2017-2018学年山西省孝义市高二上学期期末考试物理试题 解析版

2017-2018学年山西省孝义市高二上学期期末考试物理试题 解析版

山西省孝义市2017-2018学年高二上学期期末考试物理试题 一、单项选择题：本题共9小题，每小题4分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，请将正确选项的字母标号在答题卡相应位置涂黑 ‎1. 在物理学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法不正确的是 A. 自然界的电荷有两种，美国科学家富兰克林将它们命名为正电荷和负电荷 B. 丹麦科学家奥斯特在电磁作用问题上明确提出了场的概念，而且直接描绘了场的清晰图像 C. 在19世纪末发现电子后，美国物理学家密立根进行了多次试验，比较准确地测定了电子的电荷量 D. 安培分子电流假说能够很好地解释铁棒的磁化和退磁现象 ‎【答案】B ‎【解析】自然界的电荷有两种，美国科学家富兰克林将它们命名为正电荷和负电荷，选项A正确；丹麦科学家法拉第在电磁作用问题上明确提出了场的概念，而且直接描绘了场的清晰图像，选项B错误；在19世纪末发现电子后，美国物理学家密立根进行了多次试验，比较准确地测定了电子的电荷量，选项C正确；安培分子电流假说能够很好地解释铁棒的磁化和退磁现象，选项D正确；此题选择错误的选项，故选B.‎ ‎2. 关于电磁感应现象，下列说法正确的是 A. 穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流 B. 当导体切割磁感线时，一定产生感应电流 C. 感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量变化 D. 感应电流的方向可能与磁场的方向平行，但一定与导体运动的方向垂直 ‎【答案】C ‎【解析】穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定有感应电流，选项A错误；当闭合电路的部分导体切割磁感线时，一定产生感应电流，选项B错误；根据楞次定律可知，感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量变化，选项C正确；感应电流的方向不可能与磁场的方向平行，也不一定与导体运动的方向垂直，选项D错误；故选C.‎ ‎3. 如图所示，a、b、c、d为某电场中的四个等势面，一带负电的粒子飞入电场后，只在电场力作用下沿M点到N点的虚线运动，由此可知 A. ‎ B. ‎ C. 该粒子在M点的电势能大于在N点时的电势能 D. 该粒子可能做匀加速运动 ‎【答案】B ‎【解析】根据粒子所受电场力指向轨迹的内侧，并结合电场线与等势面垂直，可知电场线方向大致向左，顺着电场线电势逐渐降低，可知，选项B正确，A错误；粒子从沿M点到N点过程中，电场力做负功，电势能增大，则N点的电势能较大．则选项C错误；由于电场不是匀强电场，则电场力是变力，加速度不是恒定的，则粒子不可能做匀加速运动，选项D错误；故选B. 点睛：此类问题要根据粒子轨迹的弯曲方向确定出粒子所受的电场力大体方向，并结合电场线与等势面垂直，画出电场线的大体分布，顺着电场线电势降低，由电场线的方向判断电势的高低．‎ ‎4. 如图所示用电压表和电流表测电阻，为待测电阻，如果电压表的读数是3.50V，电流表的读数是10.0mA，电压表的电阻是1.50kΩ，电流表的电阻是10Ω，那么Rx的精确度就是 A. 340Ω B. 350Ω C. 360Ω D. 1200Ω ‎【答案】A ‎【解析】通过电压表的电流；则 ，故选A.‎ ‎5.‎ ‎ 在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，过a点的导线所受安培力的方向 A. 与边bc垂直，竖直向上 B. 与边bc垂直，竖直向下 C. 与边bc平行，指向左边 D. 与边bc平行，指向右边 ‎【答案】D ‎【解析】等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流．根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥可知，c对a的吸引力沿ac指向右下方；b对a的斥力沿ba向上，两个力之间的夹角为1200，则a受的合力方向是与边bc平行，指向右边，故D正确；ABC错误，故选D.,‎ 点睛：解答此题可根据这样的规律：通电导线的电流方向相同时，则两导线相互吸引；当通电导线的电流方向相反时，则两导线相互排斥，注意左手定则来判定安培力与洛伦兹力的方向，注意与右手定则区别．‎ ‎6. 如图为质谱仪的原理图，若同一束粒子沿极板的轴线射入电磁场区域，由小孔射入右边的偏转磁场中，运动轨迹如图所示，不计粒子重力，下列相关说法中正确的是 A. 