【物理】天津市和平区耀华中学2019-2020学年高二上学期期中考试试题（解析版）

【物理】天津市和平区耀华中学2019-2020学年高二上学期期中考试试题（解析版）

天津市耀华中学 2019 -- 2020 学年度第一学期 期中形成性检测高二年级物理学科试卷 ‎ 一、单选题：本题共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得 4 分，选错或不答的得 0 分。 ‎ ‎1.利用引力常量G和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是 A. 地球的半径及重力加速度（不考虑地球自转）‎ B. 人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 C. 月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 D. 地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 根据地球表面物体重力等于万有引力可得，所以地球质量，故A可计算；由万有引力做向心力可得，故可根据v，T求得R，进而求得地球质量，故B可计算；根据万有引力做向心力可得，故可根据T，r求得中心天体的质量M，运动天体的质量m抵消掉，无法求解，C可求解，D无法求解．‎ ‎2.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（ ）‎ A. 地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602‎ B. 月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1/602‎ C. 自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6‎ D. 苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/60‎ ‎【答案】B ‎【解析】A、设月球质量为，地球质量为M，苹果质量为 则月球受到万有引力为：‎ 苹果受到的万有引力为：‎ 由于月球质量和苹果质量之间的关系未知，故二者之间万有引力的关系无法确定，故选项A错误；‎ B、根据牛顿第二定律：，‎ 整理可以得到：，故选项B正确；‎ C、在月球表面处：，由于月球本身的半径大小未知，故无法求出月球表面和地面表面重力加速度的关系，故选项C错误；‎ D、苹果在月球表面受到引力为：，由于月球本身的半径大小未知，故无法求出苹果在月球表面受到的引力与地球表面引力之间的关系，故选项D错误。‎ 点睛：本题考查万有引力相关知识，掌握万有引力公式，知道引力与距离的二次方成反比，即可求解。‎ ‎3. 在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又垂直进入另一磁感应强度是原来的磁感应强度2倍的的匀强磁场，则（ ）‎ A. 粒子的速率加倍，周期减半 B. 粒子的速率不变，轨道半径减半 C. 粒子的速率减半，轨道半径为原来的四分之一 D. 粒子的速率不变，周期减半 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 根据粒子在匀强磁场中运动的周期公式可知粒子在磁场中运动的周期跟速率无关，磁感应强度增大一倍，则周期减半，A错误D正确；粒子在磁场中运动过程中，受到的洛伦兹力垂直于速度方向，对粒子不做功，即速率不变，根据粒子做圆周运动的半径公式可知， 速率不变，轨道半径减半，B正确C错误．‎ ‎4.一个带正电的粒子（重力不计）穿过如图所示的匀强磁场和匀强电场区域时，恰能沿直线运动，则欲使粒子向上偏转应采用的办法是（ ） ‎ A. 减小电场强度 B. 增大电荷电荷量 C. 减小入射速度 D. 增大磁感应强度 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】开始时正电粒子恰能做直线运动，电场力向下，洛伦兹力向上，合力为零，故：‎ qE=qvB A．减小电场强度，则电场力减小，洛伦兹力不变，合力向上，向上偏转，故A正确；‎ B．增大电荷量，则电场力与洛伦兹力都增加，合力为0，做直线运动，故B错误；‎ C．减小入射速度，则洛伦兹力减小，电场力不变，合力向下，向下偏转，故错误；‎ D．增大磁感应强度，则向上的洛伦兹力增大，合力向上，向上偏转，故D正确。‎ ‎5.我国将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神州十一号”飞船与“天宫二号”对接假设“天宫二号”与“神州十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是 A. 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B. 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：在同一轨道上运行加速做离心运动，减速做向心运动均不可实现对接．则AB错误；飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，则其做离心运动可使飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接．则C正确；飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，则其做向心运动，不可能与空间实验室相接触．则D错误．故选C．