天津市六校2019-2020学年高二上学期期中考试物理试卷

天津市六校2019-2020学年高二上学期期中考试物理试卷

物理 I卷（选择题 共40分）‎ 一、单项选择题（本题共5小题，每题5分，共25分。每小题只有一个选项符合题意）‎ ‎1．如图所示，我国“北斗卫星导航系统”由5颗静止轨道卫星（地球同步卫星）和30颗非静止轨道卫星组成，卫星轨道半径大小不同，其运行速度、周期等参量也不相同，下面说法正确的是（ ）‎ A．卫星轨道半径越大，环绕速度越大 B．卫星的线速度可能大于7.9km/s C．卫星轨道半径越小，向心加速度越大 D．卫星轨道半径越小，运动的角速度越小 ‎2．随着太空技术的飞速发展，人类登陆其它星球成为可能。假设未来的某一天，宇航员登上某一星球后，测得该星球质量是地球质量的8倍，而该星球的平均密度与地球的相等，则该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（ ）‎ A．0.5倍 B．2倍 C．4倍 D．8倍 ‎3．我国首个火星探测器将于2020年在海南文昌发射场用“长征”五号运载火箭实施发射，一步实现火星探测器的“绕、着、巡”，假设将来中国火星探测器探测火星时，经历如图所示的变轨过程，关于这艘飞船的下列说法正确的是（ ）‎ A．飞船在轨道Ⅱ上运动时，经过P点时的速度小于经过Q点时的速度 B．飞船在轨道Ⅱ上运动时的机械能大于在轨道Ⅲ上运动时所具有的机械能 C．飞船在轨道Ⅲ上运动到P点时的加速度大于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度 D．飞船在轨道I上经过P点时的速度小于飞船在轨道Ⅱ上经过P点时的速度 ‎4．如图，光滑斜面上放置一根通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场B，导体棒处于静止状态。现将匀强磁场的方向沿图示方向缓慢旋转到水平方向，为了使导体棒始终保持静止状态，匀强磁场的磁感应强度应（ ）‎ A．增大 B．减小 C．先增大，后减小 D．先减小，后增大 ‎＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋‎ ‎－ － － － － － － － － － ‎ ‎× × × × × × × ‎ ‎× × × × × × × ‎ ‎× × × × × × × ‎ E B v ‎5．在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一带电粒子（重力不计）从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（ ）‎ A．一定带正电 B．速度 C．若速度，粒子在板间的运动是类平抛运动 D．若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板，仍做直线运动 二、多项选择题（本题共3小题，每题5分，共15分。每题多个选项符合题意，全选对得5分，选对但不全得3分，错选多选不得分）‎ ‎6．有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示。则下列说法正确的是（ ）‎ A．a的向心加速度小于地表重力加速度g B．b在相同时间内转过的弧长最长 C．c在4h内转过的圆心角是 D．d的运动周期有可能是23h ‎7．如图所示为回旋加速器的示意图．两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速．已知D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、频率为f，质子质量为m，电荷量为q.下列说法正确的是（ ）‎ A．质子的最大速度不超过2πRf B．质子的最大动能为 C．质子的最大动能与电压U无关 D．只增大磁感应强度B，可增大质子的最大动能 ‎8．如图，在水平面上有半径为r的圆形边界磁场，磁场垂直于水平面，磁感应强度大小为B。在磁场边界上某点（未画出)有大量同种带电粒子（不计重力及粒子间的相互作用)以相同速度v0在水平面上沿各方向射入磁场，已知在磁场中运动时间最长的粒子的运动时间为其在磁场中做完整圆周运动周期的，下面说法正确的是（ ）‎ ‎× × × ‎ ‎ × × × ×‎ ‎ × × ×‎ A．在磁场中运动时间最长的粒子离开磁场的速度方向与入射速度方向的夹角为 B．粒子的比荷为 C．粒子在磁场中的轨道半径为r D．粒子在磁场中做完整圆周运动的周期为 Ⅱ卷（非选择题，共60分）‎ 三、填空题和实验题（本题共3小题，每空3分，共12分）‎ ‎9．有一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示它的发电原理．将一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，而从整体来说呈中性）沿图中所示方向喷射入磁场，等离子体的速度为v，磁感应强度为B，磁场中有两块金属板A、B ‎，板间距为d，这时金属板上就聚集了电荷，磁极配置如图所示，该发电机的电动势为____________‎ ‎10．物理学界最新的观测成果是引力波的发现，这对物理学的理论产生了重大的影响。引力波可认为是两个黑洞绕着共同的圆心做匀速圆周运动时产生的。如果观测到一对黑洞产生的引力波的频率为f（引力波的频率与两个黑洞做匀速圆周运动的频率相同），这对黑洞间的距离为L，万有引力常量为G，则可估算这对黑洞的总质量为M= ____________。‎ ‎11．霍尔元件是一种重要的磁传感器，常应用在与磁场有关的自动化控制和测量系统中。如图所示，在一矩形半导体薄片的1、2间通入电流I，同时外加与薄片前后表面垂直的磁场B，当霍尔电压UH达到稳定值后，UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式 ,其中比例系数RH称为霍尔系数，仅与材料性质有关。