江苏省启东中学2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题

江苏省启东中学2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题

江苏省启东中学2019-2020学年度第一学期期中考试 高二物理 ‎ ‎（考试时间：90分钟试卷满分：100分）‎ 一、单项选择题(本题共6小题，每小题3分，共18分．)‎ ‎1．楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？(　　)‎ A．能量守恒定B．库仑定律C．欧姆定律 D．电阻定律 ‎2．笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件．当显示屏开启时磁体远离霍尔元 件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态．如 图如示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由 电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v．当显示屏闭合时元件处于垂直于上 表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭．则 元件的(　　)‎ A．前表面的电势比后表面的低 B．前、后表面间的电压U与v无关 C．前、后表面间的电压U与c成正比 D．自由电子受到的洛伦兹力大小为 ‎3．如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场．一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，‎ 从b点射出．下列说法正确的是(　　)‎ A．粒子带正电 B．粒子在b点速度大于在a点速率 C．若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变长 D．若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点左侧射出 ‎4．如图所示，线圈L的自感系数很大，且其直流电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同 的小灯泡，开关S闭合和断开的过程中，灯L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)(　　)‎ ‎ A．S闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断 开，L2立即熄灭，L1逐渐变亮 B．S闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断开，L1、L2立即熄灭 C．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，‎ L2立即熄灭，L1亮一下再熄灭 D．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S 断开，L2立即熄灭，L1亮一下再熄灭 ‎5．老师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻.第一个实验叫做“旋转的液体”，在玻 璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相 连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放[来源:Z*xx*k.Com]‎ 在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示.第二个实验叫做“振 动的弹簧”，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽 中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，如图乙所示.‎ 下列关于这两个趣味实验的说法正确的是(　　)‎ A．图甲中，如果改变磁场的方向，液体的旋转方向不变 B．图甲中，如果改变电源的正负极，液体的旋转方向不变 C．图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动 D．图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动 ‎6．如图所示是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场[来源:学科网]‎ 中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核()和氦核()．下列说法中正确的是(　　)‎ A．它们的最大速度相等 B．它们的最大动能相同 C．两次所接高频电源的频率不相同 D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能 二、多项选择题(本题共5小题，共20分．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选和不选的得0分)‎ ‎7．如图甲所示，一长直导线沿南北方向水平放置，在导线下方有一静止的灵敏小磁针．现在导 线中通以图甲所示的恒定电流，测得小磁针偏离南北方向的角度θ的正切值tanθ与小磁针离 开导线的距离之间的关系如图乙所示．若该处地磁场的水平分量为B0，则下列判断中正确的 是(　　)‎ A．通电后，小磁针的N极向纸里偏转 B．通电后，小磁针静止时N极所指的方向即为电流在小 磁针处产生的磁场方向 C．电流在x0处产生的磁场的磁感应强度大小为B0‎ D．