福建省福州市八县一中2020-2021学年高二物理上学期期末联考试题(含解析)

福建省福州市八县一中2020-2021学年高二物理上学期期末联考试题

（含解析）

一、选择题（本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一

项符合题目要求，第．9．-．12．．题有多项

．．符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1.关子物理学史，下列说法中正确的是（）

A. 卡文迪许借助扭秤装置总结出了点电荷间相互作用的规律

B. 法拉第发现了电流的磁效应

C. 安培发现了磁场对运动电荷的作用规律

D. 美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器

【答案】D

【解析】

【详解】A．库伦借助扭秤装置总结出了点电荷间相互作用的规律，选项A错误；

B．奥斯特发现了电流的磁效应，选项B错误；

C．洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，选项C错误；

D．美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，选项D正确。

故选D。

2.关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是（）

A. 电场强度的定义式

F

E

q

=，只适用于匀强电场

B. 由磁感应强度公式

F

B

IL

=，磁感应强度方向与放入磁场中通电直导线所受的安培力方

向相同

C. 电场中某点电场强度方向与在该点的正检验电荷所受电场力方向一定相同

D. 通电直导线在磁场中受到的磁场力为零，则该位置的磁感应强度也一定为零【答案】C

【解析】

【详解】A．电场强度的定义式

F

E

q

=，适用于任何电场，选项A错误；

B．磁感应强度方向与放入磁场中的通电直导线所受的安培力方向垂直，选项B错误；

C．电场中某点电场强度方向与在该点的正检验电荷所受电场力方向一定相同，选项C正确；

D．通电直导线在磁场中受到的磁场力为零，可能是电流的方向与磁场方向平行，选项D错误；

故选C。

3.如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，电流表和电压表为理想电表，当滑

动变阻器4R的滑片向b端移动时，则（）

A. 电压表读数增大

B. 电流表读数增大

C. 质点P将向上运动

D. 3R上消耗的功率逐渐增大

【答案】B

【解析】

【详解】A B．由图可知，R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联后，再由R1串连接在电源两端；

电容器与R3并联；当滑片向b移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则电路中总电阻减

小，由闭合电路欧姆定律可知，干路中电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，同时，

R1两端的电压也增大，故并联部分的电压减小；由欧姆定律可知流过R3的电流减小，则流过

并联部分的电流增大，故电流表示数增大；因并联部分电压减小，而R2中电压增大，故电压

表示数减小，故A错误，B正确；

C．因R3两端电压减小，则电容器两端电压减小，故电荷受到的向上电场力减小，则重力大于

电场力，电荷向下运动，故C 错误；

D．R3上电流减小，根据P=I32R3，则R3消耗的功率逐渐变小，选项D错误；故选B。

4.如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1＞S2= S3，且“3”线圈在磁铁的正中间．设

各线圈中的磁通量依次为φ1、φ2、φ3，则它们的大小关系是（）

A. φ1>φ2>φ3

B. φ1>φ2=φ3

C. φ1<φ2<φ3

D. φ1<φ2=φ3

【答案】C 【解析】

所有磁感线都会经过磁体内部，内外磁场方向相反，所以线圈面积越大则抵消的磁场越大，则

，线圈3在正中间，此处磁场最弱，即抵消的最少，所以

，最大，选C

5.如图所示，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 为半圆弧的圆心，∠MOP＝90°，在M 、P 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有垂直纸面向里、大小相等的恒定电流，这时O 点的磁感应强度大小为B 0．若将P 处长直导线移开，则O 点的磁感应强度的大小为( )

A.

01

2

B B.

022B C.

032

B D. 0

B 【答案】B 【解析】

【详解】根据安培定则可知，两导线在O 点形成的磁感应强度如图所示：

合磁感应强度大小为B 0.则根据几何关系可知，两导线单独形成磁感应强度大小为2

2

B 0，故B 正确，ACD 错误． 故选B.

