2019-2020高二物理上学期期中试题（Word版带解析）

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