2021-2022学年山西省晋中市高二（上）期末物理试卷（含答案解析）

这是一份2021-2022学年山西省晋中市高二（上）期末物理试卷（含答案解析），共14页。试卷主要包含了0×107m/s，9Ω；可选用的电流表为，【答案】C，【答案】A，【答案】AC，【答案】AB等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年山西省晋中市高二（上）期末物理试卷     关于电磁学的发展历程，下列说法错误的是(    )A. 赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论
B. 奥斯特发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加深入
C. 法拉第发明了世界上第一台发电机——圆盘发电机
D. 普朗克通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念    如图所示，正六边形导线框ABCDEF处于垂直纸面向里的匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，O为导线框的几何中心，磁场空间足够大。为使导线框中能产生感应电流，下列措施可行的是(    )A. 使导线框向右匀速运动
B. 使导线框向左加速运动
C. 使导线框绕过O点且垂直于线框平面的轴旋转
D. 使导线框以AD连线为轴转动
     2015年2月20日，自动体外除颤器亮相杭州街头，急救有望实现“黄金3分钟”。自动体外除颤器是通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，刺激患者的心脏恢复正常跳动。如图是一次除颤器的放电模拟治疗，该除颤器的电容为，充电后电容器的电压是，假设电容器在一定时间内放电至两极板之间的电压为0，则下列说法正确的是(    )
A. 此次放电模拟治疗通过人体的电荷量是60C
B. 此次放电模拟治疗的过程中，除颤器的电容在减小
C. 若除颤器在内完成放电，则放电的平均电流为15A
D. 在放电模拟治疗的过程中，流过人体的电流不变    如图所示，边长为L的等边三角形ABC，内部充满磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场。顶点A处有一质子源比荷，能沿的角平分线方向发射速率不等的质子不计质子的重力和质子间的相互作用，则能从C点离开磁场的质子的速率是(    )
 A. 2BkL B.  C. BkL D.     MATLAB是一种数学软件，可以做出电势的三维分布图。如图为MATLAB做出的和两个点电荷连线上各点的电势高低分布图取P点为电势零点，其中在A处，在B处，P是图线与x轴的交点，且，则下列说法正确的是(    )A. 和带异种电荷，且的带电荷量一定大于的带电荷量
B. 电子仅在电场力的作用下，可在A、B两点之间做往返的周期性运动
C. 同一个点电荷在A、P两点之间所具有的电势能一定比在B、P两点之间大
D. 点电荷在P点处所受电场力为零
     如图所示，电场强度为E的匀强电场方向竖直向下，磁感应强度为B的水平匀强磁场垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量的同种电荷。已知a静止，b沿图示的速度方向做直线运动，c在纸面内做匀速圆周运动轨迹未画出。忽略三个油滴间的静电力作用，关于三个油滴的质量及c的运动情况，下列说法正确的是(    )A. 三个油滴的质量相等，c沿顺时针方向运动
B. a、c的质量相等，c沿逆时针方向运动
C. b的质量最小，c沿顺时针方向运动
