湖北省黄冈中学上学期高二期中考试物理试题

湖北省黄冈中学2014年秋季高二期中考试
物理试卷
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分．1~6题只有一个选项正确；7~10题至少有两
个选项是正确的，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）
1．下列各图中，用带箭头的细实线标出了通电直导线周围磁感线的分布情况，其中正确的是 ( )
2．用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A 1、A 2，若把A 1、A 2分别采用并联或串联的方式接入电路，如图①②所示，则闭合开关后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是( )
A ．图①中的A 1、A 2的示数相同
B ．图①中的A 1、A 2的指针偏角相同
C ．图②中的A 1、A 2的示数和偏角都不同
D ．图②中的A 1、A 2的指针偏角相同
3．如图，圆环形导体线圈a 平放在水平桌面上，在a 的正上方固定一竖直螺线管b ，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P 向下滑动，下列表述正确的是( )
A ．线圈a 中将产生俯视逆时针方向的感应电流
B ．穿过线圈a 的磁通量变小
C ．线圈a 有扩张的趋势
D ．线圈a 对水平桌面的压力F N 将减小
4．如下图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出
电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如
果把该小灯泡先后分别与电源1和电源2单独连接时，则下列说法不正．．
确．的
是( )
A ．电源1和电源2的内阻之比是11：7
B ．电源1和电源2的电动势之比是1：1
C ．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1：2
D ．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1：2
5．如图所示，ABC 为与匀强磁场垂直的边长为a 的等边三角形，磁场垂直纸面向外，比荷为的电子以速度v 0从A 点沿AB 方向射入，欲使电子能经过BC 边，则磁感应强度B 的取值应为( )
A．B．
C．D．
6．通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面
的固定转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示．下列哪种情况将会发生( )
A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动
B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动
C．L2绕轴O按顺时针方向转动
D．L2绕轴O按逆时针方向转动
7．R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体，但R1的尺寸比R2大得多，
把它们分别连接在如图所示的电路的A、B两端，接R1时电压表的读数为U1，接R2时电压
表的读数为U2，则下列判断正确的是()
A．R1＝R2B．R1>R2
C．U1<U2D．U1＝U2
8．如图所示，两平行金属板间带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则()
A．电压表读数增大B．电流表读数增大
C．质点P将向下运动D．R3上消耗的功率逐渐增大
9．为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为b和c，左、右两端开口与排污管相连，如图所示．在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在空腔前、后两个侧面上各有长为a的相互平行且正对的电极M和N，M、N与内阻为R的电流表相连．污水从左向右流经该装置时，电流表将显示出污水排放情况．不考虑污水的电阻，则下列说法中正确的是()
A．M板比N板电势低
B．污水中离子浓度越高，则电流表的示数越小
C ．污水流量越大，则电流表的示数越大
D ．若只增大所加磁场的磁感应强度，则电流表的示数也增大
10．如图所示，两个匀强磁场的方向相同，磁感应强度分别为B 1、B 2，虚线MN 为理想边界．现有一个质量为m 、电荷量为e 的电子以垂直于边界MN 的速度v 由P 点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B 1的匀强磁场中，其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线．则以下说法正确的是( )
A ．电子的运动轨迹为P →D →M →C →N →E →P
B ．电子运动一周回到P 点所用的时间T ＝2πm
B 1e
C ．B 1＝4B 2
D ．B 1＝2B 2
二、实验题（本题共2小题，共18分．把答案填在相应的横线上或按题目要求作答）
11．（12分）某同学要测量由某种新材料制成的粗细均匀的圆柱形导体的电阻率ρ．步骤如下： (1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示，由图可知其长度为__________cm ；
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径为________mm ；
(3)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱形导体的电阻，表盘的示数如图丙所示，则该电阻的阻值约为________Ω．
(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R ，现有的器材及其代号和规格如下： A ．待测圆柱形导体(电阻为R )
