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文档简介

1、2019-2020学年河南省郑州市高二(上)期末物理试卷一、选择题 体题共12小题,每小题4分,共48分。每小题给出的四个选项中,第18.小题只有一个选项正确,第912小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得 2分,有选错或不答的得 0分)1. (4分)下面是某同学对一些概念及公式的理解,其中正确的是()A.真空中点电荷的电场强度公式是E=k&,均匀带电球体球心处的电场强度也可以用该公式计算,结果为无2r穷大B.根据电势差的定义式 Uab=可知,带电荷量为1C的负电荷,从a点移动到b点的过程中克服电场力做 q功为1J,则a、b两点间的电势差 Uab= 1VC.根据电场强度的

2、定义式 E=t可知,电场中某点的电场强度与试探电荷所受的库仑力成正比D.根据磁感应强度的定义式 B=,J可知,若长度为1m的直导体棒中通过 1A的电流,放在匀强磁场中受到的安培力为1N,就说明磁感应强度一定是1T2. (4分)李辉在探究磁场对电流作用的实验中,将直导线换作导体板,如图所示,发现在a、b两点之间存在电压Uab.进一步实验结果如表:电流磁感应强度电压U abIBUI2B2UI3B3U2IB2U3IB3U由表中结果可知电压Uab的表达式可能是(选项中的字母k为比例系数)()A . kB . kBI 2C. kBID. kB2I3. (4分)如图甲所示为一款儿童电动汽车,该款电动汽车的

3、部分参数如图乙所示,则下列说法正确的是(A ,电机的输入功率等于 54WB.电源规格中的4.5A?h, A?h是电荷量的单位C.电机线圈的电阻为 6 aD.行驶过程中电机突发故障,被卡住无法转动,此时通过电机的电流为2A4. (4分)在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极,紧贴边缘内壁放一个圆环形电极,把它们与电池的两极相连池的两 极相连,圆柱形电极接电源负极,圆环形电极接电源正极。然后在玻璃皿中放入导电液体,例如盐水。如果把玻 璃皿放在蹄型磁铁的磁场中(如图),液体就会旋转起来。下列说法正确的是()A.导电液体之所以会旋转,是因为发生了电磁感应现象B.俯视发现液体顺时针旋转,说明蹄型磁铁下端是S极,

4、上端是N极C.让蹄型磁铁翻转 90° ,使磁场方向水平,液体的旋转效果不变D.液体旋转后,可以用欧姆定律计算导电液体的电阻5. (4分)在如图所示的 U -I图象中,直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图象,直线 II为某一电阻伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。由图象可知()A .电源的电动势为 3V,内阻为2 aB.换用阻值更大的电阻后,电源的输出功率变大C.电源的总功率为 18WD.电源的效率约为 66.7%6. (4分)如图所示,速度选择器中磁感应强度大小为B和电场强度大小为 巳 两者相互垂直。一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过速度选择器后从狭缝P进入另一

5、磁感应强度大小为B'的匀强磁场,最后打在平板S的D1D2A .速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里B.通过狭缝P的带电粒子速度为 v=B/EC.打在D1、D2处的粒子在磁场 B'中运动的时间都相同D.带电粒子打在平板 S上的位置越靠近 P,粒子的比荷越大7. (4分)如图所示,虚线 a、b、c代表电场中的三个等势面,实线为一带电粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、R、Q是这三条轨迹上的三点,由此可知()A.带电粒子在P点时的速度大于在 R点时的速度B.带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大C.带电粒子在 R点时的动能比在 Q点时的大,比在P点时的小D.带电粒子在

6、 R点的加速度小于在 P点的加速度8. (4分)如图所示,三个带电细棒组成一个等边三角形abc,三个细棒上的电荷均匀分布且带电量相等。其中 ab棒带正电荷。ac棒和bc棒都带负电荷。已知ab棒在三角形abc的几何中心处产生的电场强度为E.则三角形abc的几何中心处的电场强度的大小和方向为(A. (IVS+D E,指向 c 点B. (J&+1) E,平行于 ab 边C. E,平行于ab边D. 2E,指向c点9. (4分)在如图所示的电路中,a、b为两个完全相同的灯泡,L为自感系数较大而直流电阻可以忽略的线圈,R为固定电阻,E为电源,S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是()A.

