福建省莆田第六中学2020学年高二物理上学期期中试题（A）

福建省莆田第六中学2020学年高二物理上学期期中试题（A）

莆田第六中学 2020 学年上学期期中测试（A 卷） 高二物理（总分 100 分） 一、选择题（本小题有12小题，共48分，其中1-8小题每小题中只有一个选项是正确 的，选对得4分，多选或选错得0分；9-12小题每个小题有多个选项是正确的，选对 得4分，少选得2分，有一个选项选错得0分） 1．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及开关按如图所示 连接．下列说法中正确的是( ) A．开关闭合后，滑动变阻器的滑片 P 匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度 B．线圈 A 插入线圈 B 中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转 C．开关闭合后，线圈 A 插入或拔出都会引起电流计指针偏转 D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片 P 加速滑动，电流计指针才会偏转 2．如图所示，一束质量、速度和电荷不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀 强磁场组成的速 度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为 A、B 两束，下列说法中正确的是( ) A．组成 A 束和 B 束的离子都带负电 B．组成 A 束和 B 束的离子质量一定不同 C．A 束离子的比荷大于 B 束离子的比荷 D．速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外 3．在水平面内有一固定的 U 型裸金属框架，框架上静止放置一根粗糙的金属杆 ab， 整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，如图所示．下列说法中正确的是( ) A．只有当磁场方向向上且增强，ab 杆才可能向左移动 B．只有当磁场方向向下且减弱，ab 杆才可能向右移动 C．无论磁场方向如何，只要磁场减弱，ab 杆就可能向右移动 D．当磁场变化时，ab 杆中一定有电流产生，且一定会移动 4．质量和电量都相等的带电粒子 M 和 N，以不同的速率经小孔 S 垂直进入匀强磁场， 运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是 ( ) A．洛伦兹力对 M、N 做正功 B．M 的速率小于 N 的速率 C． M 带负电，N 带正电 D．M 的运行时间大于 N 的运行时间 5．如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流 i 随时间 t 的变化关系如图乙所示．在 0～T2时间内，直导线中电流向上，则在T2～T 时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合 力方向分别是( ) A．顺时针，向左 B．逆时针，向右 C．顺时针，向右 D．逆时针，向左 6．如图所示，质量为 m、长度为 L 的金属棒 MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂在 O、 O′点，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B，棒中通以某一方向的电 流，平衡时两细线与竖直方向夹角均为θ，重力加速度为 g.则( ) A．金属棒中的电流方向由 N 指向 M B．金属棒 MN 所受安培力的方向垂直于 OMNO′平面向上 C．金属棒中的电流大小为 mg BL tanθ D．每条细线所受拉力大小为 mg cos θ 7. 为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装 置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为 b 和 c，左、 右两端开口与排污管相连，如图所示．在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小 为 B 的匀强磁场，在空腔前、后两个侧面上各有长为 a 的相 互平行且正对的电极 M 和 N，M、N 与内阻为 R 的电流表 相 连．污水从左向右流经该装置时，电流表将显示出污水 排放 情况．下列说法中错误的是( ) A．M 板比 N 板电势低 B．污水中离子浓度越高，则电流表的示数越小 C．污水流量越大，则电流表的示数越大 D．若只增大所加磁场的磁感应强度，则电流表的示数也增大 8．