速度选择器的P1极板带负电 B. 该束带电粒子带正电 C. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，速度越大 D. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越大 ‎【答案】B ‎【解析】带电粒子在磁场中向下偏转，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该粒子带正电．故B错误．在平行金属板间，根据左手定则知，带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则电场力的方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的P1极板带正电．故A错误．进入B2磁场中的粒子速度是一定的，根据qvB=m得，，知r越大，荷质比q/m越小．故CD错误；故选B．‎ 点睛：解决本题的关键会根据左手定则判断洛伦兹力的方向，以及知道在速度选择器中，电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡，从速度选择器中沿直线飞出的粒子的速度相等．‎ ‎7. 一个用于加速α粒子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连，下列说法正确的是 A. α粒子被加速后的最大动与B成正比 B. α粒子被加速后的最大速度与加速电压成正比 C. α粒子被加速后的最大动能与加速电压无关 D. 不需要改变任何量，这个装置也能用于加速质子 ‎【答案】C ‎【解析】由qvB=m得，当r=R时，v最大，，则，由此可知质子的最大速度只与粒子本身的荷质比，加速器半径和磁场大小有关，与加速电压无关，粒子的的最大动能与B的平方成正比，故C正确，AB错误；此加速器加速电场周期，加速质子时，两个周期不同，不能加速质子，故D错误；故选C.‎ 点睛：理解回旋加速器工作原理，熟练运用相关公式，便可解出此题，注意最大速度与加速电压无关，加速电压决定加速的时间．‎ ‎8.‎ ‎ 如图所示，P和Q为真空中的两个等量异种点电荷，置于矩形ABCD的AD边和BC边的中点，E、F分别是AB边和CD边的中点，M、N在PQ连线上，PM=NQ，关于电场强度和电势关系说法正确的是 A. E、F两点电场强度不同，电势相等 B. A、D两点电场强度相同，电势相等 C. A、B两点电场强度相同，电势不等 D. M、N两点电场强度相同，电势不等 ‎【答案】D ‎【解析】由等量异种电荷的电场分布可知，E、F两点电场强度大小相等，方向均水平向右，电势均为零，选项A错误； A、D两点电场强度方向不相同，电势相等，选项B错误；A、B两点电场强度大小相同，方向不相同，电势不等，选项C错误； M、N两点电场强度大小和方向均相同，M点电势高于N点，电势不等，选项D正确；故选D.‎ 点睛：本题关键根据点电荷电场强度公式，掌握几何知识的长度关系，理解矢量性，也可以根据等量异种电荷电场线的分布情况分析．‎ ‎9. 如图为多用表欧姆档的原理示意图，其中电流表的满偏电流为Ig=10mA，内阻rg=7.5Ω，调零电阻最大阻值R=50kΩ，电池电动势E=1.5V，用它测量电阻Rx，能较准确测量的阻值范围是 A. 10Ω~30Ω B. 100Ω~300Ω C. 1kΩ~3kΩ D. 10kΩ~30kΩ ‎【答案】B ‎【解析】欧姆表的中值电阻附近刻度最均匀，读数误差最小；欧姆表的中值电阻R中等于欧姆表的内电阻R总，根据闭合电路欧姆定律，满偏时：Ig=；半偏时， ；联立解得：R中=R总=，故选B．‎ 点睛：本题关键明确欧姆表的中值电阻附近刻度最均匀，读数误差最小；知道中值电阻等于欧姆表内电阻．‎ 二、多选题：本题共4小题，每小题4分，共16分，在每小题给出的四个选项中至少有两个选项正确，全部选对得4分，选不全得2分，有选错或不答的得0分。‎ ‎10. 如图所示电源的路端电压U随输出电流I变化的图线，比较可知 A. 三个电源的电动势相同，外电阻相同时输出电流不同 B. 三个电源的电动势相同，电源内阻 C. 三个电源的电动势相同，电源内阻 D. 图线1所表示的电源只是一种近似，实际上不存在 ‎【答案】ABD ‎...............‎ ‎11. 如图所示，在半径为r的半圆形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，质量与带电量相同的A、B两粒子从圆心处向下射入磁场，结果A粒子在磁场中运动的偏转角为90°，B粒子在磁场中的运动的偏转角为180°，不计粒子重力，则关于粒子在磁场中的可能运动速度和运动时间说法正确的是 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎12. 