2017-2018学年辽宁省实验中学分校高二上学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年辽宁省实验中学分校高二上学期期中考试物理试题 解析版

辽宁省实验中学分校2017-2018学年高二上学期期中考试高二年级物理试题 一、选择题（共12小题，1-8题为单项题，9-12为多选题，每题4分，计48分）‎ ‎1. 下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（ ）‎ A. 通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大 B. 磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 C. 放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同 D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 ‎【答案】D ‎【解析】磁感应强度是描述磁场本身的强弱和方向的物理量，由磁场本身的性质决定，与放入磁场中通电导线所受的磁场力、导线长度、电流均无关．故A错误，D正确．磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向，或静止时小磁针的N即所指的方向．并不是磁感应强度减小的方向，故B错误；放在匀强磁场中各处的通电导线受力为F=BILsinα，受力大小与电流、导线的长度及导线与磁场的夹角有关．故C错误。所以D正确，ABC错误。‎ ‎2. 如图所示的四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是（ ）‎ A. 图甲中，导线通电后磁针发生偏转 B. 图乙中，通电导线在磁场中受到力的作用 C. 图丙中，当电流方向相同时，导经相互靠近 D. 图丁中，当电流方向相反时，导线相互远离 ‎【答案】B ‎【解析】磁场对小磁针、通电导体有作用力，图甲中的小磁针发生了偏转，图丙、丁中的通电导体发生了吸引和排斥，都说明了电流周围存在磁场。乙图不能说明电流能产生磁场，所以答案为B。‎ ‎3. 如图所示电路中，自感系数较大的线圈L的直流电阻不计，下列操作中能使电容器C的A板带正电的是（ ）‎ A. S闭合的瞬间 B. S断开的瞬间 C. S闭合，电路稳定后 D. S闭合，向左移动变阻器触头 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：根据线圈对电流的突变有阻碍作用，结合LC回路中电容器的充放电过程中能量转换来判断．‎ 解：A、S闭合瞬间，由于L的自感作用，阻碍电流增大，则电源给电容器充电，所以B极带正电，故A错误；‎ B、S断开瞬间，由于线圈电流变化，产生自感电动势，阻碍电流减小，则对电容器充电，所以A板带正电，故B正确；‎ C、S闭合时电路稳定后，L的电阻为零，所以C两端无电压；故C错误；‎ D、S闭合，向左迅速移动滑动变阻器触头，电流增大，则自感线圈阻碍电流增大，对电容器充电，所以B极带正电，故D正确；‎ 故选：B ‎【点评】本题考查了LC振荡电路中电流的变化和能量的转化，结合线圈对电流变化的特点分析判断．‎ ‎4. 如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，（ ）‎ A. 磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用 B. 磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用 C. 磁铁对桌面的压力增大，个受桌面摩擦力的作用 D. 磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用 ‎【答案】A ‎...............‎ 点睛：本题应先选导线为研究对象，然后由牛顿第三定律判断磁铁的受力情况，巧妙地选取研究对象，是正确解题的关键。‎ ‎5. 图中B为电源，R1、R2为电阻，K为电键。现用多用电表测量流过电阻R2的电流。将多用电表的选择开关调至直流电流档（内阻很小）以后，正确的接法是（ ）‎ A. 保持K闭合，将红表笔接在a处，黑表笔接在b处 B. 保持K闭合，将红表笔接在b处，黑表笔接在a处 C. 将K断开，红表笔接在a处，黑表笔接在b处 D. 将K断开，红表笔接在b处，黑表笔接在a处 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：要想测电阻R2的电流，必须将开关K断开，将两表笔接入电路．红表笔接电源的正极，黑表笔接电源的负极．‎ 故选：C ‎6. 如图所示，长方形abcd长ad＝0．6 m，宽ab＝0．3 m，O、e分别是ad、bc的中点，以 ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场（边界上无磁场），磁感应强度B＝0．25 T。一群不计重力、质量、电荷量q＝＋2×10－3 C的带电粒子以速度v＝5×l02 m/s沿垂直于ad方向且垂直于磁场射人磁场区域（ ）‎ A. 从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边 B. 