山西省晋城市陵川第一中学2018-2019学年高二上学期期末考试物理试卷

山西省晋城市陵川第一中学2018-2019学年高二上学期期末考试物理试卷

陵川一中2018——2019学年上学期高二期末考试 物理试题 一、选择题 ‎1.以下说法正确的是（ ）‎ A. 通电导线在磁场中一定会受到安培力的作用 B. 两根通电导线之间可能有斥力的作用 C. 所有电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用 D. 运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】当通电导线在磁场中放置的方向与磁场方向平行时，不受安培力的作用，选项A错误；两根通电导线之间如果通有异向电流，则相互排斥，选项B正确；当运动电荷的速度方向与磁场方向不平行时才会受到洛伦兹力的作用，选项CD错误；故选B.‎ ‎2.关于电场强度与电势的关系，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 电场强度大的位置，电势一定高 B. 电场强度为零的位置，电势一定为零 C. 电势为零的位置，电场强度一定为零 D. 沿着电场线的方向，电势一定降低，但电场强度不一定减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电场线的疏密表示电场强度的相对大小，电场线的方向反映电势的高低，则电场强度与电势没有直接关系．电场强度为零，电势不一定为零．电势为零，电场强度也不一定为零．电场强度越大的地方，电势不一定高．顺着电场线方向，电势逐渐降低，但场强不一定减小。‎ ‎【详解】A项：电场线密处，电场强度大，而电场线方向不确定，故无法判断电势高低，故A错误；‎ B、C项：电势为零，是人为选择的，电势为零时场强并不一定为零，电场强度为零的位置，电势不一定为零，故B、C错误；‎ D项：根据电场线的性质可知，沿着电场线的方向，电势总是逐渐降低的，但电场强度不一定减小，比如匀强电场，故D正确。‎ 故应选：D。‎ ‎【点睛】本题考查电场强度和电势之间的关系； 电场强度和电势这两个概念非常抽象，可借助电场线可以形象直观表示电场这两方面的特性：电场线疏密表示电场强度的相对大小，切线方向表示电场强度的方向，电场线的方向反映电势的高低。‎ ‎3.如图所示的三条相互平行、距离相等的虚线分别表示电场中的三个等势面，电势分别为7V、14V、21V，实线是一带电粒子（不计重力）在该区域内的运动轨迹，下列说法正确的是 A. 粒子运动径迹一定是a→b→c B. 粒子一定带正电 C. 粒子在三点的电势能大小关系为EPc＞EPa＞EPb D. 粒子在三点的动能大小关系为EKb＜EKa＜EKc ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A：据运动的对称性，粒子可能a→b→c运动，也可能c→b→a运动。故A项错误。‎ B：据等势面平行等间距和电势的高低可知，电场是匀强电场且方向竖直向上，结合粒子轨迹的弯曲方向可知粒子所受电场力方向向下，所以粒子带负电。故B项错误。‎ C：粒子带负电，电势越高，电势能越小，则。故C项错误。‎ D：只有电场力做功，粒子的电势能和动能之和不变，又，所以。故D项正确。‎ ‎4.太阳能电池板，测得它的开路电压为0.8V，短路电流为40mA。若将该电池板与一阻值为20Ω电阻连成一闭合回路，则它的路端电压是（ ）‎ A. 0.10V B. 0.20V C. 0.30V D. 0.40V ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】电源没有接入外电路时，路端电压值等于电动势，则知电池板的电动势为：E=0.8V；由闭合电路欧姆定律得短路电流：，则电源内阻：；该电源与20Ω的电阻连成闭合电路时，电路中电流：；故路端电压：U=IR=0.02A×20Ω=400mV=0.40V；故选D。‎ ‎5.如图所示，电源电动势为E，电源内阻为r=1Ω，定值电阻R1=4Ω，滑动变阻器R2变化的范围为0~10Ω，以下说法正确的是 A. 当R2=3Ω时，电源的输出功率最大 B. 当R2=3Ω时，R1上获得的功率最大 C. 当R2=3Ω时，电源的效率最大 D. 当R2=5Ω时，R2上获得的功率最大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ A. 