安徽省定远重点中学2020学年高二物理上学期期末考试试题

安徽省定远重点中学2020学年高二物理上学期期末考试试题

‎2020学年度上学期期末考试 ‎ 高二物理试题 本试卷满分100分，考试时间90分钟。请在答题卷上作答。‎ 第I卷 选择题 （共48分）‎ 一、选择题（本大题共12题，每题4分，满分48分。）‎ ‎1.如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N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，这时O点的磁感应强度大小为；若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为 A. B. C. D. ‎ ‎2.某同学将一直流电源的总功率P总、输出功率P出和电源内部的发热功率P内随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如图所示，根据图线可知 ( )‎ A．反映P内变化的图线是b B．电源内阻为2 Ω C．电源电动势为8 V D．当电流为‎0.5 A时，外电路的电阻为4Ω ‎3.如图所示的天平可用来测定磁感应强度．天平的右臂下面挂有一个矩形线圈．宽度为L，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I时(方向如图)，在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡，当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知(　　)‎ A. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为（m2-m1）g/NIL B. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1 - m2)g/NIL C. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为 D. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为 ‎4.质谱仪是测量带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具，如图所示，带电粒子从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其切速度几于为零。然后经过S3，沿着与磁场垂直的方向进入磁感强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。现有某种元素的三种同位素的原子核由容器A进入质谱仪，最后分别打在底片P1、P2、P3.三个位置，不计粒子重力。则打在P3，处的粒子（ ）‎ A. 动能最大 B. 动量最大 C. 比荷最大 D. 质量最大 ‎5.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，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，PN=l2，，则Rx的阻值为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎6.在如图（a）所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（最大阻值20 Ω）。闭合电键S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表（内阻极大）的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图（b）所示。则下列说法正确的是（   ）‎ ‎ ‎ A. 图线甲是电压表V1示数随电流变化的图线 B. 电源内电阻的阻值为10Ω C. 电源的最大输出功率为1.5W D. 滑动变阻器R2的最大功率为0.9W ‎7.如图所示,电源电动势3 V,内阻不计,导体棒质量‎60 g,长‎1 m,电阻1.5Ω放在两个固定光滑绝缘环上，若已知绝缘环半径‎0.5 m.空间存在竖直向上匀强磁场,B=0.4 T.当开关闭合后,则(sin37。=0.6) （   ）‎ A. 棒能在某一位置静止，在此位置上棒对每一只环的压力为1N B. 棒从环的底端静止释放能上滑至最高点的高度差是‎0.2m C. 棒从环的底端静止释放上滑过程中最大动能是0.2J D. 棒从环的底端静止释放上滑过程中速度最大时对两环的压力为1N ‎8.如图所示，MN是一正点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带负电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示。下列结论正确的是()‎ A. 带电粒子从a到b过程中动能逐渐减小 B. 