2017-2018学年陕西省西安中学高二上学期期中考试物理（实验班）试题 解析版

2017-2018学年陕西省西安中学高二上学期期中考试物理（实验班）试题 解析版

西安中学2017—2018学年度第一学期期中考试 高二物理（实验班）试题 ‎（时间：90分钟 满分：100分） 命题人：‎ 一、单项选择题：（每题3分，共30分）‎ ‎1. 如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，让两极板带电后，若一带正电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则下列说法正确的是：　‎ ‎　‎ A. 上极板一定带正电 B. 粒子的动能逐渐增加 C. 粒子的电势能逐渐增加 D. 粒子可能做匀速直线运动 ‎【答案】C ‎【解析】粒子做直线运动，其重力和电场力的合力应与速度共线，如图所示，‎ 带正电粒子受电场力斜向上，上极板一定带负电，下极板一定带正电，选项A错误；‎ 合力做负功，动能减小，选项B错误；‎ 粒子运动过程中电场力做负功，因而电势能增加，选项C正确；‎ 电容器的极板与直流电源相连，即其电压、板间的场强不变，则电场力不变，合力恒定，因而粒子做匀变速直线运动，选项D错误；‎ 故选C。‎ ‎2. 一只阴极射线管，左侧P点处不断有电子水平射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，当通入如图方向从B到A的电流时，电子的运动方向将：‎ A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向纸内偏转 D. 向纸外偏转 ‎【答案】B ‎【解析】AB中电流的方向由B向A，由右手定则得到阴极射线管处的磁场垂直纸面向里，左侧P点处不断有电子水平射出，由左手定则得电子的运动方向将向下偏转，故B正确，ACD错误；‎ 故选B。‎ ‎3. 如图所示，磁场方向竖直向下，电流方向一定的通电直导线ab由图示位置1绕a点在竖直平面内转到位置2，这个过程中通电直导线所受的安培力：‎ A. 数值变大，方向不变 B. 数值变小，方向改变 C. 数值不变，方向改变 D. 数值不变，方向不变 ‎【答案】A ‎【解析】通电直导线所受的安培力，是导线与磁场方向的夹角，由题知，B、I、L不变，增大，则F增大；‎ 根据左手定则判断可知，安培力方向始终与纸面垂直向里或向外，保持不变；故A正确，BCD错误；‎ 故选A。‎ ‎4. 如图，在同一铁芯上绕两个线圈A和B，单刀双掷开关 S原来接触点1，现在把它扳向触点2，则在开关S断开1和闭合2的过程中，流过电阻R中电流的方向是：‎ A. 先由P到Q，再由Q到P B. 先由Q到P，再由P到Q C. 始终是由Q到P D. 始终是由P到Q ‎【答案】C ‎【解析】当S接触点1时，A和B中的原磁场方向均向右，当S断开触点1时，B中向右的磁通量减少，B中感应电流的磁场阻碍原磁通量的减少，从而B中感应电流的磁场也向右，由楞次定律和安培定则可以判断R中电流方向由Q到P。‎ 当S由断开到闭合2触点的瞬间，B中由原来没有磁场到出现向左的磁场，则B中原磁通量为向左增加，由楞次定律可知，B中产生的感应电流的磁场方向仍为向右，故R中电流方向仍为Q到P；故C正确，ABD错误；‎ 故选C。‎ ‎5. 如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态．在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P，当P中通以方向向外的电流时：‎ A. 导线框将向左摆动 B. 导线框将向右摆动 C. 从上往下看，导线框将顺时针转动 D. 从上往下看，导线框将逆时针转动 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：当直导线P中通以方向向外的电流时，由安培定则可判断出长直导线P产生的磁场方向为逆时针方向，磁感线是以P为圆心的同心圆，半圆弧导线与磁感线平行不受安培力，由左手定则可判断出直导线ab所受的安培力方向垂直纸面向外，cd所受的安培力方向垂直纸面向里，从上往下看，导线框将逆时针转动，故D正确．‎ 考点：本题主要考查对右手螺旋定则和左手定则的理解和应用．