广东省五校2020-2021学年高二上学期期末联考物理试题 Word版含答案

2020 学年第一学期高二期末省实、广雅、执信、二中、六中五校联考试卷
物理
本试卷分选择题和非选择题两部分，共 8 页，共 17 题，满分 100 分，考试用时 75 分钟。
注意事项：
1．答题前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的校名、姓名、考号、座位号等相关信息填 写在答题卡指定区域内。
2．选择题每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮 擦干净后，再选涂其它答案；不能答在试卷上。
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内的相应位 置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上 要求作答的答案无效。
4．考生必须保持答题卡的整洁。
第一部分 选择题（共 48 分）
一、选择题（1 至 7 题为单项选择题，每题只有一个选项正确，每题 4 分，共 28 分；8 至 12 题为
多项选择题，有两个或两个以上的正确选项，每题 4 分，漏选得 2 分，错选得 0 分，共 20 分）
1．在物理学的发展过程中，许多物理学家都做出了重要的贡献，他们也创造出了许多物理学研究方法。下列关于物理学史与物理学研究方法的叙述正确的是
A．物理学中所有的物理量都是采用比值法定义的
B．元电荷、点电荷都是理想模型
C．库仑利用扭秤巧妙地实现了他对电荷间相互作用力规律的研究，并测出了静电力常量的数值
D．法拉第最早提出了“场”的概念
2．把试探电荷 q 放在某电场中的 A 点，测得它受到的电场力为 F；把它放到 B 点，测得它所受的电场力为 nF。再把另一电荷量为 nq 的试探电荷放到 C 点，测得它受到的电场力也为 F，则
A．EA：EB = 1：n
B．EA：EC = 1：n
C．电场强度跟试探电荷所受的力成正比，跟试探电荷的电荷量成反比
D．电场强度跟试探电荷所受的力成反比，跟试探电荷的电荷量成正比
591756550803．如图所示，边长为 L 的等边三角形线框 ABC 由相同的导体连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，将线框按图中所示接入电路，设导体 AC 受到的安培力大小为 F1，导 体 ABC 受到的安培力大小为 F2，则 F1：F2 为
A．1:1 B．1:2 C．2:1 D．4:1
49479207645404．如图所示，在绝缘光滑水平面上的 C 点固定正点电荷甲，带负电的试探电荷乙（可看成点电荷）仅受甲的库仑力作用沿椭圆轨道 I 运动，C 点是椭圆轨道的其中一个焦点。乙在某一时刻经过 A 点时因速度大小突然发生改变（电量不变）而进入以 C 为圆心的圆形轨道Ⅱ做匀速圆周运动，下列说法错误的是
A．在甲电荷的电场中，轨道 I 上的各点，D 点的电势最高
B．乙在轨道 I 运动，经过 D 点时电势能最大
C．乙在两个轨道运动时，经过 A 点的加速度大小相等
D．乙从轨道 I 进入轨道Ⅱ运动时，速度变小
5．两位同学在实验室利用图甲所示的电路测定定值电阻 R0、电源的电动势 E 和内电阻 r，调节滑动变阻器的滑动触头 P 从最右端向左端移动时，一同学记录电流表 A 和电压表 V1 的测量数据，另一同学记录电流表 A 和电压表 V2 的测量数据，根据数据描绘了如图乙所示的两条 U－I 直线，则 图象中两直线的交点表示的物理意义是
A．滑动变阻器的滑动触头 P 在最右端
B．电源的输出功率最小
C．电源的效率达到最大值
D．定值电阻 R0 上消耗的功率为 0.50W
44792907981956．如图所示，MN 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直纸面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的 P 点垂直于铝板向上射出，从 Q 点穿越铝板后到达 PQ 的中点 O。已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力，铝板上方和下方的磁感应强度 大小之比为
A．2 B．false C．false D．false
7．如图所示为某电场中 x 轴上电势随 x 变化的图像，在 x x2 处由静止释放一个带电粒子，粒子仅在电场力作用下，可沿 x 轴运动到 x x0 处，下列判断正确的是
A．该粒子带正电
B．从???? = ????2运动到???? = ?????0的过程中，粒子的动能先增大后减小
C．从???? = ????2运动到???? = 0的过程中，粒子的加速度先减小后增大
