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2021荆州六县区高二上学期期末考试物理试题含答案
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荆州市六县市区2020～2021学年度上学期期末考试高二物理试题考生注意:1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。4.本卷命题范围:人教版选修3-1，选修3-2。一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1.在真空中放置两个静止的点电荷，下列有关两点电荷的说法正确的是A.若只是间距变为原米的两倍，则库仑力变为原来的四倍B.若只是电荷量均增加为原米的三倍，则库仑力增加为原来的三倍C.若间距趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大D.若电荷量均加倍、间距也加倍时，则库仑力大小不变2.如图所示（横截面图），两根平行细导线分别通有大小相等、方向相反的电流，b为它们连线中点，则A.b点磁感应强度大小为0B.b点磁感应强度大小不为0，方向沿连线向右C.b点磁感应强度大小不为0，方向垂直连线向下D.b点磁感应强度大小不为0，方向垂直连线向上3.如图所示圆形线框在匀强磁场中所做的各种运动，能够产生感应电流的是A. B.C. D.4.如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，用两根等长的绝缘细线水平悬挂金属棒MN，通以M到N的电流，平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，即可使得θ变大的是A.两悬线等长变短 B.金属棒质量变大C.磁感应强度变小 D.棒中的电流变大5.如图所示的四种情况中，满足磁铁与线圈相互排斥且流经R的感应电流方向从b到a的是A. B.C. D.6.一带电粒子射入固定在O点的正点电荷q的电场中，粒子沿图中实线轨迹从M运动到N（N距O点最近），图中虚线是同心圆弧，表示电场的等势面，不计粒子的重力，则可以判断A.射入电场中的粒子带负电B.M点的场强大于N点的场强C.射入电场中的粒子从M到N的过程中，电场力对粒子做负功D.射入电场中的粒子从M到N的过程中，粒子动能和电势能之和减小二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）7.如图所示，平行板电容器倾斜放置，两正对极板跟水平面成45°角，极板间存在电场强度为E的匀强电场.有一质量为m的带电小球由极板间某处静止释放后沿平行于极板方向运动，最后飞出电场.已知重力加速度为g，下列说法正确的是A.小球带负电B.小球的带电量为C.小球运动的加速度大小为D.电场力对小球做负功8.如图所示为一远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器.随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的是A.变压器的输出电压U2增大B.变压器的输出电压U4减小C.输电线损耗的功率增大D.输电线损耗的功率减小9.如图甲所示，轻质绝缘细线吊着一匝数为10匝、边长为1m、总电阻为1Ω、总质量为0.5kg的正方形闭合导线圈abcd，在线圈的中间位置以下区域分布着方向垂直纸面向里的磁场，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示.（g取10m/s2）则A.线圈中产生的感应电流的方向为逆时针方向B.线圈的电功率为0.5WC.通过线圈的电流为0.25AD.在t=2s时轻质细线的拉力大小3.5N10.如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使其获得很大动能的装置，核心部分是两个D形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中它们接在电压为U、周期为T的交流电源上.位于两盒缝圆心处的粒子源A能不断产生α（He）粒子（初速度不计），它们在两盒间被电场加速，当α粒子被加速到最大动能Ek后，再将它们引出.忽略α粒子在电场中的运动时间，则下列说法正确的是A.增大交流电压U，α粒子获得的最大动能Ek保持不变B.增大交流电压U，α粒子在回旋加速器中运行的时间保持不变C.α粒子第n次加速前、后的轨道半径之比为D.可以用此装置直接加速氚核（H），不需要做任何调试三、非选择题（本题共5小题，共56分）11.（6分）某实验小组进行实验:“测量由两节干电池组成的电池组的电动势和内电阻”，设计的实验电路图如图甲所示，其中R为电阻箱，R0=6Ω为保护电阻.实验过程中得到了多组电压表的示数U及对应的电阻箱的电阻值R，并以为纵坐标，以为横坐标，画出一的关系图线（该图线为一直线），如图乙所示由图线可求得电池组的电动势E=____________V，内阻r=___________Ω.（结果保留三位有效数字）12.（8分）某实验小组在做“测定金属电阻率”的实验.（1）甲同学用米尺测出接入电路部分的金属丝的长度为L=0.720m，并用螺旋测微器测出金属丝直径（刻度位置如图甲所示），其值为d=___________mm.（2）乙同学负责用多用电表粗测金属丝的阻值，已知选择开关置于欧姆挡的×1位置调零后，测量数据如图乙所示，其值为Rx=___________Ω。（3）丙同学设计用伏安法精确测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还使用了如下实验器材:A.