B ．电流表A 1(量程4mA ，内阻约为50Ω)
C ．电流表A 2(量程10mA ，内阻约为30Ω)
D ．电压表V 1(量程3V ，内阻约为10kΩ)
E．电压表V2(量程15V，内阻约为25kΩ)
F．直流电源E(电动势4V，内阻不计)
G．滑动变阻器R1(阻值范围0～15Ω，额定电流2.0 A)
H．滑动变阻器R2(阻值范围0～2kΩ，额定电流0.5 A)
I．开关S，导线若干．
为减小实验误差，要求电表读数从零开始变化并能测得多组数据进行分析，电流表、电压表、滑动变阻器应该分别选（填序号）、、，并在虚线框中画出合理的测量电路图．12．（6分）利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差．
(1)应该选择的实验电路是下图中的________(选填“甲”或“乙”)．
甲乙
(2) 某位同学选好合适器材，连好电路图后，通过改变滑动变阻器的位置，记录了6组数据，然后以横轴表示电流I，纵轴表示电压U做出U－I图线，并判断出U－I线的斜率的绝对值为k，纵轴截距为b，则干电池的电动势E＝________，内电阻r＝________．
(3)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化．下图中的各示意图能正确反映P－U关系的是________．
A B C D
三、计算题（本题共4小题，共52分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只
写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．（12分）如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；
金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场．带电量为＋q、质量为m的粒子，由静止开始
从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动．忽略重力的影响，求：
(1)匀强电场场强E的大小；
(2)粒子从电场射出时速度v的大小；
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R．
14．（13分）如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为L，导体棒处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通有自左向右的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
(1)磁场的磁感应强度B的大小；
(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小F N．
15．（13分）如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机内电阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表示数U V＝110 V．试求：
(1)通过电动机的电流；
(2)输入到电动机的电功率；
(3)若电动机以v＝1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量？(g取10 m/s2)
16．(14分)如图所示，在xOy平面直角坐标系中，直角三角形MNL内存在垂直于xOy平面向里磁感应强度为B的匀强磁场，三角形的一直角边ML长为6a，落在y轴上，∠NML = 30°，其中位线OP在x轴上．电子束以相同的速度v0从y轴上-3a≤y≤0的区间垂直于y轴和磁场方向射入磁场，已知从y轴上y=-2a的点射入磁场的电子在磁场中的轨迹恰好经过点．若在直角坐标系xOy的第一象限区域内，加上方向沿y轴正方向、大小为E=Bv0的匀强电场，在x=3a处垂直于x轴放置一平面荧光屏，与x轴交点为Q．忽略电子间的相互作用，不计电子的重力．试求：
（1）电子在磁场中运动的最长时间；
（2）电子束从+y 轴上射入电场的纵坐标范围；
（3）从磁场中垂直于y 轴射入电场的电子打到荧光屏上距Q 点的最远距离．
湖北省黄冈中学2014年秋季高二期中考试
物理试卷答案
1．答案 D
解析 通电直导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，并且这些同心圆都在跟导线垂直的平面内，电流方向与磁感线方向间的关系可由安培定则判定：让伸直的大拇指指向导线中电流方向，弯曲四指的方向即为磁感线的环绕方向，所以只有D 正确． 2．答案 B
解析 图①中流过表头的电流相同，故指针偏角相同，但由于A 1、A 2的量程不同，所以示数不同，故A 项错，B 项对．图②中A 1、A 2中的电流相同，故示数相同，但两者表头中的电流不等，指针偏角不同，故C 、D 项错．
3．答案：A
解析：根据右手螺旋定则，螺线管中有向下的磁场．当P 向下滑动时，电路中电阻减小电流增大，螺线管周围的磁场增强，穿过线圈a 的磁通量增大，由楞次定律知，a 中产生逆时针方向的感
应电流，感应电流在安培力作用下，使线圈a 有收缩的趋势，同时还有“远逃”的趋势，以阻碍磁通量的增加．综上所述，选项D 、B 、C 错误，选项A 正确．
4．答案 D
解析 电源的特性图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点，即为电源与小
灯泡连接时的工作状态，交点的坐标为工作时的电压和电流．电源内阻之比r 1r 2＝E 1/I 1E 2/I 2＝I 2
I 1
，A 项正确；
两电源电动势均为10 V ，比值为1：1，B 项对；两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是P 1P 2＝
I 1U 1
I 2U 2
＝3×55×6＝12
，C 项正确；两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是R 1R 2＝U 1/I 1U 2/I 2＝3×65×5＝1825，D 项错，选D