D．若将该粒子在???? = ?????0处由静止释放，仅在电场力作用下，该粒子能运动到???? > ????2处
8．如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙和图丁分别为多级直线加速器和回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图丁的 D 形盒狭缝中的加速时间，下列说法错误的是
A．图甲中，将一束等离子体喷入磁场，A、B板间产生电势差，A板电势高
B．图乙中，false、false、false三种粒子经加速电场射入磁场，false在磁场中的偏转半径最大
C．图丙中，加速电压越大，粒子获得的能量越高，比回旋加速器更有优势
D．图丁中，随着粒子速度的增大，交变电流的频率也应该增大
9．通电长直导线周围存在磁场，其磁感应强度与导线中的电流强度成正比，与距导线的距离成反比，即false。现有四条垂直纸面的固定长直导线，与纸面的交点分别为 P、Q、N、S，四点的连线构成一个正方形。以正方形中心 O 点为原点建立平面直角坐标系，M 为 y 轴与 PS 的交 点。已知四条导线中的电流大小相等，方向均垂直纸面向外，与纸面交点为 S 的导线在 M 点产生 的磁感应强度大小为 B，则下列判断正确的是
A．四条导线在 M 点产生的磁感应强度大小为false
B．四条导线在 O 点产生的磁感应强度大小为零
C．与纸面交点为 S 的导线所受安培力的方向由 S 指向 O
D．x 正半轴任意一点的磁场方向均沿 x 轴正方向
497205065786010．如图所示，某区域存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向水平且垂直于纸面向里，一质量为 m 的带电液滴，以一定的初速度 v 沿水平方向进入此区域并在竖直平面 内做匀速圆周运动，则
A．液滴在此区域受四个力作用
B．液滴一定带负电
C．沿垂直纸面向里看，液滴做顺时针方向的圆周运动
D．因洛伦兹力不做功，则液滴在做匀速圆周运动时机械能守恒
497967048260011．如图所示，电阻 R1=10Ω，电动机 M 线圈电阻 R2=10Ω，电路两端电压 U 保持不变，电流表为理想电表。当开关 S 断开时，电流表的示数为 I1=0.5A；当开关 S 闭合后，电动机运转起来，电流表示数为 I2，整个电路消耗的电功率为 P，则
A．I2=1A B．U=5V C．P=5W
D．P＜5W
431419028003512．在如图所示的电路中，各电表均为理想电表。平行金属板中带电质点 P 处于静止状态。当滑动变阻器 R3 的滑片向 a 端移动时，则
A．A 的示数减小，V1 的示数减小，V2 的示数增大
B．质点 P 将向下运动
C．V1 示数改变量的绝对值小于 V2 示数改变量的绝对值
D．false不变，false增大

第二部分 非选择题（共 52 分）
二、实验题（请将答案写在答题卡的相应空格处，共 14 分）
13．（8 分）为测量某电阻 Rx 的电阻值，小明同学在实验室完成了如下工作： (1)用一电阻挡有三个倍率（分别是×1、×10、×100）的多用电表粗测其阻值。选用×10 挡测量某电 阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了更准确地进行测量，应换到 挡。重新正确操作后，表盘的示数如图所示，其读数为 Ω。
(2)进一步准确测量电阻 Rx 的阻值，有如下实验器材可供选择：
A．直流电源：电动势 18V，内阻很小，额定电流为 1A
B．电流表 A1：量程 0~10mA，内阻约 10Ω
C．电流表 A2：量程 0~600mA，内阻约 0.5Ω
D．电压表 V1：量程 0~3V，内阻约 3KΩ
E．电压表 V2：量程 0~20V，内阻约 10KΩ
F．滑动变阻器 R：最大阻值 10Ω
G．开关、导线等
①实验中电流表应选 （选填“A1”或“A2”），电压表应选 （选填“V1”或“V2”）。
②请在下图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。
③采用上述电路正确测量，测得的电阻 （选填“大于”、“小于”或“等于”）它的实际阻值， 其原因是 。
14．（6 分）在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，备有如下器材：
A．干电池
B．电流表（0~0.6A、内阻约 0.1Ω）
C．灵敏电流计 G（满偏电流 Ig=200μA，内阻 rg=500Ω）
D．滑动变阻器（0~20Ω）
E．电阻箱 R（0~9999Ω）
F．开关、导线若干
(1)由于没有电压表，需要把灵敏电流计 G 与电阻箱连接后改装成量程为 2V 的电压表，需将电阻 箱 R 的阻值调至 Ω。
