电路图______
(3)某同学在一次测量时,电流表、电压表的示数如图1所示则电压值为__________V,电流值为__________A,由图2可知,小灯泡的电阻随着电压的增大而__________(增大、减小、不变).
[答案]（1）C D G （2）如[解析]图；（3）1.80V，0.33 A；增大；
[解析]
[分析]（1）根据灯泡额定电压选择电压表，根据灯泡额定电流选择电流表，为方便实验操作应选最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）根据题意确定滑动变阻器的接法，根据灯泡与电表内阻的关系确定电流表的接法，然后连接实物电路图．
（3）根据电表指针示数，求出此时灯泡的电压和电流．I-U图像斜率的倒数等于电阻，由此可判断小灯泡的电阻随着电压的变化规律；
[详解]（1）灯泡额定电压为3V，电压表应选D，灯泡额定电流为I=1.5/3=0.5A，电流表应选C，为方便实验操作应选滑动变阻器G．
（2）描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；灯泡正常发光时的电阻为：R=3/0.5=6Ω，电流表内阻约为5Ω，电压表内阻约为10kΩ，
电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如图所示．
（3）电流表、电压表的示数如图所示，则电压值为1.80V，电流值为0.33 A，I-U图像斜率的倒数等于电阻，则由图2可知，小灯泡的电阻随着电压的增大而增大；
[点睛]滑动变阻器的分压限流接法，安培表内外接法，仪器的选择是电学实验考查的重点，同时要学会根据图线进行数据处理．
14.图示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的偏电流R I =300μA,内阻g R =100Ω，可变电阻R 的最大阻值为10k Ω，电池的电动势E =1.5V ,内阻r =0.5Ω，图中与接线柱A 相连的表笔颜色应是__色，接正确使用方法测量电阻R x 的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则x R =_____k Ω.若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述R x 其测量结果与原结果相比较______（填“变大”、“变小”或“不变”）．
[答案] (1). 红 (2). 5 (3). 变大
[解析]
[详解]欧姆表是电流表改装的，必须满足电流的方向“+”进“-”出，即回路中电流从标有“+”标志的红表笔进去，所以与A 相连的表笔颜色是红色；
当两表笔短接（即0x R =）时，电流表应调至满偏电流I g ，设此时欧姆表的内阻为R 内此时有关系：g I R E =内，得6
1.5530010g E R k I -==Ω=Ω⨯内；，当指针指在刻度盘的正中央时：2g
I I = 有： 2g x
I E R R =+内，代入数据可得：5X R R k ==Ω内； 当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流g I 不变，由公式： g I R E =内
，欧姆表内阻R 内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由1g x x I E I R R R R 内内
==++，可知当R 内变小时，I 变小，指针跟原来的位置相比偏左了，故欧
姆表的示数变大了．
[点睛]根据欧姆表的结构，由闭合电路欧姆定律可以判断读数，以及电池电动势变小，内阻变大时测量结果的变化；本小题考查了考查欧姆表的结构、测量原理，同时还要注意测量误差应如何来分析．
三、计算题（共4道小题，其中15题6分，16题8分，17题是10分，18题10分，一共34分）
15.如图所示，一根长L=0.2m的金属棒放在倾角为θ=370的光滑斜面上，并通以I=5A电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度为B=0.6T，竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？（）
[答案]1N
[解析]
试题分析：棒子所受的安培力F=BIL=0.6N．
结合受力分析图，根据共点力平衡得：=1N
考点：安培力
点评：对导体棒进行受力分析，受到重力、支持力、安培力处于平衡，根据共点力平衡由三角函数关系求出棒的重力．
16.一个质量为60千克的蹦床运动员从距离水平蹦床网面上3.2米的高处自由下落，触网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5米高处.已知运动员与网接触的时候为1.2秒。

求运动员和网接触的这段时间内，网对运动员的平均作用力F（g取10 m/s2）。

[答案]1500N，方向竖直向上
[解析]
[详解]设运动员从h1处下落，刚触网的速度为
1128m s v gh == (方向向下)
运动员反弹到达高度h 2，离网时速度为
22210m s v gh ==(方向向上)
在接触网的过程中，运动员受到向上的弹力F 和向下的重力mg ，设向上方向为正，由动量定理有
()()21 F mg t mv mv -=-- 解得=1500N F ，方向竖直向上。

17.如图所示，质量分别为m 1=m 2=1.0kg 的木板和足够高的光滑凹槽静止放置在光滑水平面上，木板和光滑凹槽接触但不粘连，凹槽左端与木板等高.现有一质量m =2.0kg 的物块以水平初速度v 0=5.0m/s 从木板左端滑上木板，物块离开木板时木板速度大小为1.0m/s ，物块以某一速度滑上凹槽.已知物块和木板间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g 取10m/s 2.求：
（1）木板的长度；
（2）物块滑上凹槽的最大高度．
[答案]（1）0.8m （2）0.15m
[解析]
[详解]（1）物块在木板上滑行的过程中，设水平向右为正方向，对木板和物块组成的系统由动量守恒定律
mv 0=mv 1+（M 1+M 2）v 2，
由能量守恒定律的
()22201122111222
mv mv M M v mgL μ=+++. 联立并代入数据解得v 1=4m/s ，L =0.8m.
（2）物块在凹槽上滑行的过程中，物块和凹槽组成的系统水平方向不受力，因此水平方向动量守恒，当物块和凹槽共速时物块上升到最高点，由动量守恒得
mv 1+M 2v 2=（m +M 2）v
物块和凹槽组成得系统机械能守恒，由机械能守恒得
()2222122111222
mv M v m M v mgh +=++， 联立并代入数据解得h =0.15m.
18.如图，一半径为R 的圆表示一柱形区域的横截面（纸面）．在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为m 、电荷量为q 的粒子沿图中直线在圆上的a 点射入柱形区域，在圆上的b 点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直．圆心O 到直线的距离为．现将磁场换为平等于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线在a 点射入柱形区域，也在b 点离开该区域．若磁感应强度大小为B ，不计重力，求电场强度的大小．
[答案]2
145qRB E m
= [解析]
[详解]解答本题注意带电粒子先在匀强磁场运动，后在匀强电场运动．带电粒子在磁场中做圆周运动．粒子在磁场中做圆周运动．设圆周的半径为r ，由牛顿第二定律和洛仑兹力公式
得2
v qvB m r
=① 式中v 为粒子在a 点的速度．
过b 点和O 点作直线的垂线，分别与直线交于c 和d 点．由几何关系知，线段ac bc 、和过a 、b 两点的轨迹圆弧的两条半径（未画出）围成一正方形．
因此ac bc r ==②
设,cd x =有几何关系得45
ac R x =+③
35
bc R =+ 联立②③④式得75r R =
再考虑粒子在电场中的运动．设电场强度的大小为E ，粒子在电场中做类平抛运动．设其加速度大小为a ，由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力公式得qE="ma" ⑥
粒子在电场方向和直线方向所走的距离均为r ，有运动学公式得
212
r at =⑦ r=vt ⑧
式中t 是粒子在电场中运动的时间．联立①⑤⑥⑦⑧式得2
145qRB E m
=⑨ [点睛]带电粒子在磁场中运动的题目解题步骤为：定圆心、画轨迹、求半径，同时还利用圆
弧的几何关系来帮助解题．值得注意是圆形磁场的半径与运动轨道的圆弧半径要区别开来．。