2020-2021学年湖北省黄冈市黄冈中学高二上学期期末模拟测试物理试卷1

【最新】湖北省黄冈市黄冈中学高二上学期期末模拟测试物
理试卷1
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上－3Q和＋5Q的电荷后，将它们固定在相距为a的两点，它们之间库仑力的大小为F1.现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a的两点，它们之间库仑力的大小为F2.则F1与F2之比为
A．2∶1 B．4∶1 C．16∶1 D．60∶1
2．已知通电长直导线周围空间中某点处产生的磁场的磁感应强度大小为B=k I
，其中
r
k为常量、I为直导线中的电流、r为该点到长直导线的距离．如图所示，a、b两根通电长直导线经过圆心为O的圆上同一直径的两端，两根直导线中的电流大小相等，a中电流方向垂直圆所在平面向里，b中电流方向垂直圆所在平面向外，此时圆心O处的磁感应强度大小为B．现将直导线b沿圆周顺时针转动90°到达c点，电流的大小和方向都保持不变，则O处的磁感应强度大小变为
B
A．2B B．√2B C．B D．√2
2
3．示波管的内部结构如图所示，如果在电极YY′之间加上如图（a）所示的电压，在XX′之间加上如图（b）所示电压，荧光屏上会出现的波形是
A．
B ．
C ．
D ．
4．图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分．下列说法错误的是（ ）
A ．图甲、图乙均表示交流电
B ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin100πt
C ．图乙所示电压的有效值为20V
D ．图乙所示电压的有效值为10V
5．如图所示，匀强电场中的六个点A 、B 、C 、D 、E 、F 为正八面体的六个顶点，已知BE 中点O 的电势为零，A 、B 、C 三点的电势分别为7V 、1V -、3V ，则E 、F 两点的电势分别为（ ）
A ．2V 、2V -
B ．1V 、3V -
C ．1V 、5V -
D ．2V -、4V -
6．如图所示电路中a 、b 端接有电压有效值为U 的交流电，变压器为理想变压
器，各电阻的阻值相等，电流表为理想交流电表．开关S 断开时，电流表读数
为I ，开关S 闭合时，电流表读数为53
I ，则各电阻的阻值R 和变压器原、副线圈匝数的比值k 分别为（ ）
A ．3U R I =，k=3
B ．5U R I =,k=2
C ．23U R I =， 32k =
D ．U R I =, 12k = 7．如图所示，匀强磁场垂直于纸面向里，匀强电场竖直向上。

质量为m 、电荷量为q 的小球以速率v 在复合场区域做匀速圆周运动。

已知匀强磁场的磁感应强度为B ，重力加速度为g 。

则
A ．小球带负电
B ．电场强度大小为
C ．小球做圆周运动的半径为
D ．小球做圆周运动的周期为πm qB 8．如图所示，两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B ，磁场区域的宽度均为a 。

正三角形导线框ABC 从图示位置沿x 轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下列图象中能正确描述感应电流I 与导线框移动距离x 关系的是
A ．
B．
C．
D．
9．如图所示，平行板电容器与电源电压为E的直流电源连接，下极板接地。

一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。

现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则
A．带负电的油滴将沿竖直方向加速向上运动B．P点的电势将降低
C．带电油滴的电势能将减少D．电容器的电容减小，且极板带电荷量减小10．如图所示电场，实线表示电场线。

一个初速度为v的带电粒子仅在电场力的作用下从a点运动到b点，虚线表示其运动的轨迹。

则
A．粒子带正电
B．粒子受到的电场力不断减小
C．a点电势高于b点电势
D．电场力一直做正功，电势能减少
二、多选题
11．如图所示，当滑动变阻器的滑片P向下端移动时，下列说法正确的是
A．电阻R1消耗的功率增大B．电源的输出功率增大
C．V1增大，V2增大，A减小D．V1减小，V2减小，A增大
12．如图所示，闭合的单匝矩形导线框abcd处于水平方向的匀强磁场中，矩形导线框的面积为S，电阻为R。