x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0‎ ‎8．匀强磁场中有一长方形导线框，分别以相同的角速度绕如图a、b、c、d所示的固定转轴，用 Ia、Ib、Ic、Id表示四种情况下线框中电流的有效值，则（）[来源:Zxxk.Com]‎ A．Ia=IdB．Ia＞Ib C．Ib＞Ic D．Ic=Id ‎9．图甲是交流发电机的示意图，发出的电直接输出到理想变压器的原线圈，为理想交流电压 表．变压器的副线圈接有三个支路，每个支路接有相同规格的小灯泡L1、L2和L3，且L2串 有理想电感L、L3串有电容器C．发电机两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场．线 圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电 流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是(　　)‎ A．图甲线圈位置叫中性面，此时产生的感应电动势最大，由图乙可得此时电压表示数为10V B．线圈转动的角速度为100πrad/s，0.02s时线圈内电流的流向是D→C→B→A C．如果灯泡L1恰好正常发光，那么L2、L3两小灯泡都能发光但比L1要暗 D．增大线圈的转动速度，L1、L2、L3三个小灯泡的亮度均不会变化 ‎10．如图所示的火警报警装置，R1为热敏电阻，电源内阻不计，若温度升高，则R1的阻值会急 剧减小，从而引起电铃电压的增加.当电铃电压达到一定值时，电铃会响.‎ 下列说法中正确的是(　　)‎ A．要使报警的临界温度升高，可以适当增大电源的电动势 B．要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势 C．要使报警的临界温度升高，可以把R2的滑片P适当向下移 D．要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移 ‎11．如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计．虚线 ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场．将两根 相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良[来源:学科网ZXXK]‎ 好．已知PQ进入磁场时加速度恰好为零．从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域 为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是(　　)‎ ‎[来源:Z+xx+k.Com]‎ 三、填空题(本题共2小题，共14分.把答案填在题中的横线上或按要求作答)‎ ‎12．(1)在“探究法拉第电磁感应现象”的实验中，已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线 圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整正确，则N连接到________(选 填“a”“b”“c”或“M”)，M连接到________(选填“a”“b”“c”或“N”).正确连接电路后，开始实验探 究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动 时，灵敏电流计指针向右偏转.由此可以判断__________.‎ ‎ A．线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向左加速滑动，‎ 都能引起灵敏电流计指针向左偏转 B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起灵敏电 流计指针向右偏转 C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都 能使灵敏电流计指针静止在中央 D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断灵敏电流计指针偏转的方向 ‎(2)仅用一根导线，如何判断G表内部线圈是否断了？________________.‎ ‎13．如图所示，双金属片上层金属的热膨胀系数下层金属（填“大于”，“等于”或“小 于”），常温下，弹性铜片和双金属片触点是接触的，通电后，电热丝发热，当温度升高到某 一值时，双金属片上层的金属受热膨胀，形变量大于下层金属，‎ 双金属片向下弯曲，使触点分离，切断电路；随着温度的降低，‎ 当降到某一温度时，双金属片收缩恢复原状，两触点又接触，接 通电路.调温旋钮下压弹性铜片，可使触点分离的温度 ‎（填“升高”或“降低”）；上提弹性铜片，可（填“升 高”或“降低”）触点的分离温度，从而实现了调温控制.‎ 四、计算题（本题共4小题，共计48分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.）‎ ‎14．(12分)如图所示，金属板M、N竖直平行放置，中心开有小孔，板间电压为U0，E、F金属 板水平平行放置，间距为d，长度为L，其右侧区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场AC 边界与AB竖直边界的夹角为60°，现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从极板M 的中央小孔s1处由静止出发，穿过小孔s2后沿E、F板间中轴线进入偏转电场，从P处离开 偏转电场，平行AC方向进入磁场，若P距磁场AC与 AB两边界的交点A的距离为a，忽略粒子重力及平行 板间电场的边缘效应，试求：‎ ‎(1)粒子到达小孔s2时的速度v0的大小；‎ ‎(2)E、F两极板间电压U；‎ ‎(3)要使粒子进入磁场区域后能从AB边射出，磁场磁感 应强度的最小值．