从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边 C. 从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边 D. 从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和be边 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：带电粒子垂直进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，，圆周运动半径，与半圆形磁场的半径相同。从Od边射入的粒子，正电荷受力沿da 方向指向圆心，根据半径可判断圆周运动的圆心在oa之间，出射的粒子分布于ab边和be边，而不可能是oa边，选项AC错。从aO边射入的粒子，圆心在oa的正上方，根据运动轨迹与半圆形磁场边界的交点，粒子仍然从ab边和be边射出，选项B错D对。‎ 考点：带电粒子在匀强磁场中的运动 ‎7. 医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离为3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160µV，磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为（ ）‎ A. 1.3m/s,a正、b负 B. 2.7m/s, a正、b负 C. 1.3m/s,a负、b正 D. 2.7m/s, a负、b正 ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏．则a带正电，b带负电．最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，有，所以．故A正确，BCD错误．‎ 故选A 考点：左手定则；洛伦兹力 ‎【名师点睛】解决本题的关键正握左手定则判定洛伦兹力的方向，以及知道最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，前后表面形成稳定的电势差。‎ 视频 ‎8. 用一金属窄片折成一矩形框架水平放置，框架右边上有一极小开口。匀强磁场大小为B方向水平，如图所示，框架以速度v1向右匀速运动，一带电滴质量为m，电量为q，以速度v2从右边开口处水平向左射入。若油滴恰能在框架内做匀速圆周运动，则（ ）‎ A. 油滴带正电，且逆时针做匀速圆周运动 B. 油滴带负电，且逆时针做匀速圆周运动 C. 圆周运动的半径一定等于 D. 油滴做圆周运动的周期等于 ‎【答案】D 考点：此题考查粒子做匀速圆周运动的条件、电磁感应现象，右手定则，左手定则及洛伦兹力的表达式等。‎ ‎9. 如图所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流是由A经R到B，则磁铁可能是（ ）‎ A. 向下运动 B. 向上运动 C. 向左运动 D. 向右运动 ‎【答案】BCD ‎【解析】R→R→B ‎，应用安培定则得知感应电流在螺线管内产生的磁场方向向下；(2)由楞次定律判断得螺线管内的磁通量变化应是向下的减小或向上的增加；(3)由条形磁铁的磁感线分布知螺线管内原磁场方向是向下的，故应是磁通量减小，磁铁向上运动、向左或向右平移都会导致通过螺线管内的向下的磁通量减小．‎ ‎10. 图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是 （ ）‎ A. 质谱仪是分析同位素的重要工具 B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C. 能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小 ‎【答案】ABC ‎【解析】试题分析：进入B0的粒子满足，知道粒子电量后，便可求出m的质量，所以质谱仪可以用来分析同位素，故A正确；假设粒子带正电，则受电场力向右，由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外，故B正确；由qE=qvB，得，此时离子受力平衡，可沿直线穿过选择器，故C正确；由，知R越小，荷质比越大，故D错误。故选ABC.‎ 考点：质谱仪 视频 ‎11. 如图所示，实线表示处在竖直平面内的匀强电场的电场线，与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿虚线l斜向上做直线运动，l与水平方向成β角，且α>β，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 液滴一定做匀速直线运动 B. 液滴一定带正电 C. 电场线方向一定斜向上 D. 液滴有可能做匀变速直线运动 ‎【答案】ABC ‎【解析】试题分析：若带正电，并电场线向下，如图1，在垂直于L方向某时刻合外力可能为零，但沿L直线方向合外力不为零，因此粒子必定减速，则洛伦兹力会变小，因此不能维持垂直于L方向合外力为零，所以粒子不能做直线运动。‎ 若带负电，电场线向下，如图2，根据图像来看其合外力不能为零，因此粒子速度要发生变化，所以不可能。‎ 若带正电，电场线向上，如图3，则粒子能做匀速直线运动，速度并不变，所以洛伦兹力不变，因此满足题意。