2017-2018学年广西桂林市第十八中学高二上学期期中考试物理（理）试题 解析版

2017-2018学年广西桂林市第十八中学高二上学期期中考试物理（理）试题 解析版

桂林市第十八中学2017-2018学年高二上学期期中考试卷 物理（理科）‎ 一、单项选择题：（10小题，每小题3分，共30分。每小题中只有一个正确选项，不选、错选或多选均得零分。）‎ ‎1. 电场中有一点P，下列哪种说法是正确的(　 　)‎ A. 若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强减半 B. 若P点没有试探电荷，则P点场强为零 C. P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向 D. P点场强越大，则同一电荷在P点所受静电力越大 ‎【答案】C ‎【解析】场强反映电场本身的强弱和方向，由电场本身决定，与试探电荷无关，则P点的场强不变，故A错误；场强是描述电场本身性质的物理量，与放入电场的试探电荷无关，故B错误；P点的场强方向是放在该点的正电荷的受力方向，与放在该点的负电荷的受力方向相反，故C错误；由电场力公式F=qE，知P点场强越大，则同一电荷在P点所受静电力越大，故D正确。所以D正确，ABC错误。‎ ‎2. 下列说法中正确的是（ ）‎ A. 磁感线是磁场中客观存在的 B. 磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止 C. 磁极之间的相互作用是通过磁场发生的 D. 电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：磁感线是为了形象描述磁场的强弱与方向，引入的假象的曲线，不是客观存在，故A错误；磁感线是封闭的曲线，在磁体外部从N到S，内部从S到N，所以B错误；磁体的周围存在磁场，磁场对放入其中的磁体由力的作用，即磁体间的相互作用是通过磁场实现的，所以C正确；当电流元与磁场垂直时，F=BIL，若不垂直时，F=BILsinθ，其中θ为 电流元与磁场方向的夹角，所以D错误。‎ 考点：本题考查磁感线、安培力等。‎ ‎3. 一根较容易形变的弹性导线，将上下两端固定，当没有磁场时，导线呈直线状态．现使导线通过电流，方向自下而上（如图中箭头所示），分别加上方向竖直向上、垂直于纸面向里、垂直于纸面向外的匀强磁场时，下列描述导线发生形变的四个图示中正确的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】A图示电流与磁场平行，导线不受力的作用，故A错误；B图由左手定则可知，安培力的方向水平向左，故B错误；C图由左手定则可知，安培力的方向水平向右，故C错误；D图由左手定则可知，安培力的方向水平向右，故D正确。所以D正确，ABC错误。‎ ‎4. 伏安法是一种常用的测量导体电阻的方法，某同学分别用如图（a）、（b）两种接法测量一个电阻器的阻值，以下结论正确的是 （ ）‎ A. 用图（a）接法测得的电阻值偏大 B. 用图（b）接法测得的电阻值偏大 C. 用图中两种接法测得的电阻值都偏大 D. 用图中两种接法测得的电阻值都偏小 ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：a图接法：电压表的示数为R两端的电压和安培表两端的电压之和，即U=UR+UA电流表的示数I是通过R的真实值，则；b图接法中：电流表的示数为通过电阻的电流和电压表的电流之和，即I=IR+IV电压表的示数U是R两端电压的真实值，则，故A选项正确。‎ 考点：伏安法测电阻.‎ ‎【名师点睛】此题考查了伏安法测电阻的两个电路；知道待测电阻远大于电流表内阻时，电流表的分压小，可忽略不计，用电流表内接法．测量值偏大．待测电阻远小于电压表内阻时，电压表的分流小，可忽略不计，用电流表外接法，测量值偏小．‎ ‎5. 三个相同的金属小球，原来有两个小球带电荷量相等，相互间的引力为F ‎，用第三个不带电的小球依次接触两个带电小球后再移走，则原来两个带电小球之间的相互吸引力变为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】因为题中两球之间为吸引力，故两者带等量异种电荷，假设A带电量为Q，B带电量为-，两球之间的相互吸引力的大小是，第三个不带电的金属小球C与A接触后，A和C的电量都为，C与B接触时先中和再平分，则C、B分开后电量均为，这时，A、B两球之间的相互作用力的大小，故C正确．‎ ‎【点睛】要清楚带电体相互接触后移开，同种电荷电量平分，异种电荷电量先中和再平分．根据库仑定律的内容，找出变化量和不变量求出问题．‎ ‎6. 如图，A、B、C是平行纸面的匀强电场中的三点，它们之间的距离均为L，电荷量为q＝1.0×10－5 C的负电荷由A移动到C电场力做功W1＝4.0×10－5 J，该电荷由C移动到B电场力做功W2＝－2.0×10－5 J，若B点电势为零，以下说法正确的是(　 　)‎ A. A点电势为2 V B. A点电势为－2 V C. 匀强电场的方向为由A指向C D. 匀强电场的方向为垂直于AC指向B ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：对于C、B间电势差为，若B点电势为零，，则C点电势．