由于R1>r，R1+R2由越接近内阻r，电源输出功率越大，所以当R2=0时，电源输出功率最大，故A错误； ‎ B. R1上消耗的功率，电流越大，R1消耗的功率越大，根据闭合电路的欧姆定律，当R2=0时，电流最大，R1上消耗的功率最大，故B错误；‎ C. 电源的效率,R2越大，电源的效率越高，所以当R2=10Ω时，电源的效率最高，故C错误； ‎ D. 将R1看做内阻，当r+R1=R2，即R2=5Ω时，R2消耗的功率最大，故D正确；‎ 故选：D。‎ ‎6. 如右图，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直。当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出（ ）。‎ A. 弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小 B. 弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小 C. 弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大 D. 弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：条形磁铁正上方磁场方向水平向右，根据左手定则，通电导线受到竖直向下的安培力，所以弹簧的拉力增大，根据牛顿第三定律，磁铁对导线有向下的作用力，则导线对磁铁有向上的作用力，故磁铁对桌面的压力减小，A正确 考点：考查了安培力 ‎7.在一磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，又垂直进入另一磁感应强度为2B的匀强磁场，则（ ）‎ A. 粒子的速率加倍，周期减半 B. 粒子的速率加倍，轨道半径减半 C. 粒子的速率不变，轨道半径减半 D. 粒子的速率不变，周期加倍 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】洛伦兹力只改变带电粒子的速度方向，不改变速度大小，所以粒子的速率不变。粒子在磁场中做圆周运动的周期：可知，当磁感应强度变为原来的2倍，周期将减半；粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径：可知，当磁感应强度变为原来的2倍，轨道半径将减半；故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎8.如图所示，两水平金属板构成的器件中，存在着匀强电场和匀强磁场，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一带电粒子以某一水平速度从P点射入，恰好能沿直线运动，不计带电粒子的重力。下列说法正确是（ ）‎ A. 粒子一定带正电 B. 粒子的速度大小 C. 若粒子速度大小改变，粒子将做曲线运动 D. 若粒子速度大小改变，电场对粒子的作用力会发生变化 ‎【答案】C ‎【解析】‎ A：若粒子带正电，粒子所受电场力向下，粒子所受洛伦兹力向上，两力有可能抵消；若粒子带负电，粒子所受电场力向上，粒子所受洛伦兹力向下，两力也有可能抵消。则粒子可能带正电也可能带负电，故A项错误。‎ B：粒子做水平方向的直线运动，粒子所受电场力和洛伦兹力在竖直方向，则粒子所受合力为零，即，解得：。故B项错误。‎ C：若粒子速度大小改变，粒子所受电场力和洛伦兹力不能抵消，合力在竖直方向，初速水平，粒子将做曲线运动。故C项正确。‎ D：电场对粒子的作用力，与粒子速度大小无关。故D项错误。‎ ‎9.在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝1 A的直导线，测得它受到的安培力F＝1.0 N，则P处磁感应强度可能为(　　)‎ A. 7 T B. 0.2 T C. 0.05 T D. 5 T ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】当通电导线垂直放入磁场中时，由安培力的公式：F=BIL得：。若电流的方向与磁场的方向不垂直，则：F=BILsinθ，可知此时磁感应强度一定大于5T。 故AD正确，BC错误。故选AD。‎ ‎10.带电粒子（不计重力）在匀强电场或匀强磁场中，可能存在的状态是：‎ A. 在匀强电场中做匀加速直线运动； B. 在匀强磁场中做匀加速直线运动；‎ C. 在匀强电场中保持静止； D. 在匀强磁场中保持静止。‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】当粒子从静止开始运动或者初速度方向与电场力同向时，在匀强电场中做匀加速直线运动，选项A正确；粒子在匀强磁场中受洛伦兹力的方向与速度方向垂直，不可能做匀加速直线运动，选项B错误；带电粒子在匀强电场中肯定受电场力作用，不可能保持静止，选项C错误；粒子若在匀强磁场中速度为零，则受磁场力为零，可保持静止，选项D正确；故选AD。‎ ‎11.如图所示，P、Q为平行板电容器，两极板竖直放置，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球.将该电容器与电源连接，闭合开关后，悬线与竖直方向夹角为α，则 ( )‎ A. 断开开关，加大P、Q两板间的距离，角度α会增大 B. 断开开关，缩小P、Q两板间的距离，角度α不变化 C. 保持开关闭合，缩小P、Q两板间的距离，角度α会增大 D. 保持开关闭合，缩小P、Q两板间的距离，角度α会减小 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】保持开关断开，电容器的带电量不变，根据公式、、，联立得，即电场强度与极板间距无关，故板间场强不变，小球所受电场力不变，则不变，故A错误，B正确；保持开关闭合时，电容器板间电压不变，由分析得知，缩小P、Q两板间的距离，板间场强增大，小球所受电场力增大，则增大，故C正确，D错误；选BC.‎ ‎【点睛】本题主要考查平行板电容器中的动态分析问题，要明确保持开关闭合时，电容器板间电压不变，由分析板间场强的变化，判断板间场强的变化，确定的变化．保持开关断开时，电量不变，根据公式推导可知，板间场强不变，分析是否变化．‎ ‎12.在如图所示的电路中电源电动势为E，内阻为r，M为多种元件集成的电子元件，通过它的电流始终为恒定值，L1和L2是规格相同的小灯泡（其电阻不随温度变化），R为可变电阻，现闭合开关S，调节可变电阻R使其电阻值逐渐减小，下列说法正确的是（ ）‎ A. 灯泡L1变暗、L2变亮 B. 通过电阻R的电流增大 C. 电子元件M两端的电压变大 D. 电源两端电压变小 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】因M中阻值与电压成正比，故M中电流保持不变；故灯泡L2的亮度不变；总电流不变，R减小，L1电阻不变，根据分流规律R电流增大，L1电流减小变暗，故A错误；因R的阻值减小，故由欧姆定律可知，通过R的电流增大，故B正确；电子M两端的电压，灯L2两端电压不变，灯L1两端电压减小，电子元件两端电压变大，故C正确；电源两端的电压U=E-Ir，总电流不变，所以电源两端电压不变，故D错误；故选BC。‎ 二、填空题 ‎13.为测定某旧干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材：‎ A．旧干电池1节；‎ B．电压表(视为理想电压表，量程为0～3 V)；‎ C．电阻箱R(0～999.9Ω)；‎ D．定值电阻R0＝10Ω；‎ E．多用电表；‎ F．开关、导线若干．‎ ‎(1)同学甲直接使用多用电表的直流2.5V挡测量该干电池的电动势，读数如图所示，则该同学测得的电动势E＝______V，此测量值比旧干电池电动势的真实值______(选填“偏大”或者“偏小”)。‎ ‎(2)同学乙将干电池接入如图所示的电路，规范操作得到如图所示的图像。该同学所描绘的图像中，横坐标是________(填选项前的字母)。‎ A．R B． C．‎ ‎(3)按照(2)问中所选的横坐标，已知图像的斜率为k，纵坐标的截距为b，则干电池的电动势E＝________，内阻r＝________。(用k、b、R0表示)‎ ‎【答案】 (1). 1.45 (2). 偏小 (3). A (4). (5). ‎ ‎【解析】‎ ‎（1）由图可知，量程为2.5V，则其读数为1.45V；由于电压表内阻不是无穷大，故所测应为路端电压，故测量值为路端电压，故测量值偏小。‎ ‎（2）根据图乙可知两电阻串联，电压表测量R0两端的电压，则由闭合电路欧姆定律可知：，变形得：，故应作出图象，故选A.‎ ‎（3）根据图象可知，，，解得： ‎ 三、解答题 ‎14.如图的电路中，电池组的电动势E=30V，电阻 ，两个水平放置的带电金属板间的距离d=1.5cm。