【物理】云南省红河州屏边县第一中学2019-2020学年高二上学期12月月考试题
云南省屏边县第一中学2019-2020学年上学期12月份考试
高二 物理
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间90分钟。
一、单选题(共12小题,每小题3.0分,共36分)
1.四个相同的灯泡按如图所示方式连接，关于四个灯泡的亮度，下列结论中正确的是( )
A．A灯、B灯一样亮，C灯次之，D灯最暗
B．A灯最亮、C灯次之，B与D灯最暗且亮度相同
C．A灯最亮、B与C灯一样亮，D灯最暗
D．A与B灯一样亮，C与D灯一样亮，但比A与B灯暗些
2.空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示．下列判断正确的是( )
A．O点的场强最小，电势最低
B． －x1处的电势和x1处的电势相等
C． 电子从x1处到－x1处的过程中速度先减小后增大
D． 电子从x1处到－x1处的过程中电势能一直减小
3.美国科学家阿斯顿发明的质谱仪可以用来鉴别同位素．钠23和钠24互为同位素．现把钠23和钠24的原子核，由静止从同一点放入质谱仪，经过分析可知( )
A． 电场力对钠23做功较多
B． 钠23在磁场中运动的速度较小
C． 钠23和钠24在磁场中运动的半径之比为23：24
D． 钠23和钠24在磁场中运动的半径之比为：2
4.带电粒子(重力不计)穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示了粒子的径迹，这是云室的原理，如图所示是云室的拍摄照片，云室中加了垂直于照片向外的匀强磁场，图中Oa、Ob、Oc、Od是从O
点发出的四种粒子的径迹，下列说法中正确的是( )
A． 四种粒子都带正电 B． 四种粒子都带负电
C． 打到a、b点的粒子带正电 D． 打到c、d点的粒子带正电
5.有一场强方向与x轴平行的静电场，电势φ随坐标x的变化的图线如图所示，如规定x轴正方向为场强的正方向，则该静电场的场强E随x变化的图线应是图中的哪一个？( )
A．B．C．D．
6.如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是( )
A．a代表的电阻丝较粗 B．b代表的电阻丝较粗
C．a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值 D． 图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比
7.如图所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知下列结论正确的是( )
A． 导体的电阻是0.02 Ω
B． 导体的电阻是5 Ω
C． 当导体两端的电压为10 V时，导体中的电流为0.2 A
D． 当导体中的电流为0.2 A时，导体两端电压为15 V
8.竖直放置的一对平行金属板的左极板上，用绝缘线悬挂了一个带负电的小球，将平行金属板按如图所示的电路连接，开关闭合后绝缘线与左极板间的夹角为θ.当滑动变阻器R的滑片在a位置时，电流表的读数为I1，夹角为θ1；当滑片在b位置时，电流表的读数为I2，夹角为θ2，则( )
A．θ1<θ2，I1
θ2，I1>I2
C．θ1＝θ2，I1＝I2 D．θ1<θ2，I1＝I2
9.在真空中有甲、乙两个点电荷，其相互作用力为F.要使它们之间的相互作用力为2F，下列方法可行的是( )
A． 使甲、乙电荷量都变为原来的倍 B． 使甲、乙电荷量都变为原来的倍
C． 使甲、乙之间距离变为原来的2 倍 D． 使甲、乙之间距离变为原来的倍
10.下列电路中属于“与”逻辑电路的是( )
A．B．C．D．
11.如图所示，矩形线框abcd与条形磁铁的中轴线位于同一平面内，线框内通有电流I，则线框受磁场力的情况( )
A．ab和cd受力，其它二边不受力 B．ab和cd受到的力大小相等方向相反
C．ad和bc受到的力大小相等，方向相反 D． 以上说法都不对
12.如图所示，负电荷q在电场中由P向Q做加速运动，而且加速度越来越大，由此可以判定，它所在的电场是图中的(
A． B． C． D．
二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)
13.（多选）如图甲所示，正方形区域内有垂直于纸面方向的磁场(边界处有磁场)，规定磁场方向垂直于纸面向里为正，磁感应强度B随时间t变化的情况如图乙所示．一个质量为m，带电量为＋q的粒子，在t＝0时刻从O点以速度v0沿x轴正方向射入磁场，粒子重力忽略不计．则下列说法中正确的是( )
A． 在T0时刻，若粒子没有射出磁场，则此时粒子的速度方向必沿x轴正方向
B． 若B0＝，粒子没有射出磁场，T0时刻粒子的坐标为(，)
C． 若粒子恰好没有从y轴射出磁场，则B0＝
D． 若B0＝，粒子没有射出磁场，T0时间内粒子运动的路程为
14.(多选)用如图所示的电路测定电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出了如图所示的U—I图象，由图象可知( )
A． 电池电动势为1.40 V
B． 电池内阻值为3.50 Ω
C． 外电路短路时的电流为0.40 A