‎ 若带负电，电场线向上，如图4，则受力不可能平衡，所以粒子不可能做匀速直线运动，因此速度会变化，所以不满足题意。‎ 综上所述，电场线应向上，粒子带正电，且做匀速直线运动，答案为ABC。‎ 考点：受力分析、物体做直线运动的条件 点评：此类题型综合程度相当高，并且极有可能因为考虑问题不周全而出错。通过利用曲线运动的条件判断出粒子应满足的条件，利用正交分解从而找到问题的突破口 ‎12. 如图所示，甲中bacd为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的电阻为R，整个装置放于垂直框架平面的变化的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示，PQ始终静止，则0~ts内，PQ受到的摩擦力的变化情况是（ 　）‎ A. f一直增大 B. f一直减小 C. f先减小后增大 D. f先增大后减小 ‎【答案】AC ‎【解析】根据法拉第电磁感应定律可知在线圈中产生恒定的感应电流，开始导体棒PQ受到沿导轨向上的安培力，若开始安培力小于导体棒重力沿导轨向下的分力mgsinθ，则摩擦力为：f=mgsinθ-F安，随着安培力的减小，摩擦力f逐渐逐渐增大，当安培力反向时，f=mgsinθ+F安，安培力逐渐增大，故摩擦力也是逐渐增大；若安培力大于mgsinθ，则摩擦力为：f=F安 ‎-mgsinθ，由于安培力逐渐减故，摩擦力逐渐减小，当F安=mgsinθ时，摩擦力为零并开始反向变为：f=mgsinθ-F安，随着安培力的变化将逐渐增大，故选AC．‎ ‎【点睛】正确分析清楚过程中安培力的变化是解题关键，本题也可用排除法，因为后来安培力沿导轨向下且逐渐增大，因此摩擦力最后一定逐渐增大．‎ 二、实验题（13题10分，14题9分，计19分）‎ ‎13. 在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度l=0.810 m．金属丝的电阻大约为4Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．‎ ‎（1）从图中读出金属丝的直径为_________mm．‎ ‎（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：‎ A．直流电源：电动势约45 V，内阻很小；‎ B．电流表A1：量程0～0.6 A，内阻0.125Ω；‎ C．电流表A2：量程0～3. 0 A，内阻0 .025Ω；‎ D．电压表V：量程0～3 V，内阻3 kΩ；‎ E．滑动变阻器R1：最大阻值10Ω；‎ F．滑动变阻器R2：最大阻值50Ω；‎ G．开关、导线等．‎ 在可供选择的器材中，应该选用的电流表是______，应该选用的滑动变阻器是__________。‎ ‎（3）根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图 _____________．‎ ‎（4）若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx=4.1Ω，则这种金属材料的电阻率为_______Ω·m．（保留二位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). 0.520±0.002 (2). A1 (3). R1 (4). (5). (1.1±0.1)×10-6‎ ‎【解析】试题分析：（1）固定刻度读数：0；半刻度读数：0．5mm；可动刻度读数0．01mm×2．0=0．020mm；‎ 故螺旋测微器读数为：0．520mm；‎ ‎（2）直流电源电动势为4．5V，为减小读数误差，结合电压表量程，根据欧姆定律，电流，电流不超过0．6A，故电流表同样选择小量程的，即选B；滑动变阻器的特点是：电阻大的调节精度低，电阻变化快，操作不方便，故选小电阻的，即选E；‎ ‎（3）伏安法测电阻时，测量较大电阻用安培表内接法，测量较小电阻用安培表外接法，本题待测电阻与安培表电阻相接进，故采用安培表外接法；滑动变阻器的总电阻和被测的电阻丝的电阻接近，采用限流电路，故电路图如图；‎ ‎（4）根据电阻定律，得到 考点：测定金属的电阻率。‎ ‎【名师点睛】螺旋测微器精确度为0．01mm，需要估读，读数时注意半毫米刻度线是否露出．在不要求电流或电压从零调或变阻器的阻值不是太小的情况下，滑动变阻器优先选择限流式接法，因限流式调节方便且节能。‎ ‎14. 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：‎ I（A）‎ ‎0．12‎ ‎0．21‎ ‎0．29‎ ‎0．34‎ ‎0．38‎ ‎0．42‎ ‎0．45‎ ‎0．47‎ ‎0．49‎ ‎0．50‎ U（V）‎ ‎0．20‎ ‎0．40‎ ‎0．60‎ ‎0．80‎ ‎1．00‎ ‎1．20‎ ‎1．40‎ ‎1．60‎ ‎1．80‎ ‎2．00‎ ‎（1）在左下框中画出实验电路图____． 可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0—10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干．‎ ‎（2）在右图中画出小灯泡的U—I曲线 _____．‎ ‎（3）如某电池的电动势是1.5V，内阻是2.0Ω．问：将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？