河北省石家庄市正定中学2022学年高二物理上学期期末考试试题

2022-2022学年第一学期高二期末考试物理试题（考试时间90分钟，满分110分）一、单项选择题（共８小题，每小题４分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。）１、科学家探索自然界的奥秘，要付出艰辛的努力。19世纪，英国科学家法拉第经过10年坚持不懈的努力，发现了电磁感应现象。下图中可用于研究电磁感应现象的实验是（）ABE２、电场中某区域的电场线分布如图所示，A、B是电场中的两点。用EA和EB分别表示A、B两点电场强度的大小；FA和FB分别表示某一个点电荷先后放在A、B两点，它所受的电场力的大小，则下列关系正确的是（　　）A．EA＞EB，FA＞FBB．EA＞EB，FA＜FBC．EA＜EB，FA＞FBD．EA＜EB，FA＜FB电子束－＋阴极射线管电流３、如图所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（　　）A．向上偏转　　　　　　　　B．向下偏转C．向纸内偏转　　　　　　　D．向纸外偏转4、平行板电容器的电容为C， 带电量为Q， 极板间的距离为d，在两极板间的中间放一电量很小的点电荷q，它所受的电场力的大小等于 （　　）  A．　　　　   B．       C．     　　　D．5、一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的有（）A．t1时刻线圈平面与磁场方向平行B．t2时刻通过线圈的磁通量最大C．电动势的有效值为D．一个周期内交变电流的方向改变一次6、如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab，导轨的一端连接电阻R，其它电阻均不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在水平恒力F作用下由静止开始向右运动，则下列说法不正确的是（　　）A．随着ab运动速度的增大，其加速度在减小B．外力F对ab做的功等于电路中产生的电能C．当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电功率9\nD．ab克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能7、如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电量均相同的正、负离子（不计重力），从点O以相同的速度先后射入磁场中，入射方向与边界成θ角，则正、负离子在磁场中运动不正确的是（）A．运动时间相同B．运动轨迹的半径相同C．重新回到边界时速度的大小和方向相同D．重新回到边界的位置与O点距离相等8、如图所示，图中两条平行虚线间存有匀强磁场，虚线间的距离为2L，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离为2L且均与ab相互垂直，ad边长为2L，bc边长为3L，t＝0时刻，c点与磁场区域左边界重合。现使线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则在线圈穿过磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的关系图线可能是(　　)二、不定项选择题（共4小题，每小题４分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得４分，选不全的得２分，有选错或不答的得0分。)9、如图所示，金属线圈平面正对着条形磁铁的S极，现将条形磁铁迅速地靠近线圈，则（）NSA．线圈中电流的方向是逆时针的(从左往右看)B．线圈中电流的方向是顺时针的(从左往右看)C．线圈向右摆动D．线圈向左摆动abR10、如图所示，a、b灯分别标有“3.6V4.0W”和“3.6V2.5W”，闭合开关，调节R，能使a、b都正常发光。断开开关后重做实验，则（）A．闭合开关，a将慢慢亮起来，b立即发光B．闭合开关，a、b同时发光C．闭合开关稳定时，a、b亮度相同D．断开开关，a逐渐熄灭，b灯闪亮一下再熄灭11、图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻R＝10Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与纯电阻用电器组成闭合电路，用电器电阻R0＝11Ω。若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为u＝220sin100πtV．下列说法正确的是(　　)9\nA．发电机中的电流变化频率为100HzB．通过用电器的电流有效值为20AC．升压变压器的输入功率为4650WD．当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小12、如图所示，平行金属导轨ab、cd与水平面成θ角，间距为L，导轨与固定电阻R1和R2相连，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒MN，质量为m，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均为R，导体棒以速度v沿导轨匀速下滑，忽略感应电流之间的作用及导轨的电阻，则(　　)A．