黑龙江省大庆铁人中学2020学年高二物理下学期开学考试试题（含解析）

黑龙江省大庆铁人中学2020学年高二物理下学期开学考试试题（含解析）

‎2020学年黑龙江省大庆铁人中学高二（下）开学物理试卷 ‎ 一、单选题（本大题共5小题，共25.0分）‎ ‎1.带正电荷的小球只受到电场力作用，把它从静止释放后，它在任意一段时间内（　　）‎ A. 一定沿电场线由高电势处向低电势处运动 B. 一定沿电场线由低电势处向高电势处运动 C. 不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动 D. 不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：‎ 物体的运动情况取决于合力和初始条件．小球只受到电场力的作用，是否沿电场线运动，还要看电场线是直线还是曲线，有没有初速度，初速度方向与电场线的关系．只有当电场线是直线时，小球只受到电场力的作用才可能沿电场线运动．‎ 只有当电场线是直线时，小球只受到电场力的作用才可能沿电场线运动．若电场线是曲线时，一定不沿电场线运动．题中条件不明，所以小球不一定沿电场线运动．‎ 带正电荷的小球只受到电场力在电场中运动，电场力可能做正功，电势能减小，由高电势处向低电势处运动；电场力也可能做负功，电势能增加，由低电势处向高电势处运动，故选D。‎ 考点：电场线；牛顿第二定律．‎ 点评：本题对物体运动情况的判断能力，从力学的角度进行分析：物体的运动性质不仅取决于合力，还取决于初速度条件．‎ ‎2.如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q．将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些，待电流达到稳定后，与P移动前相比（　　）‎ A. U变小 B. I变小 C. Q不变 D. Q减小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】当滑动变阻器P的滑动触头从图示位置向a端移动时，其接入电路的电阻值增大，外电路总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，干路的电流I减小；变阻器两端的电压U=E-I（R2+r），由I减小，可知U增大，即电容器C两端的电压增大，再据C=，得Q=CU，可判断出电容器的电荷量Q增大，故B正确，ACD错误。‎ 故选：B。‎ ‎3.如图所示，竖直放置的平行板电容器，A板接电源正极，B板接电源负极，在电容器中加一与电场方向垂直的、水平向里的匀强磁场．一批带正电的微粒从A板中点小孔C射入，射入的速度大小方向各不相同，考虑微粒所受重力，微粒在平行板A、B间运动过程中（　　）‎ A. 所有微粒的动能都将增加 B. 所有微粒的机械能都将不变 C. 有的微粒可能做匀速圆周运动 D. 有的微粒可能做匀速直线运动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：带电微粒受到重力、洛伦兹力和电场力。若速度较大，则洛伦兹力向上且可能大于重力，此时将向上偏，洛伦兹力不做功，重力做负功，电场力做正功，则动能可能不变，可能减小，也可能增大，若速度较小，则洛伦兹力可能小于重力，微粒将向下偏，重力做正功，电场力做正功，动能一定增大，选项A错误.由于除重力以外的电场力对微粒做了功，机械能不守恒，故选项B错误。因液滴重力与电场力不可能平衡，所以粒子不可能做匀速圆周运动，选项C错误。若洛伦兹力与重力、电场力三力平衡，粒子可能做匀速直线运动，选项D正确.故选D.‎ 考点：本题考查了带电微粒在复合场中的运动、能量守恒定律、运动的判断.‎ ‎4.如图所示，质量为m，带电荷量为-q的微粒以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。如果微粒做匀速直线运动，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 微粒受电场力、洛伦兹力两个力作用 B. 匀强电场的电场强度 C. 匀强磁场的磁感应强度 D. 微粒受电场力、洛伦兹力、重力三个力作用 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】解：AD、微粒做匀速直线运动，若只受电场力和洛伦兹力两个力作用，两个力不在同一直线，不可能平衡，可知微粒受重力、电场力和洛伦兹力三个力作用，故A错误，D正确。‎ BC、若微粒带正电，电场力水平向左，洛伦兹力垂直速度方向斜向下，则三个力不可能平衡，可知微粒带负电，受力如图所示。‎ 根据平衡有：qvBcosθ=mg，解得B= =，qE=qvBsinθ，解得E=Bvsinθ=，故BC错误。‎ 故选：D。‎ ‎5.如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，放置一根长为L，质量为m的导体棒．