物理理卷·2018届广东省实验中学高二上学期期末考试（2017-01）

物理理卷·2018届广东省实验中学高二上学期期末考试（2017-01）

广东实验中学 2016—2017 学年（上）高二级期末模块考试 理 科 物 理 本试卷分选择题、非选择题二部分，共 8 页，满分 150 分，考试用时 120 分钟． 注意事项： 1．答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名．考号填写在答题卡上． 2．选择题每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动， 用橡皮擦干净后，再选涂其它答案；不能答在试卷上． 3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在另发的答题卷各题目指定 区域内的相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔 和涂改液.不按以上要求作答的答案无效． 4．考生必须保持答题卡的整洁，考试结束后，将答题卷和答题卡一并收回． 第一部分 选择题（共 88 分） 一、单项选择题（本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分．每题只有一个选项是正确的．） 1．首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家是（ ） A．安培 B．法拉第 C．奥斯特 D．特斯拉 2．电场强度 q FE  是用比值定义法定义的物理量，下列哪个物理量的表达式是不相同的物 理方法（ ） A．电流 rR EI  B．磁感应强度 IL FB  C．电容 U QC  D．电阻 I UR  3．电场中有 a、b 两点，a 点电势为 4V，带电量为 8102 －　 C 的负离子仅在电场力作用下从 a 运动到 b 的过程中，电场力做正功 8104 －　 J，则 （ ） A．b 点电势是 2V B．a、b 两点中，b 点电势较高 C．此电荷的电势能增加 D．该电荷速度一定减小 4．两只电阻的伏安特性曲线如图所示，则下列说法中正确的是（ ） A．两电阻的阻值为 R1 大于 R2 B．两电阻串联在电路中时，R1 两端电压大于 R2 两端电压 C．两电阻串联在电路中时，R1 消耗的功率小于 R2 消耗的功率 D．两电阻并联在电路中时，R1 的电流小于 R2 的电流 5． 如图所示，长为 2L 的直导线折成边长相等、夹角为 60°的 V 形，并置于与其所在平面 相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 B，当在该导线中通以电流强度为 I 的电流时，该 V I UO R1 R2 形通电导线受到的安培力大小为 ( ) A．0 B．0.5BIL C．BIL D．2BIL 6．两个分别带有电荷量 Q 和 3Q 的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为 r 的 两处，它们间库仑力的大小为 F 。两小球相互接触后将其固定距离变为 2 r ，则两球间 库仑力的大小为（ ） A．12F B． 4 3 F C． 3 4 F D． 12 F 7．如图所示，有一根直导线上通以恒定电流 I，方向垂直指向纸内，且和匀强磁场 B 垂直， 则在图中圆周上，磁感应强度数值最大的点是 ( ) A．a 点 B．b 点 C．c 点 D．d 点 8．如图所示是一火警报警电路的示意图．其中 R3 为用某种材料制成的传感器，这种材料的 电阻率随温度的升高而增大．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报 警器．当传感器 R3 所在处出现火情时，显示器的电流 I、报 警器两端的电压 U 的变化情况是 ( ) A．I 变大，U 变小 B．I 变小，U 变大 C．I 变小，U 变小 D．I 变大，U 变大 9．如图，光滑半圆形轨道与光滑曲面轨道在 B 处平滑连接，前者置于水平向里的匀强磁场 中，有一带正电小球从 A 静止释放，且能沿轨道前进，并恰能通过半圆形轨道最高点 C. 现若撤去磁场，使球从静止释放仍能恰好通过半圆形轨道最高点，则释放高度 H′与原释 放高度 H 的关系是 ( ) A．