2017-2018学年安徽省六安市第一中学高二下学期开学考试物理试题（Word版）
安徽省六安市第一中学2017-2018学年高二下学期开学考试
物理
满分：100分时间：90分钟
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一个选项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1.在相距为r的A、B两点分别放上点电荷QA和QB，C为AB的中点，如图所示。现引入带正电的检验电荷q，不计重力，则下列说法不正确的是（ ）
A.如果q在C点受力为零，则QA和QB一定是等量异种电荷
B.如果q在AB延长线离B较近的D点受力为零，则QA和QB一定是异种电荷，且电量大小QA>QB
C.如果q在AC段上的某一点受力为零，而在BC段上移动时始终受到向右的力，则QA一定是负电荷，且电量大小QA
vb，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法不正确的是（）
A.两粒子的轨道半径之比
B.粒子a在磁场中运动时间比b长
C.两粒子在磁场中运动时间相等
D.两粒子离开磁场时速度方向相同
6.在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场，同一种带电粒子从O点射入磁场。当入射方向与x轴的夹角α=60°时，速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场，如图所示，当α=45°时，为了使粒子从ab的中点c射出磁场，则速度应为（ ）
A.
B.
C.
D.
7.如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场边界上A点一粒子源，源源不断地向磁场发射各种方向（均平行于纸面）且速度大小相等的带正电的粒子（重力不计），已知粒子的比荷为k，速度大小为2kBr。则粒子在磁场中运动的最长时间为（ ）
A.
B.
C.
D.
8.如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcde是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的粒子，最后粒子恰好从e点射出，则（）
A.如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d点射出
B.如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从f点射出
C.如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，也将从d点射出
D.只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从e点射出所用时间最短
9.如图所示，在竖直平面内有水平向右、场强为E=1×104N/C的匀强电场.在匀强电场中有一根长L=2m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为0.08kg的带电小球，它静止时悬线与竖直方向成37°角，若小球获得初速度恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点，cos37°=0.8，g取10 m/s2.下列说法正确（ ）
A.小球的带电荷量q=6×10-5C
B.小球动能的最小值为1J
C.小球在运动至圆周轨迹上的最高点时有机械能的最小值
D.小球绕O点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保持不变且为4J
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6 t0
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项点的粒子在磁场中运动时间最长
11.如图所示，长方形ABCD内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，边长BC=2AB，在A处有一粒子源，可以沿AB方向射出不同速率的带正电的同种粒子，粒子的质量为m电量为q，不计粒子的重力，对于粒子在磁场中的偏转，下列说法正确的是(）
A.粒子不可能从CD边射出磁场
B.粒子在磁场中运动的时间可能为
C.从D点射田的粒子在磁场中运动的时间是从E点射出粒子在磁场中运动时间的2倍
D.从E点射出的粒子在磁场中运动的时间是从F点射出粒子在磁场中运动时间的2倍
12.如图(a），真空中水平放置两块长度为2d的平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图（b）所示最大值为U0的周期性变化的电压.在两板左侧中点处有一粒子源A，自t=0时刻开始连续释放初速度大小为v0，方向平行于金属板的相同带电粒子，t=0时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期了，粒子质量为m，不计粒子重力及相互间的作用力。（ ）
A.在t=0时刻进入的粒子离开电场时速度大小仍为v0
B.在t=0.125T时刻进入的粒子离开电场时竖直偏移距离为0.25d
C.在t=0.25T时刻进入的粒子离开电场时竖直偏移距离为0.125d
D.在t=0.5T时刻进入的粒子刚好从金属板p右侧边缘离开电场
二、实验题（本大题共2个小题，每空2分，共12分）
13.描绘一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡的伏安特性曲线提供了以下器材：
直流电源E（电动势4.5V，内阻不计）
电压表V（量程4.5V，内阻约为4×104Ω），
电流表A1（量程250mA，药阻约为2Ω），
电流表A2（量程500mA，内阻约为1Ω），
滑动变阻器R（最大阻值约为20Ω）
电键S，导线若干。
如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是__________，上面两个电路应该选用的是___________（填“甲”或“乙”）
14.某兴趣小组利用图甲所示电路测定一电池的内阻r和一待测电阻Rx的阻值。已知电池的电动势约为6V，电池内阻和待测电阻的阻值都约为10Ω。可供选用的实验器材有：
A.电流表A1（量程0~300mA，丙阻不计）
