河南省濮阳市2021-2022学年高二物理上学期期末试题（Word版附解析）

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2021-2022学年（上）高二年级期末考试物  理考生注意：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题：本题共10小题，每小题5分，共50分。1~7小题只有一项符合题目要求；第8~10小题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1. 在电场中，A点的电势高于B点的电势，则（　　）A. A点的场强一定大于B点的场强B. 同一电荷在A点的电势能一定大于在点的电势能C. 把负电荷从A点移到B点，电场力做负功D. 把负电荷从A点移到B点，电场力做功与电荷在电场中的轨迹有关【1题答案】【答案】C【解析】【详解】A．在匀强电场中，A点的电势高于B点的电势，A点的场强等于B点的场强，A错误；B．在电场中，A点的电势高于B点的电势，同一负电荷在A点的电势能小于在点的电势能，B错误；C．把负电荷从A点移到B点，电场力的方向与运动方向相反，电场力做负功，C正确；D．把负电荷从A点移到B点，电场力做功与电荷在电场中的轨迹无关，D错误。故选C。2. 取两根完全相同的电阻丝，第一次将两电阻丝串联，第二次将两电阻丝拉长一倍后并联，分别接在同一恒压电源两端。若第一次两电阻丝产生的热量为Q时用时为t串，第二次两电阻丝产生的热量为Q时用时为t并，则先后两次所用时间之比为（　　）A. 4：1 B. 2：1 C. 1：2 D. 1：1【2题答案】【答案】D【解析】【详解】根据电阻定律串联后和并联后的长度和截面积均相同，所以串联后的总电阻等于并联后的总电阻；根据两次的电压相同，电阻相同，产生的热量相同，所以通电时间相同。故选D。3. 如图所示，一电子沿两个等量正点电荷连线的中垂线由某点A向点匀速运动，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况可能是（　　）A. 先变小后变大，方向由指向AB. 先变大后变小，方向由A指向C. 一直变小，方向由指向AD. 一直变大，方向由指向A【3题答案】【答案】C【解析】【详解】等量同种点电荷的电场线如图所示，一电子沿等量同种点电荷的中垂线由某点A向O点运动，电场力的方向与电场强度方向相反，故受力方向由A指向O；等量同种点电荷的中垂线上由无限远向O点靠近的过程中，场强先变大后减小，因起始点A位置未知，故电场力大小变化可能为先变大后变小，也可能一直变小，故可得所受的另一个力的大小和方向变化情况可能是先变大后变小，方向由指向A，一直变小，方向由指向A，ABD错误，C正确。故选C。4. 如图1所示，足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置，导轨上端接入阻值为R的电阻，其他部分电阻不计，导轨处在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m、有效电阻为r的金属棒MN从导轨上某一位置由静止释放，下滑过程中始终与导轨垂直且保持良好接触。从金属棒由静止释放开始计时，关于图2中甲、乙、丙、丁四个图像的说法正确的是（　　）A. 甲图可以用来描述金属棒MN的速度大小变化B. 乙图可以用来描述重力的功率变化C. 两图可以用来描述金属棒MN的位移大小变化D. 丁图可以用来描述金属棒MN的加速度大小变化【4题答案】【答案】B【解析】【详解】AD．根据牛顿第二定律随着金属棒速度的增大，加速度减小，最后金属棒做匀速运动，所以速度图像应该是曲线，加速度图像应该是下降的，不是上升的，AD错误；B．重力的功率为解得因为加速度减小，所以图像的斜率减小，B正确；C．金属棒后来做匀速运动时，位移图像末端是倾斜的直线，该图像末端不是直线，C错误。故选B。5. 如图所示，两根长度均为L的绝缘轻绳分别将小球M和N悬挂在水平向右的匀强电场中，悬点均为O，两小球质量均为m，带等量异种电荷。平衡时两轻绳与竖直方向的夹角均为。若仅将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，两小球仍在原位置平衡。已知静电力常量为k，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）A. M带正电荷B. 匀强电场的电场强度大小为C. 小球所带电荷量为D. 若小球M的电荷量变为原来的四倍，N电荷量不变，两小球仍能在原位置平衡【5题答案】【答案】B【解析】【详解】A．