正点电荷一定位于M点左侧 C. 带电粒子在a点时具有的电势能大于在b点时具有的电势能 D. 带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度 ‎9.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，x轴正方向为场强的正方向。下列说法中正确的是 A. 该电场可能是由一对分别位于x2和－x2两点的等量异种电荷形成的电场 B. x2和－x2两点的电势相等 C. 正电荷从x1运动到x3的过程中电势能先增大后减小 D. 原点O与x2两点之间的电势差大于-x2与x1两点之间的电势差 ‎10.如图所示，在正方形区域abcd内有方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在t＝0时刻，位于正方形中心O的离子源向平面abcd内各个方向发射出大量带正电的粒子，所有粒子的初速度大小均相同，粒子在磁场中做圆周运动的半径恰好等于正方形的边长，不计粒子的重力以及粒子间的相互作用力。已知平行于ad方向向下发射的粒子在t＝t0‎ 时刻刚好从磁场边界cd上某点离开磁场，下列说法正确的是（ ）‎ A. 粒子在该磁场中匀速圆周运动的周期为6t0‎ B. 粒子的比荷为 C. 粒子在磁场中运动的轨迹越长，对应圆弧的圆心角越大 D. 初速度方向正对四个顶点的粒子在磁场中运动时间最长 ‎11.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．‎ C． D．‎ ‎12.1931年英国物理学家狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周期磁感线呈均匀辐射状分布，如图所示，现一半径为R的现状圆环其环面的竖直对称轴CD上某处由一固定的磁单S极子，与圆环相交的磁感应根对称轴成θ角，圆环上各点的磁感应强度B大小相等，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）‎ A. 若R为一闭合载流I，方向如图的导体圆环，该圆环所受安培力的方向竖直向上，大小为BIR B. 若R为一闭合载流I，方向如图的导体圆环，该圆环所受安培力的方向竖直向下，大小为2πBIRsinθ C. 若R为一如图方向运动的带电小球所形成的轨迹图，则小球带负电 D. 若将闭合导体圆环从静止开始释放，环中产生如图反方向感应电流，加速度等于重力加速度 第II卷 非选择题 （共52分）‎ 二、非选择题（本大题共6小题，满分52分。）‎ ‎13.用如图甲所示的电路，测定一节蓄电池的电动势和内电阻。蓄电池的电动势约为2V，内电阻很小。除蓄电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：‎ A．电压表（量程3V） B．电流表（量程‎0.6A）‎ C．电流表（量程‎3A） D．定值电阻R0（阻值4、额定功率4W）‎ E．滑动变阻器（阻值范围0—20、额定电流‎2A）‎ F．滑动变阻器（阻值范围0—1000、额定电流‎0.5A）‎ ‎（1）电流表应选____________，滑动变阻器应选_____________（填器材前的字母代号）‎ ‎（2）根据实验数据作出U—I图象如图乙所示，则蓄电池的电动势E=____ V，内电阻r=____ (r保留两位有效数字)‎ ‎（3）引起该实验系统误差的主要原因是_________________________________。‎ ‎14.某同学想通过实验测定一个定值电阻Rx的阻值。‎ ‎(1)该同学先用多用电表“×‎10”‎欧姆挡估测其电阻示数如图，则其阻值为______Ω；‎ ‎(2)为了较准确测量该电阻的阻值，现有电源(12V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～200 Ω，额定电流‎1 A)、开关和导线若干，以及下列电表：‎ A．电流表(0～100mA，内阻约15.0Ω)‎ B．电流表(0～500mA，内阻约25.0Ω)‎ C．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)‎ D．电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ)‎ 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用______(选填器材前的字母)；实验电路应采用图中的______(选填“甲”或“乙”)。这样测量的阻值比真实值______(选填“偏大”或“偏小”)。‎ ‎(3)图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在(2)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线____。‎ ‎15.