如图所示，在边长为 2a 的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场， 一个质量为 m、电荷量为－q 的带电粒子(重力不计)从 AB 边的中心 O 以速度 v 进入 磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与 AB 边的夹角为 60°，若要使粒 子能从 AC 边穿出磁场，则匀强磁场的大小 B 需满足( ) A．B> 3mv 3aq B．B< 3mv 3aq C．B> 3mv aq D．B< 3mv aq 9．回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示．D1 和 D2 是两个中空 的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为 U、周期为 T 的 交流电源上．位于 D1 的圆心处的质子源 A 能不断产生质子(初速度可 以忽略)，它们在两盒之间被电场加速．当质子被加速到最大动能 Ek 后，再将它们引出．忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正 确的是( ) A．若只增大交变电压 U，则质子的最大动能 Ek 会变大 B．若只增大交变电压 U，则质子在回旋加速器中运行的时间会变短 C．若只将交变电压的周期变为 2T，仍可用此装置加速质子 D．质子第 n 次被加速前、后的轨道半径之比为 n－1∶ n 10．如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应 强度随时间变化．下列说法正确的是( ) A．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小 B．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大 C．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大 D．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变 11.如图所示，金属导轨上的导体棒 ab 在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜 制线圈 c 中将有感应电流产生且被螺线管吸引 ( ) A．向右做匀速运动 B．向左做减速运动 C．向右做减速运动 D．向右做加速运动 12．如图所示，在光滑绝缘的水平面上叠放着两个物块 A 和 B，A 带负电、质量为 m、 电荷量为 q，B 质量为 2m、不带电，A 和 B 间动摩擦因数为 0.5.初始时 A、B 处于静 止状态，现将大小为 F＝mg 的水平恒力作用在 B 上，g 为重力加速度．A、B 处于水 平向里的磁场之中，磁感应强度大小为 B0.若 A、B 间最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 则下列说法正确的是( ) A．水平力作用瞬间，A 的加速度大小为g 2 B．A 做匀加速运动的时间为 m qB0 C．A 的最大速度为mg qB0 D．B 的最大加速度为 g 二、实验填空题(共 16 分) 13． 如图 1 甲为一段粗细均匀的新型导电材料棒，现要测量该材料的电阻率. 图 1 (1)首先用多用电表的欧姆挡(倍率为×100Ω)粗测其电阻，指针位置如图乙所示， 其读数为________Ω. (2)用螺旋测微器测量此新型导电材料的直径 d，测量结果如丙图所示，则 d＝ ________mm. 用游标卡尺测量此新型导电材料的长度 L，测量结果如丁图所示，则 L＝ __________mm. (3)采用以下器材用伏安法尽可能准确地测量其电阻 A.电流表：量程为 0.6A，内阻约为 0.2Ω B.电压表：量程为 3V，内阻约为 3kΩ C.滑动变阻器，最大阻值为 20Ω，额定电流 1A D.电源 E，电动势 6V E.开关 S，导线若干 请在方框中画出实验原理电路图 (4)某同学设计了如图 2 所示的实验电路，但是在实验过程中却发现导电材料棒电阻 率的测量明显偏小，经检查发现实验中有一根导线连接错误，该导线是________.(用 导线的序号表示) 图 2 (5)如果(3)问实验电路中电流表示数为 I，电压表示数为 U，并测出该棒的长度为 L， 直径为 d，则该材料的电阻率ρ＝________(用 I、U、L、d 表示) 14．有一个小灯泡，其玻璃罩上的数据看不清楚了，只知道该小灯泡的额定电压为 12V，额定功率约为 6W，某同学为了精确测量出该小灯泡正常发光时的电阻，设计 了以下实验，实验室中只提供了下列器材： A．电流表 A1(量程 0～0.5A，内阻为 0.5Ω)； B．电流表 A2(量程 0～1A，内阻约为 0.3Ω)； C．电压表 V(量程 0～30V，内阻约为 2kΩ)； D．电阻箱 R(0～999.9Ω)； E．