2019-2020学年广东省深圳市龙华区高二上学期期末物理试题含解析

展开

这是一份2019-2020学年广东省深圳市龙华区高二上学期期末物理试题含解析，共21页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，填空题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目的要求。
1. 关于电和磁，下列说法中正确的是（）
A. 磁场的基本性质是对处于其中的带电体有力的作用
B. 点电荷是一种理想化的物理模型，所带电量可以为任意值
C. 安培认为，物质微粒内的分子电流使它们相当于一个个的小磁体
D. 库仑用电力线（即电场线）和磁力线（即磁感线）形象地描述电场和磁场
【答案】C
【解析】
【详解】A．磁场的基本性质是对处于其中的磁体和通电导体有力的作用，故A错误；
B．带电体的形状和大小对它们之间的相互作用力影响忽略时，就将带电体看做点电荷，故点电荷为一种理想化的物理模型，但所带电荷量需为e的整数倍，不是任意值，故B错误；
C．安培提出分子电流假说，认为物质微粒内的分子电流使它们相当于一个个的小磁体，故C正确；
D．法拉第提出了场的概念，并用电力线（即电场线）和磁力线（即磁感线）形象地描述电场和磁场，故D错误。
故选C。
2. 下列公式，适用于任意电场的是（）
① ② ③ ④
A. ①③B. ①④C. ②③D. ②④
【答案】B
【解析】
【详解】公式为电场强度的定义式，则适用于任意电场；只适用于匀强电场；只适用于点电荷形成的电场；适用于任意电场，故适用于任意电场的是①④。
故选B。
3. 如图所示，通电长直导线置于螺线管的正右端，电流方向垂直纸面向外，开关K闭合瞬间，直导线的受力方向为（）
A. 向上B. 向下C. 向左D. 向右
【答案】A
【解析】
【详解】根据螺线管缠绕方向，开关K闭合瞬间，根据安培定则可以判断螺线管产生水平向右的磁场，根据左手定则判断，直导线的受力方向为向上。
故选A。
4. 太阳能电池是把光能转化成电能的装置，在交通、通信、航天等领域具有广泛应用。如图所示，某单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%，产生的电动势为0.6V，电流为0.1A，在1s内照射到该电池上的光能为（）
A. 0.4JB. 0.3JC. 0.2JD. 0.1J
【答案】A
【解析】
【详解】该电池在1s内产生的电能为