(2)改装后采用如图甲所示电路进行测量，在闭合开关 S 前，将滑动变阻器的滑片移动至
（填“a 端”、“中央”或“b 端”）。
(3)图乙为该实验绘出的 I1-I2 图线（I1 为灵敏电流计 G 的示数，I2 为电流表 A 的示数），由图线可求 得被测电池的电动势 E= V，内电阻 r= Ω。（结果保留两位小数）
三、计算题（请将答案写在答题卡的相应区域，要写出必要的文字叙述和步骤，共 38 分）
15．（11 分）如图所示，一质量为m = 2.0 × 10?16kg、 电荷量为???? = 1.0 × 10?12C 的带正电的粒子 由静止开始经加速电场加速后，又沿中心轴线从 O 点垂直射入偏转电场，并从另一侧射出打到荧光 屏上的某点，O′点为荧光屏的中心。已知加速电场电压 U0＝2500V，偏转电场电压 U＝100V，极板 的长度 L1＝6.0cm，板间距离 d＝2.0cm，极板的末端到荧光屏的距离 L2＝3.0cm，若不计粒子重力， 求：
(1)粒子射入偏转电场时的初速度 v0；
(2)粒子打在荧光屏上的点到 O′点的距离 Y；
3841115279400(3)粒子经过偏转电场过程中电场力对它所做的功 W。
16．（11 分）如图所示，以直角三角形 AOC 为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为 B，∠A=60°，AO=L，在 O 点发射某种带负电的粒子（不计重力作用），粒子的比荷为false，发射方向与OC 边的夹角为 θ=60°，粒子从 A 点射出磁场，
(1)求粒子的发射速度大小 v0；
(2)求粒子在磁场中的运动时间；若减小粒子的入射速度，粒子在磁场中运动的时间如何变化？
(3)若入射粒子为正电荷，试讨论，若粒子能从 OC 边射出，入射速度大小的范围是多少？
17．（16分）一绝缘“ ”形杆由两段相互平行的足够长的水平直杆 PQ、MN 和一半径为 R 的光滑半 圆环 MAP 组成，固定在竖直平面内，其中 MN 杆是光滑的，PQ 杆是粗糙的，整个装置处在水平向 左的匀强电场中。在 PM 左侧区域足够大的范围内同时存在垂直竖直平面向里的匀强磁场，磁感应 强度为 B。现将一质量为 m、带正电电量为 q 的小环套在 MN 杆上，小环所受的电场力为重力的 1/2。（已知重力加速度为 g）
(1)若将小环由 D 点静止释放，则刚好能到达 P 点，求 DM 间的距离；
(2)在满足第(1)问的情况下，小环在A点对圆环的压力；
(3)若将小环由M点右侧5R处静止释放，设小环与PQ杆间的动摩擦因数为μ，小环所受最大静摩擦力 与滑动摩擦力大小相等，求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功。
B
B
参考答案
1．D
【解析】
A项：加速度，不是比值定义法定义的，故A错误；
B项：理想化模型是抓主要因素，忽略次要因素得到的，质点电荷都是理想化模型，元电荷不是，故B错误；
C项：库仑虽然用库仑扭秤实验得出了库仑定律,但是由于当时电量的单位(库仑)并没有得到定义,他并没有能够测出静电力常量的数值.静电力常量的数值是在电量的单位得到定义后,后人通过库仑定律计算得出的，故C错误；
D项：法拉第先提出电场的概念，揭示了电荷间相互作用就是电场对电荷的作用，故D正确。
2．A
【详解】
AB．根据电场强度的定义式有
E =false
根据题意有
EA =false，EB =false，EC =false
EA：EB = 1：n，EA：EC = n：1
A正确、B错误；
CD．电场强度由场源电荷决定与试探电荷无关，CD错误。
故选A。
3．C
【详解】
由已知条件可知ABC边的有效长度与AC相同,等效后的电流方向也与AC相同,边ABC的电阻等于边AC的电阻的两倍,两者为并联关系,设AC中的电流大小为I,则ABC中的电流为false,设AC的长为L,
由题意知︰F=BIL,
所以边ABC所受安培力为:false方向与AC边所受安培力的方向相同,
C正确．
4．A
【详解】
A．电场线从正电荷出发到无穷远终止，根据正点电荷电场的分布规律是越靠近正电荷电势越高。轨道I上的各点，D点的电势最低，故A错误；符合题意；
B．负电荷在电势高处电势能小，负电荷在电势低处电势能大，所以乙球在轨道I运动时，经过D点时系统的电势能最大，故B正确；不符合题意；
C．乙球在两个轨道运动时，经过A点时所受的库仑力相等，则加速度相等，故C正确；不符合题意；
D．乙球从轨道I进入轨道Ⅱ运动时由离心运动变为匀速圆周运动，必须减速，故D正确，不符合题意。
故选A。
5．D
【详解】
图象中两直线的交点表示电压表V1的读数与电压表V2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0，