M所受的库仑引力向右，根据平衡条件，匀强电场对M的电场力一定向左，所以M带负电荷， A错误；BC．对N根据平衡条件得解得 B正确，C错误；D．若小球M的电荷量变为原来的四倍，N电荷量不变，N所受的库仑力变为原来的4倍，匀强电场的作用力不变，N不能在原位置平衡，D错误。故选B。6. 输电能耗演示电路如图所示。左侧ab之间正弦交流电电压不变，输电线的电阻r为10Ω。开关S接2时，理想变压器原、副线圈匝数比为1:3，负载R上的功率为10W；开关S接1时，原、副线圈匝数比为2:1，R上的功率也为10W，则负载R的阻值为（　　）A. 15Ω B. 5Ω C. 30Ω D. 10Ω【6题答案】【答案】A【解析】【详解】因为R的功率不变，所以R的电流不变，设R 的电流为I；当开关接2时，原线圈的电流为3I，副线圈电压为IR，原线圈电压为 ，r电压为3Ir，电源电压为开关接1时，原线圈的电流为，副线圈电压为IR，原线圈电压为2IR ，r电压为，电源电压为解得故选A。7. 如图所示，等腰直角三角形OPQ区域内（含边界）存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、带电量为+q的粒子1从O点沿OP方向射入磁场，质量为2m、带电量为-q的粒子2从P点沿PO方向射入磁场，不计粒子的重力和它们之间的相互作用，则（　　）A. 粒子1不能经过Q点B. 粒子2可以经过Q点C. 粒子1在磁场中运动的时间可能为D. 粒子2在磁场中运动的时间可能为【7题答案】【答案】D【解析】【详解】AC．粒子1能经过Q上，如图所示该粒子在磁场中运动最大时间为解得AC错误；BD．粒子2不能经过Q点，如图所示当运动轨迹与斜边相切时，粒子在磁场中运动的时间为解得B错误，D正确。故选D。8. 如图所示，理想变压器原线圈ab端输入电压恒定的正弦交流电，副线圈两端电路中，定值电阻R0、最大阻值为3R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻按如图所示连接，电流表和电压表均为理想电表，在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（　　）A. 电流表A示数增大B. 电压表V示数先减小后增大C. 原线圈输入功率不断减小D. 定值电阻R0消耗的功率减小【8题答案】【答案】CD【解析】【详解】A．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，原线圈电流减小，电流表A示数减小，A错误；B．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，R0的电压减小，电压表V示数增大，B错误；C．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，原线圈电流减小，原线圈输入功率不断减小，C正确；D．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，R0的电流减小，定值电阻R0消耗的功率减小，D正确。故选CD。9. 如图所示，A、B、C为匀强电场中的三点，它们的连线构成一直角三角形，其中AC边与电场线垂直，，，点为AC边的中点。一个电荷量为Q的正点电荷固定在B点，下列说法正确的是（　　）
 A. A点的电势高于C点电势B. A、D两点的场强相同C. 将电子沿直线从A点移动到D点，电场力做正功D. 将电子沿直线从A点移动到C点，电势能先减小后增大【9题答案】【答案】B【解析】【详解】A. 因为AC边与电场线垂直，A点和C点在同一等势面上，所以A点的电势等于C点电势，A错误；B. 因为是匀强电场，所以A、D两点的场强相同，B正确；C. 将电子沿直线从A点移动到D点，电场力不做功，C错误；D. 将电子沿直线从A点移动到C点，电势能不变，D错误。故选B。10. 如图所示电路中，R1、R2为两只定值电阻，L为阻值恒定的灯泡，C为电容器，R为光敏电阻（光照越强，阻值越小），闭合开关S后，随着光照强度逐渐增大（　　）A. 灯泡L变亮B. 电容器C极板间的电场强度变大C. 电阻R1消耗的功率将会变大D. 灯泡两端电压的变化量与通过R2电流的变化量之比不变【10题答案】【答案】BD【解析】【详解】A．随着光照强度逐渐增大，光敏电阻的阻值减小，灯泡与光敏电阻并联，根据串反并同规律，灯泡两端电压减小，L变暗，A错误；B．随着光照强度逐渐增大，光敏电阻的阻值减小，电容器与光敏电阻是串联关系，根据串反并同规律，电容器C极板间的电压增大，电场强度变大，B正确；C．