辽宁省辽阳市集美学校2018-2019学年高二上学期期中考试物理试题

辽宁省辽阳市集美学校2018-2019学年高二上学期期中考试物理试题

集美高中2018～2019学年度上学期月考试卷 高二物理 一、 单选题（共7道题，每题4分，共28分）‎ ‎1．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东电流的直导线，则此导线受到的安培力方向( )‎ A． 竖直向上 B． 竖直向下 C． 由南向北 D． 由西向东 ‎2．如图所示，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好和槽中的水银接触，按图示连接电路，通电后，会看到弹簧上下跳动，关于这个现象，下列说法正确的是：‎ A． 弹簧上下跳动的原因是通电后弹簧受到电场力 B． 将滑动变阻器的滑片向左移动时，弹簧将跳动得更加明显 C． 将电源的正、负极对调一下，弹簧的跳动现象将消失 D． 若换一劲度系数更大的弹簧，则弹簧将跳动得更加明显 ‎3．两相邻的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度大小分别为B和2B，方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），在匀强磁场Ⅰ区域中运动一段圆弧后，又进入Ⅱ区域的匀强磁场继续运动，则 A． 速率加倍，周期减半 B． 角速度加倍，轨道半径减半 C． 速率不变，加速度减半 D． 速率不变，周期不变 ‎4．如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里．许多质量为m带电量为＋q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域．不计重力，不计粒子间的相互作用．下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中．哪个图是正确的：（ ）‎ A． B． ‎ C． D． ‎ ‎5．如图所示，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带负电的物块在水平外力F作用下沿粗糙水平面向右做匀加速直线运动，下列关于外力F随时间变化的图象可能正确的是（ ）‎ A． B． C． D． ‎ ‎6．如图所示， 厚度为h，宽度为d的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。下列说法正确的是(　　)‎ A． 上表面的电势高于下表面电势 B． 仅增大h时，上下表面的电势差增大 C． 仅增大d时，上下表面的电势差减小 D． 仅增大电流I时，上下表面的电势差减小 ‎7．如图所示，两块水平放置的金属板间距离为d，用导线与一个n匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的磁场B中。两板问有一个质量为m，电荷量为+q的油滴恰好处于平衡状态，则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是 A． 正在减弱： B． 正在增强：‎ C． 正在减弱： D． 正在增强：‎ 二、多选题（共5道题，每题4分，共20分）‎ ‎8．如图，通电导体棒质量为m，置于倾角为的导轨上，导轨和导体棒之间不光滑，有电流时杆静止在导轨上，下图是四个侧视图，标出了四种匀强磁场的方向。（表示电流方向垂直纸面向里），其中摩擦力可能为零的是（　　　）‎ A． B． C． D． ‎ ‎9．矩形导线框abcd放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图所示，t=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里。若规定导线框中感应电流逆时针方向为正，安培力方向取向上为正。则在0～4 s时间内，线框中的感应电流I、ab边所受安培力F随时间变化的图象正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A． B． ‎ C． D． ‎ ‎10．有两束均由质子和氘核混合组成的粒子流，第一束中的质子和氘核具有相同的动量，第二束中的质子和氘核具有相同的动能。现打算将质子和氘核分开，有以下一些做法，这些方法中可行的是（ ）‎ A． 让第一束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出 B． 让第一束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出 C． 让第二束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出 D． 让第二束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出。‎ ‎11．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图．现利用这种质谱议对氢元素进行测量．氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”．关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序以及a、b、c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是（  ）‎ A． 进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 B． 进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕 C． a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氕，氘、氚 D． a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕 ‎12.如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R，电压表和电流表均为理想电表，K为单刀双掷开关，当开关由1位置扳到2位置时（ ）‎ A．电压表读数将变大 B．电源内阻的发热功率将变大 C．电流表的读数将变小 D．L2亮度将变亮 三、实验题（共16分）‎ ‎13.（4分）英国物理学家法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．现在某一课外活动小组的同学想模仿一下法拉第实验，于是他们从实验室里找来了两个线圈A、B，两节干电池、电键、电流计、滑动变阻器等器材，如图所示．请同学们帮助该活动小组，用笔画线代替导线，将图中的器材连接成实验电路。‎ ‎14.（12分）某物理兴趣小组设计了如图甲所示的欧姆表电路，通过控制电键S和调节电阻箱，可使欧姆表具有和两种倍率。所用器材如下：‎ A．