安徽省滁州市定远县育才学校2019-2020学年高二（实验班）上学期期末考试物理试题

安徽省滁州市定远县育才学校2019-2020学年高二（实验班）上学期期末考试物理试题

育才学校2019-2020学年度第一学期期末 高二实验班物理 一、选择题(共10小题, 1-5小题为单选，6-10小题为多选，每小题4分,共40分) ‎ ‎1.如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP=60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1，若将N处的长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小变为B2，则B2与B1之比为(　　 )‎ A. 1∶1 B. 1∶‎2 C. ∶1 D. ∶2‎ ‎2.在绝缘光滑的水平面上相距为‎6L的A、B两处分别固定正电荷QA、QB，两电荷的位置坐标如图甲所示。图乙是AB连线之间的电势φ与位置x之间的关系图像，图中x＝L点为图线的最低点，若在x＝‎2L的C点由静止释放一个质量为m、电量为＋q的带电小球(可视为质点)，下列有关说法正确的是(　　)‎ A. 小球在x＝L处的速度最大 B. 小球一定可以到达x＝—‎2L点处 C. 小球将以x＝L点为作中心完全对称的往复运动 D. 固定在AB处的电荷的电量之比为QA∶QB＝8∶1‎ ‎3.如图A、B、C是两带电量均为Q的正点电荷连线的中垂线上的三点，B是两线段的交点，A点固定有一带电量同为Q的负点电荷，现将一电子从B点由静止释放，电子运动中会经由C点继续向前运动，则（ ） ‎ ‎ A.从B到C，电场力对该电子一直不做功 B.电子从B到C做加速度变大的加速运动 C.电子在B、C两点时的电势能大小关系是EpB＞EpC D.若电子可回到B点，则回到B点时的速度不为零 ‎4.美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一大步。图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强恒定，且被限制在A、C板间，带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D型盒中的匀强磁场做匀速圆周运动。对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是(　 　)‎ A．带电粒子每运动一周被加速两次 B．带电粒子每运动一周P1P2＝P2P3‎ C．加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关 D．加速电场方向需要做周期性的变化 ‎5.如图所示，竖直线MN∥PQ，MN与PQ间距离为a，其间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，O是MN上一点，O处有一粒子源，某时刻放出大量速率均为v(方向均垂直磁场方向)、比荷一定的带负电粒子(粒子重力及粒子间的相互作用力不计)，已知沿图中与MN成θ=60°角射出的粒子恰好垂直PQ射出磁场，则粒子在磁场中运动的最长时间为：‎ A. B. C. D. ‎ ‎6.如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为a1、a2，电势能分别为E1、E2。下列说法正确的是 （ ）‎ A. 若a1＞a2，则Q必定为正电荷且在M点的左端 B. 电子在A点的速度小于在B点的速度 C. 电子在A点的电势能E1小于在B点的电势能E2‎ D. B点电势高于A点电势 ‎7.如图（a）所示，两水平平行正对的金属板M、N间距为d，加有如图（b）所示的交变电压。一质量为m、电荷量为q的带正电的微粒被固定在两板正中间的P点，在t = 0时刻释放该粒子，3t₀时间内粒子未到达极板。则在0 ～ 3t₀时间内，下列说法正确的是（ ）‎ A. 从t = 0开始，粒子向M板运动 B. 粒子从t0开始一直向N板运动 C. 0～2t0时间内，电场力对粒子做的功为mg2t20‎ D. 3t0时，重力对粒子做功的瞬时功率为mg2t0‎ ‎8.如图，在半径为R的圆形区域内，有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面向里（未画出）。一群比荷为的负离子以相同速率（较大），由P点（PQ为水平直径）在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场（不计重力），则下列说法正确的是（ ）‎ A. 离子在磁场中运动的半径一定相等 B. 由Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长 C. 沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大 D. 