湖南师大附中2019～2020学年度第一学期高二年级期末考试物理试题卷及答案

湖南师大附中2019～2020学年度第一学期高二年级期末考试

物理试题卷

时量：90分钟

满分：100分

第Ⅰ卷

一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的选项中，1～8题只有一项符合题目要

求，9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 1.如图所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点(图中白点)为坐标原点。沿Z轴正方向磁感应强度B的大小变化情况最有可能是图中的

A. B. C. D.

2.如图为静电除尘机原理示意图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。图中虚线为电场线(方向未标)。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电量变化，则

A.每个尘埃的运动轨迹都与一条电场线重合 B.图中A点电势低于B点电势 C.尘埃在迁移过程中做匀变速运动 D.尘埃在迁移过程中电势能增大 3.如图，绝缘轻杆长为L，一端通过铰链固定在绝缘水平面，另一端与带电量大小为Q的金属小球 1 连接，另一带正电、带电量也为 Q 的金属小球 2 固定在绝缘水平面上．平衡后，轻杆与水平面夹角为30°，小球1、2间的连线与水平面间的夹角也为30°．则关于小球1的说法正确的是(已知静电力常量为k)

kQ2kQ2A.小球1带正电，重力为2 B.小球1带负电，重力为2

LL2kQkQ2C.小球1带正电，重力为2 D.小球1带负电，重力为2

3L3L4.磁子午线是地球磁场 N 极与 S 极在地球表面的连线，假设地球磁场是由地球的环形电流引起的，则该假设中的电流方向是

A.由东向西垂直磁子午线 B.由西向东垂直磁子午线 C.由南向北沿磁子午线 D.由北向南沿磁子午线 5.在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻，C为电容器。已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，则有 A.当环境温度降低时电压表的示数减小 B.当环境温度降低时R1消耗的功率增大 C.当环境温度降低时电容器C的电荷量减少 D.环境温度不变，当电容器 C 两极板间的距离增大时极板之间的电场强度减小 6.如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有 a、b 两点，它们关于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，

11方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外，则

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1B0 127B.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0

121C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0

37D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0

127.如图所示，由Oa、Ob、Oc三个铝制薄板互成120°角均匀分开的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个匀强磁场区域，其磁感

A.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为

应强度分别用B1、B2、B3表示。现有带电粒子自a点垂直Oa板沿逆时针方向射入磁场中，带电粒子完成一周运动，在三个磁场区域中的运动时间之比为1 : 2 : 3，轨迹恰好是一个以O为圆心的圆，则其在b、c处穿越铝板所损失的动能之比为 A.1 : 1 B.3 : 2 C.5 : 3 D.27 : 5

8.如图，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态(若规定弹簧自然长度时弹

1性势能为零，弹簧的弹性势能Epkx2，其中k为弹簧劲度系数，x为弹簧的形变量)。一质量为

2m、带电量为q(q > 0)的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放，滑块在运动过程中电量保持不变，设滑块与弹簧接触后粘在一起不分离且无机械能损失，物体刚好能返回到s0段中点，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g．则下列说法不正确的是

2ms0A.滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间为t1 qEmgsin4(mgsinEq)

s03C.滑块运动过程中的最大动能等于Ekm(mgsinqE)s0

8D.运动过程中物体和弹簧组成的系统机械能和电势能总和始终不变 9.如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r．当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L(可看作纯电阻)都恰能正常工作。已知指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则下列说法中正确的是

A.电动机的额定电压为IR B.电动机的输出功率为IEI2(R0Rr)

B.弹簧的劲度系数为kC.电源的输出功率为IEI2r D.整个电路的热功率为I2(R0R)

10.纸面内有U形金属导轨，AB部分是直导线．虚线范围内有垂直纸面向里的匀强磁场。AB右侧有圆线圈C．为了使C中产生顺时针方向的感应电流，贴着导轨的金属棒MN在磁场里的运动情况是 A.向右加速运动 B.向右减速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动 11.用细绳悬挂一矩形导线框，导线框通有逆时针方向的电流(从右侧观察)。在导线框的正下方垂直于导线框平面有一直导线PQ．原PQ中无电流，现通以水平向右的电流，在短时间内 A.从上往下观察导线框顺时针转动 B.从上往下观察导线框向右平移 C.细绳受力会变得比导线框重力大 D.导线框中心的磁感应强度变大

