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)
A.小球1带正电，重力为
2
2
kQ
L
B.小球1带负电，重力为
2
2
kQ
L
C.小球1带正电，重力为
2
2
3
kQ
L
D.小球1带负电，重力为
2
2
3
kQ
L
4.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，
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1
3
B0和1
2
B0，方向也垂直于纸面向外，则
A .流经L 1的电流在a 点产生的磁感应强度大小为112
B 0 B .流经L 1的电流在b 点产生的磁感应强度大小为712
B 0
C .流经L 2的电流在b 点产生的磁感应强度大小为13
B 0 D .流经L 2的电流在a 点产生的磁感应强度大小为712
B 0 7.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，其磁感应强度分别用B 1、B 2、B 3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
性势能为零，弹簧的弹性势能212
p E k x =?，其中k 为弹簧劲度系数，x ?为弹簧的形变量)。一质量为m 、带电量为q (q > 0)的滑块从距离弹簧上端为s 0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s 0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
A .滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间为012sin ms t qE mg θ
=+ B .弹簧的劲度系数为0
4(sin )mg Eq k s θ+=
C .滑块运动过程中的最大动能等于03(sin )8
km E mg qE s θ=+ D .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R 0，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20()IE I R R r -++
C .电源的输出功率为2IE I r -
D .整个电路的热功率为20()I R 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
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02v gh =的速度水平向左开始运动，以后恰好以大小为02v v =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0v t g
= B .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G 1(量程为 0 ~ 30μA )来校对待测电流表G 2的满偏电流和测定G 2内阻的电路，如图所示，已知G 1的量程略大于G 2的量程，图中R 1为滑动变阻器，R 2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R 1和R 2的阻值调至最大。
B .合上开关S 1．
C .调节R 1使G 2的指针偏转到满刻度，此时G 1的示数I 1如图甲所示，则I 1 = ________μA ．
D .合上开关S 2．
E .反复调节R 1和R 2的阻值，使G 2的指针偏转到满刻度的一半，G 1的示数仍为I 1，此时电阻箱R 2的示数r 如图乙所示，则r = ________Ω．
②若要将G 2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G 2上并联的分流电阻R s 的表达式，R s = ________．(用I 、I 1、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 = 40cm 2，螺线管线圈的电阻r = 2.0Ω，
R 1 = 3.0Ω，R 2 = 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) R 1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
点)，已知匀强电场电场强度大小为3mg q ，求：(重力加速度为g )
(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E 1 = 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E 2 = 0.1N/C ，匀强磁场方向垂直纸面。某比荷为210q m
C/kg 的带正电的粒子(可视为质点)以v 0 = 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/s 2.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v 1；
(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B 0及其磁场的变化周期T 0；
(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B 0和变化周期T 0的乘
积B 0T 0应满足的关系。