在导体棒中通以电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是（　　）‎ A. ，方向沿斜面向上 B. ，方向垂直斜面向下 C. ，方向竖直向下 D. ，方向竖直向上 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】若外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上，受到的安培力沿斜面向上，由平衡知识可知：mgsinθ=BIL，解得，故A正确；若外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下，则沿斜面向下的安培力、支持力与重力，所以棒不可能处于平衡状态，故B错误；若外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下，则水平向左的安培力、支持力与重力，所以棒不可能处于平衡状态，故C错误；若外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向上，则水平向右的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，则大小BIL=mgtanα，即；故D正确；故选AD。‎ 二、多选题（本大题共7小题，共35.0分）‎ ‎6.如图虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线．两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等．现将粒子M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点a、b、c为实线与虚线的交点，已知O点电势低于c点．若不计重力，则（　　）‎ A. M带正电荷，N带负电荷 B. N在a点的速度与M在c点的速度大小相同 C. N在从O点运动到a点的过程中克服电场力做功 D. M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、由题，等势线在水平方向，O点电势低于c点，根据电场线与等势线垂直，而且由高电势指向低电势，可知电场方向竖直向上，根据粒子的轨迹可判断出N粒子所受的电场力方向竖直向上，M粒子所受的电场力方向竖直向下，故知M粒子带负电，N带正电。故A错误；‎ B、由动能定理可知，N在a点的速度与M在c点的速度大小相等，但方向不同，速度不同。故B正确；‎ C、N从O点运动至a点的过程中电场力与速度的夹角为锐角，电场力做正功。故C错误；‎ D、O、b间电势差为零，由动能定理可知M从O点运动至b点的过程中，电场力对它做功为零。故D正确。‎ 故选：BD。‎ ‎7.如图是质谱仪的工作原理示意图，带点粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2，平板S下方有强度为B0的匀强磁场，下列表述正确的是（　　）‎ A. 质谱仪是分析同位素的重要工具 B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 D. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ 试题分析：带电粒子经加速后进入速度选择器，速度为v=粒子可通过选择器，然后进入B0，打在S板的不同位置，‎ 解：A、进入B0的粒子满足，知道粒子电量后，便可求出m的质量，所以质谱仪可以用来分析同位素，故A正确；‎ B、根据加速电场，可知粒子带正电，则受电场力向右，所以洛伦兹力向左，由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外，故B正确；‎ C、由，知R越小，荷质比越大，故C错误；‎ D、由qE=qvB，得v=，此时粒子受力平衡，可沿直线穿过选择器，与粒子的电性无关，故D正确；‎ 故选：ABD ‎【点评】质谱仪工作原理应采取分段分析的方法，即粒子加速阶段，速度选择阶段，在磁场中运动阶段．‎ ‎8.如图所示，有一平行于纸面的匀强电场A、B、C、D、E、F为电场中一个边长为1m的正六边形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为10V、20V、30V，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 匀强电场的场强大小为 B. B、E一定处在同一等势面上 C. 正点电荷从E点移到F点，则电场力做负功 D. 电子从F点移到D点，电荷的电势能减少20eV ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、连接AC、DF，AC中点电势为20V，与B电势相等，则EB连线必为一条等势线，而匀强电场的等势面平行，则DF、CA直线与等势线垂直，则为电场中的两条电场线。故B正确；BA间的电势差为UBA=10V，又UBA=EdABcos30°，得场强E= = ．故A错误；‎ C、由上得知，E的电势为20V，F点与A点的电势相等为10V，则正电荷从E点移到F点，电场力做正功，故C错误；‎ D、由以上得，F点与A点电势相等，DC电势相等，故电子从F点移到D点与从A点移到C点电场力做功相同，电荷的电势能减少量为20eV，故D正确；‎ 故选：BD。‎ ‎9.如图所示，一直流电动机与阻值R=9Ω的电阻串联在电源上，电源电动势E=30V，内阻r=1Ω，用理想电压表测出电动机两端电压U=10V，已知电动机线圈电阻RM=1Ω，则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 通过电动机的电流为10A B. 电动机的输入功率为100W C. 电动机的热功率为4W D. 电动机的输出功率为16W ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据闭合电路欧姆定律，有：E=U+I（r+R）‎ 解得：I=，故A错误；‎ B、电动机的输入功率：P入=UI=10×2=20W 电动机的热功率：P热=I2RM=22×1=4W 电动机的输出功率：P出=P-P热=UI-I2RM=10×2-22×1=16W 故B错误，CD正确；‎ 故选：CD。