河南省焦作市普通高中2021-2022学年高二物理上学期期末试题（Word版附解析）

焦作市普通高中2021—2022学年（上）高二年级期末考

物理试题

一、选择题：本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一个选项符合题目要求，第7~10题有多个选项符合题目要。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. 如图所示，一上表面光滑的斜面体静止在水平地面上，一物体在沿着斜面向上的拉力F作用下静止在斜面体上。现逐渐减小拉力F与竖直方向的夹角，系统始终处于静止状态，则（　　）

A. 拉力F逐渐增大 B. 物体对斜面体的压力逐渐增大

C. 斜面体对地面的压力逐渐增大 D. 水平地面对斜面体的摩擦力逐渐增大

【答案】A

【解析】

【详解】A．对物体受力分析，受重力、拉力、斜面的支持力作用，如图所示

当逐渐减小拉力F与竖直方向的夹角时，拉力F逐渐增大，故A正确；

B．如图所示

物体对斜面体的压力与斜面对物体的支持力大小相等，方向相反。当逐渐减小拉力F与竖直方向的夹角时，斜面对物体的支持力逐渐减小，所以物体对斜面体的压力逐渐减小，故B错误；

C．由于物体对斜面体的压力逐渐减小，所以物体对斜面压力的竖直向下的分力逐渐减小，因此斜面体对地面的压力逐渐减小，故C错误；

D．由于物体对斜面体的压力逐渐减小，所以物体对斜面压力的水平方向的分力逐渐减小，所以水平地面对斜面体的摩擦力逐渐减小，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，质量相等的A、B两个小球沿着倾角不同的两个光滑固定斜面从同一高度静止下滑，关于A、B两物体在斜面上的运动，下列说法正确的是（　　）

A. 重力做功的平均功率相等 B. 动能的变化量相同

C. 速度的变化相同 D. 运动到斜面底端时重力的瞬时功率相等

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球在斜面上匀加速下滑，由

解得

可知

重力做功相等

重力做功的平均功率

所以A球重力做功的平均功率小于B球重力做功的平均功率，故A错误；

B．由动能定理可知动能的变化量

所以动能的变化量相同，故B正确；

C．速度的变化量

所以速度的变化的大小相等，方向不同，故C错误；

D．运动到斜面底端时重力的瞬时功率

由于斜面倾角不同，所以运动到斜面底端时重力的瞬时功率不等，故D错误。

故选B。

3. 电场中的一组等势线如图中实线所示，一带正电粒子的运动轨迹如图中虚线所示，其中a、b是运动轨迹与同一条实线相交的两点，c是运动轨迹上的一点。下列说法正确的是（　　）

A. a点的电场强度与b点的电场强度相同 B. a点的电势高于c点的电势

C. 粒子在a点的电势能小于c点的电势能 D. 粒子在a点的动能小于c点的动能

【答案】C

【解析】

【详解】B．根据粒子的轨迹，可知受到的电场力指向轨迹的内测，如图

粒子带正电荷，则电场强度的方向与电场力方向相同，则电场线指向轨迹的内测，a点的电场强度与b点的电场强度方向不同，即电场强度不同，沿电场线电势降低，则a点的电势低于c点的电势，AB错误；

CD．根据粒子的轨迹，可知受到的电场力指向轨迹的内测，如图

则粒子从a到c点运动时，电场力做负功，动能减小，电势能增加，D错误，C正确。

故选C。

4. 如图所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以恒定的转速匀速转动。电路中理想变压器副线圈接入电路的匝数可通过单刀双开关改变，开始时开关S置于位置1，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）

