2021-2022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

鹤岗市第一中学2021-2022学年高二上学期期末考试

物理试题

第I卷（选择题）

一、单选题(每小题4分，共32分)

1．下列说法中正确的是（　　　）

A．爱因斯坦第一个提出能量子的概念

B．黑体辐射电磁波的强度只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关

C．物体的长度是量子化的

D．温度升高，物体辐射的紫光增强，辐射的红光减弱

2．如图所示，通电直导线通有竖直向上的电流，其右侧一个初速度为的电子，沿平行于通电长直导线的方向向上射出，不计电子重力，则（　　）

A．电子将向左偏转，速率不变

B．电子将向右偏转，速率不变

C．电子运动方向不变，速率不变

D．电子将向右偏转，速率改变

3．如图所示，两竖直放置的平行长直导线和中通以大小相等且方向向上的电流，其中a、b、c三点位于两导线所在平面内，a、b两点关于对称，b、c两点关于对称，b点位于和的正中间。则（　　）

A．a、c两点的磁感应强度大小相等 　　　

B．a、c两点的磁感应强度方向相同

C．a、b两点的磁感应强度大小相等 

D．b点的磁感应强度大于a点

4．如图所示，线圈面积为，匀强磁场的磁感应强度，方向沿x轴正方向（图中未画出）。则下列说法正确的是（　　）

A．线圈在图示实线所在的位置时，通过线圈的磁通量为

B．线圈由图示实线位置绕x轴向下转过的过程中，通过线圈的磁通量逐渐减小

C．线圈由图示实线位置绕z轴向下转过到达虚线所在位置的过程中，通过线圈的磁通量的变化量为

D．线圈由图示实线位置绕z轴向下转过的过程中，通过线圈的磁通量的变化量为

5．如图所示，两块较大的平行金属板A、B相距为，水平放置并与一电源相连，G为灵敏电流计，闭合后，两板间恰好有一质量为、带电量为的油滴处于静止状态，以下说法正确的是（　　）

A．油滴带负电

B．若将断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流

C．若将向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G表中有的电流

D．若将向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G表中有的电流

6．如图所示，完全相同的金属小球A和B带有等量电荷，系在一个轻质绝缘弹簧两端，放在光滑绝缘水平面上，由于电荷间的相互作用弹簧比原来伸长了，现将不带电的与A、B完全相同的金属球C先与A球接触一下，再与B球接触一下，然后拿走，重新平衡后弹簧的伸长量变为（　　）

A． B． C．大于 D．小于

7．ab为一金属杆，它处在如图所示的垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动，s为以a为圆心位于纸面内的金属圆环，在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触，A为电流表，其一端与金属环相连，另一端与a点良好接触。当杆沿逆时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图，则此时刻（　　）

A．有电流通过电流表，方向由c向d；作用于杆ab的安培力向右

B．有电流通过电流表，方向由d向c；作用于杆ab的安培力向左

C．有电流通过电流表，方向由d向c；作用于杆ab的安培力向右

D．无电流通过电流表，作用于杆ab的安培力为零

8．如图是质谱仪工作原理示意图。带电粒子、从容器中的A点飘出（在A点初速度为零），经电压加速后，从轴坐标原点处进入磁感应强度为的匀强磁场，最后分别打在感光板S上，坐标分别为、。图中半圆形虚线分别表示带电粒子、所通过的路径，则（　　）

A．进入磁场的速度一定大于进入磁场的速度

B．的比荷一定小于的比荷

C．若、电荷量相等，则它们的质量之比

D．若、质量相等，则在磁场中运动时间之比

二、多选题（每小题4分，共16分）

9．如图所示，在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中，用一绝缘细线系一带电小球，小球的质量为m，电荷量为q。为了保证当细线与竖直方向的夹角为60°时，小球处于平衡状态，则匀强电场的电场强度大小可能为（　　）

A． B．

C． D．

10．水平面上的三点A、O、B在一条直线上， OB=2OA，OO′是竖直的分界线，其左边区域内有水平向右的匀强电场，场强大小为E1，其右边区域内有水平向左的匀强电场，场强大小为E2，现将一带电小球从A点以初速度v0竖直向上抛出，小球在空中越过分界线后，竖直向下落在B点，不计阻力，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　）

A．小球落在B点时的速度大小等于v0

B．左、右两区域电场强度大小的比值为E1∶E2=1∶2

C．小球经过分界线时离水平面的高度为

D．小球在B点的电势能大于在A点的电势能

11．如图所示，两个完全相同、所在平面互相垂直的导体圆环P、Q中间用绝缘细线连接，通过另一绝缘细线悬挂在天花板上，当P、Q中同时通有图示方向的恒定电流时，关于两圆环的转动（从上向下看）以及细线中张力的变化，下列说法正确的是（　　）

