黑龙江省大庆市铁人中学2018_2019学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）.doc

铁人中学2017级高二学年上学期期末考试物理试题一、选择题1.以下说法哪一个是正确的（ ）A. 如果电流在磁场中不受力，说明此处无磁场。 B. 判断安培力方向的方法是安培定则。C. 磁通量有正负，是矢量。 D. 电流磁效应是由丹麦的奥斯特发现的。【答案】D【解析】【详解】如果电流在磁场中不受力，可能是直导线与磁场方向平行，此处不一定无磁场，选项A错误。判断安培力方向的方法是左手定则，选项B错误。磁通量是穿过某一面的磁感线的条数，虽有正负，但是标量，选项C错误。电流磁效应是由丹麦的奥斯特发现的，选项D正确；故选D。2. 在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是A. 甲图中与点电荷等距的a、b两点B. 乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C. 丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点D. 丁图中非匀强电场中的a、b两点【答案】C【解析】试题分析：甲图中与点电荷等距的a、b两点场强大小相等，方向都沿半径方向，不是相反的方向，A错；乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点场强大小相等，方向相同，B错；丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点场强大小相等，方向相反，C对；丁图中非匀强电场中的a、b两点，b点的场强大于a点的场强，方向是曲线的切线方向，不是相反的方向，D错。考点：本题考查据电场线判断场强点评：本题学生要清楚电场线的疏密表示场强的强弱，其切线方向为场强在该点的方向。3.如图所示，虚线为匀强电场的等势线，一个带电小球以一定的速度射入该匀强电场后，运动轨迹如图所示，已知小球受到的重力不能忽略，则下列有关说法中正确的是() A. 小球在b点的动能一定大于小球在a点的动能B. 若小球从a点向b点运动，则动能和电势能的和一定增加C. 若小球从b点向a点运动，则重力势能和电势能的和一定减小D. 根据图中信息不能确定小球在a、b两点的电势能大小【答案】A【解析】【分析】由运动轨迹可知合力方向，从而可知电场力向上，由做功与能量的转化关系可分析各选项【详解】由运动轨迹可知合力方向指向轨迹的凹向，从而可知电场力向上，若电荷从a运动到b，则合力做正功，动能增加，即小球在b点的动能一定大于小球在a点的动能，故A正确；从a到b，重力势能增大，则动能和电势能的和应该减小，故B错误；因只有重力和电场力做功，若小球从b点向a点运动，合力做负功，则动能减小，则电势能和重力势能之和增大，故C错误；若由a到b，电场力做正功，则电势能减小，故D错误。故选A。【点睛】应熟记做曲线运动的物体所受的合力方向的特点是：做曲线运动的物体所受的合力方向大致指向曲线的凹侧4. 指南针静止时，其位置如图中虚线所示若在其上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则指南针转向图中实线所示位置据此可能是（ ）A. 导线南北放置，通有向北的电流B. 导线南北放置，通有向南的电流C. 导线东西放置，通有向西的电流D. 导线东西放置，通有向东的电流【答案】B【解析】指南针静止时北极指北，通电后向东转，即电流在其下方产生的磁场方向向东，据安培定则可知，导线南北放置，电流应向南，B对。5.如图所示为一螺距较大、有弹性的通电螺线管的磁场截面分布图，直线为螺线管的中轴线（与某一磁感线重合），ab为用绝缘细线悬挂的位于螺线管的正上方的通电直导线，其电流方向由a到b，电流很小，不影响螺线管在空间产生的磁场。下列说法正确的是（ ）A. 图中关于轴线对称的 P、Q两点的磁感应强度相同B. 直导线ab通电后，a端垂直纸面向外转动C. 断开螺线管的电源后，螺线管有沿水平方向向内收缩的趋势D. 将不计重力的电子沿中轴线射入螺线管，电子将做匀速直线运动【答案】D【解析】【分析】根据磁感应强度是矢量，考虑大小与方向；依据左手定则，即可判定转动方向；根据右手螺旋定则，即可确定收缩还是伸长；判定沿中轴线射入螺线管中磁场种类，即可求解。【详解】由题图，可知，P、Q两点的磁感应强度大小相等，方向不同，故A错误；直导线ab通电后，根据左手定则，可知，a端安培力向里，b端的安培力向外，因此a端垂直纸面向内转动，故B错误；通电时，螺线管中线圈间的电流方向相同，出现相互吸引，当断开螺线管的电源后，没有吸引力，螺线管有沿水平方向向内伸长的趋势，故C错误；将不计重力的电子沿中轴线射入螺线管，电子处于匀强磁场中，不受任何力，电子将做匀速直线运动，故D正确；故选D。【点睛】查磁感应强度的矢量性，掌握左手定则与右手螺旋定则的内容，理解同向电流相吸，异向电流相斥，注意洛伦兹力产生条件。6.如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里.许多质量为m带电量为+q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域.不计重力，不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中.哪个图是正确的？