随着光照强度逐渐增大，光敏电阻的阻值减小，R1与光敏电阻并联，根据串反并同规律，电阻R1两端的电压变小，消耗的功率将会变小，C错误；D．把R1 、R2、电源看作等效电源，灯泡两端电压的变化量与通过R2电流的变化量之比等于等效电源的内阻，随着光照强度逐渐增大，该比值保持不变，D正确。故选BD。二、非选择题：本题共6小题，共60分。11. 酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”，即气敏电阻，气敏电阻的阻值随酒精气体浓度的变化而变化，下表显示了某气敏电阻Rx的阻值随酒精气体浓度变化的情况。酒精气体浓度（mg/ml）00.10.20.30.40.50.60.70.8阻值（Ω）1007055453935333130为了较准确测量酒精气体浓度为0.35 mg/ml时气敏电阻的阻值，实验室提供了如下器材：A．电流表A1（量程0～150mA，内阻约2Ω）B．电流表A2（量程0～0.6A，内阻约1Ω）C．电压表V1（量程0～5V，内阻约5kΩ）D．电压表V2（量程0～15V，内阻约20kΩ）E．滑动变阻器R1（阻值范围0～20Ω，允许最大电流2A）F．滑动变阻器R2（阻值范围0～5Ω，允许的最大电流0.2A）G．待测气敏电阻RxH．电源E（电动势6V，内阻r约2Ω）I．开关和导线若干J．恒温室(1)为了获得更多的数据使测量结果更准确，采用下列实验电路进行实验，较合理的是___________。实验时滑动变阻器应选__________，电压表应选__________，电流表应选__________。（填器材前面的序号）A. B. C. D.(2)小明同学设计了一个测定气体酒精浓度的电路用来检测是否酒驾，如图所示，该电路只使用一个电压表，且正常工作时，被测气体酒精浓度若为0，则电压表指针满偏。使用一段时间后，电源电动势稍微变小，内阻稍微变大，则对于酒精气体浓度的测量值将__________（选填“偏大”或“偏小”）。【11题答案】【答案】    ①. A    ②. E    ③. C    ④. A    ⑤. 偏大【解析】【详解】(1)[3]根据表格，酒精气体浓度为0.35 mg/ml时气敏电阻的阻值约为40Ω，电源电动势为6V，电压表选择C；[4]气敏电阻的最大电流为电流表选择A；[2]滑动变阻器F的额定电流太小，所以滑动变阻器选择E；[1]滑动变阻器阻值均比较小，所以采用分压接法；又因采用电流表外接法；实验电路选择A。(2)[5]电压表满偏时，根据闭合电路欧姆定律得使用一段时间后，电源电动势稍微变小，内阻稍微变大，调解R1后，电压表仍然能满偏，因为电动势变小，回路的总电阻变小，电表的刻度必须随之变小才能准确测量，因为电表没有随着更改，所以酒精气体浓度的测量值将偏大。12. 某实验小组为了探究多用电表的工作原理，设计了如图所示的电路，所用到的器材有：A．干电池：电动势E及内阻r未知B．电流表G：满偏电流，内阻C．定值电阻R0D．滑动变阻器RE．电阻箱R1F．电键及单刀双掷开关各一个，红、黑表笔各1支，导线若干(1)当选择开关S2接b，开关S1闭合，此时多用电表为量程的电流表，则定值电阻R0的阻值为__________Ω。(2)当选择开关S2接a，开关S1闭合：①红、黑表笔短接，调节R使电表指针满偏；②将电阻箱R1接在红、黑表笔之间，发现当电阻箱的阻值调节到时，可以使电流表G的指针指在处，则此多用电表中所用电源的电动势为__________V。(3)当选择开关S2接，开关S1断开：①红、黑表笔短接，调节R使电表指针满偏；②将电阻箱R1接在红、黑表笔之间，当电阻箱的阻值调节到R1＇=__________Ω时，可以使电流表G的指针指在处。(4)通过上述探究，下列关于欧姆表实现不同倍率转换的说法中正确的是__________。A.开关S1断开时欧姆表倍率是开关S1闭合时欧姆表倍率的10倍B.开关S1断开时欧姆表倍率是开关S1闭合时欧姆表倍率的100倍C.开关S1闭合时欧姆表倍率是开关S1断开时欧姆表倍率的10倍D.开关S1闭合时欧姆表倍率是开关S1断开时欧姆表倍率的100倍【12题答案】【答案】    ①. 1    ②. 9    ③. 4500    ④. B【解析】【详解】(1)[2]当选择开关S2接b，开关S1闭合，此时多用电表为量程的电流表，则定值电阻R0的阻值为(2)[2]根据闭合电路欧姆定律解得(3)[3] 根据闭合电路欧姆定律解得(4)[4] 开关S1断开时欧姆表的内阻为开关S1闭合时欧姆表的内阻为所以开关S1断开时欧姆表倍率是开关S1闭合时欧姆表倍率的100倍。故选B。13. 如图所示，间距为d的两平行线间存在垂直纸面向里的匀强磁场（含边界），磁感应强度大小为B，在左边界上M点处有一粒子源能射出带负电的粒子。若粒子在纸面内从M点垂直于左边界以速度v射入磁场，在N点穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为。不计粒子重力。（1）求粒子的比荷和穿越磁场的时间；（2）若粒子在M点的速度沿顺时针方向旋转射入磁场，速度大小不变，求粒子穿越磁场的时间。