导体棒两端电压为B．电阻R1消耗的热功率为C．t时间内通过导体棒的电荷量为D．导体棒所受重力与安培力的合力方向与竖直方向夹角小于θ三、选做题（不定项选择题。共8分。本题分别给出了选修3－4和选修3－5的两个选择题，请从两个选修模块中任选一个模块作答。）【选修3－4模块】13、如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t＝0.1s时刻的波形图。已知该波的波速是v＝1.0m/s，则下列说法正确的是(　　)A．这列波的振幅为20cmB．这列波沿x轴正方向传播的C．在t＝0.1s时，x＝2cm处的质点P速度沿y轴负方向D．经过0.18s，x＝2cm处的质点P通过的路程为0.6m14、一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2Hz，现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动了一段时间，某时刻两个振源在长绳上形成波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了共振现象，则(　　)A．由P振源产生的波先到达弹簧处B．两列波可能形成干涉9\nC．由Q振源产生的波的波速较接近4m/sD．绳上不会出现振动位移大小为2A的点【选修3－5模块】13、质量为m的小球A在光滑的水平面上以初速度v0与质量为2m的静止的小球B发生正碰，碰后A球的动能恰好变为原来的，则B球的速度大小可能是()A．9v0/8　　B．2v0/3　　　C．4v0/9　　　D．v0/314、两个完全相同、质量均为m的滑块A和B，放在光滑水平面上，滑块A与轻弹簧相连，弹簧另一端固定在墙上，当滑块B以的初速度向滑块A运动，如图所示，碰到A后不再分开，下述说法中正确的是（）A．两滑块相碰和以后一起运动的整个过程中，系统动量不守恒B．两滑块相碰和以后一起运动的整个过程中，系统机械能守恒C．弹簧最大弹性势能为D．弹簧最大弹性势能为四、实验题(本大题共2小题，共16分)15、（8分）如图所示，用该实验研究闭合电路的欧姆定律，开关闭合前滑动变阻器R的滑片滑到（填“左侧”或“右侧”），根据实验测得的几组I、U数据作出U-I图象如图所示，由图象可确定：该电源的电动势为V，电源的内电阻为Ω（结果保留到小数点后两位），所得内阻的测量值与真实值相比　　　（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。16、（8分）发光二极管(LED)是一种节能、环保的元器件，被广泛应用到显示器、照明等各领域．某兴趣小组为探究工作电压是“1.4～4V”、最大正向直流电源是“5～20mA”的LED管的I－U曲线，设计了如图①所示的实验电路．实验室备有以下器材：电流表A1：量程0～50mA，内阻约为50Ω电流表A2：量程0～200mA，内阻约为10Ω电压表V：量程0～5V，内阻约为10kΩ滑动变阻器R1：阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A滑动变阻器R2：阻值范围0～1kΩ，允许最大电流100mA9\n直流电源E：输出电压6V，内阻不计开关(S)、导线若干(1)为了提高实验结果的准确性，电流表应选择________；滑动变阻器应选用________(以上填器材代号)．(2)实验小组根据实验得到的数据描点绘出了如图②所示的I－U图象．而发光二极管(LED)的效率η与通过二极管的电流I的关系曲线如图③所示．其中发光二极管的效率η是指辐射的全部光功率Φ与供给发光二极管的电功率比值．则发光二极管效率达最大时其电阻RL＝________Ω，辐射的光功率Φ＝　　　　　　W。保留3位有效数字）五、计算题(本大题共4小题，38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)17、（9分）如图所示，一带电粒子质量为m，电量为q（不计重力），以某一速度垂直射入磁感应强度B，宽度为d的有界匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与原来入射方向的夹角为300。求：（1）带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时的速度大小；（2）带电粒子穿过磁场区域的时间为多少？18、（9分）如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，与内阻r为0.5Ω的电源相连，导轨平面与水平面成45o角。整个装置处在方向竖直向下，磁感应强度B为1T的匀强磁场中，当滑动变阻器调至阻值为零时，在导轨上放置一质量为0.2kg的金属棒MN，恰好处于静止状态，经测量，导轨间的金属棒电阻值R为0.5Ω。导轨、导线电阻不计，g取10m/s2（1）求金属棒所受安培力的大小，并指明金属棒上电流的方向；（2）计算电源电动势E。9\n19、（10分）如图所示，空间有一宽为2L的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框，总电阻为R。线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域，在运动过程中，线框ab、cd两边始终与磁场边界平行。