竖直向上的匀强电场中有一光滑绝缘杆AB、杆与电场方向成30°，在杆的顶端A点将一质量为m，带电量为+q的小滑块M无初速度释放，另一完全相同的小滑块N以水平向左的速度抛出，已知两滑块均可视为质点，经过一段时间滑块都能到达B点，电场强度，重力加速度为g，忽略空气阻力的影响，则 A. 两滑块从A到B的运动时间相等 B. 两滑块从A到B的过程中电势能增加量相同 C. 两滑块达到B点的速度大小相等，方向不同 D. 两滑块均做匀变速运动 ‎【答案】BD ‎【解析】重力和电场力的合力为F=mg-Eq=0.5mg；可知小滑块M沿杆下滑的加速度为：；小滑块N做类平抛运动的加速度为：aN=0.5g ‎，则两滑块均做匀变速运动，选项D正确；由于M在竖直方向的加速度小于N，可知M从A运动到B的时间较大，选项A错误；根据W=qU可知，两滑块从A到B的过程中电场力做功相同，则电势能增加量相同，选项B正确；根据动能定理可知，因N球的初速度不为零，合力做功相同，则两滑块达到B点的速度大小不相等，选项C错误；故选BD.‎ ‎13. 如图甲所示，在竖直方向的磁场中，水平放置一个单匝金属环形线圈，线圈所围面积为0.1m2，线圈电阻为1Ω，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，规定竖直向上为磁场的正方形，从上往下看顺时针方向为线圈中感应电流i的正方向，则 A. 2.5s时i改变方向 B. 0.5si的方向为正方向 C. 第3s内i的大小为0.04A D. 第1s内线圈的发热功率最大 ‎【答案】BC ‎【解析】2.5s时，B-t线的斜率没变，则感应电流的方向不变，选项A错误；0.5s时，磁通量向上增加，根据楞次定律可知，感应电流方向从上往下看为顺时针方向，即方向为正方向，选项B正确；第3s内：，则i的大小为，选项C正确；第1s内B-t线的斜率小于从2-3s内的斜率，可知第1s内的磁通量变化率小于从2-3s内的磁通量变化率，则第1s内的感应电动势小于从2-3s内的感应电动势，则线圈在2-3s内的发热功率最大，选项D错误；故选BC.‎ 点睛：解决本题的关键是掌握法拉第电磁感应定律，会根据楞次定律判断感应电动势的方向；知道B-t线的斜率大小等于磁感应强度的变化率，符号反映感应电流的方向．‎ 三、实验题 ‎14. 在“研究电磁感应现象”实验中，将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图所示。已知当电流从电流计G左端流入时，指针向右偏转。‎ ‎ ‎ ‎（1）将磁体N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计的指针将___________偏转（选填“向右”、“向左”或“不”）‎ ‎（2）当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，a点电势__________b点电势（填“高于”或“等于”或“低于”）。‎ ‎【答案】 (1). 向右 (2). 高于 ‎【解析】试题分析：电流从左端流入指针向左偏转，根据电流表指针偏转方向判断电流方向，然后应用安培定则与楞次定律分析答题．‎ 已知当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转；‎ ‎（1）将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，穿过L的磁场向下，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，感应电流磁场应该向上，由安培定则可知，电流从左端流入电流计，则电流表指针向左偏转； （2）当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，穿过L的磁通量向上，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流磁场应向上，由安培定则可知，电流从b流向a，a点电势高于b点电势；‎ ‎15. 某实验小组的同学想通过实验测定一根合金棒的电阻率，他们用螺旋测微器测量这根合金棒直径时的刻度位置如图甲所示，用米尺测出其长度l=120.00cm，合金棒的电阻大约20Ω，他们用伏安法测出合金棒的电阻R，然后根据电阻定律计算出该材料的电阻率，为此取来两节新的干电池（内阻可忽略）、电键、若干导线及下列器材：‎ A．电压表（量程3V，内阻约为1kΩ）‎ B．电流表（量程150mA，内阻约为4Ω）‎ C．电流表（量程0.6A，内阻0.05Ω）‎ D．滑动变阻器（阻值0～30Ω）‎ F．