‎ 考点：人造地球卫星 ‎【名师点睛】此题是关于人造卫星的变轨问题，明确正常运行的卫星加速做离心运动会达到高轨道，若减速则会做向心运动达到低轨道。‎ ‎6. 如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中；质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是（ ）‎ A. 滑块受到的摩擦力不变 B. 滑块到地面时的动能与B的大小无关 C. 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下 D. B很大时，滑块可能静止于斜面上 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】AC．小滑块向下运动的过程中受到重力，支持力，垂直斜面向下的洛伦兹力，摩擦力，向下运动的过程中，速度增大，洛伦兹力增大，支持力增大，滑动摩擦力增大．故A错误， C正确；‎ B．B的大小不同，洛伦兹力大小不同，导致滑动摩擦力大小不同，根据动能定理，摩擦力功不同，到达底端的动能不同，B错误；‎ D．滑块之所以开始能动，是因为重力的沿斜面的分力大于摩擦力，B很大时，一旦运动，不会停止，最终重力的沿斜面的分力等于摩擦力，小滑块匀速直线运动，故D错误．‎ ‎【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。‎ ‎7.如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)(　　)‎ A. 顺时针方向转动，同时下降 B. 顺时针方向转动，同时上升 C. 逆时针方向转动，同时下降 D. 逆时针方向转动，同时上升 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】如图甲所示，把直线电流等效为无数小段，中间的点为O点，选择在O点左侧S极右上方的一小段为研究对象，该处的磁场方向指向左下方，由左手定则判断，该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里，在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力，把各段电流元受到的力合成，则O点左侧导线受到垂直纸面向里的安培力；同理判断出O点右侧的导线受到垂直纸面向外的安培力．因此，由上向下看，导线沿顺时针方向转动．‎ 分析导线转过90°时的情形：如图乙所示，导线中的电流垂直纸面向外，由左手定则可知，导线受到向下的安培力．‎ A．顺时针方向转动，同时下降与分析结论一致，A正确。‎ B．顺时针方向转动，同时上升与分析结论不符，B错误 C．逆时针方向转动，同时下降与分析结论不符，C错误 D．逆时针方向转动，同时上升与分析结论不符，D错误 ‎8.如图所示的天平可用来测定磁感应强度．天平的右臂下面挂有一个矩形线圈．宽度为L，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I时(方向如图)，在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡，当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知(　　)‎ A. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为（m2-m1）g/NIL B. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1 - m2)g/NIL C. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为 D. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为 ‎【答案】D ‎【解析】当电流反向时，右边需加质量为的砝码，则电流未反向前安培力方向向下，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里.由平衡条件知，电流未反向前有，电流反向后，有，所以.D正确. ‎ 二、多选题：本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得 6 分，部分选对的得 3 分，选错或不答的得 0 分。 ‎ ‎9.两根通电的长直导线平行放置，电流分别为I1和I2，且，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，其中a、b在导线横截面连线的延长线上，c、d在导线横截面连线的垂直平分线上，则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是（ ）‎ A. a点 B. b点 C. c点 D. d点 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 本题考查电流的磁场。由安培定则判断两电流在四个点产生的磁场方向可知，cd两点磁感应强度一定不为0，ab两点有可能为0；因I1>I2‎ ‎，a点磁感应强度不为0，b点磁感应强度可能为0，B对；选B。‎ ‎10. 我国自行建立的“北斗一号”卫星定位系统由三颗卫星组成，三颗卫星都定位在距地面约36 ‎000 km的地球同步轨道上，北斗系统主要有三大功能:快速定位、短报文通信、精密授时.美国的全球卫星定位系统(简称GPS)由24颗卫星组成，这些卫星距地面的高度均约为20 ‎000 km。