A. 图示位置线圈产生的感应电动势为零 B. 只将S从1拨向2时，电流表示数变大

C. 只将R的滑片上移，电流表示数变大 D. 只将R的滑片上移，的电功率变小

【答案】D

【解析】

【详解】A．示位置线圈处于中性面，线圈产生的感应电动势最大，故A错误；

B．由原、副线圈电压比等于匝数比得

可知只将S从1拨向2时，副线圈的匝数减少，副线圈两端电压减小，消耗的电功率减小，由

可知电流表示数变小，故B错误；

C．将R的滑片上移，R接入电路中的阻值变大，电路中总阻值变大，由

减小，由

可知只将R的滑片上移，电流表示数变小，故C错误；

D．将R的滑片上移，R接入电路中的阻值变大，R与R2的总电阻变大，由欧姆定律可知，通过R2的电流减小，由

可知的电功率变小，故D正确。

故选D。

5. 某远距离输电线路可简化为如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压分别为、，输电线总电阻为R，降压变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压分别为、，变压器为理想变压器。现进行输电线路改造，改造后输电线电阻R变小，发电厂电压、升压变压器匝数比、用户电压以及发电厂总功率保持不变，下列说法正确的是（　　）

A. 改造后输电电压减小 B. 改造后降压变压器原线圈两端电压减小

C. 改造后降压变压器的匝数比减小 D. 改造后降压变压器输出功率变大

【答案】D

【解析】

【详解】A．由升压变压器

可得

可知改造后输电电压不变，故A错误；

B．由发电总功率

可得不变，所以输电线上的电压降为

由于改造后输电线电阻R变小，可知输电线上电压降减小，改造后降压变压器原线圈两端电压

增大，故B错误；

C．由降压变压器

可知改造后降压变压器的匝数比增大，故C错误；

D．输电线上损失的功率

减小，改造后降压变压器输出功率

变大，故D正确。

故选D。

6. 如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，为光敏电阻（阻值随光照强度的增大而减小），为定值电阻，L为小灯泡，电表均为理想电表。闭合开关S，电路稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U。若减小照射光强度，则（　　）

A. 电流表示数变大 B. 电压表的示数变小

C. 小灯泡变暗 D. 变大

【答案】C

【解析】

【详解】ABC．若减小照射光强度，光敏电阻阻值增大，外电阻增大，外电压增大，根据闭合电路的欧姆定律，干路上电流减小，即电流表示数变小，和小灯泡并联电路两端的电压减小，灯泡变暗，根据外电压等于光敏电阻两端电压和和小灯泡并联电路两端电压之和，则光敏电阻两端电压增大，即电压表的示数增大，AB错误C正确；

D．根据闭合电路欧姆定律得

则

保持不变，D错误。

故选C。

7. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨倾斜放置，与水平面夹角为，两导轨间的距离为L，不计导轨电阻。导轨顶端接有电容为C的电容器和电动势为E的电源（内阻为R）。开始时选择开关拨到1，一质量为m、电阻不计的均匀金属棒恰好静止在导轨上。整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，重力加速度为g。现把选择开关拨到2，金属棒下滑过程中电容器未被击穿，下列说法正确的是（　　）

A. 磁场方向垂直于导轨平面向下 B. 磁感应强度大小为

C. 金属棒做加速度减小的加速运动 D. 金属棒做匀加速运动

【答案】AD

【解析】

【详解】A．开始时选择开关拨到1，金属棒恰好静止在导轨上。磁场方向垂直于导轨平面，由左手定则判断安培力方向沿倾斜导轨向上，磁场方向垂直于导轨平面向下，故A正确；

B．由金属棒恰好静止在导轨上，可得

解得

 故B错误；

CD．把选择开关拨到2，则电容器积累的电荷量随金属棒速度v的变化关系为

根据动量定理可得

即

解得

金属棒的加速度大小为

解得

恒定不变，故金属棒将做匀加速直线运动，故C错误，D正确。

故选AD。

8. 如图所示，正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为q的带电粒子从边的中点E垂直边向右射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，粒子从B点离开磁场，在磁场运动的时间为；若粒子射入磁场时的速度大小为，粒子从C点离开磁场，在在磁场运动的时间为，，，则（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】轨迹如图所示