而A与C间的电势差为，，则A点电势 ‎，故A错误，B正确；AC连线的中点M电势为0，M与B点的连线即为等势线，且电场线垂直于等势线，三角形ABC为等边三角形，BM⊥AC，根据沿着电场线方向，电势降低，则有匀强电场的方向由C到A，故C正确D错误；‎ 考点：考查了电场力做功与电势差的关系 ‎【名师点睛】本题考查对电势差公式的应用能力，应用时，各量均需代入符号．注意电势有正负，而电压没有正负可言．‎ ‎7. 如图，在真空中一条竖直向下的电场线上有a、b两点．一带电质点在a处由静止释放后沿电场线向上运动，到达b点时速度恰好为零．则下面说法正确的是 （ ）‎ A. 该带电质点一定带正电荷 B. 该带电质点一定带负电荷 C. a点的电场强度小于b点的电场强度 D. 质点在b点所受到的合力一定为零 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：带电质点由a点释放后向下运动，到达b点时速度恰好为零，则质点先做加速运动，后做减速运动，电场力的方向必定向上，与电场线方向相反，可知该质点一定带负电，故B正确，A错误；带电质点到b点时速度又减为零，可知质点的运动过程中，合力先向上再向下，即重力不变，电场力减小，由电场力公式F=qE可知，a处电场强度大于b处电场强度，故C正确；由上分析可知，质点在b点所受到的合力一定大于零，故D错误．故选BC．‎ 考点：带电粒子在复合场中的运动 ‎【名师点睛】解决带电粒子在复合场中的运动，要正确进行受力分析，确定其运动状态，然后依据相关规律求解．‎ ‎8. 如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，由此可知 （ ）‎ A. 带电粒子在R点时的速度大小大于在Q点时的速度大小 B. 带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大 C. 带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小，比在P点时的大 D. 带电粒子在R点时的加速度大小小于在Q点时的加速度大小 ‎【答案】A ‎ ‎ 点睛：该类题目中，首先根据轨迹弯曲的方向判断出粒子受力的方向是解题的关键．根据电场线与等势面垂直，作出电场线，得到一些特殊点（电场线与等势面交点以及已知点）的电场力方向，同时结合能量的观点分析是解决这类问题常用方法。‎ ‎9. 如图，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该电源上，则（　 　）‎ A. R2接在电源上时，电源的输出功率较大 B. R1接在电源上时，电源的总功率较大 C. R2接在电源上时，电源的效率较高 D. 电源的输出功率一样大 ‎【答案】A ‎【解析】由两图线的交点可知，R1接在电源上时电压U1=0.75U0，通过R1的电流 I1=0.25I0，则电源的输出功率：，R1接在电源上时电压U2=0.5U0，通过R1的电流 I2=0.5I0，则电源的输出功率：，由此可知则R2接在电源上时，电源的输出功率较大，故A正确，D错误；电源的总功率P=EI ‎，与电流成正比，则知R2接在电源上时，电源的总功率较大，故B错误；电源效率为：，可知电源的效率与路端电压成正比，R1接在电源上时路端电压大，效率较高，故C错误。所以A正确，BCD错误。‎ ‎10. 如图，在竖直放置的光滑的半圆弧形绝缘固定细管的圆心O处放一个固定的点电荷，将质量为m、带电量为+q的可视为质点的小球从圆管的水平直径端点A由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力，则放于圆心处的点电荷在OB中点处的电场强度的大小为（ ）‎ ‎ ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】由于点电荷形成的电场中，以点电荷为圆心的圆面上的电势相等，为等势面，所以在该面上移动，电场力不做功，故在B点有，根据牛顿第二定律可得，联立解得，根据可知，在点B处有，在OB中点处有，D正确．‎ 二、多项选择题：（4小题，每小题4分，共16分。每小题至少有两个正确选项，选对但不全得2分，错选或不选均得零分。）‎ ‎11. 如图，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器的极板N与静电计相接，极板M接地，静电计的外壳也接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在两板相距一定距离d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度。在整个实验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小（ ）‎ A. 将M板向下平移 B. 将M板沿水平向右方向靠近N板 C. 在M、N之间插入云母板 D. 将M板向上移动的同时远离N板 ‎【答案】BC ‎【解析】试题分析：由题意，电容器所带电量Q保持不变，静电计指针张角变小，板间电势差U变小，由分析可知，电容C应变大，根据分析可知，增大正对面积，减小板间距离、或插入电介质，或插入金属板．所以BC正确．故选BC．‎ 考点：电容器的动态分析 ‎【名师点睛】对于电容器的动态变化问题，关键要抓住不变量，是电量一定还是两版间的电势差一定，根据电容的定义式和决定式进行分析。