7、合上开关,a先亮,b后亮;稳定后a、b一样亮B.合上开关,b先亮,a后亮;稳定后a比b亮一些C.断开开关,b立即熄灭、a闪亮后再渐渐熄灭D.断开开关,b闪亮后再与a一起渐渐熄灭10. (4分)两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为 L.底端接阻值为 R的电阻。将质量为 m的金属棒悬挂在一B的匀强磁场垂直,如图所示。个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则(A.金属棒做往复运动,当弹簧弹力与重力相等时速度达到最大值B.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gI n 2C.金属棒的速度为 v时,所受合外力的大小为

8、 F二 ="D.从释放到最终金属棒静止的过程中,电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量11. (4分)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为10: 1, A、V均为理想电表,R是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、L是理想线圈、D是灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,下列说法正确的是( )明甲M乙A.交流电的频率为100HzB .电压表的示数为 22VC.当光照增强时,电流表的示数变小D.若原线圈接入的电压最大值不变,周期由 0.02s变为0.04 s,则灯D变亮12. (4分)如图所示线圈面积为0.05m2,共100匝,线圈总电阻为 r=1Q,外电阻R=9Q,

9、线圈处于B=-T的匀强磁场中。当线圈绕轴以转速n = 300r/min匀速转动时,下列判断正确的是()A .线圈从图示位置开始计时,电动势的瞬时表达式为e=100sin (10 4) VB.电流表的示数为10A,电压表的示数为 90VC.线圈从图示位置转过180。的过程中,通过电阻R的电荷为CJ VD.线圈匀速转一圈的过程中产生的总热量为100J、解答题(共2小题,满分13分)13. (4分)在研究平行板电容器的电容大小与哪些因素有关的实验中,用如图所示装置进行操作,首先给电容器的两个极板充电,然后断开电源:(1)使电荷量和正对面积一定,增大两板间距离,则静电计指针偏角将(填“变大”、“变小”

10、或“不变")(2)使电荷量和两板间距离一定,向上平移左板以减小正对面积,则静电计指针偏角将(填“变大”、“变小”或"不变”)(3)使电荷量、两板间距离及正对面积一定,在两极板间放入石蜡,则静电计指针偏角将(填“变大”、14(填“变大”、“变小”或"不变”). (9分)某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案,实验室提供的器材有:A .电流表 A1 (内阻 Rg=100Q,满偏电流Ig=5 mA)B.电流表A2 (内阻约为10,量程为0.3A)C.定值电阻R0=900QD.滑动变阻器R1 (2 kQ,2A)E.滑动变阻器R2 (100Q,2A)F.干电池组(6v,

11、 0.05 Q,允许通过的最大电流为0.5A)G. 一个开关和导线若H.螺旋测微器,游标卡尺mm;如图乙,用20分度游标卡尺测金属棒长度为cm1020cmQo(2)用多用电表粗测金属棒的阻值:用“X 1Q”挡,指针静止时如图丙所示,则金属棒的阻值约为30(3)该同学根据提供的器材,设计了实验电路。为了保证实验电路的安全及操作方便,应该选用的滑动变阻器是 (填" R1 "或" R2 ”)。请在虚线框中画出你设计的实验电路图。(4)该同学测得电流表 Ai示数为4.32 mA,电流表A 2示数为0.250A ,则金属棒电阻 Rx=(保留三位 有效数字)。三、计算题(本题

12、共4小题,共39分。解答过程应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 不能彳#分,有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位 )15. (8分)如图所示,两个分别用长l=13 cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同球形导体(体积可以忽略),带有等量同种电荷。由于静电斥力,它们之间的距离d= 10 cm.已知每个球形导体的质量是m = 6.0 g,重力加速度g=10 m/s2,静电力常量 k=9.0X109 n. m2/C.求:(1)细线上的张力Ft;(2)球形导体所带的电荷量q。16. (9分)水平直线 MN上方有垂直纸面向里的足够大的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B,正、负电子同