H′H D．无法确定 10．美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的 电荷量．如图所示，平行板电容器两极板 M、N 相距 d，两极板分别与电压为 U 的恒定电源两极连接，极板 M 带正电．现有一质量为 m 的带 电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为 k，则 ( ) A．油滴带正电 B．油滴带电荷量为mg Ud C．电容器的电容为kmgd U2 D．将极板 N 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动 二、多项选择题（本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分．有多项符合题目要求，全部选对 的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分．） 11．质量和电荷量都相等的带电粒子 M 和 N，以不同的速率经小孔 S 垂直进入匀强磁场， 带电粒子仅受洛伦兹力的作用，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是 ( ) A．M 带负电，N 带正电 B．M 的速率小于 N 的速率 C．洛伦兹力对 M、N 不做功 D．M 的运行时间大于 N 的运行时间 12．一充电后与电源断开的平行板电容器，保持两极板的正对面积、间距不变，在两极板间 插入一电介质，则 ( ) A．电容器的电容 C 增大 B．电容器的电容 C 减小 C．两极板间的电势差 U 增大 D．两极板间的电势差 U 减小 13．一台直流电动机的电阻为 R，额定电压为 U，额定电流为 I，当其正常工作时下述正确 的是 ( ) A．电动机所消耗的电功率为 IU B．t 秒内所产生的电热为 IUt C．t 秒内所产生的电热为 I2Rt D．t 秒内所产生的机械能为 IUt－I2Rt 14．如图，正点电荷放在 O 点，图中画出它产生的电场的六条对称分布的电场线。以水平 电场线上的 O’ 点为圆心画一个圆，与电场线分别相交于 a、b、c、d、 e，下列说法正确的是 ( ) A．b、e 两点的电场强度相同 B．a 点电势高于 e 点电势 C．b、c 两点间电势差等于 e、d 两点间电势差 D．电子沿圆周由 d 运动到 c，电场力做功为零 15．如图，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入一正方形的匀强磁场区，对从 ab 边 离开磁场的电子，下列判断正确的是 ( ) A．从 a 点离开的电子速度最小 B．从 a 点离开的电子在磁场中运动时间最短 C．从 b 点离开的电子运动半径最小 D．从 b 点离开的电子速度偏转角最小 16．回旋加速器的主要结构如图所示，两个 D 形空盒拼成一个圆形空腔，中间留一条缝隙， 当其工作时，关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列说法正确的是 A．与加速器的半径有关，半径越大，能量越大 B．与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大 C．与加速器的电场有关，电场越强，能量越大 D．与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量、电荷量越大，能量越大 17．如图所示的电路中，电源电动势为 E、内阻为 r，两平行金属板间有匀强磁场．开关 S 闭合后，当滑动变阻器滑片位于图示位置时，一带正电粒子恰好以速度v匀速穿过两板．若 不计重力，以下说法正确的是 ( ) A．如果将开关断开，粒子将继续沿直线运动 B．保持开关闭合，将 a 极板向下移动一点，粒子将向下偏转 C．保持开关闭合，将滑片 P 向上滑动一点，粒子将可能从下 极板边缘射出 D．保持开关闭合，将滑片 P 向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出 18．