________（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第（2）小题的方格图中）‎ ‎【答案】 (1). (2). (3). 0.28‎ ‎【解析】(1)伏安法测灯泡电阻，电源、滑动变阻器、灯泡、电流表组成串联电路，电压表并联在灯泡两端，因灯泡是个小电阻，故采用外接法；要求电压和电流从零开始变化至额定电压，需要滑动变阻器用分压式接法，实验电路如图所示:‎ ‎(2)根据实验得到的数据在U-I 坐标系中描点，并将这些数据点连接成一条平滑的曲线，如图所示．‎ ‎(3)作出电源的U-I图线，它与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标就是小灯泡的工作点，小灯泡的实际电流为0.35A，电压为0.80V，功率为：P=IU=0.8V×0.35A=0.28W．‎ ‎【点睛】本题考查了实验电路的设计、作图象、求灯泡功率，设计实验电路是实验常考问题，知道实验原理是正确设计实验电路的关键，要掌握用图象法处理实验数据的方法．‎ 三、计算题（15题9分，16题12分，17题12分，计33分）‎ ‎15. 图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B。一带电粒子从平板上狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平板上的P点。已知B、v以及P到O的距离，不计重力，求此粒子的电荷e与质量m之比。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】粒子初速v垂直于磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圆周运动，‎ 设其半径为R，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，有 因粒子经O点时的速度垂直于OP．故OP 是直径，l=2R 由此得  ‎ ‎【点睛】将带电粒子的入射点与出射点连线，即为圆弧对应的弦．当圆心落在弦上，则弦就是直径．‎ ‎16. 如图所示，在与水平面成=300角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道，其电阻可忽略不计．空间存在着匀强磁场，磁感应强度B=0.20 T，方向垂直轨道平面向上．导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与金属轨道接触良好构成闭合回路，每根导体棒的质量m=2.0×10-1kg，回路中每根导体棒电阻r= 5.0×10-2Ω，金属轨道宽度l=0. 50 m．现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力，使之匀速向上运动．在导体棒ab匀速向上运动的过程中，导体棒cd始终能静止在轨道上．g取10 m/s2，求：‎ ‎（1）导体棒cd受到的安培力大小；‎ ‎（2）导体棒ab运动的速度大小；‎ ‎（3）拉力对导体棒ab做功的功率．‎ ‎【答案】（1）1N （2）10m/s （3）20 W.‎ ‎【解析】（1）导体棒cd静止时受力平衡，设所受安培力为F安，则F安=mgsinθ=1N  （2）设导体棒ab的速度为v，产生的感应电动势为E，通过导体棒cd的感应电流为I， 则E＝Blv， ，F安=BIl     解得 ‎ ‎（3）设对导体棒ab的拉力为F，导体棒ab受力平衡，则F=F安+mgsinθ=2N 拉力的功率P=Fv=20W．‎ 点睛：本题为电磁感应与力学的结合，在解题中要重点要选择好研究对象，做好受力分析及运动情景分析，用好共点力的平衡关系及牛顿第二定律等基本规律．‎ ‎17. 如图所示，在地面附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场．匀强磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直纸面向里，一质量为m、带电量为+q的带电微粒在此区域恰好做速度大小为v的匀速圆周运动．（重力加速度为g）‎ ‎（1）求此区域内电场强度的大小和方向；‎ ‎（2）若某时刻微粒运动到场中距地面高度为H的P点，速度与水平方向成45º，如图所示．则该微粒至少须经多长时间运动到距地面最高点？最高点距地面多高？‎ ‎（3）在（2）问中微粒运动P点时，突然撤去磁场，同时电场强度大小不变，方向变为水平向右，则该微粒运动中距地面的最大高度是多少？‎ ‎【答案】（1）mg/q，方向竖直向上 （2） （3）‎ ‎【解析】(1)带电微粒在做匀速圆周运动，电场力与重力应平衡，有mg=Eq，‎ 即，方向竖直向下．‎ ‎(2)粒子做匀速圆周运动，轨道半径为R，如图所示:‎ 根据几何关系可确定，最高点与地面的距离为Hm＝H+R(1+cos45°)，‎ 解得 该微粒运动周期为，‎ 根据运动圆弧对应的圆心角，可得粒子运动至最高点所用时间为 ‎(3)设粒子上升高度为h，由动能定理得 解得 微粒离地面最大高度为 ‎【点睛】运用共点力平衡条件、牛顿第二定律、动能定理等规律，及由洛伦兹力提供向心力来确定线速度大小与周期．同时借助于数学的几何关系来确定已知长度与圆弧半径的关系．‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