如果入射速率，则沿各个方向射入的离子在飞离开磁场时的速度方向均竖直向下 ‎9.如图，为探讨霍尔效应，取一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，给金属导体加与前后侧面垂直的匀强磁场B，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面M、N间电压为U.下列说法中正确的是（ ）‎ A. M板比N板电势高 B. 导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大 C. 导体中自由电子定向移动的速度为 D. M板比N板电势低 ‎10.如图，有一矩形区域abcd，水平边ab长为，竖直边ad长为h=‎1m. ‎ 质量均为m、带电量分别为+q和-q的两粒子， .当矩形区域只存在场强大小为E=10N/C、方向竖直向下的匀强电场时，+q由a点沿ab方向以速率进入矩形区域，轨迹如图。当矩形区域只存在匀强磁场时-q由c点沿cd方向以同样的速率进入矩形区域，轨迹如图。不计重力，已知两粒子轨迹均恰好通过矩形区域的几何中心。则（ ）‎ A. 由题给数据，初速度可求 B. 磁场方向垂直纸面向外 C. -q做匀速圆周运动的圆心在b点 D. 两粒子各自离开矩形区域时的动能相等。‎ 二、实验题(共2小题,共18分) ‎ ‎11.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ．步骤如下：‎ ‎(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度L=_____________mm；   ‎ ‎(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径D=_____________mm；‎ ‎(3)用多用电表的电阻“×‎10”‎挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为_________ 。‎ ‎ ‎ ‎(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：‎ 待测圆柱体电阻R 直流电源E（电动势4V，内阻不计） ‎ 开关S 导线若干 电流表A1（量程0～4mA，内阻约50Ω）‎ 电流表A2（量程0～10mA，内阻约30Ω）‎ 电压表V1（量程0～3V，内阻约10kΩ）‎ 电压表V2（量程0～15V，内阻约25kΩ）‎ 滑动变阻器R1（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流‎2.0A）‎ 滑动变阻器R2（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流‎0.5A）‎ 电流表选择_________，电压表选择_________，滑动变阻器选择________。‎ 为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在框中画出测量的电路图____________，并连接实物图_____________。‎ ‎(5)若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等，若已知伏安法测电阻电路中电压表和电流表示数分别用U和I表示，则用此法测出该圆柱体材料的电阻率ρ＝________．（不要求计算，用题中所给字母表示）‎ ‎12.为了测定某电池的电动势（约10V~11V）和内电阻（小于2Ω），需要把一个量程为5V的直流电压表接一固定电阻（用电阻箱代替），改装为量程为15V的电压表，然后用伏安法测电源的电动势和内电阻，以下是该实验的操作过程：‎ ‎（1）把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，请完成第五步的填空。‎ 第一步：把滑动变阻器滑动片移至最右端 第二步：把电阻箱阻值调到零 第三步：闭合电键 第四步：把滑动变阻器滑动片调到适当位置，使电压表读数为4.5V 第五步：把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为_______V 第六步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其它线路，即得量程为15V的电压表 ‎（2）上述实验可供选择的器材有：‎ A．某电池（电动势约10V~11V，内电阻小于2Ω）‎ B．电压表（量程为5V，内阻约4KΩ）‎ C．电阻箱（阻值范围0~9999Ω）‎ D．电阻箱（阻值范围0~99999Ω）‎ E．滑动变阻器（阻值为0~20Ω，额定电流‎2A）‎ F．