如图所示为一个质量为 m、带电荷量为＋q 的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上自由滑 动，细杆处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，圆环以初速度 v0 向右运动直至处于平衡状 态，则圆环克服摩擦力做的功可能为 ( ) A．0 B．1 2mv20 C． m3g2 2q2B2 D．1 2m(v20－m2g2 q2B2) D1 D2 ∽ a b 第二部分非选择题（共 62 分） 三、实验题（两题，共 20 分） 19．（8 分）某兴趣小组研究一金属丝的物理性质， (1) 首先用螺旋测微器测量其直径，其值为_____________mm。 为了进一步测量此金属丝电阻 Rx 的阻值，准备先用多用电表 粗测出它的阻值，然后再用伏安法精确地测量，实验室里准备 了以下器材： A．多用电表 B．电压表 Vl，量程 6 V，内阻约 10 kΩ C．电压表 V2，量程 15 V，内阻约 20 kΩ D．电流表 Al，量程 0.6 A，内阻约 0.2 Ω E．电流表 A2，量程 3 A，内阻约 0.02 Ω F．电源：电动势 E=7.5 V G．滑动变阻器 Rl，最大阻值 10 Ω，最大电流为 2 A H．滑动变阻器 R2，最大阻值 50 Ω，最大电流为 0.2 A I．导线、电键若干 (2) 在用多用电表粗测电阻时，该小组首先选用“×10”欧姆挡，其阻值如图甲中指针所示，为 了减小多用电表的读数误差，多用电表的选择开关应换用__________欧姆挡(选填“×100” 或“×1”)，并要重新进行________________________；按正确的操作程序再一次用多用电 表测量该待测电阻的阻值时，其阻值如图乙中指针所示，则 Rx 的阻值大约是_________Ω； (3) 在用伏安法测量该电阻的阻值时，要求待测电阻的电压从 0 开始可以连续调节，则在上 述器材中应选出的器材是 (填器材前面的字母代号) ； (4) 在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路图。 45 40 350 20．（12 分）某同学为了测一节干电池的电动势 E 和内电阻 r。 ⑴ 先用多用电表估测电动势 E。将选择开关旋至直流 2.5V 档，红、黑表笔与干电池的正、 负极相接，此时指针所指位置如图甲所示，则此时多用表的读数为_______V。 ⑵ 再用伏安法更精确地测量该干电池的电动势和内电阻，实验电路如图乙所示。请你用实 线代替导线在图丙中连接好实物，要求变阻器的滑动头向右滑动时，其电阻值变大。 ⑶ 由实验测得的 7 组数据已在图丁的 U-I 图上标出，请你完成图线。由图象可得 E＝_______V （保留三位有效数字），r＝_______Ω（保留两位有效数字）。 图甲 · S A V E、r 图乙 · 图丙 － 3 15 V － 30.6 A +－ 图丁 I/A U/V 1.50 1.40 1.30 1.20 1.10 0.00 0.10 0.20 0.30 ⑷ 这位同学对以上实验的系统误差进行了分析，其中正确的是 。 A．主要是由电压表的分流引起的 B．主要是由电流表的分压引起的 C．电动势测量值小于真实值 D．内阻测量值大于真实值 四、计算题（三题，共 42 分） 21．（10 分）质谱仪是研究同位素的重要仪器，如图所示为质谱仪原理示意图．设粒子质量 为 m、电荷量为 q，从 S1 无初速度释放进入电场，加速电场电压为 U，之后垂直磁场边 界进入匀强磁场，磁感应强度为 B．则粒子进入磁场时的速度是多大？打在底片上的位 置到 S3 的距离多大？粒子从进入磁场到打在底片上的时间是多少？（不计粒子重力） 22．（16 分）有一平行板电容器，内部为真空，两个极板的间距为 d ，极板长为 L，极板间 有一匀强电场，U 为两极板间的电压，电子从极板左端的正中央以初速 0v 射入，其方向 平行于极板，并打在极板边缘的 D 点，如下图（甲）所示。电子的电荷量用 e 表示， 质量用 m 表示，重力不计。回答下面问题（用字母表示结果）. （1）求电子打到 D 点的动能； （2）电子的初速 0v 必须大于何值，电子才能飞出极板； （3）若极板间没有电场，只有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，电子从极板左 端的正中央以平行于极板的初速 v 射入，如下图（乙）所示，讨论电子的初速 v 何值， 电子才能飞出极板？ d L d/2 （甲） d L d/2 （乙） v D D 23．（16 分）如图，空间区域Ⅰ、Ⅱ有匀强电场和匀强磁场，MN、PQ 为理想边界，Ⅰ区 域高度为 d，Ⅱ区域的高度足够大．匀强电场方向竖直向上；Ⅰ、Ⅱ区域的磁感应强度 均为 B，方向分别垂直纸面向里和向外．一个质量为 m，电量为 q 的带电小球从磁场上 方的 O 点由静止开始下落，进入场区后，恰能做匀速圆周运动．已知重力加速度为 g． (1)试判断小球的电性并求出电场强度 E 的大小； (2)若带电小球运动一定时间后恰能回到 O 点，求它释放时距 MN 的高度 h； (3)试讨论在 h 取不同值时，带电小球第一次穿出Ⅰ区域的过程中，电场力所做的功． 广东实验中学 2016—2017 学年（上）高二级期末模块考试 理 科 物 理 答 案 一、 单选题（4 分/题） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A B C C B A D A C 二、 多选题（6 分/题，漏选得 3 分） 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 答案 AC AD ACD CD BC AB BD ABD 三、 实验题（两题，共 20 分） 19. （8 分）（1）0.885±0.002mm （1 分） （2）“ ”欧姆挡 欧姆调零 9 Ω （3 分） （3）BDFGI （2 分） （4）如右图所示 （2 分） 20.（12 分） ⑴ 1.45±0.01（2 分）（有效数字位数不对的，不给分） O d h Ⅰ Ⅱ M N P Q B ⑵连线如图甲（2 分） ⑶图乙（2 分） （画折线不给分） 1.49±0.01（2 分） 1.0～1.1（2 分） ⑷AC(2 分) 四、计算题（三题，共 42 分） 21．（10 分） 解析 由 ，得粒子进入磁场时的速率为 v＝ 2qU m （3 分） 由 得，在磁场中运动的轨道半径为 r＝ 1 B 2mU q ， 所以打在底片上的位置到 S3 的距离 d=2r= 2 B 2mU q . （4 分） 再由 得 ,时间 （3 分） 22．（16 分） 解：（1）设电子打到 D 点时的动能为 Ek，由动能定理可得： ①（2 分） 由①式解得： ②（1 分） （2）设电子刚好打到极板边缘时的速度为 v，电子在平行板电容器间做类平抛运动，设 其在竖直方向的加速度为 a，在电场中的飞行时间为 t，则由电场力及牛顿第二定律、平抛 运动的规律可得： ③（1 分） ④（1 分） ⑤（1 分） 由③④⑤式联立解得： （1 分） 所以电子要逸出电容器，必有： （1 分） （3）在只有磁场情况下电子要逸出电容器，有两种情况. ①电子从左边出，做半圆周运动，其半径： ⑥（1 分） 由洛仑兹力和向心力公式可得： ⑦（1 分） 由⑦式解得： ⑧（1 分） 因此电子避开极板的条件是： ⑨（1 分） ②电子从右边出，做半圆周运动其半径： ⑩ 由⑩式解得： （1 分） 由洛仑兹力和向心力公式可得： 11（1 分） 由 11 式解得： 12 （1 分） 电子避开极板的条件是： （1 分） 23．（16 分） 解析：(1)带电小球进入复合场后，恰能做匀速圆周运动，合力为洛伦兹力，重力与电场力 平衡，重力竖直向下，电场力竖直向上，即小球带正电．．．。 由 qE=mg①解得 ② (2)带电小球在进入磁场前做自由落体运动，依机械能守恒有 mgh= mv2③ 带电小球在磁场中作匀速圆周运动，设半径为 R，依牛顿第二定律有 qvB=m ④ 由于带电小球在Ⅰ、Ⅱ两个区域运动过程中 q、v、B、m 的大小不变，故三段圆周运动 的半径相同，以三个圆心为顶点的三角形为等边三角形，边长为 2R，内角为 60º，如答图(a) 所示．由几何关系知 R= ⑤ 解得 h= ⑥；作出小球运动大致轨迹图 (3)当带电小球在Ⅰ区域作圆周运动的圆弧与 PQ 相切时，运动轨迹如答图(b)所示，有 半径 R=d⑦ 联立③④⑦式，解得 h0= ⑧ 讨论：i．当 hh0 时，带电小球进入磁场Ⅰ区域后由下边界 PQ 第一次穿出磁场Ⅰ区域进入Ⅱ 区域，此过程电场力做功 W=－qEd⑩ 将②式代入得 W=－mgd11 评分说明：第(3)问讨论对于当 h=h0 时的临界情况不做要求，即电场力做功 W=0 或者 W=－mgd 均可以。