 【13题答案】【答案】（1）；；（2）【解析】【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系可知又由于可得粒子在磁场中运动的时间圆心角联立解得（2）若在纸面内将粒子在M点的速度沿顺时针方向旋转30°，则粒子恰能到达右侧边界并从左侧边界穿出，粒子在磁场中运动的时间圆心角联立解得14. 如图所示，在竖直平面内有一直角坐标系xOy，第一象限存在垂直平面向里磁场区域，磁感应强度沿y轴正方向不变，沿x轴正方向按照（为已知常数）的规律变化。一个质量为m、边长为L且位于第一象限内的正方形导线框abcd电阻为R，初始时ad边与x轴重合，ab边与y轴重合，a点位于坐标原点O处。将导线框以速度v0沿与x轴正方向成抛出，一段时间后导线框速度恰好减为0，整个运动过程中导线框的两邻边始终分别平行于两坐标轴。，。求：（1）从导线框开始运动到速度恰好减为零的过程中，线框中产生的焦耳热；（2）若导线框在时刻的水平分速度大小为v，此时导线框受到安培力的大小。【14题答案】【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）导线框边与边框受到的安培力大小相等，方向相反，可知导线框在竖直方向做竖直上抛运动，当导线框速度减为零时，其竖直方向上升的高度根据能量守恒，线框中产生的焦耳热联立解得（2）导线框在时刻的水平分速度大小为v，水平位移为x，则在此时刻导线框产生感应电动势大小为导线框内的感应电流大小为所以导线框受到安培力的大小为联立解得15. 如图1所示，非线性元件H和定值电阻R串联后与击穿电压为Um、电容为C的电容器并联，通过单刀双掷开关接在竖直放置、间距为L的两平行光滑长直金属导轨上端。有一匀强磁场与两金属导轨平面垂直，磁感应强度大小为B。现有一质量为m的金属杆ab始终水平且与导轨保持良好接触。非线性电子元件H的U-I图像如图2所示，当流过H的电流大于或等于I0时，电压稳定为U0，且，。忽略回路中的电流对原磁场的影响，不计空气阻力，金属杆和导轨的电阻不计，重力加速度为g。（1）单刀双掷开关接1时，由静止释放金属杆，求金属杆ab运动多长时间电容器被击穿；（2）单刀双掷开关接2时，由静止释放金属杆，求金属杆ab的最大速度。【15题答案】【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）单刀双掷开关接1时，电容器两端电压UC等于金属杆ab在磁场中沿金属导轨下滑产生的动生电动势，即金属杆的运动方程为式中为电容器充电电流，即则解得表明金属杆以恒定加速度a沿导轨下滑，因此下滑速度当电容器两端电压时，电容器被击穿，此时的速度电容器被击穿所需的时间为联立解得（2）单刀双掷开关接2时，当回路中的电流为时，金属杆所受的安培力金属杆仍会加速；当安培力时，金属杆速度达到最大，设最大速度为，此时金属杆切割产生的电动势此时电阻两端的电压流过电阻的电流联立解得金属杆ab的最大速度16. 如图所示，xOy坐标系中，在的区域中存在沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），区域存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标原点O以速度v0沿y轴正方向射入电场，经P(4a、6a)点射入磁场，射出磁场后再次返回电场区域，最后经过点，Q（22a，0）不计粒子的重力。求：（1）匀强电场的电场强度大小E及磁感应强度大小B；（2）若磁场方向变为垂直纸面向里，大小不变，粒子再次到达x轴时的位置。【16题答案】【答案】（1）；；（2）(10a，0)【解析】【详解】（1）如图所示，粒子从O点到P点的运动过程中竖直方向水平方向又联立解得粒子到达P点时设粒子从P＇射出磁场，P点与P＇点的距离为x2，粒子的轨迹半径为R，则由洛伦兹力提供向心力粒子从P＇点到Q点运动过程中，竖直方向水平方向又联立解得（2）设粒子从P＇＇射出磁场，设P点与P＇＇点的距离为x2，粒子的轨迹半径为R，则由洛伦兹力提供向心力粒子再次到达轴时的位置为Q1，粒子从P＇＇点到Q1点的运动过程中，竖直方向水平方向则Q1点的横坐标联立解得粒子再次到达x轴时的位置为(10a，0)