‎ ‎12. 如图，在正交的匀强电场和磁场的区域内(磁场水平向内)，有一粒子恰能沿直线从左向右飞过此区域(不计粒子重力)，则(　 　)‎ A. 若粒子带正电，E方向应向下 B. 若粒子带负电，E方向应向上 C. 若粒子带正电，E方向应向上 D. 不管粒子带何种电，E方向都向下 ‎【答案】AD ‎【解析】在复合场中对带电粒子进行正确的受力分析，在不计重力的情况下，离子在复合场中沿水平方向直线通过故有，若粒子带正电，则受洛伦兹力向上，而电场力向下，所以电场强度的方向向下；若带负电，则受洛伦兹力向下，而电场力向上，所以电场强度的方向向下，因此AD正确，BC错误。‎ 点睛：本题考查了速度选择器的工作原理，速度选择器是利用电场力等于洛伦兹力的原理进行工作的，故速度选择器只能选择速度而不能选择电性。‎ ‎13. 如图所示电路，开始时K处于断开状态，A1、A2、V1、V2示数分别为I1、I2、U1、U2，现将K闭合，下列对各表读数的变化情况判断正确的是（ ）‎ A. U1减小 B. U2减小 C. I1增大 D. I2增大 ‎【答案】BC ‎【解析】将电键K闭合后，外电路总电阻减小，总电流增大，根据U=E-I总r可知内电压增大，路端电压减小，则I1增大，U2减小，根据欧姆定律可知，U1增大．由串联电路分压规律可知，R2的电压减小，则I2减小，故BC正确，AD错误。‎ ‎14. 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场．在该区域中，有一个竖直放置光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球．O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，bd沿水平方向．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端a点由静止释放．下列判断正确的是（ ）‎ A. 小球能越过与O等高的d点并继续沿环向上运动 B. 当小球运动到bc中点时，洛仑兹力最大 C. 小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大 D. 小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小 ‎【答案】BD ‎【解析】试题分析：电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方45°，由于合力是恒力，故类似于新的重力，所以ad弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点”．关于圆心对称的位置（即bc弧的中点）就是“最低点”，速度最大．再根据竖直平面内的圆周运动的相关知识解题即可．‎ 电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方45°，由于合力是恒力，故类似于新的重力，所以ad弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点”．关于圆心对称的位置（即bc弧的中点）就是“最低点”，速度最大．由于a、d两点关于新的最高点对称，若从a点静止释放，最高运动到d点，A错误；由于bc弧的中点相当于“最低点”，速度最大，当然这个位置洛伦兹力最大，B错误；从a到b，重力和电场力都做正功，重力势能和电势能都减少，C错误；小球从b点运动到c点，电场力做负功，电势能增大，但由于bc 弧的中点速度最大，所以动能先增后减，D正确．‎ 三、填空题：（共18分） ‎ ‎15. 在“测定金属的电阻率”的实验中，‎ ‎（1）某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图1所示，则该金属丝的直径为______mm．‎ ‎（2）用量程为3V的电压表和量程为0.6A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图2所示，则电压表的读数为______ V，电流表的读数为______A．‎ ‎（3）用米尺测量金属丝的长度L=0.810m．利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为______Ω•m（保留二位有效数字）．‎ ‎【答案】 (1). 2.933至2.937 (2). 2.60 (3). 0.52 (4). 4.0×10﹣5Ω•m至4.5×10﹣5Ω•m ‎【解析】解：（1）螺旋测微器的读数为：d=2.5mm+43.5×0.01mm=2.935mm；‎ ‎（2）因电压表的每小格读数为0.1V，所以应估读到0.01V，所以电压表的读数为：U=2.60V；‎ 同理，电流表的每小格读数为0.02A，应估读到0.01A，所以电流表的读数为：I=0.52A．‎ ‎（3）根据R=得：‎ 带入数据得：ρ=4.2×10﹣5Ω•m 故答案为：（1）2.935；（2）2.60，0.52；（3）4.2×10﹣5Ω•m ‎【点评】考查电阻定律的应用，掌握螺旋测微器及电流表或电压表的读数方法．‎ ‎16. 