安徽省滁州市定远县育才学校2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

育才学校2021-2022学年第二学期期末试卷
高二物理
第I卷（选择题 满分48分）
一、单项选择题(8小题，共32分)
1．有关电磁波的说法正确的是（　　）
A．如图所示，将开关S由b扳到a开始，在电流振荡了半个周期时，电路中电容器C里的电场强度最强；此装置能产生电磁波
B．可作为防伪标记的是红外线
C．麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在
D．电磁波谱中，波长由长到短的顺序为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，r射线，X射线
2．如图所示，电源电动势3V，内阻不计，导体棒质量60g，长1m，电阻1.5Ω放在两个固定光滑绝缘环上，若已知绝缘环半径0.5m。空间存在竖直向上匀强磁场，B=0.4T。当开关闭合后，导体棒和导线围成的闭合回路始终保持在竖直平面内，sin37°=0.6，不考虑导体棒运动时产生的感应电动势的影响，则（　　）
A．棒能在某一位置静止，在此位置上棒对每一只环的压力为1N
B．棒从环的底端静止释放能上滑至最高点的高度差是0.2m
C．棒从环的底端静止释放上滑过程中最大动能是0.2J
D．棒从环的底端静止释放上滑过程中速度最大时对两环的压力为1N
3．如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，O点为圆形区域的圆心，磁感应强度大小为B，一个比荷绝对值为k的带电粒子以某一速率从M点沿着直径MON方向垂直射入磁场，运动轨迹如图所示，并从P点离开磁场。已知直径MON、POQ的夹角θ=60°，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）
A．粒子带正电
B．粒子做圆周的运动半径为
C．粒子运动的速率为BR
D．粒子在磁场中运动的时间为
4．如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场，当AC刚进入磁场时速度为v，方向与磁场边界成45°。若线框的总电阻为R，则（ ）
A．线框穿进磁场过程中，框中电流的方向为DCBA
B．AC刚进入磁场时线框中感应电流为
C．AC刚进入磁场时线框所受安培力大小为
D．在以后穿过的过程中线框的速度不可能减小到零
5．如图甲所示，在磁感应强度为的匀强磁场中有固定的金属框架，已知，导体棒在框架上从点开始在外力作用下，沿垂直方向以速度匀速向右平移，使导体棒和框架构成等腰三角形回路．设框架和导体棒材料相同，其单位长度的电阻均为，框架和导体棒均足够长，不计摩擦及接触电阻。关于回路中的电流和电功率随时间变化的下列四个图像中可能正确的是图乙中的（ ）
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
6．如图所示，理想变压器的原线圈接有电压为U的正弦交流电源。和为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随照射光强度的增大而减小。现减小照射光强度，则：（　　）
A．两端的电压增大 B．消耗的功率增大
C．L的亮度增大 D．通过原线圈的电流增大
7．如图所示，导体轨道固定，其是半圆弧，为半圆弧的中心，为同心，轨道的电阻忽略。是有一定电阻的可绕转动的金属杆。端位于弧上，与轨道接触良好。空间存在与半圆弧所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使从位置以恒定的角速度沿逆时针方向转到位置并固定（过程Ⅰ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到2B（过程Ⅱ）。在过程Ⅰ、Ⅱ，流过的电荷量之比为（　　）
A． B． C． D．
8．“新疆准东—安徽皖南”±1100kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程，输电容量1200万千瓦。输电线路流程可简化为
若直流输电线电阻为10Ω，不计变压器与整流等造成的能量损失，直流变交流时，有效值不会变大。当输电线路电流为5×103A时，下列说法正确的是（ ）
A．输电功率为1.2×1010W
B．输电导线上损失的功率为2.5×108W，损失的电压为50kV
C．降压变压器匝数比为11：5
D．若保持输送功率不变，用550kV输电，用户得到的功率比1100kV输电时减少1×109W
二、多项选择题(4小题，每小题4分，共16分)
9．利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域，如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，当元件中通入图示方向的电流I时，C、D两侧面会形成一定的电势差U，下列说法中正确的是（　　）
A．若C侧面电势高于D侧面，则元件中形成电流的载流子带负电
B．若C侧面电势高于D侧面，则元件中形成电流的载流子带正电
C．在地球南、北极上方测地磁场强弱时，元件工作面竖直放置时U最大
D．在地球赤道上方测地磁场强弱时，元件工作面竖直放置且与地球经线垂直时，U最大
10．“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：在封口机工作时，套在瓶口上的封口头内的线圈有电流通过，致使靠近线圈（但与线圈绝缘）的铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在被封容器的瓶口处，达到迅速封口的目的。下列有关说法正确的是
A．封口材料可用普通塑料来代替铝箔
B．封口机工作时封口头内的线圈有短时间的恒定电流
C．可以通过控制封口头内线圈电流的频率来设定铝箔发热的功率
D．封口头内线圈中电流产生的磁场方向应当与铝箔表面垂直
11．如图所示，带等量异种电荷的平行板之间，存在着垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是曲线的最低点，不计重力，以下说法正确的是(　 　)
A．这个粒子带正电荷
B．A点和B点必定位于同一水平面上
C．在C点洛伦兹力大于电场力
D．粒子达到B点后将沿曲线返回A点