D. c的质量最小，且沿逆时针方向运动    如图所示，A、B、C、D是正方形的四个顶点，要使D处的电场强度为零或者磁感应强度为零，则下列做法可行的是(    )A. A、C两处放同种电荷，B处放异种电荷
B. A.B两处放同种电荷，C处放异种电荷
C. A.C两处放垂直于纸面向里的通电导线，B处放垂直于纸面向外的通电导线
D. A、B两处放垂直于纸面向里的通电导线，C处放垂直于纸面向外的通电导线
     如图为“探究电阻率与温度的关系”的实验装置。将灯泡的灯丝与小灯泡串联接入电路，闭合开关，使小灯泡发光。实验中，用酒精灯给灯丝加热，加热过程中观察到小灯泡逐渐变暗。根据以上实验现象可以得出(    )
A. 灯丝的电阻率随着温度的升高而增大 B. 电源的路端电压变大
C. 电源内阻消耗的功率变大 D. 整个电路消耗的总功率增大    某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，进而杀死肿瘤细胞。在模拟治疗的过程中，需要将质子由静止加速到。若用直线加速器加速该质子，需要较长的加速长度；现改用磁感应强度的回旋加速器加速该质子。已知质子的比荷约为，则下列说法正确的是(    )A. 若用直线加速器加速该质子，则加速电压约为
B. 若用直线加速器加速该质子，则加速电压约为
C. 若用回旋加速器加速该质子，则回旋加速器的直径约为5cm
D. 若用回旋加速器加速该质子，则回旋加速器的直径约为10cm如图所示，空间中存在水平方向的匀强电场，现有一质量为m，带负电的小球可视为质点，用不可伸长的绝缘细线悬挂于O点，先将小球拉至与O点等高的位置M，然后由静止释放，小球沿圆弧向下摆动到达N点时，速度恰好为零。已知重力加速度为g，则下列说法正确的是(    )A. 匀强电场的方向水平向右
B. 小球从M点运动到N点的过程中，细线的最大拉力为2mg
C. 小球受到的电场力是重力的倍
D. 当小球运动至N点瞬间，将绝缘细线剪断，小球将沿与水平方向成的直线做匀加速直线运动老师说，废旧电池的电动势基本不变而内阻显著增大，会造成电池的输出电流过小，所以遥控车用完，遥控器还能接着用。高二某班物理兴趣小组得到一节从电动玩具车上取下的废旧电池，如图甲所示。电池内阻估计有上百欧，为了测定其电动势和内阻，他们设计了如图乙所示的电路。其中，电阻箱最大阻值为；可选用的电流表为：，量程10mA，内阻；，量程，内阻约为。

图乙中电流表应选择______。填“”或“”
调节电阻箱的阻值，取得多组R、I值后，该组同学以IR为纵坐标，I为横坐标建立坐标系其中I、R分别为电流表和电阻箱的示数，绘制的图像如图丙所示，图像中a为纵轴截距，b为横轴截距。则测得的废旧电池电动势和内阻的表达式分别为______，______。均用a、b、或表示某校高二物理实验小组得到了一个用新型合金材料电阻丝绕制的线圈，为了尽可能精确地测量该电阻丝的长度，他们计划先用螺旋测微器测出电阻丝直径D，再测出电阻丝的电阻R，然后利用电阻丝上标记的电阻率由电阻定律求出长度。
一按照该组同学的思路，测量电阻丝长度L的表达式为______。用D、R、等表示
二某次测量电阻丝直径时螺旋测微器的测量结果如图1所示，其读数应为______ mm。
三为了尽可能精确地测量电阻，他们计划先用多用电表的欧姆挡粗测，再用伏安法进行精确测量，操作如下，请按要求作答。

欧姆挡粗测
①将多用电表的选择开关置于欧姆挡的“”挡。
②将两表笔短接进行欧姆调零。
③测量时发现指针偏角太小接近左侧“”位置，需将选择开关重置于“______”挡填“”或“”。
④更换倍率后重新测量前______填“必须”或“不必”进行欧姆调零。
该小组同学用欧姆表粗测的阻值约，现用伏安法进行测量，他们找到如下器材：
A.电源电动势4V，内阻很小
B.电流表量程，内阻约
C.电压表量程，内阻约
D.滑动变阻器电阻
E.开关一个，导线若干
