2022年高二物理上學(xué)期期末考試試題 (IV)

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1、2022年高二物理上學(xué)期期末考試試題 (IV) 一、選擇題（本大題共12題，每題4分，滿分48分。） 1.如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O為半圓弧的圓心，∠MOP＝60°，在M、N處各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過(guò)紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示，這時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為；若將M處長(zhǎng)直導(dǎo)線移至P處，則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 A. B. C. D. 2.某同學(xué)將一直流電源的總功率P總、輸出功率P出和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率P內(nèi)隨電流I變化的圖線畫(huà)在同一坐標(biāo)系內(nèi)，如圖所示，根據(jù)圖線可知 ( ) A．反映P內(nèi)變化的圖線

2、是b B．電源內(nèi)阻為2 Ω C．電源電動(dòng)勢(shì)為8 V D．當(dāng)電流為0.5 A時(shí)，外電路的電阻為4Ω 3.如圖所示的天平可用來(lái)測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度．天平的右臂下面掛有一個(gè)矩形線圈．寬度為L(zhǎng)，共N匝，線圈下端懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面．當(dāng)線圈中通有電流I時(shí)(方向如圖)，在天平左右兩邊加上質(zhì)量各為m1、m2的砝碼，天平平衡，當(dāng)電流反向(大小不變)時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平重新平衡，由此可知(　　) A. 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為（m2-m1）g/NIL B. 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為(m1 - m2)g/NIL C. 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大

3、小為 D. 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為 4.質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子的比荷和分析同位素的重要工具，如圖所示，帶電粒子從容器A下方的小孔S1飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，其切速度幾于為零。然后經(jīng)過(guò)S3，沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片D上?，F(xiàn)有某種元素的三種同位素的原子核由容器A進(jìn)入質(zhì)譜儀，最后分別打在底片P1、P2、P3.三個(gè)位置，不計(jì)粒子重力。則打在P3，處的粒子（ ） A. 動(dòng)能最大 B. 動(dòng)量最大 C. 比荷最大 D. 質(zhì)量最大 5.用圖示的電路可以測(cè)量電阻的阻值。圖中Rx是待測(cè)電阻，R0是定

4、值，G是靈敏度很高的電流表，MN是一段均勻的電阻絲。閉合開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)頭P的位置，當(dāng)通過(guò)電流表G的電流為零時(shí)，測(cè)得MP=l1，PN=l2，，則Rx的阻值為（ ） A. B. C. D. 6.在如圖（a）所示的電路中，R1為定值電阻，R2為滑動(dòng)變阻器（最大阻值20 Ω）。閉合電鍵S，將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從最右端滑到最左端，兩個(gè)電壓表（內(nèi)阻極大）的示數(shù)隨電路中電流變化的完整過(guò)程圖線如圖（b）所示。則下列說(shuō)法正確的是（ ? ） A. 圖線甲是電壓表V1示數(shù)隨電流變化的圖線 B. 電源內(nèi)電阻的阻值為10Ω C. 電源的最大輸出功率為1

5、.5W D. 滑動(dòng)變阻器R2的最大功率為0.9W 7.如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)3 V,內(nèi)阻不計(jì),導(dǎo)體棒質(zhì)量60 g,長(zhǎng)1 m,電阻1.5Ω放在兩個(gè)固定光滑絕緣環(huán)上，若已知絕緣環(huán)半徑0.5 m.空間存在豎直向上勻強(qiáng)磁場(chǎng),B=0.4 T.當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后,則(sin37。=0.6) （ ? ） A. 棒能在某一位置靜止，在此位置上棒對(duì)每一只環(huán)的壓力為1N B. 棒從環(huán)的底端靜止釋放能上滑至最高點(diǎn)的高度差是0.2m C. 棒從環(huán)的底端靜止釋放上滑過(guò)程中最大動(dòng)能是0.2J D. 棒從環(huán)的底端靜止釋放上滑過(guò)程中速度最大時(shí)對(duì)兩環(huán)的壓力為1N 8.如圖所示，MN是一正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線

6、。一個(gè)帶負(fù)電的粒子(不計(jì)重力)從a到b穿越這條電場(chǎng)線的軌跡如圖中虛線所示。下列結(jié)論正確的是() A. 帶電粒子從a到b過(guò)程中動(dòng)能逐漸減小 B. 正點(diǎn)電荷一定位于M點(diǎn)左側(cè) C. 帶電粒子在a點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能 D. 帶電粒子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度 9.空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖象如圖所示，x軸正方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)的正方向。下列說(shuō)法中正確的是 A. 該電場(chǎng)可能是由一對(duì)分別位于x2和－x2兩點(diǎn)的等量異種電荷形成的電場(chǎng) B. x2和－x2兩點(diǎn)的電勢(shì)相等 C. 正電荷從x1運(yùn)動(dòng)到x3的過(guò)程中電勢(shì)能先增大后減小 D. 原點(diǎn)O與x