‎ ‎15．(12分)如图所示，固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两 根金属棒MN和PQ长度为l、电阻均为R，两棒与导轨 始终接触良好．MN两商通过开关S与电阻R的单匝金 属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁 场通量变化率为常量k．图中虚线右侧有垂直于导轨平面 向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．PQ的质量为m，‎ 金属导轨足够长、电阻忽略不计．‎ ‎ (1)闭合S，若使PQ保持静止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；‎ ‎(2)断开S，PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过PQ的电 荷量为q，求该过程安培力做的功W．‎ ‎16．(12分)如图甲所示，水平虚线下方有垂直于纸面方向的有界匀强磁场，磁感应强度B随时间 t的变化规律如图乙所示，规定磁场方向垂直于纸面向里为正，边长分别为L、2L的单匝长 方形导体闭合线框用绝缘细线悬挂，线框一半位于 磁场内，力传感器记录了细线拉力F随时间t的变 化关系如图丙，设重力加速度为g，图中B0、F0、T 是已知量．求：‎ ‎(1)0～T时间内线框内的感应电动势E和 线框的电阻R；‎ ‎(2)若某时刻起磁场不再变化，磁感应强度恒为B0，‎ 剪断细线，结果线框在上边进入磁场前已经做匀速 运动，求线框从开始下落到上边刚到虚线位置过程 中产生的电热Q.‎ ‎17．(12分)如图所示，是关于y轴对称的四分之一圆，在PQNM区域有均匀辐向电场，PQ 与MN间的电压为U．一初速度为零的带正电的粒子从PQ上的任一位置经电场加速后都会 从进入半径为R、中心位于坐标原点O的圆形匀强磁场区 域，磁场方向垂直xOy平面向外，大小为B，粒子经磁场偏转 后都能平行于x轴射出．在磁场区域右侧有一对平行于x轴且 到x轴距离都为R的金属平行板A和K，金属板长均为4R，‎ 其中K板接地，A与K两板间加有电压UAK>0，忽略极板电 场的边缘效应，不计重力．已知金属平行板左端连线与磁场圆 相切，在y轴上．‎ ‎(1)求带电粒子的比荷；‎ ‎(2)求带电粒子进入右侧电场时的纵坐标范围；‎ ‎(3)若无论带电粒子从PQ上哪个位置出发都能打到K板上，则电压U至少为多大？‎ 江苏省启东中学2018-2019学年度第二学期期中考试 高二物理答案 一、单项选择题 ‎1.A 2.D 3.C 4.D 5.C 6．A 二、多项选择题 ‎7.AC 8.AD 9.BC 10.BD 11.AD 三、填空题 ‎12. (1)a　c　B　BC　‎ ‎(2)短接G表前后各摇动G表一次，比较指针偏转，有明显变化，则线圈未断；反之则断了．‎ ‎13．大于 升高 降低 四、计算题 ‎14答案　(1) 　(2)　(3) 解析　(1)粒子在加速电场中由动能定理得 qU0＝mv 故粒子到达小孔s2时的速度v0＝ ‎(2)粒子在板间运动轨迹如图甲所示，粒子离开偏转电场时，速度偏转角θ＝30°，‎ 竖直方向速度vy＝v0tan 30°＝v0‎ 在偏转电场中的加速度大小a＝＝，运动时间t＝ 由于vy＝at＝ 故E、F两极板间电压U＝ ‎(3)如图乙所示，要使得粒子从AB边射出，R越大，B越小，R最大的临界条件就是圆周与AC边相切，由几何关系得R＝a 粒子进入磁场时速度v＝ 在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得qvB＝ 故所加磁场的磁感应强度最小值为B＝.‎ ‎15.答案　(1)，方向水平向右　(2)mv2－kq 解析　(1)设线圈中的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律E＝，则E＝k　①‎ 设PQ与MN并联的电阻为R并，有 R并＝　②‎ 闭合S时，设线圈中的电流为I，根据闭合电路欧姆定律得I＝　③‎ 设PQ中的电流为IPQ，有 IPQ＝I　④‎ 设PQ受到的安培力为F安，有F安＝BIPQl　⑤‎ 保持PQ静止，由受力平衡，有 F＝F安　⑥‎ 联立①②③④⑤⑥式得 F＝　⑦‎ 方向水平向右．‎ ‎(2)设PQ由静止开始到速度大小为v的加速过程中，PQ运动的位移为x，所用时间为Δt，回路中的磁通量变化为ΔФ，平均感应电动势为，有 ＝　⑧‎ 其中ΔФ＝Blx　⑨‎ 设PQ中的平均电流为，有 ＝　⑩‎ 根据电流的定义得 ＝　⑪‎ 由动能定理，有 Fx＋W＝mv2－0　⑫‎ 联立⑦⑧⑨⑩⑪⑫式得 W＝mv2－kq　⑬‎ ‎16.答案　(1)　　　(2)－ 解析　(1)0～T时间内，根据法拉第电磁感应定律，线框中产生的感应电动势E＝＝ 结合题图，对线框受力分析：t＝0时刻，F0＝F安＋mg；t＝T时刻，F安＝mg 又F安＝B0IL，I＝ 得m＝，R＝ ‎ (2)线框在上边进入磁场前做匀速运动，设线框的速度为v，根据受力平衡，对线框分析有F安′＝mg 又F安′＝B0L· 线框从开始下落到上边刚到虚线位置过程中产生的电热Q＝mgL－mv2‎ 联立解得Q＝－.‎ ‎17答案　(1)　(2)－R～R　(3)U 解析　(1)由动能定理可知qU＝mv2‎ 由已知条件可知，带电粒子在磁场中运动的半径R0＝R 洛伦兹力提供粒子在磁场中做圆周运动的向心力，‎ qvB＝m．联立解得＝ ‎(2)如图，沿QN方向入射的带电粒子，在磁场中做圆周运动的圆心为O1，由几何关系知，对应的圆心角为135°，离开磁场的出射点a在y轴上的投影与O′的距离为 Δy＝R＋R a点的纵坐标ya＝R 同理可得，沿PM方向入射的带电粒子离开磁场的出射点b的纵坐标yb＝－R 故带电粒子进入右侧电场时的纵坐标范围为：‎ ‎－R～R ‎(3)只要沿QN方向入射的带电粒子能打在K板上，则从其他位置入射的粒子也一定打在K 板上，则在电场中 E＝ F＝qE＝ma Δy＝R＋R＝at2‎ 应满足4R≥vt 解得UAK≥U．‎