矩形导线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面
时的感应电流为I，下列说法正确的是
开始匀速转动，矩形导线框转过π
6
A．矩形导线框中感应电流的有效值为√2I
B．矩形导线框转动过程中穿过矩形导线框的磁通量的最大值为2IR
ω
C．矩形导线框转一周产生的热量为4πRI2
ω
D．矩形导线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为I
ω
三、实验题
13．在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路．
(1)按如图甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来____________．
(2)在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于________端(填“A”或“B”)
(3)图丙是根据实验数据作出的U-I图象，由图可知，电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω，短路电流I短＝________A
14．某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：
（1）游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为________mm；
（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为_______mm；
⨯”档，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数（3）选用多用电表的电阻“1
如图丙所示，则该电阻的阻值约为_______Ω．
（4）为更精确地测量其电阻，可供选择的器材如下：
电流表1A（量程300mA，内阻约为2Ω）；电流表2A（量程150mA，内阻约为10Ω）；电压表1V（量程1V，内阻1000
r=Ω）；电压表2V（量程15V，内阻约为3000Ω）；定值电阻01000
R=Ω
滑动变阻器1R（最大阻值为5Ω）
滑动变阻器2R（最大阻值为1000Ω）
电源E（电动势约为4V，内阻r约为1Ω）开关，导线若干．
为了使测量尽量准确，测量时电表读数不得小于其量程的1
3
，电压表应选_____，电流
表应选_____，滑动变阻器应选______（填器材代号）．
根据你选择的器材，请在线框内画出实验电路图．_____
四、解答题
15．如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机．p是一个质量为m的重物，将重物用细绳拴在电动机的轴上．闭合开关ｓ，重物p以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是Ｉ＝5.0Ａ和Ｕ＝110Ｖ，重物p上升的速度v＝0.50ｍ/ｓ．已知电动机损失的能量全部转化为电动机线圈的电热，重物的质量ｍ＝30kg．（ｇ取10m／s2）求：
（1）电动机消耗的电功率P电；
（2）电动机的输出功率P出；
（3）电动机线圈的电阻r．
16．如图所示，MN、PQ为间距L=0.5 m的足够长平行导轨，NQ⊥MN。

导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=5 Ω 的电阻。

有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0=1 T。

将一根质量为m=0.05 kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计。

现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。

已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd距离NQ为s=2 m。

则：（g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）
（1）当金属棒滑行至cd处时回路中的电流是多大？
（2）金属棒达到的稳定速度是多大？
（3）当金属棒滑行至cd处时回路中产生的焦耳热是多少？
17．如图所示，在x≥0的区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向里．假设一束初速度为零的质量为m、带电荷量为q的正离子，经过加速电场加速后从O点沿x轴正方向进入匀强磁场区域．有一块厚度不计、高度为d的金属板竖直放置在磁场中，截面如图，M、N分别为金属板截面的上、下端点，M点的坐标为（d，2d），N点的坐标为（d，d）．正离子的重力不计．
（1）加速电场的电压在什么范围内，进入磁场的离子才能全部打在金属板上？
（2）求打在金属板上的离子在磁场中运动的最短时间与最长时间的比值．（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
参考答案
1．D 【详解】
开始时由库仑定律得：
12
53Q Q
F k a
⨯=；现用绝缘工具使两小球相互接触后，各自带电为Q ，因此此时：22(2)Q Q F k a ⨯=；联立得：F 2
=1
60
F 1，则F 1与F 2之比为 60：1，故选D. 2．D 【解析】
由两直导线中电流大小相等，到圆心O 的距离相等，又由安培定则可知，两直导线中电流在O 点处产生的磁感应强度大小相等、方向相同，设其中一根直导线在O 点处产生的磁感应强度大小为B 0，则B=2B 0．
将直导线b 顺时针转动90°后，两根直导线中电流产生的两个磁场方向相互垂直，所以B′=√2B 0=√22
B ，故D 正确．AB
C 错误；故选D.
3．C 【解析】
电极YY′之间加上图（a ）所示的电压，则粒子的偏转位移在上下进行变化，
而在XX′之间加上图（b ）所示电压时，粒子将分别打在左右各一个固定的位置，因此只能打出图C 所示的图象，故C 正确，ABD 错误．故选：C. 4．C 【详解】
A ．电流方向随着时间周期性变化的电流就是交流电，故图甲、图乙均表示交流电，故A 正确；
B ．图甲中电压的最大值为20V ，周期为0.02s ，故表达式为：
2sin
20sin100(V)m u U t t T
π
π== 故B 正确；
CD ．图乙所示电压的最大值为20V ，根据有效值的定义，有：
22 0
2U T T R R =⋅+ 解得：
10V 2
m
U U =
= 故C 错误，D 正确； 本题选择错误的，故选C. 5．B 【详解】
在匀强电场中，由公式U Ed =知，沿着任意方向前进相同距离，电势差必定相等。

由
BO OE =
有
B O O E ϕϕϕϕ-=-
得
20 1 V 1 V ()E O B ϕϕϕ=-=--=
由于AC 与EF 平行，且
AC EF =
有
A C E F ϕϕϕϕ-=-
得
3V 1V 7V 3V F C E A ϕϕϕϕ=+-=+-=-
故选B 。