‎ ‎（1）若半导体材料是电子导电，霍尔元件通过如图所示电流I，接线端3的电势比接线端4的电势_______（填“高”或“低”）；‎ ‎（2）已知元件厚度为d，宽度为b，电流的大小为I，磁感应强度大小为B，电子电量为e，单位体积内自由电子的个数为n，测量相应的UH值，则霍尔系数RH=______；‎ 四、解答题（本题共3小题，12题14分，13题16分，14题18分）‎ ‎12．一名宇航员抵达一半径为R的星球表面后，为了测定该星球的质量，完成以下实验：将一个小球从该星球表面某位置以初速度v竖直向上抛出，小球在空中运动时间t后又落回原抛出位置，已知万有引力常量为G，不计阻力，试根据题中所提供的条件和测量结果，求：‎ ‎（1）该星球表面的“重力”加速度g的大小；‎ ‎（2）该星球的质量M；‎ ‎（3）如果在该星球上发射一颗围绕该星球做匀速圆周运动的卫星，则该卫星运行周期T至少多大？‎ ‎13．如图所示，在虚线PQ的上、下两侧均存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场，上方磁场的磁感应强度为B，下方磁场的磁感应强度为2B．一质量为m、带电量为q的粒子（不计重力）以初速度v0从PQ上的A点垂直于PQ射入 上方的磁场区，经一段时间后粒子第二次向下穿过虚线记为C点，C点在A点右侧。如图：‎ ‎（1）判断粒子的电性及求粒子在上方磁场的轨迹半径；‎ ‎（2）求AC间距离及粒子由A到C的时间t.‎ ‎× × × × ×‎ ‎× × × × ×‎ ‎× × × × ×‎ ‎× × × × ×‎ ‎× × × × ‎ ‎× × × ×‎ ‎× × × ×‎ A C P Q v0‎ ‎14．如图所示，坐标平面第Ⅰ象限内存在水平向左的匀强电场，在y轴左侧区域存在宽度为a=0.3m的垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B（大小可调节）。现有比荷为=2.5×109 C / kg的带正电粒子从x轴上的A点以一定初速度v0垂直x轴射入电场，且以v=4×107m/s，方向与y轴正向成60°的速度经过P点进入磁场，OP=OA，OA=0.1m，不计重力。求：‎ ‎（1）粒子在A点进入电场的初速度v0为多少；‎ ‎（2）要使粒子不从CD边界射出，则磁感应强度B的取值范围；‎ ‎（3）当磁感应强度为某值时，粒子经过磁场后，刚好可以回到A点，求此磁感应强度.‎ 物理参考答案 一、单项选择题（本题共5小题，每题5分，共25分。每小题只有一个选项符合题意）‎ 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 答案 C B D A B 二、多项选择题（本题共3小题，每题5分，共15分。每题多个选项符合题意，全选对得5分，选对但不全得3分，错选多选不得分）‎ 题号 ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ 答案 AB AC BD 三、填空题与实验题（每空3分，共12分）‎ ‎9．Bdv 10． 11．（1）低 （2）‎ 四、解答题（本题共3小题，12题14分，13题16分，14题18分）‎ ‎12．【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】（1）由运动学公式得：…………………………3分 解得该星球表面的“重力”加速度的大小………………1分 ‎（2）质量为m的物体在该星球表面上受到的万有引力近似等于物体受到的重力，则对该星球表面上的物体，由牛顿第二定律和万有引力定律得：‎ mg＝………3分 解得该星球的质量为………2分 ‎（3）当某个质量为m′的卫星做匀速圆周运动的半径等于该星球的半径R 时，该卫星运行的周期T最小，则由牛顿第二定律和万有引力定律………………………3分 解得该卫星运行的最小周期    ………………………2分 ‎13．【答案】（1）负电，；（2）AB间距离为，A到B的时间t为。‎ ‎【解析】‎ ‎（1）粒子向右偏转，根据左手定则可知粒子带负电；………………………3分 洛伦兹力提供向心力：………………………3分 解得：r=………………………1分 ‎（2）上方磁场的磁感应强度为B，下方磁场的磁感应强度为2B，所以粒子在上方做圆周运动的半径是在下方做圆周运动的2倍；‎ 如图可得AB的距离：=………………………3分 粒子由A到M的时间：………………………2分 由M到N的时间： ………………………2分 由N到B的时间等于t1‎ 故粒子由A到B的时间：=………………………2分 ‎14．【答案】（1） （2） （3）0.16T ‎【解答】（1）粒子在电场中只受水平向左的电场力作用，故粒子做类平抛运动，那么竖直方向做匀速运动，‎ 故有：v0＝vcos60°………………………2分 ‎＝2×107m/s；………………………1分 ‎（2）粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，故粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力做向心力，故有：Bqv＝，‎ 所以，轨道半径；………………………2分 要使粒子不从CD边界射出，‎ 根据几何关系可得：R+Rcos60°≤a，………………………2分 所以，R≤a＝0.2m；………………………2分 所以，磁感应强度：‎ ‎；………………………2分 ‎（3）粒子离开磁场运动到A的过程做匀速直线运动，故粒子运动轨迹如图所示，‎ ‎；‎ 根据粒子在磁场中做匀速圆周运动可得：粒子出磁场时速度与y轴正方向夹角为60°；‎ 设出磁场处为Q点，则由几何关系，‎ ‎………………………2分 所以，………………………2分 所以轨道半径R'=0.1m；………………………1分 根据洛伦兹力做向心力可得：‎ 所以，………………………2分