‎ ‎6. 用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MP=l1，NP= l2，则Rx的阻值为：‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：电阻丝MP段与PN段电压之比等于R0和Rx的电压比，即；通过电流表G的电流为零，说明通过电阻丝两侧的电流是相等的，而总电流一定，故通过R0和Rx的电流也相等，故；根据电阻定律公式，有；故，解得故选：C．‎ 考点：欧姆定律的应用。‎ ‎7. 如图所示，场强为E的匀强电场中有一半径为R的圆，其所在平面与电场线平行，O为圆心，A、B为圆周上的两点，且AO垂直于BO．现将电量为q的电子从A点以相同的初动能向不同方向发射，到达圆周上各点时，其中过B点的动能最大．不计重力和空气阻力，则下列说法正确的是： ‎ A. 电场方向一定由B指向A B. 电场方向一定由O指向B C. 电场力做功最小值为EqR D. 电场力做功最大值为EqR ‎【答案】D ‎【解析】在匀强电场中，将电量为q的电子从A点以相同的初动能向不同方向发射，到达圆周上各点时，其中过B点的动能最大，说明圆周上比A点电势低且与A点电势差最大的点只有B点一点，也即过B点的等势线与圆周只有一个交点，这只能是过B点的圆周的切线，因而电场线一定沿过B点的半径由B指向O，故A、B错误；‎ AB两点电势差最大，电场力做功最大， A、B两点之间的电势差U＝Ed＝ER，故电场力做功W＝qU＝qER，C项错误，D项正确；‎ 故选D。‎ ‎8. 如图所示，匀强磁场的边界为平行四边形ABDC，其中AC边与对角线BC垂直，一束电子以大小不同的速度沿BC从B点射入磁场，不计电子的重力和电子之间的相互作用，关于电子在磁场中运动的情况，下列说法中正确的是：‎ A. 入射速度越大的电子，其运动时间越长 B. 入射速度越大的电子，其运动轨迹越长 C. 从AB边出射的电子的运动时间都相等 D. 从AC 边出射的电子的运动时间都相等 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：电子做圆周运动的周期T=，保持不变，电子在磁场中运动时间为t=，轨迹对应的圆心角θ越大，运动时间越长．电子沿BC方向入射，若从AB边射出时，根据几何知识可知在AB边射出的电子轨迹所对应的圆心角相等，在磁场中运动时间相等，与速度无关．故A错误，C正确．从AC边射出的电子轨迹对应的圆心角不相等，且入射速度越大，其运动轨迹越短，在磁场中运动时间不相等．故BD错误．‎ 考点：本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动。‎ ‎9. 如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里．P为屏上的一个小孔．PC与MN垂直．一群质量为m、带电荷量为－q的粒子(不计重力)，以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域．粒子入射方向在与磁场B 垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内．则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为： ‎ ‎ ‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：任取一粒子分析，作出圆周运动的轨迹，则可得出粒子打在屏上的位置与粒子与PC夹角的关系，则可得出粒子打在屏上的最远点及最近点，即可得出打中的长度．‎ 由可知，,如图所示，取一粒子，设粒子与PC夹角为α，则由几何关系可知，打在屏上的距离与P点相距,故可知，当时，打在屏上的距离最远，最远距离为2R；当时，打在屏上的距离最近，最近距离为；故有粒子打中的区域为。‎ 故选D 考点：带电粒子在匀强磁场中的运动 点评：带电粒子在磁场运动区域的判断时，要注意寻找一般表达式，通过分析再找出可能的边界；另外本题中关于PC两边对称的粒子方向均可适合。‎ ‎10. 如图所示，D是一只理想二极管（具有单向导电特征，导电方向为a-b）．平行板电容器的A、B两极板间有一带电粒子，在P点处于静止状态．