7、2兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差大于-x2與x1兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差 10.如圖所示，在正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在t＝0時(shí)刻，位于正方形中心O的離子源向平面abcd內(nèi)各個(gè)方向發(fā)射出大量帶正電的粒子，所有粒子的初速度大小均相同，粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑恰好等于正方形的邊長(zhǎng)，不計(jì)粒子的重力以及粒子間的相互作用力。已知平行于ad方向向下發(fā)射的粒子在t＝t0時(shí)刻剛好從磁場(chǎng)邊界cd上某點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是（ ） A. 粒子在該磁場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為6t0 B. 粒子的比荷為 C. 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡越長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)圓弧的圓心角越大 D. 初

8、速度方向正對(duì)四個(gè)頂點(diǎn)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) 11.如圖所示為一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的圓環(huán)，可在水平放置的粗糙細(xì)桿上自由滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，圓環(huán)以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)直至處于平衡狀態(tài)，則圓環(huán)克服摩擦力做的功可能為（ ） A．0 B． C． D． 12.1931年英國(guó)物理學(xué)家狄拉克曾經(jīng)預(yù)言，自然界應(yīng)該存在只有一個(gè)磁極的磁單極子，其周期磁感線呈均勻輻射狀分布，如圖所示，現(xiàn)一半徑為R的現(xiàn)狀圓環(huán)其環(huán)面的豎直對(duì)稱軸CD上某處由一固定的磁單S極子，與圓環(huán)相交的磁感應(yīng)根對(duì)稱軸成θ角，圓環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，忽略空氣阻力，下列說(shuō)

9、法正確的是（ ） A. 若R為一閉合載流I，方向如圖的導(dǎo)體圓環(huán)，該圓環(huán)所受安培力的方向豎直向上，大小為BIR B. 若R為一閉合載流I，方向如圖的導(dǎo)體圓環(huán)，該圓環(huán)所受安培力的方向豎直向下，大小為2πBIRsinθ C. 若R為一如圖方向運(yùn)動(dòng)的帶電小球所形成的軌跡圖，則小球帶負(fù)電 D. 若將閉合導(dǎo)體圓環(huán)從靜止開(kāi)始釋放，環(huán)中產(chǎn)生如圖反方向感應(yīng)電流，加速度等于重力加速度 第II卷 非選擇題 （共52分） 二、非選擇題（本大題共6小題，滿分52分。） 13.用如圖甲所示的電路，測(cè)定一節(jié)蓄電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。蓄電池的電動(dòng)勢(shì)約為2V，內(nèi)電阻很小。除蓄電池、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線外，可供使

10、用的實(shí)驗(yàn)器材還有： A．電壓表（量程3V） B．電流表（量程0.6A） C．電流表（量程3A） D．定值電阻R0（阻值4、額定功率4W） E．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0—20、額定電流2A） F．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0—1000、額定電流0.5A） （1）電流表應(yīng)選____________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_____________（填器材前的字母代號(hào)） （2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出U—I圖象如圖乙所示，則蓄電池的電動(dòng)勢(shì)E=____ V，內(nèi)電阻r=____ (r保留兩位有效數(shù)字) （3）引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是_______________________

11、__________。 14.某同學(xué)想通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一個(gè)定值電阻Rx的阻值。 (1)該同學(xué)先用多用電表“×10”歐姆擋估測(cè)其電阻示數(shù)如圖，則其阻值為_(kāi)_____Ω； (2)為了較準(zhǔn)確測(cè)量該電阻的阻值，現(xiàn)有電源(12V，內(nèi)阻可不計(jì))、滑動(dòng)變阻器(0～200 Ω，額定電流1 A)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干，以及下列電表： A．電流表(0～100mA，內(nèi)阻約15.0Ω) B．電流表(0～500mA，內(nèi)阻約25.0Ω) C．電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ) D．電壓表(0～15 V，內(nèi)阻約15 kΩ) 為減小測(cè)量誤差，在實(shí)驗(yàn)中，電流表應(yīng)選用______，電壓表應(yīng)選用______(選填器材前

12、的字母)；實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用圖中的______(選填“甲”或“乙”)。這樣測(cè)量的阻值比真實(shí)值______(選填“偏大”或“偏小”)。 (3)圖是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線。請(qǐng)根據(jù)在(2)問(wèn)中所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間的連線____。 15.如圖所示，質(zhì)量m=0.5kg的通電導(dǎo)體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°、寬度為L(zhǎng)=1m的光滑絕緣框架上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于框架平面向下（磁場(chǎng)僅存在于絕緣框架內(nèi)），右側(cè)回路電源的電動(dòng)勢(shì)E=8V、內(nèi)電阻r=1Ω，額定功率為8W、額定電壓為4V的電動(dòng)機(jī)正常工作， 取sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度大小g=

13、10m/s2。 求：（1）干路中的電流為多少安培？ （2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少T？ 16.如圖(a),長(zhǎng)度L=0.8 m的光滑桿左端固定一帶正電的點(diǎn)電荷A,其電荷量Q=1.8×10-7 C,一質(zhì)量m=0.02 kg、帶電量為q的小球B套在桿上.將桿沿水平方向固定于某非均勻外電場(chǎng)中,以桿左端為原點(diǎn),沿桿向右為x軸正方向建立坐標(biāo)系.點(diǎn)電荷A對(duì)小球B的作用力隨B位置x的變化關(guān)系如圖(b)中曲線Ⅰ所示,小球B所受水平方向的合力隨B位置x的變化關(guān)系如圖(b)中曲線Ⅱ所示,其中曲線Ⅱ在0.16≤x≤0.20和x≥0.40范圍可近似看做直線.求:(靜電力常量k=9×109 N·m2/C2)