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12.如图所示，纸面为竖直面，MN为竖直线段，MN之间的距离为h，空间存在平行于纸面的足够宽广的匀强电场，其大小和方向未知，图中未画出，一带正电的小球从M点在纸面内以v02gh的速度水平向左开始运动，以后恰好以大小为v2v0的速度通过N点。已知重力加速度g，不计空气阻力。则下列正确的是

A.小球从M到N的过程经历的时间tv0 gB.从M到N的运动过程中速度大小一直增大

C.从M点到N点的过程中小球的机械能先减小后增大 D.可以求出电场强度的大小

第Ⅱ卷

二、实验题(本题包括2小题，共18分)

13.(8分)霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，图甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图，由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看做匀强磁场，测量原理如乙图所示，直导线通有垂直纸面向里的电流，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路，所用器材已在图中给出并已经连接好电路。 (1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电，电流从乙图中霍尔元件右侧流入，左侧流出，霍尔元件________(填“前表面”或“后表面”)电势高； (2)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为e，霍尔元件的厚度为h．为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B，根据乙图中所给的器材和电路，还必须测量的物理量有________________________(写出具体的物理量名称及其符号)，计算式B = ________． 14.(10分)在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：

(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐，则接入电路的金属丝长度为________cm．用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量结果如图乙所示，则金属丝的直径为________mm． (2)在接下来实验中发现电流表量程太小，需要通过测量电流表的满偏电流和内阻来扩大电流表量程。他设计了一个用标准电流表G1(量程为 0 ~ 30μA)来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路，如图所示，已知G1的量程略大于G2的量程，图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱。该同学顺利完成了这个实验。

①实验步骤如下：

A.分别将R1和R2的阻值调至最大。 B.合上开关S1．

C.调节R1使G2的指针偏转到满刻度，此时G1的示数I1如图甲所示，则I1 = ________μA． D.合上开关S2．

E.反复调节R1和R2的阻值，使G2的指针偏转到满刻度的一半，G1的示数仍为I1，此时电阻箱R2

的示数r如图乙所示，则r = ________Ω．

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②若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出需在G2上并联的分流电阻Rs

的表达式，Rs = ________．(用I、I1、r表示) 三、计算题(本题共3题，共34分) 15.(10分)如图甲所示，螺线管线圈的匝数n = 1000匝，横截面积S = 40cm2，螺线管线圈的电阻r = 2.0Ω，R1 = 3.0Ω，R2 = 5.0Ω．穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图乙所示规律变化，求： (1)线圈产生的感应电动势大小； (2) R1消耗的电功率．

16.(10分)如图所示，水平绝缘轨道，左侧存在水平向右的有界匀强电场，电场区域宽度为L，右侧固定一轻质弹簧，电场内的轨道粗糙，与物体间的动摩擦因数为μ = 0.5，电场外的轨道光滑，质量为m、带电量为 + q的物体A从电场左边界由静止释放后加速运动，离开电场后与质量为2m的不带电的物体B碰撞并粘在一起运动，碰撞时间极短，开始B靠在处于原长的轻弹簧左端但不拴接(A、B均可视为质

3mg点)，已知匀强电场电场强度大小为，求：(重力加速度为

qg)

(1)弹簧的最大弹性势能；

(2)整个过程A在电场中运动的总路程。

17.(14分)在竖直平面内建立一平面直角坐标系xOy，x轴沿水平方向，如图甲所示。第二象限内有一水平向右的匀强电场，电场强度为E1 = 0.2N/C．坐标系的第一、四象限内有一正交的匀强电场和匀强交变磁场，电场方向竖直向上，电场强度E2 = 0.1N/C，匀强磁场方向垂直纸面。某比荷为

q102C/kg的m带正电的粒子(可视为质点)以v0 = 4m/s竖直向上的速度从 − x上的A点进入第二象限，并从 + y上的C点沿水平方向进入第一象限。取粒子刚进入第一象限的时刻为0时刻，磁感应强度按图乙所示规律变化(以垂直纸面向外的磁场方向为正方向)，g = 10m/s2.试求：(结果可用π表示) (1)带电粒子运动到C点的纵坐标值h及到达C点的速度大小v1； (2) + x轴上有一点D，OD = 3OC，若带电粒子在通过C点后的运动过程中不再越过y轴，要使其恰能沿x轴正方向通过D点，求磁感应强度B0及其磁场的变化周期T0； (3)要使带电粒子通过C点后的运动过程中不再越过y轴，求交变磁场磁感应强度B0和变化周期T0的乘积B0T0应满足的关系。

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