6．B
【解析】开关S 断开时，根据题意，原线圈中电流为I ，副线圈中的电流kI ，原线圈输入电压：U-IR ，副线圈电压kIR ，根据变压器的变压比规律：
U IR
k kIR
-＝ ①
开关S 闭合时，根据题意，原线圈中电流53 I ，副线圈中电流53
kI 原线圈输入电压：U −53IR ，副线圈电压55
326
R kI kIR ⋅＝ ，根据变压器电压变化规律
5356
U IR
k kIR -＝ ② 联立①②得： 5U
R I
＝ k=2，故选 B
7．C 【解析】
小球做匀速圆周运动，靠洛伦兹力提供向心力，则mg=qE ，电场力方向竖直向上，那么小球带正电，故A 错误．由mg=qE ，得电场强度大小为E =mg q
，故B 错误．洛伦兹力提供
向心力qvB =m v 2
R ，得圆周运动的半径R =
mv qB
，故C 正确．小球做圆周运动的周期T =
2πR v
=
2πm qB
，故D 错误．故选：C.
8．B 【解析】
x 在0-a 内，由楞次定律可知，电流方向为逆时针，为正方向；有效切割的长度为L =2×
√33
（a −x ）=
2√3
3
（a −x ） ，感应电动势为 E=BLv ，感应电流为I =
2√33B(a−x)v
R
，随着x 的
增大，I 均匀减小，当x=0时，I =
2√3Bav 3R
=I 0 ；当x=a 时，I=0；
x 在a-2a 内，线框的AB 边和其他两边都切割磁感线，由楞次定律可知，电流方向为顺时针，为负方向；有效切割的长度为L =√3（2a −x ） ，感应电动势为 E=BLv ，感应电流大小为I =
2×√3(2a−x)Bv
R
，随着x 的增大，I 均匀减小，当x=a 时，I =
2√3Bav R
=2I 0 ；当x=2a 时，
I=0；
x 在2a-3a 内，由楞次定律可知，电流方向为逆时针，为正方向；有效切割的长度为L =√3
（3a −x ） ，感应电动势为 E=BLv ，感应电流为
I =√3
B(3a−x)v
R
，随着x 的增大，I 均匀减小，当x=2a 时，I =
√3Bav
R
=I 0 ；当x=3a 时，I=0；
故根据数学知识可知B 正确．故选：B 9．AC
【解析】
将上极板竖直向下移动时，d 减小，电容器的电压U 不变，由E =U
d 分析得知，板间场强增大，则油滴所受电场力增大，油滴将沿竖直向上运动．故A 正确．
P 点到下极板的距离不变，而E 增大，由U=Ed 知，P 点与下极板间电势差增大，P 点的电势大于零，则P 点的电势升高，由于油滴带负电，则带电油滴的电势能将减少．故B 错误，C 正确．d 减小，由C =εS 4πkd ，知电容C 增大，U 不变，由C =Q
U 分析可知电容器所带电量增加．故D 错误．故选：AC. 10．C
【解析】由轨迹弯曲方向可判断出电场力方向，受力方向指向弧内，则粒子带负电荷，故A 错误．电场线的疏密代表电场的强弱，从a 到b ，电场强度先增大后减小，则粒子受到的电场力先增大后减小，故B 错误；沿着电场线方向电势降低，则a 点电势高于b 点电势，故C 正确；电场力方向与速度方向夹角大于90°，一直做负功，动能减小，电势能增大．故D 错误．故选C.
视频 11．AD 【解析】
当滑动变阻器的滑片P 向下移动时，R 3连入电路的阻值变小，故外电路的总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律，知总电流变大，路端电压U=E-Ir 变小，所以V 1示数减小，电源的内电压和R 1的电压均增大，所以并联部分电压减小，即V 2示数减小．根据欧姆定律可知，通过R 2的电流减小，而总电流增大，所以通过滑动变阻器的电流增大，即A 示数增大．故C
错误，D 正确；因为干路电流变大，根据2
1P I R ＝ 知电阻R 1消耗的功率增大，故A 正确；
因为不知道内、外电阻的大小关系，所以电源的输出功率的变化情况无法确定，故B 错误；故选AD. 12．ABC 【解析】
由，E m =nBSω，中性面开始计时，则电流i =nBsωR
sinωt ，当ωt=π6 时电流为I ，则I =12
nBsω
R
，
则
nBSωR
＝2I ； 由
nBSωR
＝2I ，为电流的最大值，有效值2I √
2√2I ，则A 正确；转动过程中穿
过线框的磁通量的最大值为BS =
2RI
nω
．因n=1，则B 正确；电流的有效值为：
2I √2
=√2I ，
则Q =(√2I)2R •2πω=
4πRI 2ω
则C 正确；中性面开始转过π
2 的过程中，通过导线横截面的电
荷量为q =
