吉林省安图县中学2020-2021学年高二物理上学期期末考试物理试题含答案解析

吉林省安图县中学【最新】高二物理上学期期末考试物理试
题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示，一质子以速度v 穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转，则下列说法正确的是
A ．若质子的速度v′<v ，它将向上偏转
B ．若电子以相同速度v 射入该区域，将会发生偏转
C ．若质子从右侧以相同大小的速度射入仍然不发生偏转
D ．无论何种带电粒子，只要以相同速度从左侧射入都不会发生偏转
2．穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t 变化的图象分别如图中的①~④所示，下列说法正确的是（ ）
A ．图①有感应电动势，且大小恒定不变
B ．图②产生的感应电动势一直在变大
C ．图③在10~t 时间内的感应电动势是21~t t 时间内感应电动势的2倍
D ．图④产生的感应电动势先变大再变小
3．如图所示，A 、B 是完全相同的灯泡，L 是电阻不计的自感线圈，当开关S 闭合时，下列说法正确的是
A ．A 灯先亮，
B 灯后亮
B．B灯先亮，A灯后亮
C．A、B灯同时亮，以后亮度不变
D．A、B灯同时亮，以后B灯更亮，A灯熄灭
4．如图，P为固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆．带电粒子Q在P的电场中运动．运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点．若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为a a、a b、a c，速度大小分别为v a、v b、v c，则
A．a a>a b>a c，v a>v c>v b
B．a a>a b>a c，v b> v c> v a
C．a b> a c> a a，v b> v c> v a
D．a b> a c> a a，v a>v c>v b
5．下列表达式中，不是比值法定义物理量的是（）
A．
F
E
q
=B．
L
R
s
ρ
=C．
Q
C
U
=D．
F
B
IL
=
6．关于电场线和磁感线，下列说法正确的是（）
A．电场线和磁感线都是不相交曲线
B．电场线和磁感线都是闭合的曲线
C．电场线和磁感线都是现实中存在的
D．磁感线是从磁体的N极发出，终止于S极
7．如图所示，在水平桌面上放着一个1匝的矩形线圈，线圈中心上方某处有一竖立的条形磁体，此时线圈内的磁通量为0.04Wb。

在0.5s内将条形磁体放到线圈内的桌面上，此时线圈内的磁通量为0.12Wb，则在这个过程中线圈的感应电动势为（）
A．0.16V B．0.24V C．1.6V D．2.4V
8．【最新】1月25日，在中央电视台CCTV10频道播出节目中，海军电力工程专家马伟明院士表示，正在研制设计中的国产003型航母采用电磁弹射已成定局！电磁弹射就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动，电磁炮就是利用电磁弹射工作的．电磁炮的原理如图所示，则炮弹导体滑块受到的安培力的方向是（）
A．竖直向上
B．竖直向下
C．水平向左
D．水平向右
二、多选题
9．如图所示，直导线通入方向向上、逐渐增强的电流，关于右侧线圈说法正确的是( )
A．线圈有扩张的趋势
B．线圈有收缩的趋势
C．线圈内产生顺时针的电流
D．线圈内产生逆时针的电流
10．如图所示为真空中半径为r的圆，O为圆心，直径ac、bd相互垂直．在a、c处分别固定有电荷量为+q、-q的两个点电荷．下列说法正确的是（）
A．O点电势一定等于b点电势
B．位置b处电场强度大小为
2
2r
C．将一负试探电荷从b点移到c点，电势能减小
D．ac线上各点电场强度方向与bd线上各点电场强度方向垂直
11．如图所示，一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路，开关闭合．在增大电容器两极板间距离的过程中（）
A．电容器的电容变小
B．电容器两极板间场强不变
C．电容器两极板间电压增大
D．电阻R中有从a流向b的电流
12．如图所示，用拉力把单匝矩形线框匀速拉出匀强磁场区，如果先后两次拉出的速度之比为1:2，则在先后两种情况下（）
A．拉力之比为1:2
B．通过线框的电量之比为1:1
C．线框中的感应电流之比为1:4
D．线框中产生的热量之比为1:2
三、实验题
13．（1）如图所示，游标卡尺的读数是_________cm；
（2）如图所示，螺旋测微器的读数是_________mm。

14．用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
（a）电流表（量程0.6A、3A）
（b）电压表（量程3V、15V）
（c）定值电阻（阻值1Ω、额定功率5W)
（d）滑动变阻器（阻值范围0~10Ω、额定电流2A）
（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择________V，电流表的量程应选择________A．（2）在实验中测得多组电压和电流值，得到如下图所示的U-I图线．由图可较准确地
求出该电源电动势E=____________V；内阻r=____________Ω．（结果保留两位有效数字）
四、解答题
15．如图所示，两根长为L的绝缘细线下端各悬挂一质量为m的带电小球A、B．A、B 带电荷量分别为+q和-q．今加上方向水平向左的匀强电场，使悬挂AB的两绝缘细线夹角成60°并保持静止．已知静电力常量为k，重力加速度为g．求：
(1)两带电小球间的库仑力F1大小；
(2)两根细线上的拉力F2大小；
(3)电场强度E的大小．
16．如图所示，匀强磁场宽度为L，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。