A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端，故A错误；
B．由图象可以得出电阻R0的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0，即电源的输出功率最大，故B错误；
C．电源的效率为
false
U越大，效率越大，故C错误；
D．定值电阻R0消耗功率为
false
故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
由动能公式false，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动洛仑兹力提供向心力得false，
联立可得
false，
上下磁场磁感应强度之比为
false，
D正确．
7．B
【详解】
A．从false到false的过程中，电势逐渐降低，该粒子仅在电场力作用下，由静止开始沿x轴负方向运动，即从低电势处向高电势处运动，说明该粒子带负电，故A错误；
B．从false运动到false的过程中，仅有电场力做功，所以粒子的动能和电势能之和保持不变；由图可知粒子的电势能先减小后增大，所以粒子的动能先增大后减小，故B正确；
C．由电势差和电场强度的关系false可知，false曲线的切线的斜率在数量上等于电场强度的大小，从false运动到false的过程中，曲线的斜率逐渐增大，说明电场强度逐渐增大，所以粒子的加速度也逐渐增大，故C错误；
D．仅在电场力作用下，粒子的动能和电势能之和将保持不变，从false处到false处，随着电势升高，粒子的电势能全部转化为动能；由于电势差相等，所以从false处到false处，随着电势降低，粒子的动能又全部转化为电势能，即在false处，粒子的速度将减小到零，但由于false处的电场强度不为零，所以粒子不会静止在该处，而是沿着x轴负方向开始运动，即粒子最远只能运动到false处，故D错误。
故选B。
8．ACD
【详解】
A．将一束等离子体喷入磁场，由左手定则得，正离子向下偏转，负离子向上偏转，A、B两板会产生电势差，且B板电势高，故选项A说法错误，符合题意；
B．质谱仪中，粒子经电场加速有
false
在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，有
false
解得
false
由此可知在磁场中偏转半径最大的是比荷(false)最小的粒子，false、false、false三种粒子电荷量相同，false质量最大，所以false在磁场中的偏转半径最大，故选项B说法正确，不符合题意；
C．粒子通过多级直线加速器加速，加速电压越大，粒子获得的能量越高，但要产生这种高压所需的技术要求很高，同时加速装置的长度也要很长，故多级直线加速器不一定比回旋加速器更有优贽，故选项C说法错误，符合题意；
D．在回旋加速器中带电粒子经过电场多次加速后，速度越来越大，在磁场中做匀速圆周运动的半径
false
也会越来越大，而粒子在磁场中做圆周运动的周期
false
没有变化，故交变电流的频率不变，选项D说法错误，符合题意。
故选ACD。
9．BC
【详解】
A. 设四条导线中的电流为I，MS间距为x，由题可知，磁感应强度可写为
false（k为比例系数）
由右手螺旋定则可知，导线P、S在M点的产生的磁感应强度为零，设PQ和QN之间的夹角为false，由几何关系可知
false
false
导线Q、N在M点的磁感应强度为
false
由磁感应强度的矢量叠加可知，M点的磁感应强度为
false
故A错误；
B. 因四条导线中的电流大小相等，O点距导线的距离均相等，由右手螺旋定则可知，四条导线在O点的磁感应强度等于零，故B正确；
C. 由右手螺旋定则可知，导线P、Q、N在S的磁感应强度垂直于SO指向左上方，再由左手定则可知，导线S所受安培力的方向为由S指向O，故C正确；
D. 在SN中点处，由右手螺旋定则可知，导线SN在此点的合磁感应强度为零，导线PQ在此点的合磁感应强度垂直与Ox方向，故D错误。
故选BC。
10．BC
【详解】
AB．液滴在竖直平面内做匀速圆周运动，故重力等于电场力，即洛伦兹力提供向心力，所以mg=qE，由于电场力的方向与场强的方向相反，故液滴带负电，液滴在空间受到三个力作用，故A错误，B正确；
C．粒子带负电，受洛伦兹力方向指向圆心，可知沿垂直纸面向里看，液滴做顺时针的圆周运动，选项C正确；
D．液滴在做匀速圆周运动时，动能不变，重力势能不断变化，可知液滴的机械能不守恒，选项D错误；
故选BC。
11．BD
【解析】
当电键S断开时，由欧姆定律得，U=I1R1=5V．当电键S闭合后，通过R1的电流仍为0.5A，电动机转动，电动机的电流false，故电流表的电流I2＜1A，电动机中电功率P=UI2＜5W.故B、D正确，A、C错误.故选BD.