在1s内照射到该电池上的光能为
故选A。
5. 电导测量仪也可以用来测定溶液的电阻率，其中一个零件如图所示，将两块平行正对的极板放于被测溶液中，每块极板的面积均为，板间距离为0.01m。给两极板加上6V的电压，测出极板间流过的电流为，这种液体的电阻率为（）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由欧姆定律可得液体的电阻
由电阻定律可得液体电阻率
故选C。
6. 如图所示，正方形线框ABCD由四根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，线框顶点A、B与直流电源两端相接。已知导体棒AB受到的安培力大小为F，则线框ABCD受到的安培力大小为（）
A. B. C. FD.
【答案】D
【解析】
【详解】由已知条件可知ADCB边的有效长度与AB相同，等效后的电流方向也与AB相同，边ADCB的电阻等于边AB的电阻的3倍，两者为并联关系，设AB中的电流大小为I，则边ADCB中的电流为，设AB的长为L，由题意知
所以边ADCB所受安培力为
方向与AB边所受安培力的方向相同，故有
故选D。
二、多项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。
7. 点电荷B在真空中围绕点电荷A做半径为R的匀速圆周运动，已知A的位置不变，A、B带电量均为Q，静电力常量为k，下列说法正确的有（）
A. A、B为异种电荷B. B的电势能保持不变
C. A受到的库仑力D. B所处位置的电场强度
【答案】AB
【解析】
【详解】A．根据题意可知B在真空中围绕A做圆周运动，则AB之间的库仑力提供B做圆周运动的向心力，可知B所受库仑力指向圆周运动的圆心，则AB之间相互吸引，A、B为异种电荷。故A正确；
B．在圆周运动中，B所受库仑力与运动方向一直保持垂直，则电场力不做功，B的电势能保持不变。故B正确；
C．根据库仑定律，A受到的库仑力为
故C错误；
D．根据牛顿第三定律可知，B受到的库伦力大小也是，则B处电场强度为
故D错误。
故选AB。
8. 把头发屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，微屑就按照电场强度的方向排列起来，显示出电场线的分布情况。图所示，用微屑和两个高压电极模拟出两个等量正点电荷的电场线，a、b、c、d分别代表电场中的四个位置，则（）
A. b点的场强大于a点的场强
B. c点的电势高于d点的电势
C. 将负电荷从a点移动到b点，电势能减小
D. 若c、d两点在同一条电场线上，从d点静止释放的正电荷将沿电场线方向运动到c点
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据两个等量正点电荷的电场线分布可知，b点的场强大于a点的场强，故A正确；
B．根据沿电场线电势降低，可知c点的电势低于d点的电势，故B错误；
C．将负电荷从a点移动到b点，电场力做正功，电势能减小，故C正确；
D．因为电场不是匀强电场，所以即使c、d两点在同一条电场线上，从d点静止释放的正电荷也不会沿电场线方向运动到c点，故D错误。
故选AC。
9. 如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中电容器的金属板b固定不动，金属板a在声源S的声波驱动下沿水平方向不断振动，在极板a向b靠近的过程中（）
A. 极板间的电势差减小B. 每个极板的电荷量增大
C. 极板间的电场强度增大D. 因a、b间断路，电路没有电流
【答案】BC
【解析】
【详解】根据题意可知，在极板a向b靠近的过程中，极板间距离减小，由公式可知，电容器电容增大
A．电容器两极板与电源相连，极板间的电势差不变，故A错误；
B．由公式可知，每个极板的电荷量增大，故B正确；
C．由公式可知，极板间的电场强度增大，故C正确；
D．由于每个极板的电荷量增大，电容器充电，电路中有电流，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，带电粒子M、N质量相同，以相同的初速度沿垂直于电场的方向射入两平行板间的匀强电场，M从两极板正中央射入，N从下极板边缘处射入，最后都打在同一点。不计粒子的重力，从开始射入到打到上板的过程中，两粒子（）
A. 运动时间
B 加速度之比
C. 所带电荷量之比
D. 电势能的变化量之比
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．根据题意可知，带电粒子在水平方向做匀速运动，由图可知，水平位移相等，由于以相同的初速度进入，则由可知，运动时间
故A正确；
BC．根据题意可知，竖直方向上，带电粒子做初速度为0的匀加速直线运动，由公式结合题图可得
解得
由牛顿第二定律有
解得所带电荷量之比
故C错误，B正确；
D．根据功能关系可知，电势能变化量等于电场力做功，由公式可知，电场对两个带电粒子做功之比为
则电势能的变化量之比
故D正确。
故选ABD。
11. 图中每个灯泡的规格均相同，两个电路中的电池也相同，电池的内阻比一个正常工作的灯泡电阻大。实验发现连接一个灯泡时（图－甲），该灯泡正常发光，则并联4个灯泡（图－乙）时（）
A. 电路总电阻变大B. 路端电压减小
C. 每个灯泡的亮度均较连接一个灯泡时暗D. 电源的输出功率减小
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．两个电路中的电池相同，电池的内阻比一个正常工作的灯泡电阻大。连接一个灯泡时（图－甲），该灯泡正常发光，则并联4个灯泡（图－乙）时，由并联电路特点可得
并联后的灯泡电阻小于一个灯泡的电阻值，即电路总电阻变小，A错误；
B．设电池的内阻为r，电池的电动势为E，并联4个灯泡后的电路总电阻减小，电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可得路端电压
减小，B正确；
C．接一个灯泡时路端电压为
并联4个灯泡后路端电压为
因，则有，则有每个灯泡的亮度均较连接一个灯泡时暗，C正确；