以Ｅ表示两极板间的电场强度，U表示两极板间的电压，Ｅp表示电荷在P点的电势能．若保持极板B不动，将极板A稍向上平移，则下列说法中正确的是：‎ A. E变小 B. U不变 C. Ｅp不变 D. 粒子将向下移动 ‎【答案】C ‎【解析】电容器的电容决定式为，当A板向上平移时，极板距离d增大，电容器的电容减小，若电容器的电压不变时，则电容器所带电量将要减小，由于二极管具有单向导电性，电容器上电荷放不掉，电荷不能流回电源，所以电容器的电量保持不变，由于电容C减小，由电容的定义式，可知，U变大，故B错误；再根据，E保持不变，故A错误；P与B板间电势差UPB=EdPB，E、dPB都不变，UPB保持不变，P点的电势保持不变，则电荷在P点电势能EP不变，故C正确；E保持不变，电场力F=qE保持不变，粒子在P点处于静止状态，故D错误；‎ 故选C。‎ 二、多项选择题：（每题4分，共16分）‎ ‎11. 以下说法正确的是：‎ A. 首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家是安培 B. 磁通量为零的地方，磁感应强度也为零 C. 通电导线放在磁场中某处不受安培力时，则该处的磁感应强度不一定为零 D. 根据安培的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，那么由此可断定地球应该带负电 ‎【答案】CD ‎【解析】A、最早发现通电导线周围存在磁场的科学家是奥斯特，故A错误；‎ B、根据磁通量的计算公式Φ=BSsinθ，可知磁通量为零的地方，磁感应强度不一定为零，故C错误；‎ C、将通电导线放入磁场中，当平行放入时导线不受安培力；当垂直放入时导线所受安培力达到最大，故通电导线放在磁场中某处不受安培力的作用时，则该处的磁感应强度可能零，也可能不为零，故C正确；‎ D、在磁体外部磁感线总是从N极出发指向S 极，由此可知地磁场由南至北，由右手螺定则可知电流方向自东向西，由于地球自转为自西向东，由此可知地球带负电，故D正确；‎ 故选CD。‎ ‎12. 如图所示，一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上，整个装置处在与杆垂直的水平方向的匀强磁场中，现使滑环获得向右的初速度，滑环在杆上的运动情况可能是：‎ ‎ ‎ A. 始终作匀速运动 B. 先作加速运动，后作匀速运动 C. 先作减速运动，后作匀速运动 D. 先作减速运动，最后静止在杆上 ‎【答案】ACD ‎【解析】A、给滑环套一个初速度，将受到向上的洛伦兹力，若洛伦兹力等于物体的重力，滑环将做匀速直线运动．故A正确；‎ B、滑环在水平方向上受到摩擦力，不可能加速运动．故B错误；‎ C、若重力小于洛伦兹力，滑环受到向下的弹力，则受到摩擦力，做减速运动，当洛伦兹力等于重力时，又做匀速运动，故C正确；‎ D、若重力大于洛伦兹力，滑环受到向上的弹力，则受到摩擦力，将做减速运动，最后速度为零，故D正确．‎ 故选ACD。‎ ‎13. 如图所示，竖直放置的平行板电容器，A板接电源正极，B板接电源负极，在电容器中加一与电场方向垂直的、水平向里的匀强磁场。一批带正电的微粒从A板中点小孔C射入，射入的速度大小方向各不相同，考虑微粒所受重力，微粒在平行板A、B间运动过程中：‎ A. 微粒的动能可能增加 B. 微粒的机械能不变 C. 有的微粒可以做匀速圆周运动 D. 有的微粒可能做匀速直线运动 ‎【答案】AD ‎【解析】试题分析：带电微粒受到重力、洛伦兹力和电场力。若速度较大，则洛伦兹力向上且可能大于重力，此时将向上偏，洛伦兹力不做功，重力做负功，电场力做正功，则动能可能不变，可能减小，也可能增大，若速度较小，则洛伦兹力可能小于重力，微粒将向下偏，重力做正功，电场力做正功，动能一定增大，选项A错误.由于除重力以外的电场力对微粒做了功，机械能不守恒，故选项B错误。因液滴重力与电场力不可能平衡，所以粒子不可能做匀速圆周运动，选项C错误。若洛伦兹力与重力、电场力三力平衡，粒子可能做匀速直线运动，选项D正确.故选D.‎ 考点：本题考查了带电微粒在复合场中的运动、能量守恒定律、运动的判断.‎ ‎14. 为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个侧面内分别固定有金属板作为电极．