6.如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个D 型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。下列说法正确的是（ ）

A. 粒子从磁场中获得能量

B. 粒子被电场加速后，运动越来越快，走过半圆的时间越来越短

C. D 形盘的半径R 越大，粒子离开回旋加速器时最大动能越小

D. 粒子第2次和第3次经过两D 形盒间狭缝后轨道半径之比为2?：3 【答案】D 【解析】

【详解】A ．磁场使粒子偏转，电场使粒子加速，粒子从电场中获得能量，故A 错误； B ．粒子在磁场中的运动周期2m

T qB

π=，可知粒子在D 型盒每个半圆周内的运动时间都是相同的，选项B 错误；

C ．根据2

v qvB m R

=，最大动能

222

2122k B q R E mv m

==

可知D 形盘的半径R 越大，粒子离开回旋加速器时最大动能越大，选项C 错误；

D ．则由动能定理，qU =△

E k ，可知，每一次通过狭缝时获得的能量相同，粒子第2次和第3经过两D 形盒间狭缝后的动能之比是2：3，所以速度之比是 23：，根据：mv

r qB

=

得：轨道半径之比为 23：．故D 正确； 故选D 。

7.如图所示直线是电场中的一条电场线，A 、B 是该线上的两点．一负电荷由A 点以一定初速度沿电场线从A 运动到B ，运动过程中的速度—时间图线如图乙所示，则下列说法中正确的是

A. 该电场是匀强电场

B. A、B两点的电势相比一定是φA＜φB

C. A、B两点的场强大小相比一定是E A＜E B

D. 该电荷在两点的电势能大小相比一定是E pA＜E pB

【答案】D

【解析】

【详解】由于速度—时间图线的斜率表示物体运动的加速度，由乙图可知，电荷运动的加速度越来越大，也就是电场强度越来越大，即E B＜E A AC错误；由于从A向B运动时，做减速运动，受力的方向与运动方向相反，因此电子受电场力方向从B指向A，而电子受力方向与电场线方向相反，因此电场线方向由A指向B，沿电场线方向电势越来越低，因此φB＜φA，B 错误；从A向B运动的过程中，电场力做负功，电势能增加，因此E pA＜E pB，D正确．

【点睛】在电场中，电场强度越大，电荷在该点受到的电场力越大，也就是带电体的加速度越大；当电场力做正功时，电势能减少，而当电场力做负功时，电势能增加，注意电势能与电势不同，电势高的地方电势能不一定大，而电势低的地方电势能不一定小，电势能不仅与电场有关还与带电体有关．

8.如图所示，质量m＝0.75 kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为30°、宽度L＝1m 的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势E＝8 V、内阻r＝1 Ω，额定功率为6W、额定电压为2V的电动机M正常工作。取重力加速度大小g＝10 m/s2，则磁场的磁感应强度大小为（）

A. 1 T

B. 1.25 T

C. 1.5 T

D. 2 T

【答案】B

【解析】

【详解】电动机上的电流为：

6

3A

2

M

M

P

I

U

===

内电压为：

U内=8V-2V=6V

则电源电流为：

66A 1

U I r ===内

则磁场中导线的电流为

I′=6A-3A=3A

根据平衡条件：

BIL =mg sin30°

得：

1

7.52T 1.25T 31

B ?

=

=? A ．1 T ，与结论不相符，选项A 错误； B ．1.25 T ，与结论相符，选项B 正确； C ．1.5 T ，与结论不相符，选项C 错误； D ．2 T ，与结论不相符，选项D 错误； 故选B 。

9.一个带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动，重力不可忽略，已知轨迹圆的半径为r ，电场强度的大小为E ，磁感应强度的大小为B ，重力加速度为g ，则（ ）

A. 该微粒带正电

B. 带电微粒沿逆时针旋转

C. 微粒从a 到c ，机械能守恒

D. 微粒做圆周运动的速度为

gBr

E

【答案】BD 【解析】

【详解】A ．带电微粒在正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动，可知所受的向下的重力和向上的电场力平衡，电场向下，则粒子带负电，选项A 错误； B ．根据左手定则可知，带电微粒沿逆时针旋转，选项B 正确；