直流电源（电动势为3V，内阻不计）B.电流表A（0～0.6A，内阻约0.125Ω）C.电压表V（0～3V，内阻3kΩ）D.滑动变阻器R（最大阻值20Ω）E.开关、导线等根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图.（4）若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx=7.0Ω，则这种金属材料的电阻率为___________Ω·m（结果保留两位有效数字）13.（10分）如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其线框ABCD匝数n=100匝，面积为S=0.02m2，总电阻r=10Ω，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，角速度ω=100rad/s.已知匀强磁场磁感应强度B=T，矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，副线圈与电阻R相接，电表均为理想电表，电流表示数为I=2A.从线框转至中性面位置开始计时，求:（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（2）电压表的示数；（3）当原、副线圈匝数比为2:1时，电阻R的阻值及消耗的电功率.14.（14分）如图所示，在0≤x≤d的一、四象限范围内分布着一个匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，在d＜x≤2d的一、四象限范围内分布着一个匀强电场，方向沿x轴负方向.现将某质量为m、电荷量为q的正粒子从原点O处以斜向下且与x轴正方向成37°角的初速度v0垂直射入磁场，经过一段时间粒子从位置（d，0）离开磁场进入电场.若粒子恰好没有从x=2d的边界离开电场，不计粒子重力，求:（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）（1）磁感应强度B的大小；（2）电场强度E的大小；（3）粒子恰好不离开电场的位置坐标.15.（18分）如图所示，足够长的两光滑导轨及两导轨所在平面与水平面均成53°角，导轨间距L=1.0m，导轨间接有R=2.5Ω的电阻和理想电压表.电阻r=0.5Ω、质量m=0.05kg的金属棒ab由静止开始滑动，导轨的电阻忽略不计.整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度的大小B=1.0T，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8.（1）请判别通过金属棒ab的电流方向；（2）求金属棒能达到的最大速度，并写出理想电压表两端的电压U与金属棒ab速度v的关系式；（3）金属棒经过s=2.0m的距离时速度达到最大值，求这一过程中金属棒ab产生的焦耳热（结果保留三位有效数字）.2020～2021学年度上学期期末考试·高二物理试题参考答案、提示及评分细则1.D 2.C 3.B 4.D 5.A 6.C 7.AC 8.BC 9.AD 10.AC11.2.86 0.114（0.114～0.120均可得分）（每空3分）解析:由题图甲可得：，所以，于是有，，解得E≈2.86V，r≈0.114Ω。12.（1）0.615（0.613～0.617）（2分）（2）6.0（2分）（3）如图所示（2分）（4）2.9×10-6（2分）解析:（1）固定刻度部分读数为0.5mm，动刻度部分读数为11.5×0.01m=.115mm，则螺旋测微器的读数为0.5mm+0.115mm=0.615m（0.613～0.617mm都对）（2）由图读数知金属丝阻值为6.0Ω。（3）由题意知待测电阻远小于电压表内阻，用伏安法测电阻应采用电流表的外接法，滑动变阻器的最大阻值大于待测电阻的阻值且差别不大，所以控制电路应采用滑动变阻器的限流式接法，实验电路如图所示。（4）根据电阻定律公式，其中，联立两式，代入数据解得ρ=2.9×10-6Ω·m。13.解:（1）（1分）瞬时值表达式为（2分）（2）感应电动势的有效值为 （1分）线圈自身分到的电压为U线圈=Ir=20V（1分）所以电压表示数为U=E-U线圈=180V（1分）（3）由于理想变压器P入=P出（1分）则电阻R上消耗的电功率为P=IU=360W（1分）设副线圈两端电压为U′，则有，即 （1分）所以 （1分）14.解:（1）画出粒子的运动轨迹示意图如图所示。（1分）粒子在磁场中运动时轨道半径 （2分） （2分）联立两式解得 （1分）（2）粒在电场中运动，粒子从位置（d，0）运动到位置P（2d，yp）的逆过程是类平抛运动vOx=v0cos37°（1分） （1分） （1分）联立三式解得 （1分）（3）从位置（d，0）到位置P经历的时间为 （2分）位置P的纵坐标为 （1分）即粒子恰好不离开电场的位置坐标为P（2d，1.5d）（1分）15.解:（1）由右手定则可得通过金属棒ab的电流方向由b到a（3分）（2）当导体棒达到最大速度时，金属棒的合力为零mgsin53°=F安=BIL（1分） （1分） （1分）解得vm=1.2m/s（1分）金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势E=BLv （1分）根据闭合回路的欧姆定律 （1分）联立两式并代入数据解得（0≤v≤1.2m/s）（2分）（3）金属棒由静止到最大速度的过程，由动能定理得mgsin53°·s-W安= （2分）解得W安=0.764J（1分）电路产生的焦耳热为Q=W安=0.764J（1分）金属棒ab产生的焦耳热为 （1分）代入数据解得Qab=0.127J（2分）