（ ）【答案】A【解析】试题分析：据题：粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力即：，故圆周运动的半径为：,所有粒子的速率相等，可知所有粒子在磁场中圆周运动半径相同，由图可知，由O点射入水平向右的粒子恰好应为最右端边界，MO=2r=2R；随着粒子的速度方向偏转，粒子转动的轨迹圆可认为是以O点为圆心以2R为半径转动，故B正确所以B正确，ACD错误。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动。【名师点睛】带电粒子在匀强磁场中中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据题意，画出粒子的运动轨迹，正确确定圆心和半径，再利用洛伦兹力提供带电粒子做圆周运动的向心力即得：,找到几何图形与半径的关系，相同速率的粒子在磁场中圆周运动的半径相同，根据带电粒子的进入磁场的方向可确定出圆心的位置，则可得出所有粒子能到达的最远位置，即可确定出粒子的范围。【此处有视频，请去附件查看】7.两个半径相同的金属小球，两球电性相同带电量之比为17，相距为r(可视为点电荷)，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的 ( )A. B. C. D【答案】CD【解析】【分析】两电荷间存在库仑力，其大小可由库仑定律求出当两电荷相互接触后再放回原处，电荷量可能相互中和后平分，也可能相互叠加再平分，所以库仑力的变化是由电荷量变化导致的【详解】由库仑定律可得：F=k得，当两相同金属小球带同种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量变为4：4，所以库仑力是原来的16：7。当两相同金属小球带异种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量变为3：3，所以库仑力是原来的9：7故CD正确，AB错误。故选CD。【点睛】解决本题的关键掌握库仑定律的公式，注意两个金属小球可能带同种电荷，可能带异种电荷8.如图所示,R1=2 ,R2=10 ,R3=10 ,A、B两端接在电压恒定的电源上,则() A. S断开时,R1与R2的电压之比为15B. S闭合时,通过R1与R2的电流之比为21C. S闭合时,R1与R2两端的电压之比为15D. S断开与闭合两种情况下,电阻R1两端的电压之比为21【答案】AB【解析】【分析】分析电路串并联关系，求出各个电阻的电压与A、B总电压的关系，就能得到S断开与闭合两种情况电压的比值。【详解】串联电路各电阻两端的电压与各电阻的电阻值成正比，则S断开时，U1：U2=R1：R2=1：5，故A正确；根据串联电路的特点可知：I1=I2+I3，I2=I3，R3=R2，则I1=2I2，即：S闭合时，通过R1与R2的电流之比为2：1，故B正确。由欧姆定律：U=IR，结合S闭合时，R1：R2=1：5，I1=2I2，则R1与R2两端的电压之比为2：5，故C错误；断开时，U1：U2=R1：R2=1：5，则U1=UAB，S闭合时，U1：U2=R1：R2=2：5，则U1=UAB，电阻R1两端的电压之比为7：12，故D错误；故选AB。9.如图所示，电源电动势为E，内阻为r.电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器,R0为定值电阻,R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小).当开关S闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态.有关下列说法中正确的是A. 只逐渐增大R1的光照强度,电阻R0消耗的电功率变大,电阻R3中有向上的电流B. 只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,电源消耗的功率变大,电阻R3中有向上的电流C. 只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时,电压表示数变大,带电微粒向下运动D. 若断开开关S,电容器所带电荷量变大,带电微粒向上运动【答案】A【解析】只逐渐增大R1的光照强度，R1阻值变小，电流变大， R0消耗的电功率变大，电容器电压增大，电容器充电， R3 中有向上的电流，A正确10.如图所示，三个完全相同的半圆形光滑轨道竖直放置，分别处在真空、匀强磁场和匀强电场中，轨道两端在同一高度上，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点由静止开始沿轨道运动，P、M、N分别为轨道的最低点，如图所示，则下列有关判断正确的是（三个小球都能到达最低点） ()A. 小球第一次到达轨道最低点的速度关系vpvMvNB. 小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力关系FPFMFNC. 小球从开始运动到第一次到达轨道最低点所用的时间关系tPtMtND. 三个小球都能回到原来的出发点位置【答案】AD【解析】【分析】分析物体受力情况及各力做功情况，由动能定理可求得小球到达最低点时的速度；由球的运动可知球滑到最低点时的速度变化；由洛仑兹力公式可知大小关系；由向心加速度公式可知向心加速度的大小关系。【详解】在第二图中，因为洛仑兹力总是垂直于速度方向，故洛仑兹力不做功；球下落时只有重力做功，故第一、二图两次机械能均守恒，故两次球到最低点的速度相等，mgR=mv2，第三图中，小球下滑的过程中电场力做负功，重力做正功，所以小球在最低点的速度小于前两个图中的速度，故A正确；小球在最低点时，第一图中重力和支持力提供向心力，而第二图中是重力、支持力和洛伦兹力提供向心力，所以小球受到的支持力大小不相等，对轨道的压力也不相等。