13、时从MN边界O点以与MN成45°角的相同速度 v射入该磁场区域(电子质量为m,电量为e),正、负电子间的相互作用忽略不计,经一段时间后从边界MN射出。求:(1)它们从磁场中射出时,出射点间的距离x;(画出电子运动的轨迹图)(2)它们从磁场中射出的时间差 toxxxxxxxxXXXXXXXKXXKXXXXXVx xx x x xM oFT17. (10分)如图所示,由光滑绝缘材料制成的四分之三圆弧轨道ABCD圆心为O.半径为r。轨道端点A在圆心0的正上方,端点D与圆心等高。圆弧轨道ABC部分置于竖直向下的匀强电场中,匀强电场的电场强度 £=晅.重力加速度为g。现从D点正上方某

14、处释放一个带正电的小球(可视为质点) ,小球质量为 m,带电量为q。该小 球在D点进人轨道释放一个带正电的小球(可视为质点) ,小球质量为 m,带电量为q。该小球在D点进入轨道 内侧后,沿轨道运动到 A点时对轨道的的压力恰好为零。求:(1)释放点距D点的高度;(2)小球刚进入电场时对轨道的压力。18. (12分)如图甲所示,固定放置在水平桌面上的两根足够长的光滑金属导轨间距为L=1 m.质量为m = 1 kg的直导体棒放在导轨上,且与导轨垂直。导轨左端与阻值R= 4a的电阻相连,其余电阻不计。整个装置放在竖直向上的匀强磁场内,磁感应强度B = 2T.在t= 0时,一水平向右的恒定拉力F垂直作用

15、于直导体棒,使直导体棒由静止开始向右做直线运动,图乙是描述导体棒运动过程的v-t图象(设导轨足够长)。求:(1)拉力F的大小;(2) t=1.6 s时,导体棒的加速度大小 a;(3)前1.6 s内导体棒的位移x。,W(nvs")2019-2020学年河南省郑州市高二(上)期末物理试卷参考答案与试题解析一、选择题 体题共12小题,每小题4分,共48分。每小题给出的四个选项中,第18.小题只有一个选项正确,第912小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得 2分,有选错或不答的得 0分)1 .【解答】解:A、真空中点电荷的电场强度公式是E=k-L,均匀带电球体球心处的电场强度也

16、可以用该公式计r算,但结果为0,故A错误。B、据电势差的定义式 Uab=_可知,带电量为1C负电荷,从a点移动到b点克服电场力做功为 1J,即电场q力做功为-1J,则a、b点的电势差为1V,故B正确。C、根据电场强度的定义式 E =工可知,电场中某点的电场强度由电场本身决定,与试探电荷所受的库仑力无关,故C错误。D、磁感应强度的定义式 B = J1满足的条件是通电导线与磁场垂直,若长度为1m的直导体棒中通过1A的电流,-L J-d垂直放在匀强磁场中受到的安培力为1N,就说明磁感应强度一定是 1T,故D错误。故选:B。2 .【解答】解:由表格数据可知,当控制电流 I相同时,电压 U与磁感应强度

17、B成正比,当控制磁感应强度B相同时,则有电压 U与电流I成正比,综合所述可知,电压可能与电流,或磁感应强度成正比,即Uab= kBI,故C正确,ABD错误。故选:Co3 .【解答】解:A、由参数可知电动机正常工作时的电流为2A,额定电压为12V,所以电动机的输入功率为 P = 24W,故A错误。B、A?h是表示电流单位与时间单位的乘积,是电荷量的单位,故 B正确。C、由题给条件不能计算出电动机的电阻,因为电动机是非纯电阻,不能用欧姆定律计算阻值,故C错误。D、因为不知道电动机线圈电阻,所以无法计算电机故障时的电流,故 D错误。 故选:B。4 .【解答】解:A、导电液体之所以会旋转,是因为通电液