滑动变阻器（阻值为0~20KΩ，额定电流‎0.2A）‎ 电阻箱应选_________，滑动变阻器应选_________（用大写字母表示）。‎ ‎（3）用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），测电源电动势E和内电阻r，实验电路如图乙所示，得到多组电压U和电流I的值，并作出U—I图线如图丙所示，可知电池的电动势为___________V，内电阻为_______Ω。（保留3位有效数字）‎ 三、计算题(共3小题,每小题14分,共42分) ‎ ‎13.如图所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电源内阻不计．问：‎ ‎(1)若导轨光滑，电源电动势E为多大能使导体杆静止在导轨上?‎ ‎(2)若杆与导轨之间的动摩擦因数为μ，且不通电时导体不能静止在导轨上，要使杆静止在导轨上，电源的电动势E应为多大?‎ ‎14.如图所示，在x＞0的空间中，存在沿x轴方向的匀强电场E；在x＜0的空间中，存在沿x轴负方向的匀强电场，场强大小也为E．一电子（﹣e，m）在x=d处的P点以沿y轴正方向的初速度v0开始运动，不计电子重力．求：‎ ‎（1）电子的x方向分运动的周期．‎ ‎（2）电子运动的轨迹与y轴的各个交点中，任意两个交点的距离．‎ ‎15.平面OM和水平面ON之间的夹角为，其横截面如图所示，平面OM和平面ON之间同时存在匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．匀强电场的方向竖直向上，一带电小球的质量为m，电荷量为q，带电小球沿纸面以大小为的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成角，带电小球进入磁场后恰好做匀速圆周运动，已知粒子在磁场中的运动轨迹与ON恰好相切，且带电小球能从OM上另一点P射出磁场，（P未画出）求：‎ ‎（1）判断带电小球带何种电荷？所加电场强度E为多大？‎ ‎（2）带电小球离开磁场的射点P到两平面交点O的距离S多大？‎ ‎（3）带电小球离开磁场后继续运动，能打在左侧竖直的光屏上，求此点到O点的距离多大？‎ 答 案 ‎1. B ‎2. A ‎3. C ‎4. C ‎5. C ‎6. AC ‎7. AD ‎8. ABD ‎9. CD ‎10. AC ‎11. 50.15‎‎     4.700 ‎220 A2 V1 R1 ‎ ‎12. （1）1.5； （2）C； E； （3）10.5； 1.71‎ ‎13.（1） （2）‎ 解 导体杆静止在导轨上，受到重力、支持力和安培力三个力作用，安培力大小为F=BIL，根据平衡条件和闭合电路欧姆定律结合求解电源的电动势．‎ ‎（1）对导体棒受力分析如图，由平衡条件得：‎ ‎ ‎ 而 由以上三式解得Ｅ=‎ ‎（2）由两种可能：一种是E偏大，I偏大，F偏大，2杆有上滑趋势，摩擦力沿斜面向下，由平衡条件 根据安培力公式有 以上两式联立解得 另一种可能是E偏小，摩擦力沿斜面向上，同理可得 ‎14.（1）电子的x方向分运动的周期．‎ ‎（2）电子运动的轨迹与y轴的各个交点中，任意两个交点的距离 解 电子在电场中运动的受力情况及轨迹如图所示．‎ 在x＞0的空间中，沿y轴正方向以v0的速度做匀速直线运 动，沿x轴负方向做匀加速直线运动，设加速度的大小为a，‎ 则F=eE=ma解得，‎ 电子从A点进入x＜0的空间后，沿y轴正方向仍做v0的匀速直线运动，沿x轴负方向做加速度大小仍为a的匀减速直线运动，到达Q点．根据运动的对称性得，电子在x轴方向速度减为零的时间t2=，电子沿y轴正方向的位移=‎ 电子到达Q点后，在电场力作用下，运动轨迹 QCP1与QAP关于QB对称，而后的运 动轨迹沿y轴正方向重复PAQCP1，所以有：‎ ‎（1）电子的x方向分运动的周期 ‎（2）电子运动的轨迹与y轴的各个交点中，任意两个交点的距离 ‎15.（1）正电荷， ；（2）；（3）.‎ 解 （1）小球在复合场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，小球受到电场力与重力平衡，小球所受电场力竖直向上，电场力方向与场强方向相同，则小球带正电荷；电场力与重力大小相等：‎ qE=mg，解得： ‎ ‎（2）小球进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力作为向心力 由牛顿第二定律得： ，解得： ‎ 根据题意，带电小球在匀强磁场中的运动轨迹如图所示 Q点为运动轨迹与ON相交的点，I点为入射点，P点为出射点，则IP为圆轨道的弦，小球离开磁场的速度方向与OM的夹角也为，由几何关系可得，QP为圆轨道的直径，所以OP的长度S为： ‎ ‎（3）带电小球从P点离开磁场后做平抛运动，设打在光屏上的T点，竖直位移为y 水平位移： ，解得： ‎ 竖直位移： ‎ 由几何关系得：图中OT的距离