在金属板间的匀强电场中，有一质量为m=7×10-8kg，带电量C的油滴，当把可变电阻器R3的阻值调到35Ω接入电路时，带电油滴恰好静止悬浮在电场中，此时安培表示数I=1.5A，安培表为理想电表，取g＝10m/s2，试求：‎ ‎（1）两金属板间的电场强度；‎ ‎（2）电源的内阻和电阻R1的阻值；‎ ‎【答案】（1）1400N/C（2）2Ω，30Ω ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由油滴受力平衡有，mg=qE 代入数据解得，E=1400N/C （2）电容器的电压U3=Ed=×1.5×10-2V=21V， 流过R3的电流 ‎ B点与零电势点间的电势差：U1=I（R2+R3）=27V， 根据闭合电路欧姆定律得，电源的内阻： ‎ 电阻R1的阻值：‎ ‎15.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=6V、内阻r=1Ω的直流电源。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.75Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求：‎ ‎（1）导体受到的安培力大小；‎ ‎（2）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。‎ ‎（3）若感应强度的大小和方向可以改变，为了使导体静止在斜面上且对斜面无压力，此处磁场的磁感应强度B′的大小和方向。‎ ‎【答案】（1）0.32N（2）0.08 N 方向沿斜面向下（3）0.625T，方向水平向左 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据闭合电路欧姆定律求出电流的大小，并根据安培力的公式F=BIL求出安培力的大小；（2）导体棒受重力、支持力、安培力、摩擦力处于平衡，根据共点力平衡求出摩擦力的大小；（3）若导体棒静止在斜面上且对斜面没有压力，安培力的方向必须竖直向上，而且大小等于重力，并根据受力平衡来确定磁感应强度的大小和方向．‎ ‎【详解】（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：‎ 导体棒受到的安培力：‎ ‎（2）导体棒所受重力沿斜面向下的分力为：‎ 由于小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力 根据共点力平衡条件有：‎ 代入数据得：f=0.08N ‎（3）若导体棒静止在斜面上且对斜面没有压力，安培力的方向必须竖直向上，而且大小等于重力，即：‎ 解得：‎ 根据左手定则可以判定，磁场的方向水平向左．‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握闭合电路欧姆定律，安培力的大小公式，以及会利用共点力平衡去求未知力．‎ ‎16.如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角θ=30゜、大小为v0（未知量）的带正电粒子，己知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L,ab边足够长，粒子重力不计，求：‎ ‎(1)若粒子恰好不能从磁场下边界射出，求粒子的入射速度大小V01;‎ ‎(2)若粒子恰好沿磁场上边界切线射出，求粒子的入射速度大小V02。‎ ‎(3)若带电粒子的速度v0大小可取任意值，求粒子在磁场中运动的最长时间。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，当其轨迹恰好与ab边相切时，轨迹半径最小，对应的速度最小．当其轨迹恰好与cd边相切时，轨迹半径最大，对应的速度最大，由几何知识求出对应的半径，根据洛伦兹力提供向心力求出对应的速度．（3）粒子轨迹所对圆心最大时，在磁场中运动的最长时间．当其轨迹恰好与ab边相切或轨迹更小时，时间最长，求出圆心角，再求时间．‎ ‎（1）和（2）两和临界情况的运动轨迹如图所示 若粒子速度为，则，解得：‎ 设圆心在处对应圆弧与cd边相切，相应速度为 由几何关系得：‎ 解得：‎ 则有：‎ 设圆心在处对应圆弧与ab边相切，相应速度为 ‎ 由几何关系得：‎ 解得：‎ 则有：‎ ‎（3）由和可知，粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角越长，在磁场中运动的时间也越长．在磁场中运动的半径时，运动时间最长 则圆弧所对圆心角为 所以最长时间为