D．当电源的内阻等于外电路的电阻时，电源的输出功率最大，当电源的内阻大于外电路电阻时，电源的输出功率随外电路的电阻减小而减小，已知电源的内阻比一个正常工作的灯泡电阻大，并联4个灯泡后，外电路的电阻要小于一个灯泡的电阻，因此电源的输出功率减小，D正确。
故选BCD。
12. 光导管常用的制作材料为硫化镉，在特定波长光的照射下，其阻值迅速减小。将电源、开关S、、定值电阻、光导管和电容器连接成如图所示电路，电容器的两平行板水平放置。当开关S、闭合，且在无光照射光导管时，一带电液滴恰好静止在两板间的M点。当光照增强时，下列说法正确的有（）
A. 液滴向下运动
B. 液滴向上运动
C. M点的电势不变
D. 在无光环境下断开，把电容器上极板向上移动一小段距离，带电液滴仍处于静止状态
【答案】BD
【解析】
详解】AB．当光照增强时，减小，电压增大，即电容器两极板间电压增大，电容器板间场强
知板间电压增大，场强增大，液滴所受的电场力（方向向上）增大，故液滴向上运动，故A错误，B正确；
C．板间场强增大，根据
U=Ed
M点与电容器下极板间电压增大，M点的电势升高，故C错误；
D．在无光环境下断开，电容器电量不变，把电容器上极板向上移动一小段距离，板间场强
不变，带电液滴仍处于静止状态，故D正确。
故选BD。
三、填空题（本题包括2小题，共18分）
13. 某同学为了探究影响感应电流方向的因素，使用了图所示的实验电路。先闭合开关，再闭合开关，发现闭合瞬间，电流表指针向左偏了一下。闭合开关和，稳定后再分别进行以下操作，出现的情况是：
（1）将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，电流表指针______（填“向左偏”或“向右偏”或“不偏转”）；
（2）先断开，稍后再闭合瞬间，电流表指针______（填“向左偏”或“向右偏”或“不偏转”）；
（3）将线圈A迅速从线圈B中拔出时，电流表指针______（填“向左偏”或“向右偏”或“不偏转”）；
【答案】 ①. 向右偏 ②. 不偏转 ③. 向右偏
【解析】
【详解】根据题意可知，闭合开关，线圈B与电流表形成闭合回路，闭合开关，线圈A中有电流，产生磁场，则闭合瞬间，穿过线圈B的磁通量增大，电流表指针向左偏
（1）[1]将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，流过线圈A的电流减小，电流产生的磁感应强度减小，穿过线圈B的磁通量减小，电流表指针向右偏。
（2）[2]先断开，稍后再闭合瞬间，穿过线圈B的磁通量不变，电流表指针不偏转。
（3）[3]将线圈A迅速从线圈B中拔出时，穿过线圈B的磁通量减小，电流表指针向右偏。
14. 把铜片和锌片相隔约1cm插入一个梨中，就制成一个水果电池（图甲）。铜片和锌片相距越近、插入越深，电池的内阻就越小；铜片是电池的正极，锌片是负极。
某实验小组把水果电池、电阻箱和电压表（内阻可视为无穷大）等元件按图乙中电路连接起来。实验时，闭合开关S，调节电阻箱，用电压表和电阻箱测出多组电压U和电阻R，并计算出通过电阻箱的电流I，得到了如下表中的数据：
（1）表中第4组数据的电阻值为图丙所示电阻箱的示数，其阻值为______Ω；
（2）根据表中电压和电流的实验数据在图丁中已描出了部分点，请在图丁中补充描出第4组数据对应的点，并作出图线______；
（3）根据U－I图像，水果电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω；（计算结果保留两位有效数字）
（4）电阻箱阻值不变时，为了增加该水果电池的输出电压，金属片应该插入______；（填“深一些”或“浅一些”）；
（5）实验时，水果电池的内阻容易发生改变。结合实验结果，该实验小组的同学初步得出了水果电池不实用的结论，你认为其中的物理原因是______。
【答案】 ①. ②. ③. ④. ⑤. 深一些 ⑥. 水果电池内阻太大
【解析】
【详解】（1）[1]由图丙可知，其阻值为
（2）[2]根据题意，由欧姆定律可得，第4组数据的电流值为
在图丁中描出点4，做出图像，如图所示
（3）[3][4]根据闭合回路欧姆定律，由图乙可得
结合图像可得
，
（4）[5]根据闭合回路欧姆定律，由图乙可得，水果电池的输出电压为
可知，电阻箱阻值不变时，电池内阻越小，输出电压越大，金属片插入越深，电池内阻越小，则应将金属片插入深一些。
（5）[6]实验小组的同学初步得出了水果电池不实用的结论，其中的物理原因是水果电池内阻太大。
四、计算题（本题包括3小题，共34分）把解答写在答题卡中指定答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。
15. 如图所示，平行板电容器两极板互相正对，倾斜放置，极板的长度AB＝CD＝L。把两板间的电场看作匀强电场，已知AC在同一水平线上，DC与水平方向的夹角为。一个质量为m，电量为q的油滴，在A点附近由静止出发，沿AC方向做匀加速直线运动到达C点，重力加速度为g。
（1）若油滴带负电，判断极板AB的电性；
（2）求两极板间电场强度的大小；
（3）求油滴由A运动到C所用的时间。
【答案】（1）负电；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）油滴在A点附近由静止出发，沿AC方向做匀加速直线运动到达C点，说明合外力方向水平向右，而重力竖直向下，则电场力垂直极板向上，若油滴带负电，则极板AB的电性为负电；
（2）竖直方向根据平衡条件
解得
（3）水平方向，根据牛顿第二定律
根据匀变速直线运动规律
联立解得
16. 如图所示的装置，灯丝K工作时发出大量质量为m，电荷量为e的电子，通过电势差为U的电场加速后，经过小孔S沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在荧光屏EF上发出荧光。若EF与加速电极CD在同一条直线上，认为电子离开灯丝时的速度几乎为零，且电子都能打在荧光屏上。
（1）求电子进入磁场时的速率；
（2）求电子打在荧光屏上位置到S的距离x；
（3）若加速电压随时间按的规律做周期性变化，电子在加速电场中运动的时间极短，远远小于加速电压变化的周期，求EF发光部分的长度L。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）电子被电场加速，根据动能定理得