有一质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），以初速度垂直磁场方向从小孔C射入匀强磁场后从磁场右边界A点射出，射出方向与水平方向的夹角为 ，求：
（1）粒子运动轨迹的半径r；
v；
（2）粒子的初速度
（3）粒子在磁场中的运动时间t。

17．如图所示，光滑导轨竖直放置，匀强磁场的磁感应强度为B=1T，磁场方向垂直于导轨平面向外，导体棒ab的长度与导轨宽度均为L=0.5m，电阻R=2.0Ω．导体棒与导轨接触良好，导轨电阻不计．当导体棒ab沿导轨匀速下滑时，标有“3V 1.5W”字样的小灯泡恰好正常发光，g=10m/s²，求：
(1)导体棒ab中的电流I的大小和方向；
(2)导体棒ab的速度v的大小；
(3)电路的总电功率P；
(4)导体棒ab的质量m．
参考答案
1．D 【解析】
穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转，则qvB=qE,v=E/B ，带电粒子能够匀速穿出复合场区域的速度与带电正负无关．当V′>V ，qvB>qE ，它将向上偏转，洛伦兹力时刻改变，其运动轨迹既不是圆弧也不是抛物线，故D 正确． 2．C 【解析】
A 、图①中磁通量没有变，因此没有感应电动势，故A 错误；
B 、图②中的磁通量均匀增加，则图象的斜率不变，因此感应电动势不变．故B 错误；
C 、图③在0～t 1时间内的斜率是t 1～t 2时间内斜率的2倍，所以在0～t 1时间内感应电动势是t 1～t 2时间内感应电动势的2倍，故C 正确；
D 、图④的斜率大小先减小后增大，故产生的感应电动势先变小再变大，故D 错误； 故选C ．
【点睛】当穿过磁闭合回路的磁通量发生变化时，电路中出现感应电动势，当磁通量均匀变化时，感应电动势是不变的． 3．D 【解析】
当开关S 闭合时，电路中的电流增加，由于线圈的自感作用，将产生一自感电动势阻碍电流的增加，此时A 、B 二灯相当于串联，同时亮；电路稳定后线圈相当于一段导线，将A 灯短路，A 灯熄灭，B 灯两端所加电压增加而变得更亮，故D 正确，ABC 错误．
点晴：闭合S ，A 、B 同时亮，随着L 中电流增大，线圈L 直流电阻可忽略不计，分流作用增大，B 灯逐渐被短路，总电阻减小，再由欧姆定律分析B 灯亮度的变化． 4．D 【详解】
在点电荷的电场中，场强大小2Q
E k
r
=，由图可知a c b r r r >>，可得a c b E E E <<，而带电粒子运动的加速度qE
a m
=
，则a c b a a a <<；由轨迹知，两电荷间为库仑斥力，粒子由a 到b ，电场力做负功，动能减小，则v a >v b ，粒子由b 到c ，电场力做正功，动能增加，则v c >v b ，
由于ab cb U U >，由k qU E =∆可得，则v a >v c >v b ，故选D ． 5．B
【解析】A 项：电场强度E 与电场力及检验电荷的电荷量无关；属于比值定义法，故A 错误；
B 项：导体的电阻L
R S
ρ
=中电阻与导线长度、电阻率成正比、与横截面积成反比，不属于比值定义法，故B 正确；
C 项：电容的定义式中，C 与两板间的电量及两板间的电势差无关，属于比值定义法，故C 错误；
D 项：磁感应强度与通电导线所受的安培力、电流、导线长度无关，属于比值定义法，故D 错误。

点晴：用比值定义法所定义的物理量有：电场强度、磁感应强度、电容等等，注意它们均是由本身的性质决定的，和定义它们的物理量无关。

6．A
【解析】A 、B 项：磁感线在磁体的周围是从磁体的N 极出发回到S 极，在磁体的内部，磁感线是从磁体的S 极出发，回到N 极；所以磁感线是闭合的，而电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，不相交不闭合，故A 正确，B 错误； C 项：电场线和磁感线都是假想的，在空间不是实际存在的线，故C 错误；
D 项：磁感线在磁体的周围是从磁体的N 极出发回到S 极．在磁体的内部，磁感线是从磁体的S 极出发，回到N 极，故D 错误。

7．A
【解析】由题，穿过线圈的磁通量增加量为△Φ=Φ2-Φ1=0.12Wb-0.04Wb=0.08Wb ．根据法拉第电磁感应定律得， 0.08
10.160.5
E n V V t φ∆==⨯=∆，故A 正确。

8．C 【详解】
根据左手定则可知，张开左手，使四指与大拇指在同一平面内，大拇指与四指垂直，把左手放入磁场中，让磁感线穿过手心，四指与电流方向相同，大拇指所指的方向是安培力的方向，故受到的安培力水平向左，故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