C ．微粒从a 到c ，动能不变，重力势能减小，则机械能减小，选项C 错误；

D ．根据mg=q

E ，以及2

v qvB m r

=，解得微粒做圆周运动的速度为

gBr

v E

=

选项D 正确。 故选BD 。

10.如图，半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，半径OC 与OB 夹角为60°．一电子以速率v 从A 点沿直径AB 方向射入磁场，从C 点射出．电子质量为m 、电荷量为e ，不计电子重力，下列说法正确的是（ ）

A. 磁场方向垂直纸面向里

B. 3mv

C. 23R

π D. 若电子速率变为3

v

，仍要从C 点射出，磁感应强度大小应变为原来的3倍 【答案】B 【解析】

详解】A.根据左手定则，磁场方向垂直纸面向外，故A 错误； B.由题意得，电子的运动半径恰好等于3mv r R eB ==

，解得33mv B eR

=，故B 正确； C.运动周期2m T eB π=

，电子在圆形区域的运动时间1363R

t T v

π==，故C 错误； D.电子的运动半径恰好等于mv r eB

=

，若电子速率变为3v

，仍要从C 点射出，磁感应强度大小

应变为原来的

1

3

，故D 错误； 11.如图为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成，若静电分析器通道中心线的半径为R ，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E ，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向外，一质量为m 、电荷量为q 的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q 点，不计粒子重力，下列说法中正确的是

A. 极板M 比极板N 电势低

B. 加速电场的电压U ER =

C. 直径2mER

PQ B q

=

D. 若一群粒子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群粒子具有相同的比荷 【答案】CD 【解析】

【详解】粒子经加速电场加速后进入静电分析器在电场力的作用下做匀速圆周运动，因此由电场力指向圆心可知粒子带正电，因此加速电场的场强方向由M 指向N ，所以M 极板的电势高，

故A 错误；在加速电场由动能定理由21qU=mv 2，在分析器内做圆周运动，因此由2v qE=m R

，

联立可得ER

U=

2

，故B 错误；粒子进入磁场后再洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，由mv 2R=2

Bq PQ =，可得2mER

B q

PQ =C 正确，通过C 可以看出直径和粒子的比荷有关，因此通过胶片同一点的粒子比荷相同，故D 正确．

12.在如图甲所示的电路中，1R 为定值电阻，2R 为滑动变阻器，闭合开关S ，将滑动变阻器的滑动触头P 从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电流表示数变化的完整过程图线如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）

A. 图乙中图线a 是电压表2V 的示数随电流表示数变化的图线

B. 电源内阻为10Ω

C. 电源的最大输出功率为1.8W

D. 滑动变阻器2R 的最大功率为3.6W 【答案】AC 【解析】

【详解】A ．将滑动变阻器的滑片P 从最右端移到最左端，接入电路的电阻减小，电路中的电流增大，R 1的电压和电源的内电压增大，则R 2的电压减小，所以电压表V 1的示数增大，电压表V 2的示数减小，可知图线b 反映的是电压表V 1的示数随电流的变化，图线a 反映的是电压表V 2的示数随电流的变化，故A 正确。

B ．根据闭合电路欧姆定律得电压表V 2的示数为：

U 2=E-I （R 1+r ） ①

由图线a 的斜率大小等于R 1+r ，由图知：

214

100.60.2U R r I ?+=

=Ω=Ω?- 图线b 的斜率等于R 1，则有：

112

50.4

U R I ?=

=Ω=Ω? 则电源的内阻为r=5Ω，故B 错误；

C ．图线a 延长与U 轴的截距为电源的电动势E =6V ，当内阻等于外阻时，电源的输出功率最大，最大的输出功率为：

2

2

6W 1.8W 45

4E P r ===?

故C 正确；

D ．把R 1等效为内阻，则当滑动变阻器的阻值等于R 1+r 时，滑动变阻器消耗的功率最大，故当滑动变阻器阻值为10Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，滑动变阻器的最大功率为：

22

60.9W 4410

E P r ==='?