【点睛】
本题要抓住非纯电阻电路与纯电阻电路的区别，电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，false是关键不等式．
12．AC
【详解】
A．当滑动变阻器false的滑片向false端移动时，false的有效电阻增大，外电路总电阻增大，总电流减小，则电流表读数减小。通过false的电流减小，则false的电压减小，false的示数减小。false的示数
false
false减小，其他量不变，则false增大，故A正确；
B．电容器板间电压
false
false减小，其他量不变，则false增大，电容器板间场强增大，质点false所受的电场力增大，则质点false将向上运动，故B错误；
C．false示数与false示数之和等于电容器板间电压false，false的示数减小，false的示数增大，而false示数与false示数之和增大，则false示数改变量的绝对值小于false示数改变量的绝对值，故C正确；
D．由false可知false,false，故D错误。
故选AC。
13.(8分,每空1分,电路连线2分)
(1)×100；2200
(2)①A1；V2
②如图(电路连线错1条得0分)
③大于；电流表分压
【详解】
（1）用×10Ω挡测量某电阻时，操作步骤正确，表头指针偏转角度很小，说明所选档位太小，为了较准确地进行测量，应换大挡，应换到×100Ω挡；
由图所示表盘可知，该电阻的阻值是22×100Ω=2200Ω。
（2）电源电动势为18V，则电压表选用V2，电路中可能出现的最大电流：false，则电流表选择A1；滑动变阻器要用分压电路，则要选择阻值较小的R1；
因Rx>>RA，则电流表内接；滑动变阻器用分压电路；电路如图：
采用上述电路正确测量，测得的电阻大于它的实际阻值，其原因是电流表的分压造成的.
14.(6分)
(1)9500(1分)(2)a端(1分)(3)1.46~1.48(2分)0.82~0.87(2分)
【解析】(1) 由于没有电压表，给定的灵敏电流计G改装成量程为2V的电压表，需串联一个阻值为false；
(2) 滑动变阻器采用限流式，在闭合开关S前，滑动变阻器阻值最大，故将滑动变阻器的滑片移动至a 端；
(3) 由闭合电路欧姆定律可知： false，即false，化为false，
根据图象求出纵轴截距为147μA，则有
falseA
图象斜率大小为
k=82×10-6
即
false
两式联立解得
r=0.82Ω（0.82~0.87均可）
E=1.47V（1.46~1.48均可）；
15.(11分)【答案】(1)5×103m/s;(2)0.36cm;(3)9×10-12J
【解】(1)根据动能定理有false(1分)
解得false(1分)
(2)设粒子在偏转电场中运动的时间为t,粒子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量为y,粒子在水平方向做匀速运动,有Lfalse=vfalse(1分)
粒子在竖直方向上做匀加速运动false(1分)
根据牛顿第二定律有false(1分)
联立得false(1分)
粒子离开偏移电场时速度的反向延长线过中心轴线的中点
false(2分)
计算得出 Y=0.36cm(1分)
(3)粒子在偏转电场运动的过程中,电场力对它做的功
false(2分)
16.(11分)【答案】(1)false;(2)false,不变;(3)false
【解】(1)粒子从A点射出磁场,运动轨迹如图所示
由几何知识可知r=AO=L(1分)
根据洛伦兹力提供向心力,所以false(2分)
代入解得false(1分)
(2)由几何知识可知,粒子转过的圆心角为false(1分)
false(1分)
则,粒子在磁场中的运动时间为false(1分)
由此可知粒子在磁场中的运动时间与入射速度无关,所以减小粒子的入射速度,粒子在磁场中运动的时间不变.(1分)
(3)粒子能从OC边射出,根据作图
由几何关系知,半径最大为false(1分)
根据洛伦兹力提供向心力,则有false
解得最大速度为false(1分)
所以速度取值范围为false(1分)
17.(16分)【答案】(1)4R;(2)false,方向水平向左; (3)false
【解】(1)设电场强度为E,DM距离为L,小环从D至P:EqL-2mgR=0-0(2分)
题意有false(1分)
联立解得:L=4R(1分)
(2)设小环在A点速度为vfalse,对小环从D至A的过程:false(2分)
在A点,对小环:false(2分)
由④⑤式可得false(1分)
根据牛顿第三定律,小环在A点对圆环的压力大小为false,方向水平向左.(1分)
(3)小环首次到Р点速度不为零,将向右减速到零.讨论:
(i)false,即false1分),小环将保持静止.
设此时小环距Р点水平距离为x,则对全程由动能定理:
Eq(5R-x)-2mgR-μmgx=0-0(1分)
则克服摩擦力做功false(1分)
(i)Eq>ffalse=mg,即false(1分),小环将来回往复运动,最终会在P点的速度减为零.
对全程由动能定理:Eq5R-2mgR-Wfalse=0-0(1分)
得克服摩擦力做功false(1分)
综上所述:
false