9．BD
【解析】
直导线通入方向向上的电流，根据右手定则可知：在圆环处产生垂直向里的磁场，由于电流逐渐增强，所以产生的磁场与增大，通过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知，在圆环中产生逆时针的感应电流，故D 正确；根据“增缩减扩”可知，线圈有收缩的趋势，故B 正确． 10．AB 【解析】
A 项：bOd 是一条等势面，故电势相同，故A 正确；
B 项：正负电荷在b 点分别产生的场强为1222kq E E r ==，根据矢量可知22E r
=，故B 正确；
C 项：将一负试探电荷从b 点移到c 点，电场力做负功，电势能增加，故C 错误；
D 项：ac 线上各点电场强度方向由a 指向c ，bd 线上各点电场强度方向由a 指向c ，故D 错误． 11．AD 【解析】 试题分析：由
可知，增大d 可以让C 减小；A 正确；当电容器两极板间距离减小
时，电容器电容减小，带电荷量较少，电路中有电荷移动，电阻R 中有电流；B 错误；由于电容器两端电压不变，根据E=U/d 可知电容器两极板间的电场强度减小；C 错误；此过程电容器放电，电容器上极板所带正电荷减少，电流从a 流向b ；D 正确；故选AD 考点：考查含容电路的分析
点评：本题难度较小，平行板电容器在电路中始终与电源相连接，这时对应的电压是不变的．以此不变量出发可讨论其他量的变化情况 12．ABD
【解析】设线圈左右两边边长为l ，上下两边边长为l′，整个线圈的电阻为R ，磁场的磁感应强度为B
拉出线圈时产生的感应电动势为：E=Blv ，感应电流为： E
I R
=
，所以线框中的感应电流之比为1：2，故C 错误；线圈所受的安培力为： 22B l v
F BIl R
== ，可知，F ∝v ，则得：
F 1：F 2=1：2，即拉力之比也为1：2，故A 正确；拉力做功为： 22B l vl W Fl R
=='
'，可知
Q ∝v ，则得：Q 1：Q 2=1：2，故D 正确；由法拉第电磁感应定律得 ，感应电动势E n t
φ
∆=∆，由欧姆定律得： E n I R tR φ∆=
=
∆，则通过导线的电荷量为： n q I t R
φ
∆=∆=，则q 与线框移动速度无关，磁通量的变化量△Φ相同，所以通过导线横截面的电荷量q 1：q 2=1：1，故B 正确。

点晴：在拉力作用下，矩形线圈以不同速度被匀速拉出，拉力做功等于克服安培力做功，等于产生的焦耳热．根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式结合进行求解。

13． 5.015cm 2.328mm
【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为5cm ，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为3×
0.05mm=0.15mm ，所以最终读数为：5cm+0.015cm=5.015cm ； (2)螺旋测微器的固定刻度为2mm ，可动刻度为32.8×0.01mm=0.328mm ，所以最终读数为2mm+0.328mm=2.328mm ；
14．3V 0.6A 1.5V 0.83Ω 【解析】
(1) 由于电源是一节干电池（1.5V ），所选量程为3V 的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几Ω左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A 左右，所以选量程为0.6A 的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；
(2)由U-I 图象可知：图象与纵轴的交点即为电动势，所以E=1.5V ，图象的斜率的绝对值为内阻，所以r =
ΔU ΔI
=
0.50.6
Ω=0.83Ω．
15．(1)212q F k L = (2)23
F mg = (3)23q E k mg L q =+
【解析】
(1)由几何关系可知：AB 间距离为L ，根据库仑定律可得：2
12kq F L
=；
(2) 取A 为研究对象，设线的拉力为T ，经受力分析得：0cos30mg T =
=；
(3) 取A 为研究对象，设线的拉力为T ，重力G ，库仑力F 1，匀强电场的电场力F ，在水平
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答案第5页，总5页 方向上有：2
2tan 30kq qE mg L =+
，解得：2kq E L =+． 16．（1）sin L θ，（2）sin LqB m θ
，（3）m qB θ. 【解析】(1)过A 点作v 0的垂线交于左边界M 点，由几何关系可知： sin L r θ=
； (2)根据200mv qv B r = 得： 0sin qBr qBL v m m θ
==； (3)根据222m m t T qB qB
θθπθππ==⨯=。

17．(1)0.5A I =,电流方向是b →a (2)v =8m/s (3)P =2W (4)m =2.5×10-2kg
【解析】
(1) ab 沿导轨匀速下滑时,导体棒切割磁感线，由右手定则可知，电流方向是b→a ，由灯泡正常发光可知： 1.50.53
P I A A U ===； (2)导体棒与导轨，灯泡组成闭合回路，根据闭合电路欧姆定律：E BLv I R r R r =
=++，其中r 为灯泡的电阻，22
361.5
U r P ==Ω=Ω，将数据代入可得：8m v s =； (3)电路总功率0.510.582P IE IBLv w w ===⨯⨯⨯=；
(4)对ab 受力分析：重力，安培力，由于ab 沿导轨匀速下滑，所以mg F BIL ==，即210.50.5 2.51010
BIL m kg kg g -⨯⨯===⨯．。