12．当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机速度相同，两者用导电缆绳相连。这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行多种科学实验。现有一绳系卫星在地球赤道上空自西向东运行，忽略地球自转。卫星位于航天飞机的正上方，它与航天飞机之间的距离是20.5 km，卫星所在位置的地磁场B=4.6×10-5 T，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度都是7.6 km/s，以下说法正确的是（　　）
A．缆绳中的感应电动势约为7.2×103 V B．缆绳中的感应电动势约为7.2 V
C．P点电势高于Q点 D．Q点电势高于P点
第II卷（非选择题 满分52分）
三、实验题(2小题，共16分)
13．某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力F变化的图象如图（a）所示，其中R0=15Ω，图象斜率k=1.4Ω/N。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源电动势E=3.5V，内阻r=5Ω，电流表量程为100mA，内阻未知，g取10m/s2.实验步骤如下：
步骤a：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
步骤b：秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数I；
步骤c：换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
步骤d：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
（1）当电流表半偏时，压敏电阻大小为___________。（结果保留2位有效数字）
（2）若电流表示数为20mA，则待测重物质量为m=___________kg；（结果保留2位有效数字）
（3）改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表___________（填“零刻度”或“满刻度”）处；
（4）若电源电动势减小，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，则测量结果___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
14．如图所示，某物理兴趣小组用伏安法测电源电动势和内阻的实验中，在电路中接一阻值为2Ω的电阻R0，通过改变滑动变阻器，得到几组电表的实验数据：
U(V) 1.2 1.0 0.8 0.6
I(A) 0.10 0.17 0.23 0.30
（1）用作图法在坐标系内作出U-I图线；______
（2）利用图线，测得电动势E=___________V，内阻r=_________Ω。
（3）某同学测另一串联电池组的输出功率P随外电阻R变化的曲线如图所示。由所得图线可知，被测电池组电动势E＝________V，电池组的内阻r＝_______Ω。
四、解答题(3小题，每小题12分，共36分)
15．如图所示，在直角坐标系的第Ⅱ象限内有竖直向下的匀强电场。从电场中的A点以初速度水平向右射出一带正电的粒子（不计重力），经一段时间该粒子从y轴上的C点离开电场，离开电场时速度方向与y轴负方向夹角，经第Ⅰ象限运动到x轴上的M点，然后立即飞入第Ⅳ象限内一圆形区域的匀强磁场（图中未画出），经一段时间离开磁场沿直线运动到y轴上的N点，此时速度方向与y轴负方向夹角。已知，，A点到y轴的距离与OM的间距相等。求：
（1）A点的位置坐标；
（2）电场强度与磁感应强度大小之比；
（3）该圆形磁场的最小面积。
16．如图甲所示，固定的两光滑导体圆环相距。圆环通过导线与灯泡（额定电压为）及电源相连，电源的电动势，内阻。在两圆环上放置一导体棒，导体棒质量为，接入电路的电阻，圆环电阻不计，匀强磁场竖直向上。开关闭合后，灯泡恰好正常发光，导体棒可以静止在圆环上某位置，该位置对应的半径与水平方向的夹角为，如图乙所示，取，，。求此时：
（1）导体棒所受安培力的大小；
（2）导体棒中的电流大小；
（3）匀强磁场的磁感应强度大小。
17．如图，固定的足够长光滑平行金属导轨间距L=0.2m。由水平部分Ⅰ和倾斜部分Ⅱ平滑连接组成，虚线MN为其交界线，Ⅰ、Ⅱ间夹角=30°，Ⅰ、Ⅱ空间内均存在垂直于导轨平面的匀强磁场，大小分别为B1和B2，其中B1=1T、B2=0.5T。质量m=0.01kg、电阻r=1.0的相同金属棒a、b固定在水平导轨上，其中点通过长S的绝缘轻杆连接成“H”型。将与a、b相同的金属棒c从倾斜导轨上由静止释放，c到达MN前已经开始匀速运动。当c通过MN时，立即解除a、b与轨道的固定。不计导轨电阻，a、b、c始终垂直于导轨，c与b一直没有接触，取g=10m/s ，求：
（1）c在倾斜导轨上运动的最大速度；
（2）金属棒c刚进水平导轨时的加速度大小；
（3）金属棒c在水平导轨运动过程中金属棒c产生的热量（结果保留2位有效数字）。
参考答案
1．A 2．C 3．C 4．C 5．B 6．B 7．B 8．B 9．AD 10．CD 11．ABC 12．AC
13．（1） 50Ω （2）10 （3）满刻度 （4）偏大
14． （1） （2）1.5 1.0 （3）30 5
15．（1） ；（2） ；（3）
【解析】（1）由直角三角形OMC可知
得
因为A点到y轴的距离与OM距离相等，也就是A点的横坐标为
带电粒子在C点的竖直方向速度
带电粒子从A到C过程中，水平方向上
竖直方向上
解得
即A点的纵坐标为
所以A点的坐标为
（2）设粒子在电场中的加速度大小为，由题意可知
由牛顿第二定律可得
联立解得
粒子出电场后的运动轨迹如图所示，设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，由几何关系可知
解得
粒子进入磁场时的速度
又因为
解得
则
（3）由几何关系可知，第Ⅳ象限内匀强磁场的最小区域应为以MP为直径的圆
所以圆形磁场的最小面积
16．（1）；（2）；（3）
【解析】（1）导体棒受安培力、重力、圆环对它的弹力，导体棒静止，由平衡条件得
代入数据解得
（2）由闭合电路欧姆定律可得
解得导体棒中的电流
（3）由安培力的公式得
代入数据解得
17．（1）；（2）20m/s ；（3）
【解析】（1）设c在斜面上最大速度为，感应电动势为，则
回路的总电阻
回路总电流
c所受的最大安培力为，满足
而
解得
（2）c棒刚进入水平轨道时
解得
a=20m/s
（3）a、b在到达PQ前开始匀速运动时，此时a、b、c速度大小相等，设为，则由动量守恒定律得
根据能量守恒定律
又
Ia：Ib：Ic=1：1：2
因此
代入数据可得