比较这些卫星，下列说法中正确的是 A. 北斗一号”系统中的三颗卫星的质量必须相同，否则它们不能定位在同一轨道上 B. 北斗一号”卫星的周期比GPS卫星的周期短 C. 北斗一号”卫星的加速度比GPS卫星的加速度小 D. 北斗一号”卫星的运行速度比GPS卫星的运行速度大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：所有卫星均是万有引力提供向心力即，北斗一号的三颗卫星是同步卫星，即周期都是24小时，因此高度相同，但是在上面的表达式中，卫星质量最终都被约去，因此并不要求质量相同。答案A错。，北斗的轨道半径大因此周期长答案B错。，北斗轨道半径大加速度小答案C对。，北斗轨道半径大线速度小答案D错。‎ 考点：万有引力与航天 ‎11.如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒．在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是 ( )‎ A. 在Ek– t图中应有t4– t3= t3– t2= t2– t1‎ B. 高频电源的变化周期应该等于tx– tx－1‎ C. 粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大 D. 要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 试题分析：根据周期公式知，粒子的回旋的周期不变，与粒子的速度无关，所以t4-t3=t3-t2=t2-t1．故A正确．交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故电源的变化周期应该等于2（tx-tx-1），故B错误；根据可得，则粒子的最大动能，与加速的次数无关，与D形盒的半径以及磁感应强度有关．故C错误，D正确．故选AD 考点：回旋加速器 ‎12.、为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星、做匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示 、周围的a与r2 的反比关系，它们左端点横坐标相同，则 A. 的平均密度比 的大 B. 的第一宇宙速度比 的小 C. 的向心加速度比 的大 D. 的公转周期比 的大 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 由图可知，两行星的球体半径相同，对行星周围空间各处物体来说，万有引力提供加速度，故有，故可知的质量比的大，即的平均密度比的大，所以选项A正确； 由图可知，表面的重力加速比的大，由可知，的第一宇宙速度比的大，所以选项B错误；对卫星而言，万有引力提供向心加速度，即，故可知，的向心加速度比的大，所以选项C正确；根据可知，的公转周期比的小，所以选项D错误；‎ 考点：天体与万有引力定律 三、实验题：本题共 6 空，每空 2 分，共 12 分。 ‎ ‎13.用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 ‎ ‎(1)下列实验条件必须满足的有_____。 ‎ A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 ‎ C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同位置无初速度释放钢球 ‎ ‎(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 ‎ a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的_____（选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时_______（选填“需要“或者“不需要”）y轴与重锤线平行。 ‎ b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、‎ B、C三点，AB和BC 的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则___（选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为___（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。 ‎ ‎(3)伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体______。 ‎ A．在水平方向上做匀速直线运动 ‎ B．在竖直方向上做自由落体运动 ‎ C．在下落过程中机械能守恒 ‎【答案】(1). BD (2). 球心 需要 大于 (3). B ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]ABD．为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平的。同时要让小球总是从同一位置释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点，故A错误，BD正确；‎ C．档板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化，故C错误；‎ ‎(2)a．[2][3]小球在运动中记录下是其球心的位置，故抛出点也应是小球静置于Q点时球心的位置；故应以球心在白纸上的位置为坐标原点；小球在竖直方向为自由落体运动，故y轴必须保证与重锤线平行；‎ b．