荆州市六县市区2020～2021学年度上学期期末考试高二物理试题考生注意:1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。4.本卷命题范围:人教版选修3-1，选修3-2。一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1.在真空中放置两个静止的点电荷，下列有关两点电荷的说法正确的是A.若只是间距变为原米的两倍，则库仑力变为原来的四倍B.若只是电荷量均增加为原米的三倍，则库仑力增加为原来的三倍C.若间距趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大D.若电荷量均加倍、间距也加倍时，则库仑力大小不变2.如图所示（横截面图），两根平行细导线分别通有大小相等、方向相反的电流，b为它们连线中点，则A.b点磁感应强度大小为0B.b点磁感应强度大小不为0，方向沿连线向右C.b点磁感应强度大小不为0，方向垂直连线向下D.b点磁感应强度大小不为0，方向垂直连线向上3.如图所示圆形线框在匀强磁场中所做的各种运动，能够产生感应电流的是A. B.C. D.4.如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，用两根等长的绝缘细线水平悬挂金属棒MN，通以M到N的电流，平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，即可使得θ变大的是A.两悬线等长变短 B.金属棒质量变大C.磁感应强度变小 D.棒中的电流变大5.如图所示的四种情况中，满足磁铁与线圈相互排斥且流经R的感应电流方向从b到a的是A. B.C. D.6.一带电粒子射入固定在O点的正点电荷q的电场中，粒子沿图中实线轨迹从M运动到N（N距O点最近），图中虚线是同心圆弧，表示电场的等势面，不计粒子的重力，则可以判断A.射入电场中的粒子带负电B.M点的场强大于N点的场强C.射入电场中的粒子从M到N的过程中，电场力对粒子做负功D.射入电场中的粒子从M到N的过程中，粒子动能和电势能之和减小二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）7.如图所示，平行板电容器倾斜放置，两正对极板跟水平面成45°角，极板间存在电场强度为E的匀强电场.有一质量为m的带电小球由极板间某处静止释放后沿平行于极板方向运动，最后飞出电场.已知重力加速度为g，下列说法正确的是A.小球带负电B.小球的带电量为C.小球运动的加速度大小为D.电场力对小球做负功8.如图所示为一远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器.随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的是A.变压器的输出电压U2增大B.变压器的输出电压U4减小C.输电线损耗的功率增大D.输电线损耗的功率减小9.如图甲所示，轻质绝缘细线吊着一匝数为10匝、边长为1m、总电阻为1Ω、总质量为0.5kg的正方形闭合导线圈abcd，在线圈的中间位置以下区域分布着方向垂直纸面向里的磁场，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示.（g取10m/s2）则A.线圈中产生的感应电流的方向为逆时针方向B.线圈的电功率为0.5WC.通过线圈的电流为0.25AD.在t=2s时轻质细线的拉力大小3.5N10.如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使其获得很大动能的装置，核心部分是两个D形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中它们接在电压为U、周期为T的交流电源上.位于两盒缝圆心处的粒子源A能不断产生α（He）粒子（初速度不计），它们在两盒间被电场加速，当α粒子被加速到最大动能Ek后，再将它们引出.忽略α粒子在电场中的运动时间，则下列说法正确的是A.增大交流电压U，α粒子获得的最大动能Ek保持不变B.增大交流电压U，α粒子在回旋加速器中运行的时间保持不变C.α粒子第n次加速前、后的轨道半径之比为D.可以用此装置直接加速氚核（H），不需要做任何调试三、非选择题（本题共5小题，共56分）11.（6分）某实验小组进行实验:“测量由两节干电池组成的电池组的电动势和内电阻”，设计的实验电路图如图甲所示，其中R为电阻箱，R0=6Ω为保护电阻.实验过程中得到了多组电压表的示数U及对应的电阻箱的电阻值R，并以为纵坐标，以为横坐标，画出一的关系图线（该图线为一直线），如图乙所示由图线可求得电池组的电动势E=____________V，内阻r=___________Ω.（结果保留三位有效数字）12.（8分）某实验小组在做“测定金属电阻率”的实验.（1）甲同学用米尺测出接入电路部分的金属丝的长度为L=0.720m，并用螺旋测微器测出金属丝直径（刻度位置如图甲所示），其值为d=___________mm.（2）乙同学负责用多用电表粗测金属丝的阻值，已知选择开关置于欧姆挡的×1位置调零后，测量数据如图乙所示，其值为Rx=___________Ω。（3）丙同学设计用伏安法精确测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还使用了如下实验器材:A.直流电源（电动势为3V，内阻不计）B.电流表A（0～0.6A，内阻约0.125Ω）C.电压表V（0～3V，内阻3kΩ）D.滑动变阻器R（最大阻值20Ω）E.