滑动变阻器（阻值0～10kΩ）‎ ‎（1）从图甲中读出这根合金棒的直径d=________mm；‎ ‎（2）要求较为准确地测出其阻值，电流表应选_________，滑动变阻器应选__________（填序号）；‎ ‎（3）某同学从节能考虑设计电路，将图乙中实物图连接好一部分，请你将剩余部分连接起来；‎ ‎（4）正确实验并求得电阻R=24Ω，由以上数据确定该合金的电阻率ρ=___________（保留两位有效数字）。‎ ‎【答案】 (1). 0.698~0.700 (2). B (3). D 限流外接 (4). ‎ ‎【解析】（1）从图甲中读出这根合金棒的直径d=0.5mm+0.01mm×20.0=0.700mm；‎ ‎（2）两节干电池电动势为3V，则电路中可能出现的最大电流为，可知要较为准确地测出其阻值，电流表应选B，滑动变阻器应接成限流电路，则应选阻值相当的D；‎ ‎（3）因电压表的内阻远大于待测电阻阻值，故要用电流表外接电路，电路连线如图；‎ ‎（4）正确实验并求得电阻R=24Ω，根据，且解得，带入数据解得该合金的电阻率ρ=7.7×10-6Ω∙m。‎ 点睛：本题考查了螺旋测微器读数、实验器材的选择、连接实物电路图、求电阻率；螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数，螺旋测微器需要估读；确定滑动变阻器与电流表的接法是正确连接实物电路图的前提与关键．‎ 四、计算题 ‎16.‎ ‎ 如图，ab、cd为两根相距L=3m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量m=1.8kg的金属棒MN垂直导轨放置，当金属棒中通以0.5A的电流时，棒沿导轨向左做匀速运动；当棒中电流增大到0.8A时，棒能获得向左的大小为2m/s2的加速度，求：‎ ‎（1）金属棒中的电流方向；‎ ‎（2）磁感应强度的大小；‎ ‎【答案】（1）电流方向由N到M（2）4T ‎【解析】（1）有左手定则可知，电流由M到N （2）设棒受到的阻力为f，当棒中电流I1=0.5A时， 由平衡条件可得：BI1L=f…① 当金属棒中的电流为I2=0.8A时，棒做加速运动，加速度为a， 根据牛顿第二定律得：BI2L-f=ma…② 将①代入②得：B=0.4T ‎17. 如图所示，电路中电源的电动势为E，内阻为R，水平放置的平行金属板A、B间的距离为d，板长为L，在A板的左端且非常靠近极板A的位置，有一质量为m，电荷量为-q的小液滴以初速度v0水平向右射入两板间。（重力加速度用g表示），求：‎ ‎（1）若使液滴能沿v0方向射出电场，电动势E1应为多大？‎ ‎（2）若使液滴能从B板右端边缘射出电场，电动势E2应为多大：‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】试题分析：（1）由闭合电路欧姆定律得,AB两端的电压 若使液滴能沿v0方向射出电场,则液滴受力平衡，所受重力与电场力平衡：‎ 解得电动势 ‎(2) 若使液滴能从B板右端边缘射出电场，带电液滴做匀变速曲线运动，根据平抛运动规律：‎ 再由牛顿第二定律：‎ 由因为 联立解得 考点：闭合电路欧姆定律 物体平衡 牛顿第二定律 平抛运动规律 ‎18. 如图所示，一个质量为m，电荷量为+q的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经U1电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，金属板长L，两板间距d，微粒射出偏转电场时的偏转角θ=45°，并接着进入一个方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，求：‎ ‎（1）两金属板间的电压U2的大小；‎ ‎（2）若该匀强磁场的宽度为D，为使带电微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少多大．‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】试题分析：（1）带电微粒经加速电场加速后速率为v1，根据动能定理有U1q=mv12‎ ‎．‎ 粒子经U2电压偏转，有 解得：．‎ ‎（2）带电微粒进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，微粒恰好不从磁场右边射出时运动轨迹与右边边界相切，设做匀速圆周运动的轨道半径为R，由几何关系知：‎ R+Rsin300=D 由牛顿运动定律及运动学规律：，‎ 又 解得：‎ 考点：带电粒子在组合场中的运动 ‎【名师点睛】本题属于带电粒子在组合场中的运动，在电场中做类平抛运动时通常将运动分解为平行于电场方向与垂直于电场两个方向或借助于动能定理解决问题。‎ ‎ ‎ ‎ ‎