如图所示，质量m=‎0.5kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度为L=‎1m的光滑绝缘框架上，磁感应强度B的方向垂直于框架平面向下（磁场仅存在于绝缘框架内），右侧回路电源的电动势E=8V、内电阻r=1Ω，额定功率为8W、额定电压为4V的电动机正常工作， 取sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度大小g=‎10m/s2。‎ 求：（1）干路中的电流为多少安培？‎ ‎（2）求磁感应强度为多少T？‎ ‎16.如图(a),长度L=‎0.8 m的光滑杆左端固定一带正电的点电荷A,其电荷量Q=1.8×10‎-7 C,一质量m=‎0.02 kg、带电量为q的小球B套在杆上.将杆沿水平方向固定于某非均匀外电场中,以杆左端为原点,沿杆向右为x轴正方向建立坐标系.点电荷A对小球B的作用力随B位置x的变化关系如图(b)中曲线Ⅰ所示,小球B所受水平方向的合力随B位置x的变化关系如图(b)中曲线Ⅱ所示,其中曲线Ⅱ在0.16≤x≤0.20和x≥0.40范围可近似看做直线.求:(静电力常量k=9×109 N·m2/C2)‎ ‎ ‎ ‎(1)小球B所带电荷量q;‎ ‎(2)非均匀外电场在x=‎0.3 m处沿细杆方向的电场强度大小E;‎ ‎(3)在合电场中,x=‎0.4 m与x=‎0.6 m之间的电势差U。‎ ‎17.正电子发射计算机断层（PET）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段。PET所用回旋加速器示意如图所示，其中D1和D2是置于高真空中的两个中空半圆金属盒，两半圆盒间的缝隙距离为d，在左侧金属盒D1圆心处放有粒子源A，匀强磁场的磁感应强度为B。正电子质量为m，电荷量为q。若正电子从粒子源A进入加速电场时的初速度忽略不计，加速正电子时电压U的大小保持不变，不考虑正电子在电场内运动的过程中受磁场的影响，不计重力。求：‎ ‎（1）正电子第一次被加速后的速度大小v1；‎ ‎（2）正电子第n次加速后，在磁场中做圆周运动的半径r；‎ ‎（3）若希望增加正电子离开加速器时的最大速度，请提出一种你认为可行的改进办法！‎ ‎18.中国著名物理学家、中国科学院院士何泽慧教授曾在1945年首次通过实验观察到正、负电子的弹性碰撞过程。有人设想利用电场、磁场控制正、负电子在云室中运动来再现这一过程。实验设计原理如下：在如图所示的xOy平面内，A、C 二小孔距原点的距离均为L，每隔一定的时间源源不断地分别从A孔射入正电子，C孔射入负电子，初速度均为v0，方向垂直x轴，正、负电子的质量均为m，电荷量分别为e和-e（忽略电子之间的相互作用及电子重力）。在y轴的左侧区域加一水平向右的匀强电场，在y轴的右侧区域加一垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），要使正、负电子在y轴上的P（0，L）处相碰。求：‎ ‎（1）磁感应强度B的大小和方向；‎ ‎（2）在P点相碰的正、负电子射入小孔的时间差；‎ ‎（3）由A孔射入电场的正电子，有部分在运动过程中没有与负电子相碰，最终打在x正半轴上D点，求OD间距离。‎ 参考答案 ‎1.B ‎2.B ‎3.D ‎4.C ‎5.C ‎6.D ‎7.C ‎8.CD ‎9.BD ‎10.BC ‎11.ABD ‎12.BC ‎13. (1) B E (2) 2.10 0.20 (3) 电压表的分流作用 ‎14. 140±‎1 A D 甲 偏小 ‎ ‎15.（1）‎4A（2）B=1.5T ‎【解析】1）电动机上的电流为： ‎ 内电压为： ‎ 则电流为： ‎ ‎（2）磁场中导线的电流为 根据平衡条件： ， ，得 ‎16.（1）1×10‎-6 C；（2）3×104 N/C,方向水平向左.（3）-800 V.‎ ‎【解析】（1）由图可知，当x=‎0.3m时，F1=k=0.018N 因此：q==1×10‎‎-6 C ‎（2）设在x=‎0.3m处点电荷与小球间作用力为F2，则：F合=F2+qE 因此： ‎ 电场在x=‎0.3m处沿细杆方向的电场强度大小为3×104N/C，方向水平向左．‎ ‎（3）根据图象可知在x=‎0.4m与x=‎0.6m之间合力做功 W合=-0.004×0.2=-8×10-4J 由qU=W合可得：U==-800V ‎17.（1）（2）（3）见解析 ‎【解析】（1）正电子第一次被加速后，由动能定理可得，解得 ‎（2）设质子第n次加速后的速度为 由动能定理有 由牛顿第二定律有，解得 ‎（3）方案一：增加磁感应强度B，同时相应调整加速电压变化周期；方案二：增加金属盒的半径。‎ ‎18.（1），方向垂直纸面向外（2） （3）‎‎3L ‎【解析】（1）负电子在磁场中做圆周运动，由图可知，圆周运动的半径为r=L，由 ‎ 得到： ‎ 方向垂直纸面向外 ‎（2）负电子在磁场中圆周运动的时间为：‎ 正电子在电场中运动的时间为：  .‎ 时间差为： .‎ ‎（3）正电子在电场中偏转角为，则：‎ ‎，则sin，cos.‎ 正电子此时速度大小为： .‎ 在P点没有与负电子相碰的正电子，在第一象限的匀强磁场中顺时针由P点运动到D点。轨迹如图所示：‎ 正电子在磁场中的轨道半径为： ，即O`P=O`D= .‎ ‎.‎ 解得： ‎