①图2是小组成员设计的四个电路图，你认为最合理的是______。
②由于电表内阻的影响，该电阻的测量值与真实值相比______填“偏大”或“偏小”。
四线圈上标记的电阻率为，经过多次测量求得的电阻丝直径D为，测得的电阻R为，则可得电阻丝的长度为______取，计算结果保留3位有效数字。如图所示，AB为水平匀强电场中的一条线段，线段长度L为50cm，与电场线的夹角为电场线方向图中没有画出。现将一带电荷量为的正试探电荷从A点移到B点，该正试探电荷克服电场力做功为。求：
、B间电势差；
电场强度E的大小和方向。
 如图所示，平行金属导轨间距，导轨所在平面与水平面夹角，导轨上端接入的电源电动势，内阻，定值电阻。磁感应强度的大小的匀强磁场方向垂直于导轨平面向上。质量的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒保持静止状态，其连入电路的电阻。重力加速度g取。求：
导体棒所受安培力的大小和方向；
导体棒所受摩擦力的大小和方向。如图所示为某研究小组设计的测定带电粒子速度与比荷的实验装置。一束由速度相同的同种带电粒子组成的粒子束从平行金属板A、B左侧射入粒子重力和粒子间的相互作用忽略不计，速度方向与金属板平行，金属板右侧为荧光屏，板间未加电场和磁场时可观察到整个荧光屏上都有粒子打到。现在两板间加上磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。选择开关置于“1”，调整滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为时又可观察到整个荧光屏上都有粒子打到；选择开关置于“2”，电路稳定时，可观察到荧光屏上只有靠近B板的区域有粒子打到图中未画出。已知金属板A、B间距为d，板长为2d。
说明带电粒子带何种电荷；
求带电粒子射入平行金属板时的速度；
求带电粒子的比荷。
如图所示，平面直角坐标系xOy的第一、二象限有沿y轴负方向的匀强电场，第三、四象限有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，电场强度大小为E，磁感应强度大小可调。有一个速度大小为，速度方向沿x轴正方向的带电粒子从y轴上的P点射入第一象限，然后从x轴上的Q点以与x轴正方向成角的速度方向进入磁场。P点纵坐标为L，粒子重力不计。
求Q点的横坐标x；
求带电粒子的比荷；
如果让粒子再次回到P点，匀强磁场的磁感应强度B应调为多大？粒子从P点出发到再次回到P点的运动时间是多少？
答案和解析 1.【答案】B 【解析】解：A、赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，故A正确；
B、法拉第发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加深入。奧斯特发现电流的磁效应，证实电现象和磁现象是有联系的，故B错误；
C、法拉第发明了世界上第一台发电机——圆盘发电机。故C正确；
D、普朗克通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念，故D正确。
本题选错误的，故选：B。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
 2.【答案】D 【解析】解：AB、磁场空间足够大，说明导线框无论向左还是向右运动，穿过闭合导线框的磁通量不发生改变，故AB错误；
C、导线框绕过O点且垂直于线框平面的轴旋转时，穿过线框的磁通量不发生改变，没有感应电流产生，故C错误；
D、导线框以AD连线为轴转动时，有效面积发生变化，穿过线框的磁通量发生变化，导线框中产生了感应电流，故D正确。
故选：D。