项．
5．答案 C
解析 画出电子运动轨迹，如图所示，电子正好经过C 点，此时圆周运动的半径，要想电子从BC 边经过，圆周运动的半径要大于，由带电粒子在磁场中运动的公式，即，本题只有选项C 正确． 6．答案 D
解析 由右手螺旋定则可知导线L 1的上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L 1的距离越远的地方，磁场越弱，导线L 2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O 点的下方磁场较强，则安培力较大，因此L 2绕轴O 按逆时针方向转动，D 项正确． 7．答案 AD
解析 电流从导体的横截面流过，由电阻定律R ＝ρL S ＝ρa ad ＝ρ
d
，可见电阻与边长a 无关，A 对；
因外电阻相同，故路端电压相等，D 正确． 8．答案 BC
解析 当滑动变阻器R 4的滑片向b 端移动时，R 4接入电路部分的电阻减小，外电路总电阻减小，
干路电流增大，电源内阻分担的电压增大，则路端电压减小，R 1分担电压增大，则平行金属板两极板间电压减小，带电质点P 所受电场力减小，质点P 将向下运动，选项C 正确；R 3两端电压减小，R 3中电流减小，电流表读数增大，选项B 正确；R 3上消耗的功率逐渐减小，选项D 错误；由于R 2中电流增大，R 2两端电压增大，故电压表读数减小，选项A 错误．
9.答案：ACD
解析： 污水从左向右流动时，正、负离子在洛伦兹力作用下分别向N 板和M 板偏转，故N
板带正电，M 板带负电，A 正确．稳定时带电粒子在两板间受力平衡，q v B ＝q U b ，此时U ＝Bb v ＝
BbQ
bc
＝BQ
c
，式中Q 是流量，可见当污水流量越大、磁感应强度越强时，M 、N 间的电压越大，电流表的示数越大，而与污水中离子浓度无关，B 错误，C 、D 正确．
10．答案 AD
解析 由左手定则可判定电子在P 点受到的洛伦兹力的方向向上，轨迹为P→D→M→C→N→E→P ，选项A 正确；由图得两个磁场中轨迹圆的半径之比为1∶2，由r ＝mv
qB 可
得磁感应强度之比B 1B 2＝2∶1，电子运动一周所用的时间t ＝T 1＋T 22＝2πm B 1e ＋πm B 2e ＝4πm
B 1e ，选项B 、
C 错
误，选项D 正确．
11.答案及解析 (1)由游标卡尺主尺读得30 mm ，游标尺上第3条刻度线与主尺刻度线对齐，由游标尺读得3×0.05 mm ＝0.15 mm ，则该样品的长度L ＝30 mm ＋0.15 mm ＝30.15 mm ＝3.015 cm ． （2）螺旋测微器固定刻度上最小刻度为0.5 mm ，可动刻度每旋转一圈，测微螺杆前进或后退0.5 mm ．由固定刻度读得3 mm ，由可动刻度读得0.205 mm ．该样品的外径为3 mm ＋0.205 mm ＝3.205 mm ．
（3）2.2×102Ω （4）C 、D 、G
12．答案 (1) 甲 (2)b k (3)C
解析 (1)根据U ＝E －Ir 测量电源电动势和内阻时，需要测出多组对应的路端电压U 和干路电流I ，电压表和电流表内阻影响会造成实验误差．电源内阻较小，所以电流表分压影响较大，因此应选择甲电路．
(2)根据U －I 图像，电源的电动势等于纵轴的截距，内阻为斜率的绝对值．
(3)电源输出功率P ＝UI ＝U ⎝⎛
⎭
⎫E －U r ＝－1r U 2＋E
r U ，P －U 图像为开口向下的二次函数，应选 C ．
13．答案 (1)U
d
(2)
2qU m (3)1
B
2mU q
解析 (1)电场强度E ＝U
d
．
(2)根据动能定理，有qU ＝1
2
m v 2－0得v ＝
2qU
m
． (3)粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有q v B ＝m v 2R ，得R ＝
1
B
2mU
q
．
14．答案 (1)3mg 4IL (2)5
8
mg
解析 (1)从左向右看，受力分析如图所示．由平衡条件得：tan 37°＝F 安/mg ，F 安＝BIL ，
解得：B ＝3mg
4IL
．
(2)设两导轨对导体棒支
持力为2F N ，则有2F N cos 37°＝mg ，解得F N ＝5
8
mg ．
支持力大小为5
8
mg ．
即每个圆导轨对导体棒的
15．答案 (1)5 A (2)550 W (3)53 kg
解析 (1)由电路中的电压关系可得电阻R 的分压U R ＝U －U V ＝(160－110)V ＝50 V ，流过电阻R
的电流I R ＝U R R ＝50
10
A ＝5 A ，即通过电动机的电流I M ＝I R ＝5 A ．
(2)电动机的分压U M ＝U V ＝110 V ，输入电动机的功率P 电＝I M U M ＝550 W ． (3)电动机的发热功率P 热＝I 2M r ＝20 W ，电动机输出的机械功率P 出＝P 电－P 热＝530 W ，又因P
出＝mg v ，所以m ＝P 出
g v
＝53 kg ． 16．答案 （1）（2）0≤y ≤2a （3） 解析：（1）由题意可知电子在磁场中的轨迹半径为
r = a
电子在磁场中的周期为
电子在磁场中运动的最长时间的
（2）电子能进入电场中，且离O 点上方最远，电子在磁场中运动圆轨迹恰好与边MN 相切，电子运动轨迹的圆心为O′点，如图所示．
则： 有： =a
即粒子从D 点离开磁场进入电场时，离O 点上 方最远距离为
所以电子束从y 轴射入电场的范围为0≤y ≤2a （3）由题意可知电子在磁场中的轨迹半径为
r = a
由牛顿第二定律得： 电子的比荷：
假设电子没有射出电场就打到荧光屏上，有
，219
222
Ee y t a a m =
⋅=>，所以，电子应射出电场后打到荧光屏上． 电子在电场中做类平抛运动，设电子在电场的运动时间为，竖直方向位移为y ，水平位移为
x ，水平： 竖直：
代入得：
设电子最终打在光屏的最远点距Q 点为H ，电子射出电场时的夹角为θ有：
00tan y x Ee x v m v v v θ⋅
===
有：()()
y y a x a H 223tan 3⋅-=⋅-=θ，
当时，即时，有最大值；
由于，所以。