D． 电压表的示数为1.20 V时，电流表的示数I′约为0.20 A
15.(多选)某导体的伏安特性曲线如图所示，由图可知( )
A． 此导体是线性元件 B． 此导体是非线性元件
C． 流过导体的电流增大时，导体的电阻逐渐减小
D． 流过导体的电流增大时，导体的电阻逐渐增大
16.(多选)如图所示，两个平行金属板M、N间有正交的匀强电场和匀强磁场区，电场方向由
M板指向N板，磁场方向垂直纸面向里，OO′为到两极板距离相等的平行于两板的直线．一质量为m，带电荷量为＋q的带电粒子，以速度v0从O点射入，沿OO′方向匀速通过场区，不计带电粒子的重力，则以下说法正确的是( )
A． 带电荷量为－q的粒子以v0从O点沿OO′方向射入仍能匀速通过场区
B． 带电荷量为2q的粒子以v0从O点沿OO′射入仍能匀速通过场区
C． 保持电场强度和磁感应强度大小不变，方向均与原来相反，粒子以v0从O点沿OO′射入，则粒子仍能匀速通过场区
D． 粒子仍以速度v0从右侧的O′点沿O′O方向射入，粒子仍能匀速通过场区
三、实验题(共2小题,共15分)
17.霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展．如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这种现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足UH＝k，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数．某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数．
(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“＋”接线柱与________(填“M”或“N”)端通过导线相连．
(2)已知薄片厚度d＝0.40 mm，该同学保持磁感应强度B＝0.10 T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表所示.
根据表中数据在图乙中画出UH－I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为________×10－3V·m·A－1·T－1(保留2位有效数字)．
(3)该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图丙所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片(未画出)．为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向________(填“a”或“b”)，S2掷向________(填“c”或“d”)．
为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中．在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件____和____(填器件代号)之间．
18.有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60 cm，电阻大约为6 Ω，横截面如图甲所示．
（1）用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为 mm；
（2）现有如下器材：
A．电流表（量程0.6 A，内阻约0.1 Ω）
B．电流表（量程3 A，内阻约0.03 Ω）
C．电压表（量程3 V，内阻约3 kΩ）
D．滑动变阻器（1 750 Ω，0.3 A）
E．滑动变阻器（15 Ω，3 A）
F．蓄电池（6 V，内阻很小）
G．开关一个，带夹子的导线若干
要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选 ，滑动变阻器应选 ．（只填代号字母）
（3）请将图丙所示的实际测量电路补充完整．
（4）已知金属管线样品材料的电阻率为ρ，通过多次测量得出金属管线的电阻为R
，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是 （所测物理量用字母表示并用文字说明）．计算中空部分横截面积的表达式为S= ．
四、计算题
19.电荷量q=1×10-4C的带正电的小物块静止在绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的电场，其电场强度E的大小与时间t的关系如图1所示，物块速度v的大小与时间t的关系如图2所示.重力加速度g=10 m/s2.求：
（1）物块与水平面间的动摩擦因数；
（2）物块在4 s内减少的电势能.
20.长为L的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电荷量为＋q、质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时速度恰与下极板成30°角，如图所示，不计粒子重力，求：
(1)粒子末速度的大小；
(2)匀强电场的场强；
(3)两板间的距离.