根据感应电流的产生条件，穿过闭合线框的磁通量发生变化。已知正六边形导线框是闭合线框，判断穿过线框的磁通量是否发生变化，再分析能否会产生感应电流。
根据产生感应电流的条件：穿过闭合线圈的磁通量发生变化，来判断线圈中是否有感应电流产生，这是电磁感应中的基本要求。同时磁通量可以由磁感线形象表示，明确磁感线的变化，即可判断磁通量的变化。
 3.【答案】C 【解析】解：BD、除颤器在放电模拟治疗的过程中，电容器的电容不变，电荷量减小，电压减小，放电的电流逐渐减小，故BD错误；
AC、充电后的电压、电容已知，根据，可得极板上储存了的电荷量，放电结束后，极板间没有电压，则说明这个放电过程中，通过人体的电荷量为，4 ms内全部放完，根据，可得放电的平均电流为15 A，故A错误，C正确。
故选：C。
电容器放电过程中其放电电流不是恒定的；电容器储存的电荷全部通过人体组织放电完毕；电容器电容的大小与两板间的电压大小无关。
电容器电容的大小是由电容器自身结构所决定的，与其两板间的电压无关，注意电容器在放电时的放电电流是逐渐减小的。
 4.【答案】C 【解析】解：从等边三角形ABC顶点A沿的角平分线飞入的质子，从C点离开磁场，画出质子运动的轨迹图如图所示；

根据几何关系可得
所以为等边三角形，质子的轨迹半径为：
根据可得，故C正确、ABD错误。
故选：C。
画出质子的运动轨迹，根据几何关系求解半径，再根据洛伦兹力提供向心力进行解答。
本题考查带电粒子在有界匀强磁场中的运动，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由此根据运动特征作出粒子在磁场中运动的轨迹，求出粒子轨迹半径、掌握半径的公式是解决本题的关键。
 5.【答案】A 【解析】解：A、由图像可以发现，离越近各点的电势越高，由此可以判断为正电荷，同理，由于离越近各点的电势越低，所以为负电荷。它们连线上的P点电势为0，但P点离远，所以的带电荷量大于的带电荷量，故A正确；
B、由于和为异种电荷，并且为正电荷，为负电荷，在两者之间的连线上，电场强度方向向右，所以P点的电场强度不为零，电场力不为零；电子仅在电场力的作用下无法在A、B之间做周期性的往返运动，故BD错误；
C、沿着电场方向电势降低，但由于点电荷的电性不清楚，所以不能判断该点电荷电势能的高低情况，故C错误。
故选：A。
题干给出图像，沿电场线方向电势降低，因此可由电势图像判断x轴上场强变化，从而确定和的电性；由场强叠加原理可知P点的电场强度；根据电势能与电势的关系可知PB与PA间的电势能的关系。
本题考查电势图像，要求学生明确电势与电场强度、电势能的关系，以及场强的叠加原理，难度适中。
 6.【答案】C 【解析】解：三个油滴带等量同种电荷，设所带电荷量为q。a油滴静止，对a受力分析得出，a所受的电场力竖直向上，而电场强度方向向下，所以油滴带负电。
b油滴沿水平方向做直线运动，由左手定则判断可知b所受的洛伦兹力方向向下，根据受力分析可以得出：；
c油滴做匀速圆周运动，说明，由洛伦兹力提供向心力，油滴带负电，根据左手定则判断出油滴在图示位置所受洛伦兹力方向向上，所以c油滴沿顺时针方向运动。
根据以上分析，可得，故ABD错误，C正确。
故选：C。
根据三个油滴a、b、c的运动状态，分析受力情况，根据洛伦兹力方向，运用左手定则判断油滴的运动方向。
带电粒子在磁场中静止时，不受到洛伦兹力作用，只有运动的电荷才有此力，而带电粒子在受到重力、电场力与洛伦兹力做匀速圆周运动时，重力与电场力必须平衡，由洛伦兹力提供向心力。
 7.【答案】AC 【解析】解：AB、只有当A、C两处放入等量的同种电荷，B处放入等量的异种电荷时，根据矢量的合成可知，在D处产生的电场强度才能为0，故A选项正确，B选项错误。
CD、只有当A、C两处放入垂直纸面向里的且电流相等的通电导线，B处放入相反方向的且电流相等的通电导线，根据安培定则可以判断每根导线在D处产生的磁感应强度，叠加合成有可能使D处的磁感应强度才能为0，故C选项正确，D选项错误。
