陕西省南郑中学2021-2022高二物理上学期期末考试试题(含解析)

南郑中学2021—2021第一学期期终考试

高二物理试题卷

一、选择题。（共12小题，每小题4分，共48分，其中1到8为单项选择题，9.10;11，12，为多项选择题，选对的4分，选项正确但不完整的2分，错选或不选的零分）

1.发现利用磁场产生电流的条件和规律的科学家是（）

A. 韦伯

B. 安培

C. 法拉第

D. 奥斯特【答案】C

【解析】

【详解】发现利用磁场产生电流的条件和规律的科学家是法拉第，故选C.

2.下述关于电磁感应的说法，正确的是（）

A. 位于磁场中的闭合线圈，一定能产生感应电流

B. 穿过闭合电路的磁通量越大，感应电动势越大

C. 闭合线圈作切割磁感线运动，一定能产生感应电流

D. 感应电动势的大小和穿过闭合电路的磁通量变化快慢有关

【答案】D

【解析】

【详解】位于磁场中的闭合线圈，如果磁通量不变，则不会产生感应电流，选项A错误；穿过闭合电路的磁通量越大，但是磁通量的变化率不一定打，感应电动势不一定越大，选项B 错误；如果整个闭合线圈作切割磁感线运动，只产生感应电动势，但是不能产生感应电流，选项C错误；感应电动势的大小与穿过闭合电路的磁通量的变化率成正比，即感应电动势的大小与磁通量变化快慢有关，选项D正确；故选D.

3.半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直磁场方向朝着O点射入磁场中，并从B点射出.∠AOB＝120°，如图所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为( )

A.

B.

C.

D.

【答案】C

【解析】

由图根据几何知识可知，粒子轨迹对应的圆心角为α=60°=；轨迹半径为R=rtan60°=r；粒子运动的时间为；故选C.

点睛：此题求解时间由两个方法，除了用弧长除以线速度外，还可用周期来求解，可尝试一题多解。

4. 长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图所示.则下面说法中正确是（）

A. 金属块上、下表面电势相等

B. 金属块上表面电势高于下表面电势

C. 金属块上表面电势低于下表面电势

D. 无法比较上、下表面的电势高低

【答案】C

【解析】

若自由电荷为正，则从左向右运动，根据左手定则，电荷向上偏转，上表面带正电，下表面带负电，所以上表面的电势高于下表面的电势．若自由电荷为负，则从左向右运动，根据左手定则，负电荷向上偏转，上表面带负电，下表面带正电，所以上表面的电势低于下表面的电势．故BC正确，AD错误．故选BC．

点睛：注意用左手定则判断洛伦兹力的方向时，若是负电荷，四指要指运动的反方向，其实还是电流的方向.

5.图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过

M点，再经过N点，可以判定（）

A. M点的电势高于N点的电势

B. M点的场强大于N点的场强

C. 粒子在M点的速度大于在N点的速度

D. 粒子在N点的电势能大于在M点的电势能

【答案】A

【解析】

【详解】根据顺着电场线方向电势降低可知，M点的电势高于N点的电势。故A正确；M点处的电场线较疏，而N点处电场线较密，则M点处的电场强度较小，故B错误；由电场力方向应指向轨迹的内侧得知，粒子所受电场力方向大致斜向左上方，对粒子做正功，其电势能减小，动能增大，则知粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，在M点的动能小于在N 点的动能，在M点的速度小于在N点受到的速度。故CD错误。故选A。

6.如图所示一带电液滴在正交的匀强电场和匀强磁场的竖直平面内做匀速圆周运动(其中电场竖直向下,磁场垂直纸面向外),则液滴带电性质和环绕方向是( )

A. 带正电,逆时针

B. 带正电,顺时针

C. 带负电,逆时针

D. 带负电,顺时针

【答案】C

【解析】

带电粒子在重力场、匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，可知，带电粒子受到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相反，故可知带电

粒子带负电荷；

磁场方向向外，洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可判断粒子的旋转方向为逆时针（四指所指的方向与带负电的粒子的运动方向相反），故选项C正确，选项ABD错误。

点睛：带电粒子在复合场中做匀速圆周运动，可判断出电场力和重力为平衡力，从而判断电场力的方向，结合电场的方向便可知粒子的电性．根据洛伦兹力的方向，利用左手定则可判断粒子的旋转方向。

7.如图所示,在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面的压力为F N1,现在磁铁左上方位置固定一导体棒,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后,磁铁对水平面的压力为F N2,则以下说法正确的是( )

A. 弹簧长度将变长

B. 弹簧长度将变短

C. F N1=F N2

D. F N1

【解析】

【详解】开始时磁体受重力和支持力，二力平衡，故弹簧处于原长，磁体对地压力等于磁体的重力；

通电后，根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向如图所示，由左手定则可判断出通电导线所受安培力方向如图所示；