A．P顺时针转动，Q逆时针转动

B．P逆时针转动，Q顺时针转动，转动时两细线张力均不变

C．P与天花板连接的细线张力不变

D．P与天花板连接的细线和与Q连接的细线张力均增大

12．如图所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁体从高处下落接近回路时

（重力加速度为g）（　　）

A．p、q将互相靠拢        B．p、q将互相远离

C．磁体的加速度仍为g     D．磁体的加速度小于g

第II卷（非选择题）

三、实验题（15分）

13．（8分）某兴趣小组测量电源的电动势和内阻的实验原理图，如图甲所示，现提供的器材如下∶

A．待测电源（电动势约为3V）；

B．电压表（量程为0~3V，内阻约为3kΩ）；

C．电压表（量程为0~6V，内阻约为10kΩ）；

D．定值电阻R1=10Ω；

E．定值电阻R2=1000Ω；

F．电阻箱R（0~99.9Ω）；

G．开关和导线若干

①如果要准确测量电源的电动势和内阻，电压表应选择______。定值电阻R0应选择________。（均填写器材前的字母序号）

②改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的示数U，作出的图像如图乙所示，图线与横、纵坐标轴的截距已在图中标出，则该电源的电动势为______V、内阻为________。（结果均保留两位有效数字）

14．（7分）某同学测量一根长直电阻丝的电阻率。按图1所示的电路用等效替代方法测出一段电阻丝的电阻∶导线Ⅰ和Ⅱ先按图1中的实线连接，后按图1中的虚线连接在上述两种情形下，当电流计G的示数为零时导线I和Ⅱ中无电流流过，电压，则，由此可测得P1P2段的电阻为R0。R0的阻值已知，P1P2的长度通过固定在电阻丝旁的刻度尺读出。

（1）待测电阻丝的总电阻约20Ω，若有两种阻值的定值电阻∶①10Ω；②30Ω，实验中R0应选用____________

（2）根据图1中实线的电路，请用笔画线代替导线，将滑动变阻器连入图2所示的实物电路。

（3）按图1中实线连接好电路后，闭合开关S1和S2，接下来的正确操作顺序是____________。

①将导线Ⅰ连接在B上

②记下P1位置在刻度尺上的读数

③记下P2位置在刻度尺上的读数

④调节滑动变阻器的触头，使G的示数为零

⑤改变导线Ⅱ连接在电阻丝上的位置，使G的示数为零

（4）该同学多次更换定值电阻R0重复上述实验。当R0=15Ω时，记下P1的读数为70.00cm，P2的读数为20.00cm。用螺旋测微器测得电阻丝的直径，并计算出电阻丝的横截面积为0.500mm2。由此求得电阻丝的电阻率ρ=____________Ω·m。

（5）小明同学认为与教材中“测量金属丝的电阻率”的实验方法相比，上述实验测得电阻的误差更小。你是否同意他的观点？请简要说明理由。（______）

四、解答题（37分）

15．（7分）如图所示，一个带电荷量为q的液滴以速度v射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，液滴刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动，运动的轨迹半径为R。已知电场强度大小为E、方向竖直向下，重力加速度为g。求：

（1）液滴所带电荷的性质及液滴的质量m；

（2）磁感应强度的大小B。

16．（10分）在如图甲所示的电路中，螺线管匝数匝，横截面积。螺线管导线电阻，，，。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。规定图中磁场向下为磁场的正方向，求：

（1）螺线管中产生的感应电动势的大小；

（2）闭合S，电路中的电流稳定后电容器上极板的电性和电容器所带的电荷量。

17．（10分）如图所示，在边长为a的等边三角形OMN区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q的带负电的粒子，经一电压加速后从M点沿某方向垂直于磁场射入，一段时间后，该带电粒子从ON边的中点Q平行于轴方向射出，不计粒子的重力，求：

（1）加速电压的大小；

（2）带电粒子从射入磁场到运动至y轴所用的时间。

18．（10分）如图所示，真空中有以O为圆心，半径为R的圆柱形匀强磁场区域，磁感应强度方向垂直纸面向外，在虚线范围内、x轴上方足够大的范围内有宽度为d，方向沿y轴负向、大小为E的匀强电场。圆形磁场区域的右端与电场左边界相切，现从坐标原点O沿纸面不同方向发射速率为v的质子，已知质子的电荷量为e，质量为m，不计质子的重力。试求：