设线框刚进入磁场的位置x=0，x轴沿水平方向向右。求：(1)cd边刚进入磁场和cd边刚离开磁场时，ab两端的电势差分别是多大？并分别指明a、b哪端电势高；(2)线框穿过磁场的整个过程中，线框中产生的焦耳热。(3)在下面图中，画出ab两端电势差Uab随距离变化的图象，其中U0=BLv。20、（10分）如图所示，在边长L＝8cm的正方形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B0＝0.1T。距AB、AD边均为d＝1cm的P点有一粒子源，能在纸面内向各个方向发射出速率不同的带正电的粒子，粒子的质量m＝1.0×10－14kg，粒子的电荷量q＝1.0×10－5C，粒子的重力可忽略不计，不考虑带电粒子之间的相互作用。(计算结果可保留根号)(1)速率在什么范围内的粒子将不可能射出磁场，被完全约束在正方形内？(2)速度大小为5.0×106m/s的粒子将从BC边的什么范围内射出？2022-2022学年高二上学期物理试题参考答案（考试时间90分钟，满分110分）单项选择题1.C2.A3.A4.D5.C6.B7.A8.B9\n二、不定项选择题9.BC10.AD11.BC12.CD三、选做题【选修3－4模块】13.BD14.AC【选修3－5模块】13.BD14.AC四、实验题(本大题共2小题，共16分)15．（8分）左侧；1.40；0.57　偏小16．（8分）　(1)A1　R1　(2)267　0.00576五、计算题17．（9分）【答案】（1）（2）【解析】（1）------------------------2分------------------------2分------------------------2分（2）------------------------2分------------------------1分18．（9分）【答案】（1）金属棒电流流向是M流向N。（2）10V【解析】（1）如图，金属棒受mg、N和F作用处于静止，依平衡条件，可知F方向必水平向右，再依左手定则可知金属棒电流流向是M流向N。------------------------1分对金属棒依平衡条件得：------------------------1分------------------------1分由②③得：------------------------2分（2）因为------------------------1分9\n------------------------1分由④⑤得:------------------------1分则------------------------1分19．（10分）【答案】（1）b端电势高b端电势高（2）（3）如图【解析】：(1)cd边刚进入磁场时，cd切割磁感线产生的感应电动势E=BLv回路中的感应电流------------------------1分ab两端的电势差大小为------------------------1分b端电势高------------------------1分cd边刚离开磁场时，ab边切割磁感线产生感应电动势大小和回路中电流大小与cd边刚进入磁场时的相同，所以ab两端的电势差大小为------------------------1分b端电势高------------------------1分(2)线框进入磁场的过程和离开磁场的过程中产生的感应电流大小相等，设线框能产生感应电流的时间为t，产生的总焦耳热为Q，则有 ---------------1分[来源:学+科+网Z+X+X+K]Q=I2Rt------------------------1分联立②⑥⑦式解得------------------------1分9\n（3）如图所示------------------------2分20.（10分）【答案】（1）v（2）2cm≤x≤(1＋)cm.【解析】：(1)当粒子运动轨迹为Ⅰ时粒子运动半径r1＝d------------------------1分由牛顿第二定律得，qv1B0＝m------------------------1分解得，v1＝5×105m/s------------------------1分速率小于或等于5×105m/s的粒子将不可能射出磁场。------------------------1分(2)速度大小为v2＝5×106m/s的粒子运动的轨道半径为r2.由牛顿第二定律，qv2B0＝m解得，r2＝5cm------------------------1分当粒子运动沿轨迹Ⅱ与AB边相切于E点时，粒子将从BC边F点出射，为最低出射点．由几何关系得，r＝(r2－d)2＋PH2，解得，PH＝3cm所以，FI＝L－d－PH＝4cm在三角形O1FI中，r＝(r2－EI)2＋FI2解得，EI＝2cm------------------------1分则出射点F距下边界高BF＝EI＝2cm------------------------1分当粒子沿轨迹Ⅲ与BC边相切于G点时，粒子将从BC边G点出射，为最高出射点．由几何关系得，r＝(L－r2－d)2＋O2J2解得，O2J＝cm------------------------1分则出射点G距下边界高BG＝O2J＋d＝＋1cm------------------------1分综上，出射点距B的距离x满足2cm≤x≤(1＋)cm.------------------------1分9