污水充满管口并从左向右流经该装置时，接在M、N两端间的电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，则下列说法中正确的是：‎ ‎ ‎ A. N端的电势比M端的高 B. 若污水中正负离子数相同，则前后表面的电势差为零 C. 电压表的示数U跟c成反比，跟a和b都无关 D. 电压表的示数U跟污水的流量Q成正比 ‎【答案】ACD ‎【解析】试题分析：污水充满管口从左向右流经排污管，根据左手定则判断出正负电荷所受的洛伦兹力，知道正负电荷向哪一个极板偏转，两极板带上电荷后，在前后两个内侧面之间形成电势差，最终电荷受洛伦兹力和电场力处于平衡．‎ 解：A、B、正负电荷从左向右移动，根据左手定则，正电荷所受的洛伦兹力指向后表面，负电荷所受的洛伦兹力指向前表面，所以后表面电极的电势比前表面电极电势高．故A正确，B错误 C、D、最终稳定时，电荷受洛伦兹力和电场力平衡，有：‎ qvB=q 解得：U=Bbv 污水的流量：‎ Q=vS=vbc=bc=‎ 即：U=，即电压表的示数U跟污水的流量Q成正比，与c成反比，与ab无关，故C错误，D正确；‎ 故选：AD．‎ ‎【点评】解决本题的关键根据左手定则判断运动电荷的洛伦兹力的方向，知道最终稳定时，电荷受洛伦兹力和电场力平衡．‎ 三、实验题：（每空2分，电路图4分，共24分）‎ ‎15. 某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案，实验室提供的器材有： ‎ A．电流表A1（内阻Rg=10Ω，满偏电流Ig=6mA） ‎ B．电流表A2（内阻约为0.2Ω，量程为60mA） ‎ C．定值电阻R0=990Ω D．滑动变阻器R（5Ω，2A） ‎ E．干电池组（6V，内阻不计） F．一个开关和导线若干 ‎ 螺旋测微器，游标卡尺 ‎ ‎（1）如图1，用螺旋测微器测金属棒直径为 ______ mm；如图2用20分度游标卡尺测金属棒长度为 ______ cm． ‎ ‎（2）用多用电表粗测金属棒的阻值：当用“100Ω”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用 ______ 挡（填“10Ω”或“1KΩ”），换挡并进行一系列正确操作后，指针静止时如图3所示，则金属棒的阻值约为 ________ Ω． ‎ ‎（3）根据提供的器材，设计一个实验电路，要求尽可能测量多组数据，并尽可能精确测量金属棒的阻值．请将设计的电路图画到图4的方框里。 ‎ ‎（4）若实验测得电流表A1示数为I1，电流表A2示数为I2，则金属棒电阻的表达式为Rx= ________ ．（用I1，I2，R0，Rg表示）‎ ‎【答案】 (1). 6.125 (2). 10.230 (3). 10 (4). 100 (5). (6). ‎ ‎【解析】试题分析：（1）螺旋测微器固度刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器示数；游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数．‎ ‎（2）由欧姆表测电阻要选择合适的挡位使指针指在中央刻度线附近；欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数．‎ ‎（3）根据伏安法测电阻的实验原理与所给实验器材作出电路图．‎ ‎（4）根据电路图应用欧姆定律求出电阻阻值．‎ 解：（1）由图示螺旋测微器可知，其示数为：6mm+12.6×0.01mm=6.126mm，由图示游标卡尺可知，其示数为：102mm+6×0.05mm=102.30mm=10.230cm；‎ ‎（2）用欧姆表“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，应该换用×1Ω挡，挡并进行一系列正确操作，由图3所示可知，则金属棒的阻约为10×1Ω=10Ω；‎ ‎（4）金属棒电阻阻值：Rx==；‎ 故答案为：（1）6.126；10.230；（2）×1Ω；10；（3）如图所示；（4）．