由牛顿第三定律可知，条形磁铁受到的电流对磁体的作用力斜向左上方，如图所示，故磁体对地面的压力减小，F N1>F N2，同时弹簧缩短；所以选项B正确，选项ACD错误。故选B。8.如图所示，在正交的匀强电场和磁场的区域内（磁场水平向里），有一正电粒子恰能沿直线飞过此区域（不计粒子重力），则下列说法正确的是：

A. 可以判断出电场方向向上

B. 仅增大粒子电量，粒子将向上偏转

C. 仅增大粒子电量，粒子将向下偏转

D. 仅改变粒子电性，粒子仍能继续沿直线飞出

【答案】D

【解析】

试题分析：明确速度选择器是利用电场力等于洛伦兹力的原理进行工作的，故速度选择器只能选择速度而不能选择电性．

在复合场中对带电粒子进行正确的受力分析，在不计重力的情况下，离子在复合场中沿水平方向直线通过故有，解得，若粒子带正电，则受洛伦兹力向上，而电场力向下，所以电场强度的方向向下；若带负电，则受洛伦兹力向下，而电场力向上，所以电场强度的方向向下，所以无论粒子带何种电性的电，只要速度满足，即可沿直线通过，所以D正确．

9.如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的的场强分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是( )

A. 质谱仪是分析同位素的重要工具

B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小

【答案】ABC

【解析】

试题分析：进入B0的粒子满足，知道粒子电量后，便可求出m的质量，所以质谱仪可以用来分析同位素，故A正确；假设粒子带正电，则受电场力向右，由左手定则可判断磁

场方向垂直直面向外，故B正确；由qE=qvB，得，此时离子受力平衡，可沿直线穿过选择器，故C正确；由，知R越小，荷质比越大，故D错误。故选ABC.

考点：质谱仪

【此处有视频，请去附件查看】

10. 如图所示，在通有恒定电流的长直导线旁有一矩形导线框abcd，直导线与线框在同一平面内，下列情况中能使框中有感应电流的是

A. 线框向右平移．

B. 线框向下平移．

C. 以直导线为轴旋转过程中．

D. 以ab边为轴向纸外旋转90°过程中．

【答案】B

【解析】

穿过线圈的磁通量发生变化时由感应电流，AD对。

11. 一线圈匝数为n=10匝，线圈电阻不计，在线圈外接一个阻值R = 2.0Ω的电阻，如图甲所示。在线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈内磁通量Ф随时间t变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（）

A. 通过R的电流方向为a→b

B. 线圈中产生的感应电动势为5V

C. R两端电压为5V

D. 通过R的电流大小为5A

【答案】BC

【解析】

试题分析：如图乙所示，磁通量随时间的变化规律为均匀增大，而磁场方向为垂直纸面向里。根据楞次定律“增反减同”原则，故感应磁场应垂直纸面向外，据右手螺旋定则可知电流方向应为逆时针方向，即通过R的电流方向应为b→a，A选项错误。根据图的斜率为磁通量的变化率可以得到，又因为线圈内阻不计，故R两端的电压就应为5V，故B.C均正确。

根据部分电路的欧姆定律可知可知D错误。

考点：图像处理能力、楞次定律、右手螺旋定则

12.如右图所示，电源电动势为E，内电阻为r。当滑动变阻器R的滑片P从右端滑到左端时，发现电压表、示数变化的绝对值分别为，下列说法中正确的是（）

A. 小灯泡都变暗，变亮

B. 小灯泡变暗，变亮

C.

D.

【答案】BC

【解析】

试题分析：当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，则变亮．变阻器的电阻减小，并联部分的电阻减小，则并联部分电压减小，则变暗．总电流增大，而的电流减小，则的电流增大，则L1变亮，电压表V1的示数减小，电压表V2的示数增大，由于路端电压减小，所以△．故BC正确

考点：考查了电路动态变化分析

【名师点睛】按“局部→整体→局部”思路进行分析．运用总量法分析两电压表读数变化量

的大小，当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，分析变阻器接入电路的电阻的变化，确定外电路总电阻的变化，分析总电流和路端电压的变化，判断灯亮度的变化．根据总电流的变化，分析并联部分电压的变化，判断亮度的变化．根据总电流与通过电流的变化，分析通过电流的变化，判断其亮度变化．根据路端电压的变化，分析和的大小

二、实验题

13.(1)用游标为20分度的卡尺测量物体的长度如图所示，由图可知其长度为_________mm；

(2)用螺旋测微器测量物体直径如图，由图可知其直径为_________mm；

【答案】 (1). 49.10 (2). 1.772

【解析】

【详解】(1)20分度的游标卡尺，精确度是0.05mm，游标卡尺的主尺读数为49mm，游标尺上第2个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为2×0.05mm=0.10mm，所以最终读数为：49mm+0.10mm=49.10mm.