解得

（2）电子进入磁场做匀速圆周运动运动，运动半个周期打在荧光屏上，设粒子轨迹半径为R，则

解得

则电子打在荧光屏上的位置到S的距离为

（3）由题知加速电压最大为，最小为，根据前两问的计算得，电压为时，电子打在荧光屏上的位置到S的距离最远，为
电压为时，电子打在荧光屏上的位置到S的距离最近，为
则EF发光部分的长度为
17. 地球附近地磁场磁感线分布如图1所示，在北半球离地表面距离很近的P处，地球磁场的磁感应强度为B，方向与竖直方向的夹角为。在P处悬挂一边长为L的正方形单匝导体线框，如图2所示，ad边固定在东西方向的转轴上，线框总电阻为R。起始时刻线框平面处于水平面内的位置1，释放后线框沿顺时针方向转动，t时刻到达竖直平面内的位置2。已知磁场B与线框平面不垂直时，可以用磁场B在垂直线框平面方向的分量与线框面积的乘积表示磁通量，求：
（1）线框在位置1时，通过线框平面abcd的磁通量；
（2）线框在位置2时，cd边内感应电流的方向；
（3）线框从位置1运动到位置2的过程，线框中平均感应电流的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由图2可知，线框在位置1时，磁场B在垂直线框平面方向的分量为
则通过线框平面的磁通量为
（2）根据题意，由图2可知，线框由位置1转动到位置2的过程中，穿过线框的磁通量先增大，当线框与磁场垂直时，磁通量最大，继续转动，磁通量开始减小，由楞次定律可知，当线框转动到位置2时，cd边内感应电流的方向为由。
（3）根据题意，由图2可知，线框在位置2时，磁场B在垂直线框平面方向的分量为
则通过线框平面的磁通量为
可知，线框由位置1运动到位置2时，穿过线框的磁通量的变化量为
由于，则有
则产生的平均感应电动势的大小为
线框中平均感应电流的大小为
数据序列
1
2
3
4
5
6
电阻箱的电阻
0.1
0.2
0.4
1.6
4.0
电压
009
0.16
0.27
0.40
0.60
0.67
电流
0.90
0.80
0.68
0.38
0.17