‎ ‎【点评】本题考查了螺旋测微器与游标卡尺读数、欧姆表的使用方法、设计电路图、求电阻阻值；螺旋测微器固度刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器示数；游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数，螺旋测微器需要估读，游标卡尺不需要估读．‎ ‎16. 手机、电脑等电器已经普及到人们的日常生活中，这些电器都要用到蓄电池．某同学利用下列器材测定一节蓄电池的电动势和内阻．蓄电池的电动势约为4V.‎ A．量程是0.6A，内阻约为0.5Ω的电流表；‎ B．量程是5V，内阻是6kΩ的电压表；‎ C．量程是15V，内阻是30kΩ的电压表；‎ D．阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器；‎ E．阻值为0～10Ω，额定电流为2A的滑动变阻器；‎ F．定值电阻4Ω，额定功率4W；‎ G．开关S一个，导线若干．‎ ‎(1)为了减小实验误差，电压表应选择________(填器材代号)，图中的导线应连接到________处(填“①”或“②”)，改变滑动变阻器阻值的时候，为了使电压表和电流表的读数变化比较明显，滑动变阻器应选择________(填器材代号)．‎ ‎(2)用(1)问中的实验电路进行测量，读出电压表和电流表的读数，画出对应的U－I图线如图（a）所示，由图线可得该蓄电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω.(结果保留两位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). B (2). ① (3). E (4). 4.2 (5). 1.33‎ ‎【解析】（1）蓄电池的电动势约为3V，为了减小实验误差，电压表应选择B；蓄电池内阻较小，为了避免电流表分压带来较大的误差所以采用电流表的内接法，即选择①；改变滑动变阻器阻值时，为了使电压表和电流表的读数变化比较明显，滑动变阻器应选择E；‎ ‎（2）与图所示电源U-I图象可知，图象与纵轴交点坐标值是4.2，则电源电动势E=4.2V，‎ 电源内阻 四、计算题：（共30分）‎ ‎17. 如图所示，两平行光滑导轨倾斜放置θ= 45°，相距为20cm，金属棒MN的质量为10g，电阻为5Ω，匀强磁场磁感应强度B方向竖直向下，大小为0.8T，电源电动势为10V，内阻r=1Ω，当开关S闭合时，MN处于平衡。求变阻器R1的取值为多少?（g取10m /s2）‎ ‎ ‎ ‎【答案】10‎ ‎ ‎ 安培力的大小F=ILB 根据闭合电路欧姆定律 解得： R2=7Ω 考点：安培力；物体的平衡 ‎18. 如图所示，在竖直平面内，水平x 轴的上方和下方分别存在方向垂直纸面向外和方向垂直纸面向里的匀强磁场，x轴上方磁感应强度大小为B1，并且在第一象限和第二象限有方向相反、强弱相同的平行于x轴的匀强电场，电场强度大小为E1，一质量为m的带电小球从y轴上的A(0，L)位置斜向下与y轴负半轴成60°角射入第一象限，恰能做匀速直线运动．‎ ‎(1)判断带电小球带正电还是负电？并求出所带电荷量q及入射的速度大小；‎ ‎(2)为使得带电小球在x轴下方的磁场中能做匀速圆周运动，需要在x轴下方空间加一匀强电场，求所加匀强电场的方向和电场强度的大小；‎ ‎(3)在满足第(2)问的基础上，若在x轴上安装有一段绝缘弹性薄板，并且调节x轴下方的磁场强弱，使带电小球恰好与绝缘弹性板碰撞两次从x轴上的某一位置返回到x轴的上方(带电小球与弹性板碰撞时，既无电荷转移，也无能量损失，并且入射方向和反射方向与弹性板的夹角相同)，然后恰能做匀速直线运动至y轴上的A(0，L)位置，求：①绝缘弹性板的最小长度；②x轴下方磁场的磁感应强度？‎ ‎【答案】(1)负电　q＝　v＝　(2)竖直向下 E1(3) ‎ ‎【解析】（1）小球在第一象限中的受力分析如图所示，所以带电小球的电性为负电，‎ 又 即 ‎（2）小球若在x轴下方的磁场中做匀速圆周运动，必须使得电场力与重力二力平衡，即应施加一竖直向下的匀强电场，且电场强度大小满足 即 ‎（3）要想让小球恰好与弹性板发生两次碰撞，并且碰撞后返回x轴上方空间匀速运动到A点，则其轨迹应该如图所示，且由几何关系可知：‎ ‎3PD=2ON ‎ 联立上述方程解得 设在x轴下方的磁场磁感应强度为B，则满足 又 下方的磁场磁感应强度为 ‎ ‎