故B错误；第一图和第二图比较可得，小球下滑的速度相等，故tP=tM故C错误；第一、二两图中，洛伦兹力不做功，只有重力做功，动能和重力势能之间转换，故小球在右端都能到达高度相同；轨道是光滑的，重力做功存在重力势能与动能之间的转化，电场力做功存在动能与电势能之间的转化，除此之外没有其他能量的损失，故三球均能回到原来的出发点，D正确；故选AD。【点睛】利用功能关系是解决物理问题的常用方法，在解题时应明确洛仑兹力永不做功。丙图中在电场中的小球，电场力对小球做功，影响小球的速度的大小，从而影响小球对轨道的压力的大小，影响小球在右端到达的高度。11.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，它们相对于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和，方向也垂直于纸面向外。则（ ）A. 流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B. 流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为C. 流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为D. 流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为【答案】AC【解析】试题分析：先利用右手定则判断通电导线各自产生的磁场强度，然后在利用矢量叠加的方式求解各个导体棒产生的磁场强度。L1在ab两点产生的磁场强度大小相等设为B1，方向都垂直于纸面向里，而L2在a点产生的磁场强度设为B2，方向向里，在b点产生的磁场强度也为B2，方向向外，规定向外为正，根据矢量叠加原理可知 可解得： ; 故AC正确；故选AC点睛：磁场强度是矢量，对于此题来说ab两点的磁场强度是由三个磁场的叠加形成，先根据右手定则判断导线在ab两点产生的磁场方向，在利用矢量叠加来求解即可。12.如图所示，斜面固定于水平地面上，并处于方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、带电荷量为+Q小滑块从斜面顶端由静止释放，运动一段时间后，小球将飞离斜面，在此过程中（）A. 斜面光滑时飞离斜面瞬间的速度比粗糙时大B. 斜面光滑时在斜面上运动的时间比粗糙时短C. 斜面光滑时在斜面上运动的位移比粗糙时大D. 斜面光滑时在斜面上运动的位移比粗糙时小【答案】BD【解析】【分析】小滑块向下运动的过程中受到重力、支持力、垂直斜面向上的洛伦兹力、摩擦力，向下运动的过程中，速度增大，洛伦兹力增大，支持力减小，滑动摩擦力减小，当支持力减到0时，离开斜面。【详解】小滑块飞离斜面时，洛伦兹力与重力的垂直斜面的分力平衡，由平衡条件得：mgcos=qvmB，解得：，故斜面光滑与粗糙时小滑块飞离斜面时速度相同，故A错误；斜面粗糙时平均加速度小，故加速到相同速度需要的时间长，故斜面光滑时在斜面上运动的时间比粗糙时短，故B正确；斜面粗糙时合力小，两种情况下滑块离开斜面时的速度相等，动能相等，根据动能定理可知，斜面磁场时滑块加速距离长，故斜面光滑时在斜面上运动的位移比粗糙时小，故C错误，D正确；故选BD。【点睛】解决本题的关键知道洛伦兹力的方向和洛伦兹力的大小以及能够正确的受力分析，理清物体的运动状况。二、实验题13.某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻. （1）首先用多用表的欧姆档粗测圆柱体的电阻Rx，大概几欧姆，以下给出的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆档调零旋钮，把你认为必要的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上_。A将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆档的零刻度，断开两表笔B将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔C旋转S使其尖端对准欧姆档1D旋转S使其尖端对准欧姆档100E旋转S使其尖端对准交流off档，并拔出两表笔根据右图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为_。（2）分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图（a）和图（b）所示，长度为_cm，直径为_mm. 次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520（3）用伏安法测金属丝的电阻Rx实验所用器材为：电池组(电动势为3V，内阻约1)、电流表(内阻约0.1)、电压表(内阻约3k)、滑动变阻器R(020，额定电流2A)、开关、导线若干 某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：由以上数据可知，他们测量Rx是采用下图中的_图（3）下图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端请根据图（2）所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏_【答案】 (1). （1） CABE (2). 