‎ ‎10.如图所示，在半径为R的圆形区域内，有匀强磁场，它的磁感应强度大小为B，方向垂直于圆平面（未画出），一群比荷为的负离子（不计重力）以相同速率v0，由P点在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，最终打在磁场区域右侧的荧光屏（足够大）上，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 离子在磁场中的运动时间一定相等 B. 离子在磁场中运动半径一定相等 C. 由Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长 D. 沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：由题意知，射入磁场的离子比荷相同，但质量不一定相同，所以入射的初动能可能不同，洛伦兹力不做功，离子飞出磁场时的动能不一定相等，A选项错误；根据，离子在磁场中运动半径一定相等，所以B正确；由题意知，运动半径相同且r>R，由几何知识可知，粒子运动的轨迹小于半个圆周，再根据弦越长所对应的圆心角越大，运动时间越长，所以C正确；D错误。‎ 考点：本题考查带电粒子在磁场中的运动 ‎11.如图，一个电子沿AO方向垂直射入匀强磁场中，磁场只限于半径为R的圆内．若电子速度为υ，质量为m，带电量为q，磁感应强度为B．电子经磁场偏转后从C点射出，∠AOC=120°，下面结论正确的是（　　）‎ A. 电子经过磁场的时间为 B. 电子经过磁场的时间为 C. 半径R为 D. AC间的距离为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】解：由Bqv= 可得：r= ，‎ 由图可知电子在磁场中转过的圆心角为60°，根据几何知识可知AC长等于半径r=，故D正确；‎ 电子转动的时间t=T=，故B正确A错误；‎ 对AOC分析可知，半径AO= ，故C错误。‎ 故选：BD。‎ ‎12.磁强计是测量磁感应强度的仪器，磁强计中有一块导体，如图所示．导体中通有沿x轴正方向的电流I，且单位体积内的自由电子数位n，电子的电荷量为e，被测匀强磁场沿z轴正方向，稳定时，测得PQ两面电势差为U，则（　　）‎ A. 导体侧面Q的电势高于导体侧面P的电势 B. 导体侧面P的电势高于导体侧面Q的电势 C. 磁感应强度 D. 磁感应强度 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据左手定则知，电子向左侧偏转，则导体侧面P电势较低，侧面Q电势高，故A正确，B错误。‎ C、自由电子做定向移动，视为匀速运动，速度设为v，有I=nebdv 电子受电场力和洛伦兹力平衡，有e=Bev 联立以上两式，解得：B= 故C错误，D正确；‎ 故选：AD。‎ 三、实验题探究题（本大题共2小题，共16.0分）‎ ‎13.有一个小灯泡上标有“4.8V 2W”字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线．有下列器材可供选用：‎ A．电压表V1（0～3V，内阻3kΩ）　　 B．电压表V2（0～100V，内阻15kΩ）‎ C．电流表A（0～0.6A，内阻约1Ω） D．定值电阻R1＝3kΩ E．定值电阻R2＝15kΩ F．滑动变阻器R（10Ω，2A）‎ G．学生电源（直流6V，内阻不计）‎ H．开关、导线若干 ‎（1）为尽量减小实验误差，并要求小灯泡两端电压可从零到额定电压内任意变化，实验中所用电压表应选用______，定值电阻应选用_______（均用序号字母填写）；‎ ‎（2）请在方框内画出满足实验要求的电路图；‎ ‎（3）利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是____________，下图的四个图象中正确的是___________．‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】（1）A（2分），D（2分）‎ ‎（2）电路图如图（2分）‎ ‎（3）（2分），C（2分）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）已知灯泡的额定电压，则根据串联电路的规律可得出电压表，根据实验的要求可以确定定值电阻的选取；（2）要求从零开始，则应采用分压接法，同时考虑灯泡内阻与电流表内阻的关系可以确定电流表的接法；（3）根据实验电路图得出电压表示数与灯泡两端的电压关系．由功率公式可得出功率与电压之间的关系，从而由数学知识可以得出正确的图象．‎ ‎【详解】解答：解：（1）由题意可知，灯泡的额定电压为4.8V，而给出的电压表中有15V和3V两种，选用15V的电压则误差较大；而选用3V的电压表，则量程偏小，故可以串联一个电阻进行分压；由题意可知，选择3kΩ的电阻可以使量程扩大2倍，故选用D即可；故可以选取3V的电压表和3kΩ的电阻串联充当电压表使用；‎ ‎（2）因题目中要求多测几组数据进行作图，故实验中选用分压接法，并且将R1与电压表串联充当电压表使用，电流表采用电流表外接法；故原理图如图所示:‎ ‎（3）因电压表内阻与定值电阻相等，两者串联，故分压相等，故有；由功率公式可得：；若R为定值的话，则P与U2应为一次方程；但因为灯泡电阻随温度的变化而变化，故功率随温度不再是线性关系，而是随着电压的增大，而使功率减小，故P与U2图象应为C；‎ 故答案为；（1）A，D；（2）；（3）；C．