[4][5]如果A点是抛出点，则在竖直方向上为初速度为零的匀加速直线运动，则AB和BC的竖直间距之比为1：3；但由于A点不是抛出点，故在A点已经具有竖直分速度，故竖直间距之比大于1：3，由于两段水平距离相等，故时间相等，根据 解得： ‎ 则初速度 ‎(3)[6]伽利略说明了小球由同一高度下落时的等时性，故只能说明小球在竖直方向为自由落体运动，无法说明水平方向上的匀速直线运动和是否机械能守恒，故B正确。‎ 四、本题共 3 小题，共 32 ‎ 分，解答应写出必要的文字说明，方程式和重要验算步骤。只写出最后的答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。 ‎ ‎14.如图所示，在倾角为θ =30°的斜面上，固定一宽L=‎0.25 m的平行光滑金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R。电源电动势E=12 V、内阻r =1 Ω，一质量m =‎20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度B=0.80 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）。g取‎10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：‎ ‎（1）金属棒所受到的安培力的大小；‎ ‎（2）通过金属棒的电流的大小；‎ ‎（3）滑动变阻器R接入电路中的阻值。‎ ‎【答案】（1）0.1N （2）‎0.5A （3）23Ω ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）作出金属棒的受力图，如图所示.则有F=mgsin30°=0.1N.‎ ‎（2）根据安培力公式F=BIL得.‎ ‎（3）设变阻器接入电路的阻值为R，根据闭合电路欧姆定律有E=I(R+r)，得.‎ ‎15.如图所示，质量为m =‎1kg、电荷量为q=5×10‎-2C带正电的小滑块，从半径为R= ‎0.4m的固定圆弧轨道上由静止自A端滑下，轨道光滑且绝缘。整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中。已知E=100V/m，方向水平向右，B=1T，方向垂直纸面向里，g=‎10m/s2。求： ‎ ‎(1)滑块到达C点时的速度； ‎ ‎(2)在C点时滑块所受洛伦兹力； ‎ ‎(3)在C点滑块对轨道的压力。‎ ‎【答案】(1)‎2m/s(2)0.1N(3)20.1N ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)滑块滑动过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得 代入数据解得：‎ ‎(2)根据洛伦兹力大小公式 f=qvCB=5×10-2×2×1=0.1N ‎(3)在C点，受到四个力作用，如图所示， ‎ 由牛顿第二定律与圆周运动知识得 ‎16.在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ 象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以一定的初速度垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，已知ON＝d，如图所示．不计粒子重力，求：‎ ‎（1）粒子在磁场中运动的轨道半径R；‎ ‎（2）粒子在M点的初速度v0的大小；‎ ‎（3）粒子从M点运动到P点的总时间t．‎ ‎【答案】（1）粒子在磁场中运动的轨道半径R为d；‎ ‎（2）粒子在M点的初速度v0的大小为；‎ ‎（3）粒子从M点运动到P点的总时间t为．‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）做出带电粒子的运动轨迹如图 由三角形相关知识得…（2分）‎ ‎…………（1分）‎ ‎（2）由qvB=mv2/R……（2分） 得v……（1分）‎ 在N点速度v与x轴正方向成θ＝60°角射出电场，将速度分解如图 cosθ= v0/v……（1分） 得射出速度v=2v0， v0=…（1分）‎ ‎（3）粒子在电场中运动的时间t1，有d＝v0t1…（1分）‎ 所以t1＝　　……（1分）‎ 粒子在磁场中做匀速圆周运动周期T　，故 T……（2分）‎ 设粒子在磁场中运动的时间t2，有t2……（1分） 所以　t2‎ t＝t1＋t2，所以　t……（1分）‎ 考点：该题考查了电场和磁场边界问题，‎ 点评：不同场的分界面上，既是一种运动的结束，又是另一种运动的开始，寻找相关物理量尤其重要．‎ 粒子在电场中运动偏转时，常用能量的观点来解决问题，有时也要运用运动的合成与分解．‎ 点粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定也是本题的一个考查重点 圆心的确定：因洛伦兹力提供向心力，洛伦兹力总垂直于速度，画出带电粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入磁场和射出磁场的两点）洛伦兹力的方向，其延长的交点即为圆心．或射入磁场和射出磁场的两点间弦的垂直平分线与一半径的交点即为圆心．‎ 半径的确定：半径一般都在确定圆心的基础上用平面几何知识求解，常常是解直角三角形．运动时间的确定：利用圆心与弦切角的关系计算出粒子所转过的圆心角θ的大小，再者就是要正确画出粒子运动的轨迹图，能熟练的运用几何知识解决物理问题．‎