干电池：电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω B．电流表G：满偏电流，内阻 C．定值电阻 D．电阻箱R2和R3：最大阻值均为999.9Ω E．电阻箱R4：最大阻值为9999‎ F．电键一个，红、黑表笔各1支，导线若干 ‎（1）该实验小组按图甲正确连接好电路。当电键S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2=______ ，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内，则R内=_________ ，欧姆表的倍率是_________（选填或）。‎ ‎（2）闭合电键S。‎ 第一步：调节电阻箱R2和R3，当R2=_________ ‎ 且R3=_________ 时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏；第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向图乙所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为_________ 。‎ 四、解答题（共36分）‎ ‎15.（12分）质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为一种质谱仪的示意图．已知离子的质量为m，带电量为q, 重力不计.速度选择器中电场强度为E，匀强磁场的磁感应强度为B1。 ‎ ‎(1) 为了使离子从静止开始经加速电场后沿直线穿过速度选择器，加速电压U应多大？‎ ‎(2) 离子进入匀强磁场区域B2后，要使离子打在乳胶底片上的位置距离射入点O的距离为L，B2应为多大？‎ ‎(3) 离子在匀强磁场区域B2中运动的时间多长？‎ ‎16.（10分）如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L=0.4m，上端接有电阻R=0.3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感强度B=0.5T。现将质量m=0.05kg、电阻r=0.1Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v-t图像如图乙所示，0-1s内的v-t图像为过原点的直线，2s后的v-t图像为平行于t轴的横线，不计空气阻力，g取10m/s2，求：‎ ‎(1)金属杆ab刚进入磁场时感应电流的大小；‎ ‎(2)已知金属杆ab在t=2s时在磁场中下落了h=6.65m，则杆从静止下落2s的过程中电阻R产生的热量是多少？‎ ‎17.（14分）如图所示，一个半径为的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长为r的金属棒ab的a端位于圆心，b端与导轨接触良好从a端和圆形金属导轨分别引出两条导线与倾角为、间距l=0.5m的平行金属导轨相连。质量、电阻的金属棒cd垂直导轨放置在平行导轨上，并与导轨接触良好，且棒cd与两导轨间的动摩擦因数为导轨间另一支路上有一规格为“”的小灯泡L和一阻值范围为的滑动变阻器整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为金属棒ab、圆形金属导轨、平行导轨及导线的电阻不计，从上往下看金属棒ab做逆时针转动，角速度大小为ω。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知，。‎ ‎（1）当ω=40rad/s时，求金属棒ab中产生的感应电动势E1，并指出哪端电势较高；‎ ‎（2）在小灯泡正常发光的情况下，求ω与滑动变阻器接入电路的阻值间的关系；已知通过小灯泡的电流与金属棒cd是否滑动无关 ‎（3）在金属棒cd不发生滑动的情况下，要使小灯泡能正常发光，求ω的取值范围．‎ ‎ ‎ 1. A 2. B 3. B 4. B 5. D 6. C 7. A 8. AB 9. AC 10. AD 11. AD 12. BD 1. ‎14.‎ ‎15.‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）离子沿直线穿过速度选择器，则，可求出离子加速后的速度，对加速过程应用动能定理求出加速电压；（2）离子进入匀强磁场区域B2后，做匀速圆周运动，据几何关系求出离子做圆周运动的半径，再据离子在磁场中的半径公式求出磁场的磁感应强度；（3）据几何关系分析离子在磁场中运动时间与周期的关系，再据离子在磁场中的周期公式求出离子在磁场中运动的时间。‎ ‎【详解】‎ ‎（1）离子沿直线穿过速度选择器，则，解得：‎ 对离子在加速电场中的加速过程应用动能定理得：，解得：‎ ‎（2）由几何关系可得：‎ 离子进入磁场区域B2后，洛伦兹力提供向心力，则：‎ 解得：‎ ‎（3）离子进入磁场区域B2后，做匀速圆周运动，设运动的时间为，则 又 解得：‎ ‎【点睛】‎ 速度选择器、质谱仪、回旋加速器是高频考点，对粒子在三个器材中的受力情况和运动规律要熟练掌握。‎ ‎16. 【答案】(1)I1=5A (2)QR=3.9J ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题首先通过对图像的分析，得到金属杆刚开始做匀加速直线运动，可以利用运动学公式与闭合电路的相关知识求解，其次抓住图中匀速可以列出平衡式子，对于非匀变速可以从能量角度列示求解。‎ ‎【详解】‎ ‎（1）由图乙可知，t=1s时，金属杆进入磁场 ‎ v1=gt E1=BLv1 ‎ ‎ 联立以上各式，代入数据得 I1=5A ‎（2）由第1问，v1=10m/s，2s后金属杆匀速运动，由：mg=BI2L E2 = BLv2，代入数据得：v2=5m/s 金属杆下落过程有：‎ 代入数据得QR=3.9J ‎【点睛】‎ 本题强化对图像的认识，图像中两段运动比较特殊，一段是匀加速，一段是匀速，这个是解题的突破口，可以用运动学公式结合电路相关公式求解问题。对于非匀变速突出从能量角度找突破口列示求解。‎ ‎17. 【答案】（1）3.2V，b端电势较高（2） （3） ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由法拉第电磁感应定律得：‎ 由右手定则知，b端电势较高 由并联电路的特点可知，当小灯泡正常发光时，有：‎ 代入数据后解得：‎ 由于，所以当棒cd中无电流时，其无法静止 当较小，棒cd恰要向下滑动时，对其进行受力分析，受力示意图如图甲所示 x轴有：，y轴有：‎ 且 棒cd所受安培力 通过棒cd的电流 联立以上五式可得：‎ 当较大，棒cd恰要向上滑动时，对其进行受l力分析，受力示意图如图乙所示 同理可得：‎ 所以要使棒cd静止，‎ 由中结果可知：‎ 因为，即 解得小灯泡正常发光时，。‎ 综上所述，‎ ‎【点睛】‎ 本题重点考查了电磁感应定律的切割式、闭合电路的欧姆定律及平衡条件的应用，解答时，要注意临界状态的判断和变阻器调节范围的结合。‎