‎ 点评：本题为探究型实验，应注意两个电压表均无法保证要求，故可以采用串联的方式可以对电表进行改装；此类题目近几年越来越多，故应注意把握．‎ ‎14.在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路。‎ ‎（1）按如图甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来。‎ ‎（2）在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______端（选填“A”或“B”）。‎ ‎（3）图丙是根据实验数据作出的U-I图象，由图可知，电源的电动势E=______V，内阻r=______Ω ‎【答案】 (1). (2). B (3). 1.50 (4). 1‎ ‎【解析】‎ ‎(1)电路连接如图．‎ ‎(2)闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于B端．‎ ‎(3)由图象可知，电源电动势为1.5 V，内阻r＝ Ω＝1.0 Ω.‎ 四、计算题（本大题共3小题，共34.0分）‎ ‎15.如图所示，两块竖直放置的平行金属板A、B，两板相距d，两板间电压为U，一质量为m的带电小球从两板间的M点开始以竖直向上的初速度v0运动，当它到达电场中的N点时速度变为水平方向，大小变为2v0‎ 求（1）M、N两点间的电势差 ‎（2）电场力对带电小球所做的功（不计带电小球对金属板上电荷均匀分布的影响，设重力加速度为g）‎ ‎【答案】M、N间电势差为-，电场力做功．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】竖直方向上小球受到重力作用而作匀减速直线运动，则竖直位移大小为h=‎ 小球在水平方向上受到电场力作用而作匀加速直线运动，则 水平位移x=‎ h=‎ 联立得，x=2h=‎ 故M、N间的电势差为UMN=-Ex=-=-‎ 从M运动到N的过程，由动能定理得 W电+WG=m-‎ 所以联立解得W电=‎ 答：M、N间电势差为-，电场力做功．‎ ‎16.如图所示，将某正粒子放射源置于原点O，其向各方向射出的粒子速度大小均为v0、质量均为m、电荷量均为q．在0≤y≤d的一、二象限范围内分布着一个匀强电场，方向与y轴正向相同，在d＜y≤2d的一、二象限范围内分布着一个匀强磁场，方向垂直于xoy平面向里．粒子离开电场上边缘y=d时，能够到达的最右侧的位置为（1.5d，d）．最终恰没有粒子从y=2d的边界离开磁场．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计粒子重力以及粒子间的相互作用，求：‎ ‎（1）电场强度E；‎ ‎（2）磁感应强度B；‎ ‎（3）粒子在磁场中运动的最长时间．‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）沿x轴正方向发射的粒子有：x=1．5d，y=d，‎ 由类平抛运动基本规律得：x=v0t，‎ y＝at2，‎ 而，‎ 联立可得：‎ ‎（2）沿x轴正方向发射的粒子射入磁场时有：1．5d=v0t，‎ d＝t，‎ 联立可得：vy＝v0，，方向与水平成53°，斜向右上方，‎ 据题意知该粒子轨迹恰与上边缘相切，则其余粒子均达不到y=2d边界，由几何关系可知：‎ d＝R+R，‎ 根据牛顿第二定律得：‎ 解得：‎ 联立可得：‎ ‎（3）粒子运动的最长时间对应最大的圆心角，经过（1．5d，d）恰与上边界相切的粒子轨迹对应的圆心角最大，由几何关系可知圆心角为：θ=254°，‎ 粒子运动周期为：，‎ 则时间为：．‎ 考点：带电粒子在电场及磁场中的运动 ‎【名师点睛】本题考查了带电粒子在电场和磁场中的运动，关键确定粒子运动的临界情况，通过几何关系解决，对学生数学几何能力要求较高。‎ ‎17.如图所示，在空间内有一直角坐标系xOy，直线OP与x轴正方向夹角为30°，第一象限内有两个方向均垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，直线OP是它们的理想边界，OP上方区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B，在第四象限内有一沿x轴负方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为q的质子（不计重力及质子对磁场、电场的影响）以速度v从O点沿与OP成30°角方向垂直磁场进入区域Ⅰ，质子先后通过磁场区域Ⅰ和Ⅱ后，恰好垂直通过x轴上的Q点（未画出）进入第四象限内的匀强电场中，最后从y轴上的A点与y轴负方向成60°角射出，求：‎ ‎（1）区域Ⅱ中磁场的磁感应强度大小；‎ ‎（2）Q点到O点的距离；‎ ‎（3）匀强电场的电场强度E的大小。‎ ‎【答案】（1），（1），（3）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）设质子在磁场I和II中做圆周运动的轨道半径分别为r1和r2，区域II中磁感应强度为B′，质子运动轨迹如图所示：‎ 由牛顿第二定律得：①②‎ 粒子在两区域运动的轨迹如图所示，由几何关系可知，质子从A点出磁场I时的速度方向与OP的夹角为30°，故质子在磁场I中轨迹的圆心角为：θ=60°，‎ 则△O1OA为等边三角形 OA=r1 ③‎ r2=OAsin30°④‎ 由①②③④解得区域II中磁感应强度为 B′=2B；‎ ‎（2）Q点坐标：x=OAcos30°+r2=r1cos30°+r2，[]‎ 解得：；‎ ‎（3）质子在电场中做类平抛运动，水平方向：，‎ 质子在A点离开电场时：，解得：；‎ 考点：带电粒子在电场及磁场中的运动