故D 错误； 故选AC 。

二、实验填空题（每空2分，共16分。）

13.（1）如图1所示为多用电表的刻度盘。若选用倍率为“100?”的欧姆挡测电阻时，表针指示如图所示，为了使测量结果更精确些，则下列操作正确的是____ A ．将选择开关旋转到欧姆挡“10?” B ．将选择开关旋转到欧姆挡“1k ?” C ．换挡后直接接入待测电阻测量

D ．换挡后先将两表笔短接调零，再接入待测电阻进行测量

（2）若选用2.5V 电压挡测电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________V 。 （3）若该欧姆表表头如图2所示，已知电流计的量程为500μA g I =，电池电动势为E ＝1.5V ，则该欧姆表的表盘上300μA 刻度线对应的电阻值是______KΩ。

【答案】 (1). AD (2). 2.20 (3). 2 【解析】

【详解】（1）[1]．AB 由表盘看出，若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时，指针偏转较大过大，则说明倍率档选择过大，应改用“×100”的欧姆挡测量；选项A 正确，B 错误； CD ．换挡后先将两表笔短接调零，再接入待测电阻进行测量，选项C 错误，D 正确； 故选AD.

（2）[2]．若选用2.5V 电压挡测电压时，最小分度为0.05A ，则表针所指图示位置，则所测电压为2.20V 。

（3）[3]．当电流表满偏时：

g I R E =

内

当电流为300μA 时：

E

I R R

=

+内

带入数据解得：

R =2kΩ

14.某同学要测定一电源的电动势E 和内电阻r ，实验器材有：一只电阻箱（阻值用R 表示），一个电流表（读数用I 表示），一只开关和导线若干，电路如图所示。

（1）该同学设计实验的原理表达式是E ＝__________（用r 、I 、R 表示） （2）该同学根据实验采集到的数据作出如图2所示的

1

R I

-图象，纵轴截距为0.4，则由图象可求得该电源的电动势E ＝______ V ，内阻r ＝______Ω （结果均保留两位有效数字）． （3）考虑电流表内阻的影响，则电池电动势及内阻真实值与测量值的大小比较，E 真______E

测

， r 真______r 测。（填“＞”，“＜”或“＝”）

【答案】 (1). I （R +r ） (2). 6.3（6.1~6.4均可） (3). 2.5（2.4~2.6均可） (4). ＝ (5). ＜ 【解析】

【详解】（1）[1]．由图示电路图可知，在闭合电路中，电源电动势：E =I （r +R ）． （2）[2]．在闭合电路中，电源电动势：

E=I（r+R）

11

r

R

E

I E

=+?

由图象可知，图象截距

0.4

r

b

E

==

图象斜率

1

1 5.20.4

0.16

30

I

k

E R

?-

====

?

则电源电动势：

11

6.3V

0.16

E

k

==≈

电源内阻：

r=bE=0.4×6.25=2.5Ω；

（3）[3]．实验误差是由于电流表内阻造成的，用该实验方案电源电动势的测量值等真实值，电源内阻的测量值等于电源内阻与安培表内阻之和，则大于电源内阻的真实值．

三、计算题（本题共4小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。）

15.电场中某区域的电场线如图所示，A、B是电场中的两点．一个电荷量8

4.010C

q-

=+?的点电荷在A点所受电场力4

2.010N

A

F-

=?，将该点电荷从A点移动到B点，电场力做功7

8.010J

W-

=?．求：

（1）A点电场强度的大小E A；

（2）A、B两点间的电势差U．

【答案】（1）3

510N/C

?；（2）20V．

【解析】

【详解】（1）A点电场强度的大小为：

4

3

8

2.010

N/C510N/C

4.010

A

A

F

E

q

-

-

?

=?

?

＝＝

（2）A、B两点间的电势差

7

8

810

V20V

4.010

AB

AB

W

U

q

-

-

?