设边长为l，从B点离开磁场时轨迹半径

转过的圆心角

从C点离开磁场时，根据几何关系

解得

转过的圆心角

解得

根据

则

粒子在磁场中周期

粒子在磁场中运动的时间

故选AC。

9. 如图1所示，水平面上固定一个顶角为60°的光滑金属导轨，导轨处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，质量为m的导体棒与的角平分线垂直，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r。时刻，在水平外力的作用下从点以恒定加速度a沿的角平分线从静止向右滑动，在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。如果I表示电路中电流（顺时针方向为正方向），表示导体棒与导轨接触两点间的电压，P表示电路热功率，则如图中图像可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】A．因为棒从点以恒定加速度a沿角平分线从静止向右滑动，故t时间向右运动的距离为

由几何关系知回路总电阻为

所以电路中的电动势为

则电流为

解得

故A正确；

B．由牛顿第二定律知

其中

即可知F与成线性关系，故B错误；

C．因为导体棒与导轨接触两点间的电压为

则与成线性关系，故C正确；

D．电路热功率为

可以看出P与成线性关系，故D错误。

故选AC。

10. 如图所示，间距为的光滑足够长平行金属导轨、所在平面与水平面夹角为，M、P两端接一阻值为的定值电阻，质量为、电阻不计的金属棒垂直导轨放置且棒两端始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速度g取。整个装置处在磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。时对金属棒施加一平行于导轨向上的拉力F，拉力F的功率恒为，使金属棒由静止开始沿导轨向上运动，经过足够长时间，达到稳定状态后，下列说法正确的是（　　）

A. 导体棒运动的速度为10m/s B. 单位时间内通过电阻R的电荷量为10C

C. 电阻R的热功率为15W D. 拉力F的大小为10N

【答案】AB

【解析】

详解】A．金属棒达到稳定状态后，做匀速直线运动，受平衡力，则

又

，，

解得

故A正确；

B．由

，，

解得间内通过电阻R的电荷量为

故B正确；

C．由

，，

解得电阻R的热功率为

故C错误；

D．力F大小为

故D错误。

故选AB。

二、非选择题：本题共6小题，共60分。

11. 某实验小组测定电池组的电动势和内阻，器材有：待测电池组、一个开关、一个定值电阻（阻值为）、一个电流表（内阻为）、一根均匀电阻丝（单位长度电阻丝的阻值为，配有可在电阻丝上移动的金属夹）、刻度尺、导线若干。主要实验步骤如下：

（1）将器材如图1所示连接；

（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________端（填“M”或“N”）；

（3）闭合开关，改变金属夹的位置，记录每次接入电路的电阻丝的长度L和电流表示数I，得到多组数据；

（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图2所示，图线斜率为k，纵轴截距为a，该电池组电动势和内阻分别为___________，___________。（用、、k、a、表示）

【答案】    ①. M    ②.     ③.

【解析】

【详解】（2）[1]开关闭合前，为了保护电路中的元件，应将电阻丝的最大阻值接入电路，根据电阻定律

可知电阻丝接入越长，接入电阻越大，金属夹应夹在电阻丝的M端；

（3）[2][3]电阻丝接入电路中的电阻为，根据闭合电路欧姆定律

可知

整理得

结合图像的斜率和截距满足

解得电源电动势和内阻分别为

12. 某同学利用伏安法描绘某热敏电阻阻值随温度变化的关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻较小）。

（1）实验电路图如图1所示；

（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。实验中得到的该热敏电阻阻值随温度t变化的曲线如图2所示；

（3）在某次操作中，升高温控室的温度，要想保持毫安表的示数不变，需要将滑动变阻器的滑片向___________（填“左”或“右”）移动；

（4）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，室温温度为20℃，把此热敏电阻、毫安表和一节干电池（电动势为1.5V，内阻不计）串联成闭合回路，毫安表的示数约为___________mA；（保留2位有效数字）

（5）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路原理如图3所示，a、b之间加有5V的电压。当图中热敏电阻的输出电压小于等于3V时，便触发报警系统报警。若要求开始报警时环境温度为60℃，则图中电阻箱R的阻值应为___________Ω。若要调高报警温度，电阻箱R的阻值需要调___________（填“大”或“小”）。