故选：AC。
根据电荷周围电场线分布特点以及电场的矢量合成与通电直导线周围的磁场分布以及磁场的矢量合成可分析该题。
本题点电荷周围电场的分布与通电直导线周围磁场的分布，解题关键熟练掌握矢量的合成运算，几何关系是该题的易错点。
 8.【答案】AB 【解析】解：AB、根据题干所述的实验现象，灯泡变暗了，说明电路中的电流减小了，灯丝的电阻增大了，根据可知，灯丝的电阻率随温度的升高而增大，根据得路端电压变大，故AB正确；
C、根据得出变小，C选项错误；
D、根据得出电路消耗的总功率减小，D选项错误。
故选：AB。
根据电路的动态分析，先利用局部到整体再到局部的方法分析动态电路，再结合电阻定律、闭合电路欧姆定律以及功率公式可以分析该题。
本题考查电路的动态分析，主要涉及到电阻定律、闭合电路欧姆定律以及功率公式等知识点，需要学生加强对此知识点的理解与记忆。
 9.【答案】BD 【解析】解：A、B：若用直线加速器加速该质子，根据动能定理，代入速度和质子的比荷可得加速电压，A选项错误，B选项正确。
C、D：若用回旋加速器加速该质子，根据，可得，代入数据得，直径，C选项错误，D选项正确。
故选：BD。
直线加速器电场力做功等于动能变化量，只需用动能定理即可求得加速电压；回旋加速器由洛伦磁力等于向心力可以求出半径，之后可以得到直径。
本题关键在于了解各种粒子加速器的工作原理，应用动能定理和牛顿第二定律即可求解，非常简单。
 10.【答案】CD 【解析】解：A、小球由静止释放到N点时速度为零，可知带电小球先加速后减速，小球带负电，所以电场方向水平向左，故A错误；
BC、由对称性可知，当小球运动到细线与水平方向成时，速度最大，细线拉力最大，在此处对小球受力分析，由重力、电场力及细线的拉力的合力提供向心力，如图所示，由几何关系可得，细线的拉力，故B错误，C正确；
D、当小球运动到N点时，剪断细线，小球所受的重力、电场力大小和方向都不变，所以合力恒定，方向与水平方向成，根据牛顿第二定律，小球将沿此方向做匀加速直线运动，故D正确。
故选：CD。
分析小球的运动情况，确定小球受到的电场力方向，再判断电场强度方向；根据对称性确定小球速度最大的位置，运用向心力知识分析细线的最大拉力和电场力的大小；当小球运动至N点瞬间，将绝缘细线剪断，根据小球的受力情况判断其运动情况。
本题中带电小球在重力场和电场的复合场中做类单摆运动，需要正确对运动的过程和小球的受力分析，抓住对称性进行分析。
 11.【答案】   【解析】解：一节 干电池的电动势约为，因其内阻上百欧，由欧姆定律可知，流过电池的最大电流小于15mA，电流表的量程太大，电流表应选择。
根据图乙所示电路图，由闭合电路的欧姆定律得：，整理得：，由图丙所示图象可知，图象纵轴截距，图象斜率的绝对值，解得电池内阻。
故答案为：； ；。
根据流过电池的最大电流选择电流表。
根据图示电路图应用闭合电路的欧姆定律求出图象的函数表达式，根据图示图象求出电池的电动势与内阻。
理解实验原理是解题的前提；要掌握实验器材的选择原则；根据图示图象应用闭合电路的欧姆定律求出图象的函数表达式，根据图示图象可以求出电池电动势与内阻。
 12.【答案】  必须  A 偏大   【解析】解：一根据电阻定律，结合，可得电阻丝长度的表达式：。
二由图示螺旋测微器可知，其示数为：
三③指针偏角太小，说明表盘示数太大，需要换高倍率，则将选择开关重置于“”挡；④更换倍率后，欧姆表内阻也需要改变，所以“必须”重新欧姆调零；
①被测电阻远大于电流表内阻，故电流表采用内接法，滑动变阻器总电阻远小于被测电阻，且电压表量程比电源电动势小四分之一，所以要采用分压法，选②内接法测电阻，电压表的测量值偏大，所以电阻的测量值与真实值相比偏大。
四根据给出的数据，代入一中的表达式，可得长度值为。