==

?

＝

16.如图所示，光滑的平行导轨与水平面的夹角为θ＝37°，两平行导轨间距为L＝1m，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。导轨中接入电动势为E=4.5V、内阻为r=0.5Ω的直流电源，电路中有一阻值为R=1Ω的电阻，其余电阻不计。将质量为m=4kg，长度也为L的导体棒放在平行导轨上恰好处于静止状态，重力加速度为g=10m/s2，（ sin370=0.6，cos370=0.8），求：（1）通过ab导体棒的电流强度为多大？

（2）匀强磁场的磁感应强度为多大？

（3）若突然将匀强磁场的方向变为垂直导轨平面向上，求此时导体棒的加速度大小及方向。

【答案】(1)3A (2)10T (2) 1.5m/s2,方向沿斜面向上

【解析】

【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律可得3A E I R r==+（2）导体棒静止，根据共点力平衡可得BIL cos37°=mg sin37°解得: B=10T （3）由牛顿第二定律可得，BIL- mg sin37°=ma解得: a=1.5m/s2 方向沿斜面向上17.如图所示是磁流体发电机的装置，a、b组成一对平行电极，两板间距为d，板平面的面积为S，内有磁感应强度为B的匀强磁场。现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有

大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性)垂直喷入磁场，每个离子的速度为v ，负载电阻阻值为R ，当发电机稳定发电时，负载中电阻的电流为I ，求： （1）a 、b 两板哪块板的电势高？ （2）磁流体发电机的电动势E ； （3）两板间等离子体的电阻率ρ。

【答案】(1) a 板带正电，电势高 (2)Bdv (3)() Bdv IR S Id

ρ-=

【解析】

【详解】（1）根据左手定则，正电荷向上偏转，所以a 板带正电，电势高。 （2）最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有

E

qvB q

d

= 解得

E Bdv =

（3）根据闭合电路欧姆定律，有

E

I R r

=

+ r 为板间电离气体的电阻，且

d

r S

ρ

= 联立解得电阻率ρ的表达式为

() Bdv IR S Id

ρ-=

18.如图所示，直角坐标系中的第Ⅰ象限中存在沿y 轴负方向的匀强电场，在第Ⅱ象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场B 。一电量为q 、质量为m 的带正电的粒子，在x -轴上的点a 以速率0v ，方向和x -轴方向成60?射入磁场，然后经过y 轴上的b 点（0，L ）垂直于y 轴方向进

入电场，并从x 轴上23

x L =

处的c 点进入第IV 象限，此后粒子做匀速直线运动，进入矩形有界匀强磁场（图中未画出），并从矩形磁场边界上d 点（23

3

L ，L ）射出，速度沿x 轴负方向，不计粒子重力。求： (1)粒子在第Ⅱ象限的运动时间t ；

(2)电场强度E 的大小及粒子射出电场时的偏转角θ；

(3)矩形有界匀强磁场的磁感应强度B 0大小以及最小面积S min 。

【答案】(1)2m 3t qB π= (2)203 2mv qL ,θ=60° (3)2

063,?q min mv L S L = 【解析】

【详解】（1）电子转过的圆心角为120°，则得

23

T

t T θπ=

= 而

22m

r T v qB

ππ=

= 联立得：

23m

t qB

π=

（2）设电子在电场中运动的加速度为a ，时间为t ，离开电场时，沿y 轴方向的速度大小为y v ，则水平方向有：

023

L v t =

竖直方向有：

qE a m =

1

2L at = 2

解得：

20

32mv E qL

=

tanθ=

at v 得：θ=60°

（3）

0230

v v v sin =

=

qvB 0 2

v m r

=

由几何关系

30

r

r L sin +

=

得

3

L

r =

联立得：

B 00

6mv qL

=

以切点F ，Q 的连线长为矩形的一条边，与电子的运动轨迹相切的另一边作为其FQ 的对边，有界匀强磁场区域面积为最小．

2

min r

S =?

得

min

S =