滑动变阻器 R1(0～10Ω，允许通过的最大电流为 5A)； F．电源 E(电动势 15V，内阻不计)； G．开关 S 一个，导线若干． 为了保护小灯泡不被烧毁，又要达到最大量程的一半以上，请完成以下填空： (1)该同学设计了以下实验电路图，你认为最合理的是________． (2)若电流表 A1 的读数用 I1 表示，其内阻用 r1 表示，电流表 A2 的读数用 I2 表示，电 阻箱的阻值用 R 表示，电压表 V 的读数用 U 表示，写出小灯泡的电阻的表达式为 r ＝________.(用题中所给的字母表示) 三、计算分析题（本题共 2 小题，共 36 分。解答应画出运动过程示意图，写出必要 的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不给分，有数值计算的题， 答 案中必须明确写出数值和单位） 15. 如图所示，在平面直角坐标系 xOy 内，第Ⅰ象限的等腰直角三角形 MNP 区域内 存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，y<0 的区域内存在着沿 y 轴正方向的匀强电 场．一质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子从电场中 Q(－2h，－h)点以速度 v0 水平向 右射出，经坐标原点 O 处射入第Ⅰ象限，最后以垂直于 PN 的方向射出磁场．已知 MN 平行于 x 轴，N 点的坐标为(2h,2h)，不计粒子的重力，求： (1)电场强度的大小 E； (2)磁感应强度的大小 B； (3)粒子在磁场中运动的时间 t. 16．如图所示，固定于水平面上的金属架 CDEF 处在竖直向下的匀强磁场中，框架间 距为 l，EF 间有电阻 R1＝6R 和 R2＝3R.金属棒 MN 长也为 l，电阻为 R，沿框架以速 度 v 从靠近 EF 的位置开始，向右匀速运动.除了电阻 R1、R2 和金属棒 MN 外，其余电 阻不计.开始磁感应强度大小为 B0，求： (1)金属棒 MN 的感应电动势多大？回路 EFMN 的电流大小和方向如何？ (2)电阻 R1 消耗的电功率多大？当运动到金属棒 MN 与边 EF 相距为 d 时，流过 R1 的 电荷量为多少？ (3)当金属棒 MN 运动到与边 EF 相距为 d 时，记为 t＝0 时刻，保持导体棒的速度不 变.为使 MN 棒中不产生感应电流，磁感应强度 B 随时间 t 发生变化，请推导 B 与 t 的关系式. 莆田第六中学 2020 学年上学期期中测试参考答案（A 卷） 一、选择题 1．C 2．C 3．C 4．C 5．B 6．C 7. B 8．B 9．BD 10．AD 11．BC 12．BC 二、实验填空题(共 16 分) 13．(1)2000Ω (2)3.206mm 50.15mm (3) 如 图 所 示 (4)⑤ (5)πUd2 4IL 14． (1)A (2)I1 r1＋R I2－I1 三、计算分析题（本题共 2 小题，共 36 分。解答应画出运动过程示意图，写出必要 的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不给分，有数值计算的题， 答案中必须明确写出数值和单位） 15. 答案 (1)mv2 0 2qh (2)mv0 qh (3)πh 4v0 解析 (1)粒子运动轨迹如图所示，粒子在电场中运动的过 程中，由平抛运动规律及牛顿运动定律得：2h＝v0t h＝1 2 at2 qE＝ma 解得 E＝mv2 0 2qh (2)粒子到达 O 点时，沿 y 轴正方向的分速度 vy＝at＝qE m ·2h v0 ＝v0 则速度方向与 x 轴正方向的夹角α满足：tan α＝vy vx ＝1 即α＝45° 粒子从 MP 的中点垂直于 MP 进入磁场，垂直于 NP 射出磁场，粒子在磁场中的速度为： v＝ 2v0 轨道半径 R＝ 2h 又由 qvB＝m v2 R得 B＝mv0 qh (3)由 T＝2πm Bq ，且由几何关系可知小粒子在磁场中运动的圆心角为 45°， 故粒子在磁场中的运动时间 t＝1 8·2πm qB ＝πh 4v0 . 16.答案 (1)B0lv B0lv 3R ，方向为逆时针方向 (2)2B 2 0 l2v2 27R B0ld 9R (3)B＝ B0d d＋vt 解析 (1)感应电动势：E＝B0lv， 外电路电阻：R 外＝ R1R2 R1＋R2 ＝2R， 电路电流：I＝ E R＋R 外 ＝B0lv 3R ， 由右手定则可知，回路 EFMN 感应电流方向：沿逆时针方向； (2)电阻 R1 两端电压：U1＝IR 并＝2B0lv 3 电阻 R1 消耗的电功率： P1＝U 2 1 R1 ＝2B 2 0 l2v2 27R ， 通过 R1 的电流：I1＝U1 R1 ＝B0lv 9R ， 时间：t＝d v ，通过 R1 的电荷量：q＝I1t＝B0ld 9R ； (3)穿过回路的磁通量不变时不产生感应电流， 即：B0ld＝Bl(d＋vt)， 解得：B＝ B0d d＋vt .