4或4.0 (3). （2）5. 01cm (4). 5. 315（5. 3105. 320）mm (5). （3）甲 (6). （4）连线如图；【解析】【分析】（1）用欧姆表测电阻要选择合适的挡位使指针指在中央刻度线附近，欧姆表换挡后要进行欧姆调零，然后再测电阻。（2）游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数；螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数。（3）根据题意确定滑动变阻器接法，及电流表接法，然后选择实验电路；（4）根据电路图连接实物电路图。【详解】（1）待测电阻约为几欧姆，用欧姆表测电阻要选择欧姆1挡，选择挡位后要进行欧姆调零，然后再测电阻，欧姆表使用完毕要把选择开关置于OFF，由此可知，实验步骤为：CABE；由图示表盘可知，电阻测量值为：41=4；（2）由图示游标卡尺可知，其示数为：50mm+10.1mm=50.1mm=5.01cm，由图示螺旋测微器可知，其示数为：5mm+31.50.01mm=5.315mm。（3）由表中实验数据可知，如果用限流，最小电压为0.6V，而表中电压都到0.10V了，所以肯定用的分压，由此可知，滑动变阻器应用分压式接法，并由电压表与电流表读数可知，所测电阻阻值较小，因此实验采用的是图甲所示电路；（4）根据图甲所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：【点睛】要掌握螺旋测微器的读数方法；明确电学实验中，当要求电流从零调时，滑动变阻器应用分压式接法；当满足待测电阻阻值远小于电压表内阻时，电流表应用外接法，当电流表内阻远小于待测电阻阻值时，电流表应用内接法。14. 为了测定一节干电池的电动势和内电阻，现准备了下列器材：待测干电池E（电动势约1.5 V，内阻约为1.0 ）电流表G（满偏电流3.0 mA，内阻为10 ）电流表A（量程00.60 A，内阻约为0.10 ）滑动变阻器R1（020 ，2 A） 滑动变阻器R2（01000 ，1 A）定值电阻R3990 开关和导线若干（1）为了能尽量准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是_（填仪器字母代号）；（2）请在图甲所示的方框中画出实验电路原理图，并注明器材的字母代号；（3）图乙所示为某同学根据正确的电路图做出的I1I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），由该图线可求出被测干电池的电动势E_V，内电阻r_。【答案】 (1). R1 (2). (3). 1.5 (4). 0.78【解析】试题分析：（1）为了操作方便，在选择滑动变阻器时应选取和被测阻值相差不大的，故选R1（2分）。（2）因为题目中没有给出电压表，所以需要电流表G和一定值电阻串联，改装成一个电压表，如图（4分）。（3）根据闭合回路欧姆定律可得，带入数据可得E=1.450.01V（2分），r=0.900.01（2分）。考点：考查了测定电源电动势和内阻的实验点评：解决本题的关键掌握测量电源电动势和内阻的原理，以及会分析误差形成的原因三、计算题15.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器，它的构造原理如图所示。从粒子源S处放出的速度大小不计、质量为m、电荷量为q的正离子，经电势差为U的加速电场加速后，垂直进入一个磁感应强度为B的匀强磁场后到达记录它的照相底片P上。假如离子源能放出氕（H）、氘（H）、氚（H）三种离子，那么它们到达P上的位置到入口处S1的距离之比是多少？（不计重力）【答案】【解析】【分析】离子在电场中加速，在磁场中做圆周运动，应用动能定理求出离子的速度，由牛顿第二定律求出粒子的轨道半径，然后求出它们到达P上的位置到入口处S1的距离之比。【详解】离子在电场中加速，由动能定理得：qU=mv2，离子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律得：qvB=m，解得：，到达P上的位置到入口处S1的距离：d=2r，离子源能放出氕（）、氘（）、氚（ ）三种离子，三种离子的质量和电荷量的比值分别为：、，到达P上的位置到入口处S1的距离之比为：1：；【点睛】离子在电场与磁场中的运动，知道质谱仪的工作原理是解题的前提，分析清楚离子运动过程，应用动能定理与牛顿第二定律可以解题。16.如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角 = 30、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围；.【答案】【解析】试题分析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，当其轨迹恰好与ab边相切时，轨迹半径最小，对应的速度最小当其轨迹恰好与cd边相切时，轨迹半径最大，对应的速度最大，由几何知识求出，再牛顿定律求出速度的范围若粒子速度为，则，所以有设圆心在处对应圆弧与ab边相切，相应速度为，,将代入上式可得同理，设圆心在处对应圆弧与cd边相切，相应速度为，则，将代入上式可得，所以粒子能从ab边上射出磁场的v0应满足考点：考查了带电粒子在匀强磁场中的运动点评：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题一般程序是1、画轨迹：确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