天津市六校2019-2020学年高二上学期期中考试联考物理试题 Word版含解析

2019～2020学年度第一学期期中六校联考高二物理一、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/sC. 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 【答案】C 【解析】【详解】人造地球卫星在绕地球做圆周运动时，由地球对卫星的引力提供圆周运动的向心力，故有222=mM v G mr m ma r rω=＝得GM v r =，2GM a r = ，3GMrω= A ．由GMv r=A 错误；B ．卫星的线速度小于第一宇宙速度7.9km/s ，故B 错误。

C ．根据2GMa r =，轨道半径越小，向心加速度越大，故C 正确； D ．根据3GMrω=D 错误。

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【答案】B 【解析】【详解】根据万有引力等于重力，列出等式：2MmGmg R＝ 其中M 是星球的质量，R 星球的半径 根据根据密度与质量关系得：343M R ρ=⋅π星球的密度跟地球密度相同，星球质量是地球质量的8倍，则半径是地球半径的2倍；由2GMg R =可知该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍。

A ．0.5倍,与结论不相符，选项A 错误； B ．2倍，与结论相符，选项B 正确； C ．4倍,与结论不相符，选项C 错误； D ．8倍,与结论不相符，选项D 错误；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 【答案】D【解析】【详解】A ．根据开普勒定律知飞船在椭圆轨道Ⅱ上运动时，在离火星最近的P 点速度大于最远的Q 点的速度，故A 错误；B ．飞船往高轨道运动需要点火加速，飞船在轨道Ⅱ上运动时的机械能小于在轨道Ⅲ上运动时所具有的机械能，故B 错误；C ．不管在那个轨道上，飞船在P 点受到的万有引力是相等的，所以加速度相等，故C 错误；D ．飞船从轨道I 上变轨到轨道Ⅱ上，需要在P 点加速，所以轨道I 运动时的速度 小于轨道Ⅱ上速度，故D 正确。

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同步A. 增大B. 减小C. 先增大，后减小D. 先减小，后增大 【答案】A 【解析】【详解】对导体棒进行受力分析如图:当磁场方向缓慢旋转到水平方向，安培力方向缓慢从图示位置转到竖直向上，因为初始时刻安培力沿斜面向上，与支持力方向垂直，最小，所以安培力一直变大，而安培力：F BIL 安，所以磁场一直增大，BCD 错误A 正确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E v B=C. 若速度Ev B>，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 【答案】B 【解析】若粒子带负电，则受到竖直向上的电场力和竖直向下的洛伦兹力，可以做直线运动，若粒子带正电，受到竖直向下的电场力和竖直向上的洛伦兹力，可以做直线运动，故A 错误；因为做直线运动，所以在竖直方向上合力为零，故Eq Bqv =，解得Ev B=，B 正确；若E v B >，则Bqv Eq >，使粒子偏转，做曲线运动；但洛伦兹力方向不断变化，故合力不恒定，不是类似平抛运动，C 错误；此粒子从右端沿虚线方向进入，电场力与洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动，D 错误．【点睛】在速度选择器中，从左边射入，速度满足条件，电场力与洛伦兹力平衡与电量、电性无关．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gB. 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6π D. d 的运动周期有可能是23h 【答案】AB 【解析】【详解】A ．a 受万有引力和支持力作用，靠两个力的合力提供向心力，向心加速度小于重力加速度g ，故A 正确。

B ．根据22=r mM v G m r得，v =由于r b ＜r c ＜r d ，则v b ＞v c ＞v d ，a 、c 的角速度相等，根据v=rω知，c 的线速度大于a 的线速度，可知b 的线速度最大，则相同时间内转过的弧长最长，故B 正确。

C ．c 为同步卫星，周期为24h ，4h 内转过圆心角42243πθπ⨯＝＝ 故C 错误。

D ．根据2224mM G m r r Tπ＝得，T =d 的轨道半径大于c 的轨道半径，则d 的周期大于c 的周期，可知d 的周期一定大于24h ，故D 错误。

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2πRfB. 质子的最大动能为2224q B R mC. 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 【答案】ACD 【解析】【详解】A ．质子出回旋加速器的速度最大，此时的半径为R ，则有：22Rv Rf Tππ＝＝． 所以最大速度不超过2πfR ．故A 正确。

BC ．根据洛伦兹力充当向心力，有：2v qvB m R＝则质子的最大动能为：2222122km q B R E mv m＝＝与电压无关，故C 正确，B 错误；D ．由2222km q B R E m＝可知，只增大磁感应强度B ，可增大质子的最大动能，选项D 正确。

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（未面出)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0v 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圆周运动周期的16，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23πθ= B. 粒子的比荷为02v qm Br= C. 粒子在磁场中的轨道半径为r D. 粒子在磁场中圆周运动的周期为04rT v π= 【答案】BD 【解析】A 、粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，在磁场中运动时间最长，对应的弦长最长，故弦长等于2r ，在磁场中运动时间最长的粒子的运动时间为其在磁场中圆周运动周期的16，由几何关系可得在磁场中运动时间最长的粒子离开磁场的圆心角为3π，故A 错误； BC 、由几何关系可2R r =，由20v qv B m R=可得粒子的比荷为002v v q m BR Br ==，故B 正确，C 错误；D 、粒子在磁场中圆周运动的周期为0024R rT v v ππ==，故D 正确； 故选BD 。

【点睛】粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，在磁场中运动时间最长，对应的弦长最长，在磁场中运动时间最长的粒子的运动时间为其在磁场中圆周运动周期的16，由几何关系可得在磁场中运动时间最长的粒子离开磁场的圆心角为3π。

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____________【答案】Bdv 【解析】【详解】[1]．根据左手定则知，正电荷向下偏，负电荷向上偏，则A 板带负电，B 板带正电；当电荷处于平衡有：E qvB qd= 解得：E=Bdv ；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 =____________。

【答案】2324L f M Gπ=【解析】【详解】[1]．这一对黑洞产生的引力波的频率为f ，则它们的周期为1T f=① 双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的周期． 对1：21211224M M G M r L T π= 即得：221224GM r L T π=…② 同理对2：221224GM r L T π=…③ 又L =r 1+r 2 ④联立解得双星的总质量为：2232221212421f L M M M r r f L G Gππ=+=⋅=+（） 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U H 达到稳定值后，U H 的大小与I 和B 以及霍尔元件厚度d 之间满足关系式H HIBU R d=,其中比例系数R H 称为霍尔系数，仅与材料性质有关。