【答案】    ①. 左    ②. 0.54    ③. 400    ④. 小

【解析】

【详解】(3)[1]升高温控室的温度，热敏电阻阻值减小，毫安表电流增大，要想仍保持毫安表的示数不变，需要减小电压，将滑动变阻器的滑片向左移动。

(4)[2]室温温度为20℃，热敏电阻阻值，电流

(5)[3]串联分压

环境温度为60℃，，解得

[4]温度升高时，该热敏电阻阻值减小，串联分压，应调小电阻箱阻值以触发报警。

13. 如图所示，水平地面上竖直放置倾角为的光滑直轨道、四分之一细圆管道和四分之一圆弧轨道平滑连接。其中管道的半径、圆心在点，轨道的半径，圆心在点，、D和处在同一水平线上，E、和F处在同一竖直线上。一质量为m的小球（可视为质点）从轨道上距水平地面高为h的P点静止下滑，小球经管道、轨道从E点滑出并做平抛运动，然后落到地面上的Q点，不计一切摩擦，重力加速度g取。，。求：

（1）F、Q之间的最小距离；

（2）h的最小值。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）若小球恰好运动到E点，F、Q之间距离最小，根据牛顿第二定律有

落到Q点，竖直方向

水平方向

联立解得

（2）小球从P点运动到E点，根据机械能守恒

解得

14. 如图1所示，两个彼此绝缘且平行的水平金属板A、B间距为d，A、B板长为L，两板间加周期性变化的电压，如图2所示，T、为已知量。一质量为m、电荷量为q的带电粒子沿着A、B的中线以速度射入偏转电场，，不计粒子的重力。

（1）若粒子时刻射入偏转电场，求粒子离开偏转电场时距A、B间中线的距离y（用q、、T、m、d表示）；

（2）若粒子时刻射入偏转电场，求粒子离开偏转电场时距A、B间中线的距离（用q、、T、m、d表示）。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）粒子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向

解得

时刻进入偏转电场的电子加速度

粒子离开电场时距离A、B中心线的距离

解得

（2）若粒子时刻射入偏转电场，粒子在电场中运动时间仍然是，在内粒子在电场线方向的位移为

经过时间后速度

此后两板间电压变为，运动时间后射出电场，加速度

粒子在时间内在电场线方向的位移为

粒子时刻射入偏转电场，粒子离开偏转电场时距A、B间中线的距离

15. 如图所示，两根平行的足够长金屋导轨M、N的间距为L，其左端接有阻值为R的电阻，整个装置处在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一长度为2L、阻值为R的均匀导体棒从垂直导轨处（图示位置）以b点为圆心顺时针匀速转动90°，转动角速度为，脱离导轨前导体棒与导轨接触良好，导轨电阻不计。求此过程中：

（1）图示时刻电阻R两端的电压；

（2）图示时刻导体棒受到的安培力；

（3）感应电流的最大值。

【答案】（1）；（2），方向水平向左；（3）

【解析】

【详解】（1）图示时刻感应电动势

感应电流

电阻R两端的电压

解得

（2）安培力

根据左手定则，安培力方向水平向左

（3）转过角度时，感应电动势

感应电流

可得

可知当时感应电流最大，最大值为

16. 如图所示，一个质量为、电荷量的带电粒子，从静止开始经电压加速后，沿着水平方向进入右侧的速度选择器。金属板的上极板带正电，下极板带负电，两板间电压，两板间距，板间存在垂直纸面向里的匀强磁场。该粒子通过速度选择器后，从y轴上的P点垂直y轴进入直角坐标系的第一象限，在第一象限有垂直于纸面向外的匀强磁场，第四象限（含边界）有垂直于纸面向里的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小相等，O、P之间的距离为，粒子恰好不从y轴射出磁场，不计粒子重力。求：

（1）粒子进入速度选择器时速度v的大小；

（2）速度选择器内匀强磁场的大小；

（3）直角坐标系中匀强磁场的大小；

（4）粒子从P点射出后第四次经过x轴时的位置坐标。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）粒子在加速电场中，由动能定理有

解得

（2）粒子在速度选择器中做直线运动，有

解得

（3）粒子恰好不从y轴射出的临界情况是运动轨迹与y轴相切，如图所示

几何关系知

解得

根据

解得

（4）根据运动轨迹，可知

第四次经过x轴的位置坐标为