18、体受到了安培力作用,故 A错误。B、若磁场方向垂直纸面向下,据左手定则,液体顺时针转动,故 B正确。C、让蹄型磁铁翻转 90。,使磁场方向水平,根据左手定则,液体受到竖直方向的安培力,液体没有旋转效果,故C错误。D、此电路为非纯电阻电路,不满足欧姆定律,故D错误。故选:B。5 .【解答】解:A、根据闭合电路欧姆定律得U=E- Ir,当1 = 0时,U = E,由读出电源的电动势 E=3V,内阻等于图线的斜率大小,则 r= LL = -|-Q=0.5Q,故A错误。B、电阻的U- I图线的斜率等于电阻,则电阻R=i- = -Q= 1 Q,当外电阻等于内阻时,电源输出功率最大,换用阻值更大的电阻后,

19、电源输出功率变小,故 B错误。C、两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态,由图读出电压 U=2V,电流I = 2A,电源的总功率 P= EI = 6W,故C错误。D、电源的效率 100% = 66.7%,故D正确。故选:D。6 .【解答】解:A、带电粒子在磁场中向下偏转,根据左手定则,知该粒子带正电,而速度选择器中正电荷受到电 场力向上,因些磁场方向垂直纸面向外,故 A错误:B、粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡,有:qE = qvB .则v= ,故B错误;BC、所有打在A1A2上的粒子,在磁场 B'中做匀速圆周运动,运动的时间等于t=,丁=空四,则1

20、=乌匚,2 qBqB与带电粒子的比荷有关,故 C错误;D、经过速度选择器进入磁场 B'的粒子速度相等,根据 r =一黑一知,粒子打在 AlA2上的位置越靠近 P,则半径qB越小,粒子的比荷越大,故 D正确。故选:D。7 .【解答】解:ABC、假设粒子从 Q经R到P,已知等势面,根据电场线与等势面垂直分别作出R点和P点的电场线和速度的大致方向如图所示:以及速度的方向为轨迹的切线方向,从根据曲线运动中轨迹运动的合力指向内侧且电场力与电场线在同一直线,P的速度大小和动能都大而判断从R到P的过程电场力做功正功,电势能减小,动能增加,速度大小增加,故A正确,BC错误。于R,但电势能小于 R;因为

21、R和Q点都在同一等势面上,故其电势能和动能都相等,故D、根据等势面越密场强越大,加速度越大,故R点的加速度大于在 P点的加速度,故 D错误。故选:A。8 .【解答】解:根据 ab棒在三角形abc中心形成电场强度为 E,那么ac、bc在三角形abc中心形成电场强度大小也为E;再根据图象可知,将电场强度进行矢量和,得到最终结果为2E,方向指向c点。故D正确,ABC错误。9 .【解答】解:A、B、灯b与电阻R串联,当电键 S闭合时,灯b立即发光。通过线圈 L的电流实然增大,穿过线圈的磁通量增大, 根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反,阻碍电流的增大,电路的电流只能逐渐增大,a逐渐亮起来

22、。所以 b比a先亮。由于线圈直流电阻忽略不计,当电流逐渐稳定时,a灯电流大于b灯的电流,所以稳定后 a比b亮一些,故A错误,B正确;C、D、稳定后当电键断开后,由于自感效应,线圈中的电流只能慢慢减小,其相当于电源,与灯泡a、b和电阻R构成闭合回路放电,由于稳定时a灯的电流大于b灯泡的电流,故a逐渐变暗,b先闪亮一下,最后一起熄灭,故C错误,D正确;故选:BD。10 【解答】解:A、金属棒做往复运动,当弹簧弹力与重力第一次相等时速度达到最大值,故A错误;B、金属棒释放瞬间,速度为零,感应电流为零,由于弹簧处于原长状态,因此金属棒只受重力作用,故其加速度的大小为g,故B正确;C、当金属棒的速度为