BS tR
t =2I ω
，则D 错误；故选：ABC.
13．图见解析 B 1.50 1 1.50 【详解】
（1）[1]．由原理图可知滑动变阻器为限流接法，电压表并联在滑动变阻器两端，由原理图连接实物图所示；
（2）[2]．为保证实验安全，在开始时电路中电流应为最小值，故滑动变阻器应接入最大阻值，由图可知，滑动变阻器接入部分为左半部分；故滑片应接到B 端； （3）[3]．由U-I 图可知，电源的电动势E =1.50V ；
[4]．当路端电压为1V 时，电流为0.5A ，则由闭合电路欧姆定律可知：
1.51
10.5
E U r I --=
=Ω=Ω； [5]．短路电流
1.5A E
I r
=
=短 14．50.15 4.700 22 V 1 A 2 R 1
【详解】
（1）甲是20分度的卡尺，其精确度为0.05mm ，主尺读数为：5cm ，游标上第3个刻度与上面对齐，读数为：3×0.05mm=0.15mm=0.015cm ，故最终读数为：50mm+0.15mm=50.15mm ； （2）螺旋测微器：固定刻度为4.5mm ，可动刻度为20.0×0.01mm=0.200mm ，则读数为4.5mm+0.200mm=4.700mm ． （3）多用电表读数22×1=22Ω；
（4）由于电源电压为4V，显然电压表选15V时不满足读数不得小于其量程的1
3
的要求，
因此只能选V1；而V1读数又太小，而题目中给了一个定值电阻，将定值电阻与电压表串联，装成一个新的电压表，量程为2V，基本满足要求，这样由于电阻值约22Ω，因此回路电流最大约100mA左右，因此电流表选A2；为了测量精确，滑动变阻器采分压式接法，为了便于调节，滑动变阻器选用R1；
电路图电流表采用外接法，实验电路图如图所示
15．（1）550W；（2）315W；（3）4Ω；
【解析】
试题分析：（1）电动机消耗功率
（2）电动机损失的能量全部转化为电动机线圈的热量，电动机的输出功率即为绳子拉力对重力做功功率，即
因为是匀速运动，有
可知则
（3）有题设条件可知有
由以上两式可得
考点：电功率及机械功率的计算．
16．（1）0.2A；（2）0.1J
【解析】
（1）金属棒匀速运动时，沿导轨方向金属棒受力平衡得mg sin θ=f+F
金属棒受的安培力为F=B0IL
f=μF N=μmg cos θ
解得I=0.2 A
（2）由欧姆定律得I=E
R
由电磁感应定律得E=B 0Lv 解得v =2 m/s
（3）金属棒滑行至cd 处时，由能量守恒定律得
mgs ⋅sin θ=1
2
mv 2+Q +μmg cos θ⋅s
解得Q =0.1 J
17．（1）要使进入磁场的离子能全部打在金属板上，加速电压的取值范围应为
≤U ≤
（2）
【解析】
（1）设加速电压为U ，正离子初速度为零，经过加速电场加速，根据动能定理得
2
12
qU mv =
正离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，2
mv qvB R = 联立解得22
2qB R U m
=
当加速电压较小时，离子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小，当离子恰好打到金属板下端点N 时，圆周运动的半径最小为min R ，如图1所示
图1 图2 根据几何知识可以判断min R d =，故22
min
2qB d U m
=
当加速电压较大时，离子在磁场中做匀速圆周运动的半径较大，当离子恰好打到金属板上端
点M 时，圆周运动的半径最大为max R ，如图2所示 根据几何知识判断()2
22max max 2R d d R =+- 解得max 54
R d = 所以22
max
2532qB d U m
=
所以离子能全部打在金属板上，加速电压的取值范围为2222
25232qB d qB d U m m
≤≤
（2）设离子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T ，根据圆周运动规律得2R
T v
π=
又2
v qvB m R
= 联立解得2πm
T qB
=
离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与加速电压无关 离子在图1所示的轨迹中运动时间最短为min 14
t T = 离子在图2所示的轨迹中运动时间最长为max 90360t T θ︒+=︒
根据几何知识，max 4
cos 5
d R θ=
=，则37θ=︒ 所以
min max 90
127
t t =。