下列为某组同学的“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验。‎ ‎（1）请挑选合适的电表量程，在下图1中，完成余下的电路连线。要求小灯泡两端的电压能从零开始连续变化_____。‎ ‎（2）根据上述电路，测量得到了一组实验数据，并在I-U图中描点连线后得到如下图线a。该组同学为了进一步研究温度对电阻的影响，将小灯泡玻璃敲碎后，使灯丝倒置浸在油杯中（如下图2所示），使灯丝的温度在开始阶段基本不变，更换电表的量程后，再次完成上述实验，得到实验数据如下表所示。请用表中数据在坐标纸上描点，并作出I-U图线b_____。‎ ‎（3）根据上述的I-U图像，比较a、b两条图线的异同，并说明原因 _______________。‎ ‎【答案】 (1). (2). (3). 灯丝温度不变时，电阻不变；随着电压升高，灯丝散热不及，温度升高，电阻变大。‎ ‎【解析】试题分析：（1）本实验中应采用滑动变阻器分压接法和电流表外接法，故实物图如图所示；‎ ‎（2）根据描点法可得出对应的图象如图所示；‎ ‎（3）根据两图象可知，异同之处有：a图线表明小灯泡的电阻变化明显，b图象表明小灯泡灯丝在电压较小时电阻变化不明显，而电压超过一定值时，电阻变化明显；‎ 其原因为：灯丝温度不变时，电阻不变；而随着电压升高，灯丝散热不及，温度升高明显，从而电阻变大．‎ 考点：测量灯泡的伏安特性曲线 ‎【名师点睛】本题考查测量灯泡的伏安特性曲线实验，要注意明确实验原理，并且掌握分析图象的基本方法，能从图象中找出电阻的变化 四、计算题：本题共3小题，共计36分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.‎ ‎17. 竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场，其电场强度为E=2×104v/m，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m=60g的带电小球，丝线跟竖直方向成45°角时小球恰好平衡，小球与右侧金属板相距d=20cm，如图所示，g=10m/s2，求：‎ ‎（1）小球带电荷量q是多少？‎ ‎（2）若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？‎ ‎【答案】（1）3×10-5 C （2）0.2s ‎ ‎【解析】试题分析：先分析小球的受力情况，受重力、电场力、绳子拉力，处于平衡状态，根据平衡条件判断电性，求解电荷量；若将细线剪断，绳子的拉力撤去，其余二力的合力一定沿绳子的反方向，大小等于原先绳子的力，所以小球将做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律解出物体的运动时间。‎ ‎（1）小球受重力、电场力、绳子拉力，处于平衡状态，‎ 根据平衡条件可得：Eq=mgtanθ ‎ 带入数据解得：q=3×10-5 C ‎（2）小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为： ‎ 由位移时间公式得：‎ 解得：=0.2s 点睛：本题主要考查了小球在电场中处于平衡状态和做匀加速直线运动，关键正确分析小球的受力情况和运动情况，在结合平衡条件和运动学公式即可解题。‎ ‎18. 如图所示，在与水平方向成60°的光滑金属导轨间连一电源,电源的电动势E=9V内阻为r=0.5Ω，在相距1m的平行导轨上放一重力为3N电阻值为2.5Ω的金属棒ab，金属棒ab与导轨垂直。磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止。‎ 求：‎ ‎（1）匀强磁场的磁感应强度B；‎ ‎（2）ab棒对导轨的压力。‎ ‎【答案】（1） （2）6N ‎【解析】先将原图改画为侧视图，对导体棒受力分析，如图所示，导体棒恰好能静止，应有 Nx=F安 ，Ny=G ‎ 因为tan60°= 所以F安= tan60°， Ny=G 又F安=BIL ， ‎ 所以B= ‎ N== ‎ 牛三： ，方向垂直斜面向下。‎ ‎ ‎ ‎19. 如图所示，M、N为中心开有小孔的平行板电容器的两极板，相距为D，其右侧有一边长为2a的正三角形区域，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，在极板M、N之间加上电压U后，M板电势高于N板电势．现有一带正电的粒子，质量为m，电荷量为q，其重力和初速度均忽略不计，粒子从极板M的中央小孔s1处射入电容器，穿过小孔s2后从距三角形A点a的P处垂直AB方向进入磁场，试求：‎ ‎（1）粒子到达小孔s2时的速度和从小孔s1运动到s2所用的时间；‎ ‎（2）若粒子从P点进入磁场后经时间t从AP间离开磁场，求粒子的运动半径和磁感应强度的大小；‎ ‎（3）若粒子能从AC间离开磁场，磁感应强度应满足什么条件？‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎【解析】试题分析：（1）粒子在电场中运动时：‎ 解得：，‎ ‎（2）粒子从进入磁场到从AD间离开：‎ 解得：，‎ ‎(3)粒子从进入磁场到从AC间离开，‎ 解得：‎ 由图可知：‎ 解得：‎ 所以 考点：带电粒子在匀强电场中的加速；带电粒子在匀强磁场中的运动.‎ ‎ ‎ ‎ ‎