23、v时,E=BLv,安培力大小为:F=BIL=-,导体棒还受到重力、弹簧的的弹力,K故C错误;D、从释放到最终金属棒静止的过程中,电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量与弹性势能增加量之和,故D错误。故选:B。11 【解答】解:A、原线圈接入如图乙所示,T= 0.02s,所以频率为f=* = 50 Hz,故A错误。B、原线圈接入电压的最大值是 2206V,所以原线圈接入电压的有效值是U = 220V,理想变压器原、副线圈匝数比为10: 1,所以副线圈电压是 22V,电压表测得是副线圈两端的电压,所以V的示数等于22V,故B正确。C、R阻值随光强增大而减小,根据1 =卫知副线圈电流增加,副

24、线圈输出功率增加,根据能量守恒定律,所以R原线圈输入功率也增加,原线圈电流增加,所以电流表A的示数变大,故 C错误。D、若原线圈接入的电压最大值不变,周期由0.02s变为0.04 s,则频率变小,感抗减小,灯D变亮,故D正确。故选:BD。12 .【解答】解:A、线圈的角速度为:co=2m=10Ttrad/s,感应电动势的最大值为:Em = nBS 3= 100V ,则从线圈处于中性面开始计时,电动势的瞬时值表达式为:e=Emsinwt= 100sin (10日)V,故A正确。B、电路中电流的有效值为:I = /, E= 5",代入解得:I = 5A,即电流表读数为5«A.电

25、压表读数为U = IR = 45V2V,故 B 错误。C、线圈转过180。的过程中,通过电阻的电荷量为:q=n=M2BE =JLc,故C错误。R+r R+r 兀D、线圈匀速转一圈产生的总热量为:Q=I2RT=I2R2±= 100 J,故D正确。故选:AD。二、解答题(共2小题,满分13分)国13 .【解答】解:(1)使电荷量和正对面积一定,增大两板间距离,根据电容的决定式C=- 可知,C减小,4 兀 kd|根据电容的定义式 C=y-可知,两板间的电压增大,所以静电计指针偏角将变大。(2)减小正对面积,根据电容的决定式C=4,;d可知,C减小,根据电容的定义式 C=,可知,两板间的电压

26、变大,所以静电计指针偏角将变大。国(3)使电荷量、两板间距离及正对面积一定,在两极板间放入石蜡,?增大,根据电容的决定式 C=可4兀kd知,C变大,根据电容的定义式 C=1可知,两板间的电压减小,所以静电计指针偏角将偏小。故答案为:(1)变大 (2)变大(3)变小,变大。14.【解答】解:(1)金属丝的直径为 d=5.5mm+16.0 x 0.01mm= 5.660mm ,长度为 l = 124mm+5 x 0.05mm = 124.25mm = 12.425cm。(2)金属棒的阻值约为 R=17X1 Q=17QO(3)由于题目中没有给出电压表,显然是用电流表A1与R0串联后组成电压表,为操作

27、方便滑动变阻器采用限流接法,设计的电路图如图所示,TT I (R +R )-3317.6a(4)由电路连接及欧姆定律可求出金属棒的电阻为Rx=/= ± 0_L_ = 4-32X 10_3-I兄 12Tl (250-4.32)X 10-3故答案为:(1) 6.660, 12.425 (2) 17 (3)如图所示 (4) 17.6。三、计算题(本题共4小题,共39分。解答过程应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 不能彳#分,有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位 )15 .【解答】解:(1、2)带电金属小球在重力、库仑力和细线的拉力作用下,处于平衡状态,受力如图所示:m= 6g= 0.006kg , d = 10cm = 0.1m, l = 13cm = 0.13m,根据几何关系可知,sin由共点力平衡条件可知:FT=ZS'="065N。F= mgtan 0=0.025N 。又由库仑定律:代入可解得:q= X 1 0"7C°答:(1)细线上的张力为 0.065N。(2)球形导体所带的电荷量为10-7C°316 .【解答】解:(1)根据左手定则可知

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