故答案为：一；二；三③；④必须；①A；②偏大； 四。
一根据电阻定律和圆的面积公式，推导电阻丝长度的表达式；
二根据螺旋测微器的读数方法进行读数；
三根据多用电表欧姆挡的使用方法进行读数；
根据电压表、电流表与待测电阻阻值倍数关系，选择电流表的接法，并分析实验误差；
四根据电阻丝长度的表达式代入数据求解。
本题考查了测定金属的电阻率的实验。掌握实验的原理，是解决本题的关键。
 13.【答案】解：由题意知，正试探电荷从A点移到B点，电场力做功，又，则：
代入数据得：
；A、B两点沿电场线方向的距离
根据匀强电场场强的定义得：
代入数据得：，负号表示方向向左
答：、B间电势差为；
电场强度E的大小为2000V，方向向左。 【解析】根据电场力做功与电势差的关系求出；
根据求出电场强度。
本题考查对电势差与电场强度关系的理解能力。还要抓住公式中d是沿着电场线方向d的距离。同时考查沿着电场线方向电势是降低的。
 14.【答案】解：由闭合电路欧姆定律得
又
解得：
由左手定则得方向沿导轨平面向上
导体棒的重力沿导轨平面向下的分力
由平衡条件得
联立解得：
方向沿导轨平面向上
答：导体棒所受安培力的大小为，方向沿导轨平面向上；
导体棒所受摩擦力的大小为，方向方向沿导轨平面向上。 【解析】根据闭合电路的欧姆定律求得电流，根据求得安培力大小，根据左手定则求得方向；
对导体棒受力分析，根据共点力平衡求得摩擦力大小和方向。
本题主要考查了在安培力作用下的共点力平衡，关键是正确的受力分析，结合闭合电路的欧姆定律求得电流。
 15.【答案】解：选择开关置于“2”时，粒子向下偏转，此时AB间电场消失，只有磁场，粒子受到的洛伦兹力方向向下，由左手定则判断粒子带负电。
当开关置于“1”时，两极板间电场强度为
此时粒子所受的电场力和洛伦兹力大小相等，有
解得：
当开关置于“2”时，粒子在极板间做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得
 

如图所示为粒子的偏转轨迹，由几何关系知
 
得
可求得比荷
答：带电粒子带负电荷；
带电粒子射入平行金属板时的速度为。
带电粒子的比荷为。 【解析】选择开关置于“2”时，粒子向下偏转，利用左手定则判断带电粒子带何种电荷；
当开关置于“1”时，带电粒子做匀速直线运动，所受的电场力和洛伦兹力大小相等，由此列式，可求出粒子射入平行金属板时的速度；
当开关置于“2”时，粒子在极板间做匀速圆周运动，画出粒子的运动轨迹，由几何知识求出轨迹半径，再牛顿第二定律求带电粒子的比荷。
本题是带电粒子在复合场中运动的类型，要注意分析粒子的受力情况，确定圆周运动向心力的来源，运用力学规律帮助解答。
 16.【答案】解：由速度的合成与分解得：
由类平抛运动的规律，在竖直方向有：
在水平方向上有：
联立得：
粒子在电场中运动时有：
由类平抛运动的规律得：
水平方向上有：
联立得到：
粒子在Q点的速度：
之后在磁场中做圆周运动有：
由几何关系知，运动半径：
联立解得：
电场中的运动总时间：
磁场中运动的总路程：
磁场中运动的总时间：
粒子从P点出发到再次回到P点的运动时间：
答：点的横坐标x为2L；
带电粒子的比荷为；
如果让粒子再次回到P点，匀强磁场的磁感应强度B应调为，粒子从P点出发到再次回到P点的运动时间是。 【解析】根据类平抛运动的规律，求Q点的横坐标-即水平位移；
根据类平抛运动的规律和已知条件由动力学规律求粒子的比荷；
在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力、几何关系、结合周期公式求时间，再加上电场中的时间就是所求。
本题考查带电粒子在电场中做类平抛运动、在磁场中做匀速直线运动的综合，注意要应用运动的合成与分解原理，匀速圆周运动的向心力来源分清题意，然后解决问题。