（1）P、N两点在圆周上，M是OP的中点，MN平行于x轴，若质子从N点平行于x轴出磁场，求磁感应强度的大小和质子从O点出射时的方向。

（2）求质子从N点平行于x轴出磁场后与x轴的交点坐标。

高二物理答案

1．B

【详解】

A．普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念，他被称为“量子之父”，故A错误；

B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关，故B正确；

C．“物体的长度”可以分割，可以取小数，不能体现量子化的思想，故C错误；

D．当物体温度的升高时，它辐射的红光增强，辐射的紫光减弱，故D错误。

故选B。

2．B

【详解】

根据安培定则可知导线右侧磁感应强度方向为垂直纸面向里，根据左手定则可知电子将向右偏转，由于洛伦兹力不做功，所以电子速率不变。

故选B。

3．A

【详解】

a、b、c三点的磁场，均来自导线和的磁场的叠加，根据安培右手定则，结合对称性可知，a、c两点的磁感应强度大小相等，方向相反，b点的磁感应强度为零，最弱，BCD错误，A正确。

故选A。

4．D

【详解】

A．线圈在图示实线所在的位置时，线圈平面与磁场平行，通过线圈的磁通量为零。故A错误；

B．线圈由图示实线位置绕x轴向下转过的过程中，线圈平面仍与磁场平行，通过线圈的磁通量仍为零。故B错误；

C．线圈在初始位置时，通过线圈的磁通量为

线圈绕z轴向下转过到达虚线所在位置时，通过线圈的磁通量为

所以该过程通过线圈的磁通量的变化量为

故C错误；

D．同理，线圈由图示实线位置绕z轴向下转过的过程中，线圈在初始位置时，通过线圈的磁通量为

线圈绕z轴向下转过到达虚线所在位置时，通过线圈的磁通量为

所以该过程通过线圈的磁通量的变化量为

所以通过线圈的磁通量的变化量也为。故D正确。

故选D。

5．D

【详解】

A．由图可知，下极板带正电，板间场强向上，油滴受到向下的重力和向上的电场力作用而处于平衡状态，即受到的电场力与场强方向相同，故油滴带正电，A错误；

B．若将断开，极板带电量不变，场强不变，油滴仍处于静止状态，G表中无电流，B错误；

C．平行板始终与电源相连，电压U不变，若将向左平移一小段位移，正对面积S减小，由

可知，极板间场强不变，油滴仍然静止，由

，

可知，电容C减小，电荷量Q减小，平行金属板放电，负电荷向右流过电流计G，故G表中有的电流，C错误；

D．若将向上平移一小段位移，极板间距d减小，由

可知，极板间场强减小，则电场力小于重力，故油滴向下加速运动，由

，

可知，电容C减小，电荷量Q减小，平行金属板放电，负电荷向右流过电流计G，故G表中有的电流，D正确。

故选D。

6．C

【详解】

金属小球A和B带有等量电荷，由于电荷间的相互作用弹簧比原来伸长了，说明A、B球带同种电荷，设电荷量为Q，弹簧劲度系数为k′由库仑定律和胡克定律可得

金属球C先与A球接触，A、C球各带的电量，再与B球接触一下，C、B各带电荷量，设重新平衡后弹簧的伸长量变为，重新平衡后则有

联立解得

由于A、B两电荷所带电荷量减小，库仑力减小，弹簧的伸长量减小，则有

>

8>3x0

解得

ABD错误，C正确。

故选C。

7．B

【详解】

当杆沿逆时针方向转动时，根据右手定则，判断出ab杆中感应电流方向为b→a，电流通过电流表，方向为d→c；根据左手定则可知，作用于杆ab的安培力向左，故B正确;ACD错误;
故选B。
 

8．C

【详解】

AB．设粒子的质量和电荷量分别为m、q，经加速电压加速后的速度大小为v，根据动能定理有

设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律有

解得

粒子打在感光板上的坐标为

所以x与v无关，与粒子的比荷有关，比荷越大x越小，所以的比荷一定大于的比荷，故AB错误；

C．若、电荷量相等，则有

即

故C正确；

D．粒子在磁场中运动的周期为

粒子在磁场中运动的时间为

若、质量相等，则有

粒子在磁场中运动的时间之比为

故D错误。

故选C。

9．ACD

【详解】

当电场力方向与细绳垂直时，电场力最小，场强最小，则

解得最小值为

则场强大小可能为ACD。

故选ACD。

10．AC

【详解】

A．由题意，因为小球竖直向下落在B点，所以小球在B点时水平方向的分速度为零，小球在竖直方向做竖直上抛运动，根据竖直上抛运动的对称性可知小球落在B点时的速度大小等于v0，故A正确；