开关、导线等根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图.（4）若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx=7.0Ω，则这种金属材料的电阻率为___________Ω·m（结果保留两位有效数字）13.（10分）如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其线框ABCD匝数n=100匝，面积为S=0.02m2，总电阻r=10Ω，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，角速度ω=100rad/s.已知匀强磁场磁感应强度B=T，矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，副线圈与电阻R相接，电表均为理想电表，电流表示数为I=2A.从线框转至中性面位置开始计时，求:（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（2）电压表的示数；（3）当原、副线圈匝数比为2:1时，电阻R的阻值及消耗的电功率.14.（14分）如图所示，在0≤x≤d的一、四象限范围内分布着一个匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，在d＜x≤2d的一、四象限范围内分布着一个匀强电场，方向沿x轴负方向.现将某质量为m、电荷量为q的正粒子从原点O处以斜向下且与x轴正方向成37°角的初速度v0垂直射入磁场，经过一段时间粒子从位置（d，0）离开磁场进入电场.若粒子恰好没有从x=2d的边界离开电场，不计粒子重力，求:（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）（1）磁感应强度B的大小；（2）电场强度E的大小；（3）粒子恰好不离开电场的位置坐标.15.（18分）如图所示，足够长的两光滑导轨及两导轨所在平面与水平面均成53°角，导轨间距L=1.0m，导轨间接有R=2.5Ω的电阻和理想电压表.电阻r=0.5Ω、质量m=0.05kg的金属棒ab由静止开始滑动，导轨的电阻忽略不计.整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度的大小B=1.0T，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8.（1）请判别通过金属棒ab的电流方向；（2）求金属棒能达到的最大速度，并写出理想电压表两端的电压U与金属棒ab速度v的关系式；（3）金属棒经过s=2.0m的距离时速度达到最大值，求这一过程中金属棒ab产生的焦耳热（结果保留三位有效数字）.2020～2021学年度上学期期末考试·高二物理试题参考答案、提示及评分细则1.D 2.C 3.B 4.D 5.A 6.C 7.AC 8.BC 9.AD 10.AC11.2.86 0.114（0.114～0.120均可得分）（每空3分）解析:由题图甲可得：，所以，于是有，，解得E≈2.86V，r≈0.114Ω。12.（1）0.615（0.613～0.617）（2分）（2）6.0（2分）（3）如图所示（2分）（4）2.9×10-6（2分）解析:（1）固定刻度部分读数为0.5mm，动刻度部分读数为11.5×0.01m=.115mm，则螺旋测微器的读数为0.5mm+0.115mm=0.615m（0.613～0.617mm都对）（2）由图读数知金属丝阻值为6.0Ω。（3）由题意知待测电阻远小于电压表内阻，用伏安法测电阻应采用电流表的外接法，滑动变阻器的最大阻值大于待测电阻的阻值且差别不大，所以控制电路应采用滑动变阻器的限流式接法，实验电路如图所示。（4）根据电阻定律公式，其中，联立两式，代入数据解得ρ=2.9×10-6Ω·m。13.解:（1）（1分）瞬时值表达式为（2分）（2）感应电动势的有效值为 （1分）线圈自身分到的电压为U线圈=Ir=20V（1分）所以电压表示数为U=E-U线圈=180V（1分）（3）由于理想变压器P入=P出（1分）则电阻R上消耗的电功率为P=IU=360W（1分）设副线圈两端电压为U′，则有，即 （1分）所以 （1分）14.解:（1）画出粒子的运动轨迹示意图如图所示。（1分）粒子在磁场中运动时轨道半径 （2分） （2分）联立两式解得 （1分）（2）粒在电场中运动，粒子从位置（d，0）运动到位置P（2d，yp）的逆过程是类平抛运动vOx=v0cos37°（1分） （1分） （1分）联立三式解得 （1分）（3）从位置（d，0）到位置P经历的时间为 （2分）位置P的纵坐标为 （1分）即粒子恰好不离开电场的位置坐标为P（2d，1.5d）（1分）15.解:（1）由右手定则可得通过金属棒ab的电流方向由b到a（3分）（2）当导体棒达到最大速度时，金属棒的合力为零mgsin53°=F安=BIL（1分） （1分） （1分）解得vm=1.2m/s（1分）金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势E=BLv （1分）根据闭合回路的欧姆定律 （1分）联立两式并代入数据解得（0≤v≤1.2m/s）（2分）（3）金属棒由静止到最大速度的过程，由动能定理得mgsin53°·s-W安= （2分）解得W安=0.764J（1分）电路产生的焦耳热为Q=W安=0.764J（1分）金属棒ab产生的焦耳热为 （1分）代入数据解得Qab=0.127J（2分）
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