B.电流表A2（量程0~3A，内阻不计）；
C.电压表V1（量程0~6V，内阻很大）；
D.电压表V2（量程0~15V，内阻很大）；
E.滑动变阻器R（阻值0~100Ω)；开关S一个，导线若干
该实验过程如下：
（1）在连接电路前，先选择合适的器材，电流表应选用__________，电压表应选用__________。（填所选器材前的字母）
（2）按图甲正确连接好电路后，将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关。改变变阻器阻值，记录电压表示数U和电流表示数I。用记录的数据绘出图乙所示的U-I图线。
（3）断开开关s，将Rx改接在B、C之间，A与B用导线直接相连，其他部分保持不变。重复步骤（2），得到另一条U-I图线，其斜率的绝对值为k
（4）根据上面实验数据结合图乙可得，电池的内阻r=_________Ω；用k和r表示待测电阻的表达式为Rx=__________。
三、论述计算题（共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写由最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15.（8分）如图所示有一个圆环形区域，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，已知其截面内半径为R1=1.0m，磁感应强度为B=1.0T，被约束粒子的比荷为=4.0×107C/kg，该带电粒子从中空区域与磁场交界面上的P点以速度v0=4.0×107m/s沿环的半径方向射入磁场。（不计带电粒子在运动过程中的相互作用，不计带电粒子的重力）.求：
（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径r
（2）如果被约束粒子不穿越磁场外边界，求磁场区域的最小外半径R2
16.（8分）如图所示，在xOy平面内，有一个圆形区域的直径AB与x轴重合，圆心O′的坐标为（2a,0），其半径为a,该区域内无磁场。在y轴和直线x=3a之间的其他区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴上某点射入磁场.不计粒子重力。
（1)若粒子的初速度方向与y轴正向夹角为60°，且粒子不经过圆形区域就能到达B点，求粒子的初速度大小v1；
（2)若粒子的初速度方向与y轴正向夹角为60°，在磁场中运动的时间为，且粒子也能到达B点，求粒子的初速度大小v2
17.（12分)如图所示，在xOy坐标平面的第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场和垂直于平面向外的匀强磁场，且电场强度大小与第一象限的相同。现有一质量为m、电荷量为+q的粒子，从坐标为（3l,l）的P点以某一初速度沿x轴负方向开始运动，第一次经过X轴上的点为Q点，Q点的坐标为（l，O），接着在第四象限内做匀速圆周运动，第二次经过x轴上的点为坐标原点。已知粒子运动的初动能为2mgl.求：
（1)电场强度E的大小。
（2）粒子经过Q点时的速度大小
（3）粒子在第四象限中运动的时间t.
18.（12分）如图所示，带电平行金属板相距为2R，在两板间半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，两板及其左侧边缘连线均与磁场边界刚好相切。一质子（不计重力）沿两板间中心线O1 O2从左侧O1点以某一速度射入，沿直线通过圆形磁场区域，然后恰好从极板边缘飞出，在极板间运动时间为t0.若仅撤去磁场，质子仍从O1意以相同速度射入，经时间打到极板上
（1）求两极板间电压U；
（2）求质子从极板间飞出时的速度大小
（3）若两极板不带电，保持磁场不变，质子仍沿中心线O1 O2从左侧O1点射入，欲使质子从两板间左侧飞出，射入的速度应满足什么条件。
物理试卷参考答案
一、选择题
1A 2A 3B 4D 5B 6B 7C 8A 9AB 10BC 11AD 12ABD
二、填空实验题（每空2分）
13、A2；甲；
14、（1）AC （4）10 k-r
三、计算题（8+8+12+12=40分）
15、（8分）（1）1.0m （2）2.41m
【解析】：粒子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，根据，即可粒子在磁场中做圆周运动的半径r；粒子垂直进入磁场中做匀速圆周运动，当该粒子的轨迹恰好与圆形区域外边界相切时，磁场区域的半径最小，根据牛顿第二定律求出粒子圆周运动的半径，由几何知识求出磁场区域的最小外半径R2。
（1）粒子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力：解得：
代入数据可得：r=1.0m.......4分
（2）粒子运动轨迹如图所示：
由几何关系得
解得：=2.41m ......4分
16、(8分）（1） (2）
【解析】：（1）粒子不经过圆形区域就能到达B点，故粒子到达B点时速度竖直向下，圆心必在x轴正半轴上，设粒子做圆周运动的半径为r1，由几何关系得：r1sin30°=3a- r1，
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：，
解得：......4分
2）粒子在磁场中的运动周期为：
粒子在磁场中的运动轨迹的圆心角为为：α=×360°=60°
粒子到达B点的速度与x轴夹角β=30°
设粒子做圆周运动的半径为r2，由几何关系得：3a=2r2sin30°+2acos230°
由牛顿第二定律得：解得：..…4分
17、（12分）(1）E=；(2）v=；(3）
【解析】（1)由带电粒子在第四象限内做匀速圆周运动知粒子的重力与电场力平衡，有
qE=mg得：E=......3分
（2）带电粒子从P点到Q点，由动能定理得：（mg+qE)1=mv2-2mgl
解得；带电粒子经过Q点时的速度v=......3分
（3）设带电粒子在P点的初初度为v0，则由2mgl=mv02，得：v0=
设带电粒子在Q点时与x轴的夹角为θ，则cosθ==解得：θ=45°
带电粒子的运动轨迹如图所示。
由几何关系可得，R=l 由
B=.....…4分
带电粒子做匀速圆周运动的周期：.....…4分
粒子在磁场中的运动时间： ...........2分。
18、（12分）（1） (2） （3）0
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