21.如图所示，两条间距为d，表面光滑的平行金属导轨M、N，导轨平面与水平面的倾角为θ，导轨的一端有一电池组与M、N相连，整个装置处在方向竖直向下、磁感强度为B的匀强磁场中．现将一质量为m的水平金属棒PQ与轨道垂直地置于导轨上，这时两导轨与金属棒在回路中的电阻值为R，PQ棒刚好处于静止状态．设电池组的内阻为r，试计算电池组的电动势E，并标明极性．
22.一个质量为m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面固定且置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面(g取10 m/s2)．求：
(1)小滑块带何种电荷？
(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度为多大？
(3)该斜面长度至少多长？
【参考答案】
1.B 2.D 3.D 4.D 5.B 6.B 7.C 8.A 9.B 10.B 11.D 12.C 13.ABC 14.AD 15.BD 16.ABC
17.(1)M (2)如图所示 1.5(1.4或1.6)(3)b c S1 E(或S2 E)
【解析】(1)根据左手定则得，正电荷向M端偏转，所以应将电压表的“＋”接线柱与M端通过导线相连．(2)UH—I图线如图所示．根据UH＝k知，图线的斜率为k＝k＝0.375，解得霍尔系数k＝1.5×10－3V·m·A－1·T－1.(3)为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向b，S2掷向c，为了保护电路，定值电阻应串联在S1和E(或S2和E)之间．
18.（1）1.125±0.001（2）A E
（3）如图所示
（4）管线的长度L．
【解析】（1）螺旋测微器的读数等于1 mm+0.01×12.5 mm=1.125 mm．
（2）电路中的电流大约为I=A=0.5 A，所以电流表选择A．
待测电阻较小，若选用大电阻滑动变阻器，测量误差角度，所以滑动变阻器选择E．
（3）待测电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，所以电流表采取外接法．
滑动变阻器可以采用限流式接法，也可以采用分压式接法．
（4）还需要测量的物理量是管线长度L，根据R=ρ，
则S=，
则中空部分的截面积S′=﹣S=．
19.(1)0.2 （2）14 J
【解析】（1）由图可知，前2 s物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有：qE1-μmg=ma，由图线知加速度为：a=1 m/s22 s后物块做匀速运动，由平衡条件有：qE2=μmg联立解得：q（E1-E2）=ma由图可得：E1=3×104N/C，E2=2×104N/C，代入数据解得：m=1 kg由qE2=μmg可得：μ=0.2．（2）物块在前2 s的位移为：x1＝×1×22m＝2 m，物块在2~4 s内的位移为：
x2=vt2=4 m电场力做正功为：W=qE1x1+qE2x2=（3×2+2×4）J =14 J，则电势能减少了14 J.
20. (1) (2) (3)L
【解析】 (1)粒子离开电场时，合速度与水平方向夹角为30°，由几何关系得合速度：v＝＝.
(2)粒子在匀强电场中做类平抛运动，
在水平方向上：L＝v0t，在竖直方向上：vy＝at，
vy＝v0tan 30°＝，
由牛顿第二定律得：qE＝ma解得：E＝.
(3)粒子做类平抛运动，
在竖直方向上：d＝at2，解得：d＝L.
21.正负极如图所示
【解析】如图，金属棒受mg、N和F作用处于静止，依平衡条件，可知F方向必水平向右，再依左手定则可知金属棒电流流向是P流向Q；
故对金属棒依平衡条件得：Nsin θ=F
Ncosθ=mg
根据安培力大小公式F=BIL
及闭合电路欧姆定律，E=I（r+R）
由上两式，解得：
22.(1)负电荷 (2)3.5 m/s (3)1.2 m
【解析】(1)小滑块在沿斜面下滑的过程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛伦兹力F作用，若要使小滑块离开斜面，则洛伦兹力F应垂直斜面向上，如图所示，根据左手定则可知，小滑块应带负电荷．
(2)小滑块沿斜面下滑的过程中，由平衡条件得F＋FN＝mgcosα，当支持力FN＝0时，小滑块脱离斜面．设此时小滑块速度为vmax，则此时小滑块所受洛伦兹力F＝qvmaxB，
所以vmax＝＝m/s≈3.5 m/s
(3)设该斜面长度至少为l，则小滑块离开斜面的临界情况为小滑块刚滑到斜面底端时．因为下滑过程中只有重力做功，由动能定理得mglsinα＝mv－0，所以斜面长至少为l＝＝m≈1.2 m.