(2)螺旋测微器的固定刻度为1.5mm，可动刻度为27.2×0.01mm=0.272mm，所以最终读数为1.5mm+0.272mm=1.772mm(1.771~1.775).

14.测定电源的电动势和内电阻的实验电路如图:请回答下列问题:

(1)在闭合开关之前,为防止电表过载,滑动变阻器的滑动头P应放在___处.

(2)现备有以下器材:

A.干电池1节

B.滑动变阻器(0～50 Ω)

C.滑动变阻器(0～1 750 Ω)

D.电压表(0～3 V)

E.电压表(0～15 V)

F.电流表(0～0.6 A)

G.电流表(0～3 A)

其中滑动变阻器应选____,电压表应选____,电流表应选__填字母代号)

(3)实验测得9组数据,已标在图(乙)的坐标中,请在图中连线,从图中可得电池内阻

r=____Ω，E=______v (结果保留三位有效数字).

【答案】 (1). （1）a (2). （2）B (3). D (4). F (5). （3）1.14 (6).

1.50

【解析】

【详解】（1）为保护电路安全，闭合开关前，滑片应置于a端．

（2）为方便实验操作，滑动变阻器应选B，由图示图象可知，电压最大测量值约为1.5V，电压表应选D，电流最大测量值约为0.6A，电流表应选F．

（3）连线如图；

由图示电源U-I图象可知，图象与纵轴交点坐标值为1.50，则电源电动势E=1.50V，电源内阻：．

三、计算题

15.在磁感强度B=5T的竖直向下的匀强磁场中，放置两根间距L=0.1m的平行光滑直导轨，导轨在水平面内，一端接有电阻R=9Ω，以及电键S和电压表．垂直导轨搁置一根电阻r=1Ω的金属棒ab，棒与导轨良好接触．现使金属棒在水平拉力F作用下以速度v=10m/s匀速向右移动，求：

（1）闭合电键S后，通过杆中电流的方向和大小。

（2）电键S闭合，比较ab两点的电势的高低，求出水平拉力F的大小？

【答案】（1）0.5A，方向由a到b；（2）a端电势高；0.25N.

【解析】

【详解】（1）感应电动势：E=BLv=5×0.1×10=5V，

当S闭合后，电路电流：，方向由a到b；

（2）闭合电键S，根据右手定则可知，a端电势高；

金属棒受到的安培力：F安=BIL=5×0.5×0.1=0.25N，

金属棒做匀速直线运动，由平衡条件得：F=F安=0.25N

16.如图所示，光滑导轨与水平面成θ角，导轨宽度为L，匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上(未画出)，金属杆的质量为m，长为L，水平放置在导轨上。已知电源的电动势为E，内阻为r，调节滑动变阻器使回路的总电流为I1，此时金属杆恰好处于静止状态(重力加速度为g，金属杆与导轨电阻不计)。求：

(1)磁感应强度B的大小。

(2)若保持磁感应强度的大小不变，而将磁场方向改为竖直向上，则滑动变阻器接入电路的阻值调到多大才能使金属杆保持静止。

【答案】(1) (2)

【解析】

【详解】（1）在侧视图中，导体棒受力如图(a)所示，由平衡条件得：

mgsin θ＝I1LB ①

解得：B＝②

（2）导体棒受力如图(b)所示，由平衡条件得：

mgsin θ＝BI2Lcos θ ③

由闭合电路欧姆定律得：I2＝④

由②③④解得：R＝－r ⑤

17.如图所示的坐标系xOy中，x < 0，y > 0的区域内有沿x轴正方向的匀强电场，x ≥ 0的区域内有垂直于xOy坐标平面向外的匀强磁场，x轴上A点的坐标为(－L，0)，y轴上B 点的坐标为(0，)。有一个带正电的粒子从A点以初速度v A沿y轴正方向射入匀强电场区域，经过B点进入匀强磁场区域，然后经x轴上的C点(图中未画出)运动到坐标原点O。不计重力。求：

(1)粒子在B点的速度v B是多大？

(2)C点与O点的距离x C是多大？

(3)匀强电场的电场强度与匀强磁场的磁感应强度的比值是多大？

【答案】(1)v B＝2v A (2)x c＝2L/3 (3)

【解析】

(1)设粒子在由P到M的过程中运动时间为t，在M点时速度为v′，沿x轴正方向的速度大小为vx，带电粒子在第二象限做匀变速曲线运动，则：

由以上各式解得：

(2)设粒子在M点的速度v′与y轴正方向的夹角为θ，如图所示，

则：

粒子在x≥0的区域内受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示设轨迹半径为R，由几何关系有：

联解得：

(3)设粒子质量为m，带电荷量为q，则：

联立解得：

综上所述本题答案是：（1）；（2） ;（3）