BD．根据前面分析可知，小球从A点运动到B点过程中，电场力对小球做的总功为零，则有

   ①

解得

E1∶E2=2∶1   ②

并且小球在B点的电势能等于在A点的电势能，故BD错误；

C．设小球在分界线左、右两侧的运动时间分别为t1、t2，小球的质量和电荷量分别为m、q，根据匀变速运动规律以及牛顿第二定律综合可得

   ③

根据竖直上抛运动规律可得

   ④

联立②③④解得

   ⑤

小球经过分界线时离水平面的高度为

   ⑥

故C正确。

故选AC。

11．AC

【详解】

根据安培定则，P产生的磁场的方向垂直于纸面向外，Q产生的磁场水平向右，根据同名磁极相互排斥的特点，P将顺时针转动，Q逆时针转动；转动后P、Q两环的电流的方向相同，所以两个线圈相互吸引，细线张力减小．由整体法可知，P与天花板连接的细线张力总等于两环的重力之和，大小不变；BD错误，AC正确。

故选AC。

12．AD

【详解】

当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，可知，p、q将互相靠拢，回路的面积减小一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用，由于磁铁受到向上的安培力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g，故AD正确，BC错误。
故选AD。

13．B    D    2.7    1.1   

【详解】

(1)[1][2]电源电动势约为3V，故电压表应选择B，定值电阻若选择E，比电阻箱的最大阻值大得多，调节电阻箱时电阻箱两端电压变化太小，不能有效测量多组数据，故定值电阻应选D。

(2)[3][4]由图示电路，据闭合电路欧姆定律可得

整理可得

对比乙图可知，图线截距

斜率

联立可解得E=2.7V，r=1.1。

14．①        ②④①⑤③（或④②①⑤③）    1.5×10-5    同意，因为按教材的方法电表内阻导致的实验误差更大   

【详解】

(1)[1]由于

则

所以实验中R0应选用①10Ω。

(2)[2]实线的电路，如图所示

(3)[3]先连接导线Ⅰ在C点，调节滑动变阻器使G的示数为零，或者先记下P1位置在刻度尺上的读数，接着将导线Ⅰ连接在B上，改变导线Ⅱ连接在电阻丝上的位置，使G的示数为零，最后记下P2位置在刻度尺上的读数。则正确操作顺序是②④①⑤③（或④②①⑤③）。

(4)[4]由于

则

根据

则有

。

(5)[5]同意，因为按教材的方法电表内阻导致的实验误差更大，该方法采用了等效替代的方法减小的电表内阻导致的误差问题。

15．（1）负电，；（2）

【详解】

（1）带电液滴在复合场中受重力、电场力和洛伦兹力的作用，因液滴做匀速圆周运动，故必须满足重力与电场力平衡，所以液滴应带负电，由

解得

（2）液滴所受合力等于洛伦兹力，则有

结合（1）中结果，得

16．（1）；（2）负电，

【详解】

（1）根据法拉第电磁感应定律可得螺线管中产生的感应电动势的大小为

（2）闭合S，电路中的电流稳定后，根据楞次定律可知，回路中的电流方向为逆时针，所以电容器上极板带负电。根据闭合电路欧姆定律可知此时电路中的电流为

电容器两端电压等于R2两端电压，即

根据电容的定义式变形可得电容器所带的电荷量为

17．（1）；（2）

【详解】

（1）带电粒子运动轨迹如图所示

由几何关系可知，三角形为等边三角形，则带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为

由牛顿第二定律得

解得

根据动能定理得

解得

（2）带电粒子在磁场中的运动周期

带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心角为60°，带电粒子在磁场中运动的时间为

Q点到y轴的距离

带电粒子从Q点运动到y轴的时间

带电粒子从射入磁场到运动至y轴所用的时间

联立解得

18．（1），斜向右上方与+x轴成60°角；（2）①当时，（，0）；②当时，（，0）

【详解】

（1）如图所示，质子做圆周运动的圆心在NA上，AB为ON的垂直平分线，故交点A为圆心，OM为ON的一半，可知，，则NA=R，质子做圆周运动的半径为R。

由洛仑兹力作为向心力可得

解得

质子速度沿OB方向，由几何关系可知，质子出射时速度斜向右上方与+x轴成60°角。

（2）设质子刚好打到电场右边界与x轴的交点，在竖直方向

在水平方向

联立解得

①当时，质子出电场边界之后与x轴相交，设在电场中的偏移为y，出电场时在y轴方向的速度为，偏转角为，由位移公式可得

又

联立解得

在竖直方向的速度为

偏转角为

由图中几何关系可得

，

联立解得

根据几何关系得

故质子与x轴交点坐标为（，0）；

②当时，质子在电场区域内与x轴相交，由位移公式可得

解得

水平位移为

由图中几何关系可得

故质子与x轴交点坐标为（，0）。