14、 (1)小球B所帶電荷量q; (2)非均勻外電場(chǎng)在x=0.3 m處沿細(xì)桿方向的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E; (3)在合電場(chǎng)中,x=0.4 m與x=0.6 m之間的電勢(shì)差U。 17.正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層（PET）是分子水平上的人體功能顯像的國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)，它為臨床診斷和治療提供全新的手段。PET所用回旋加速器示意如圖所示，其中D1和D2是置于高真空中的兩個(gè)中空半圓金屬盒，兩半圓盒間的縫隙距離為d，在左側(cè)金屬盒D1圓心處放有粒子源A，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。正電子質(zhì)量為m，電荷量為q。若正電子從粒子源A進(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的初速度忽略不計(jì)，加速正電子時(shí)電壓U的大小保持不變，不考慮正電子在電場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的過(guò)

15、程中受磁場(chǎng)的影響，不計(jì)重力。求： （1）正電子第一次被加速后的速度大小v1； （2）正電子第n次加速后，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r； （3）若希望增加正電子離開(kāi)加速器時(shí)的最大速度，請(qǐng)?zhí)岢鲆环N你認(rèn)為可行的改進(jìn)辦法！ 18.中國(guó)著名物理學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士何澤慧教授曾在1945年首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到正、負(fù)電子的彈性碰撞過(guò)程。有人設(shè)想利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)控制正、負(fù)電子在云室中運(yùn)動(dòng)來(lái)再現(xiàn)這一過(guò)程。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理如下：在如圖所示的xOy平面內(nèi)，A、C二小孔距原點(diǎn)的距離均為L(zhǎng)，每隔一定的時(shí)間源源不斷地分別從A孔射入正電子，C孔射入負(fù)電子，初速度均為v0，方向垂直x軸，正、負(fù)電子的質(zhì)量均為m，電荷量分別為

16、e和-e（忽略電子之間的相互作用及電子重力）。在y軸的左側(cè)區(qū)域加一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在y軸的右側(cè)區(qū)域加一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫(huà)出），要使正、負(fù)電子在y軸上的P（0，L）處相碰。求： （1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向； （2）在P點(diǎn)相碰的正、負(fù)電子射入小孔的時(shí)間差； （3）由A孔射入電場(chǎng)的正電子，有部分在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有與負(fù)電子相碰，最終打在x正半軸上D點(diǎn)，求OD間距離。 參考答案 1.B 2.B 3.D 4.C 5.C 6.D 7.C 8.CD 9.BD 10.BC 11.ABD 12.BC 13. (1) B E (2) 2.10 0.20

17、 (3) 電壓表的分流作用 14. 140±1 A D 甲 偏小 15.（1）4A（2）B=1.5T 【解析】1）電動(dòng)機(jī)上的電流為： 內(nèi)電壓為： 則電流為： （2）磁場(chǎng)中導(dǎo)線的電流為 根據(jù)平衡條件： ， ，得 16.（1）1×10-6 C；（2）3×104 N/C,方向水平向左.（3）-800 V. 【解析】（1）由圖可知，當(dāng)x=0.3m時(shí)，F(xiàn)1=k=0.018N 因此：q==1×10-6 C （2）設(shè)在x=0.3m處點(diǎn)電荷與小球間作用力為F2，則：F合=F2+qE 因此： 電場(chǎng)在x=0.3m處沿細(xì)桿方向的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為3×104N/C，

18、方向水平向左． （3）根據(jù)圖象可知在x=0.4m與x=0.6m之間合力做功 W合=-0.004×0.2=-8×10-4J 由qU=W合可得：U==-800V 17.（1）（2）（3）見(jiàn)解析 【解析】（1）正電子第一次被加速后，由動(dòng)能定理可得，解得 （2）設(shè)質(zhì)子第n次加速后的速度為 由動(dòng)能定理有 由牛頓第二定律有，解得 （3）方案一：增加磁感應(yīng)強(qiáng)度B，同時(shí)相應(yīng)調(diào)整加速電壓變化周期；方案二：增加金屬盒的半徑。 18.（1），方向垂直紙面向外（2） （3）3L 【解析】（1）負(fù)電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，由圖可知，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r=L，由 得到： 方向垂直紙面向外 （2）負(fù)電子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為： 正電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為： ?. 時(shí)間差為： . （3）正電子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)角為，則： ，則sin，cos. 正電子此時(shí)速度大小為： . 在P點(diǎn)沒(méi)有與負(fù)電子相碰的正電子，在第一象限的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中順時(shí)針由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)。軌跡如圖所示： 正電子在磁場(chǎng)中的軌道半徑為： ，即O`P=O`D= . . 解得：