2017-2018学年黑龙江省牡丹江市第一高级中学高二上学期期中考试物理(理)试题 解析版

牡一中2016级高二学年上学期期中考试
物理（理科）试题
一、选择题
1. 物理学中建立概念运用许多科学方法，下列概念的建立有三个用到了“等效替代”的方法，有一个不属于这种方法，这个概念是（）
A. 重心
B. 点电荷
C. 合力
D. 总电阻
【答案】B
【解析】重心、合力、总电阻都应用到了等效替代的方法，而点电荷属于理想模型，是理想模型法，B正确．
2. 真空中，相距为r的两点电荷间库仑力的大小为F，若要使它们之间的库仑力变为原来的4倍，下列措施可行的是（）
A. 保持两个电荷间距离不变，将它们的电量都增加为原来的2倍
B. 保持两个电荷间距离不变，将它们的电量都减小为原来的二分之一
C. 保持两个电荷的电量不变，将它们之间的距离减小为原来的四分之一
D. 保持两个电荷的电量不变，将它们之间的距离增大为原来的2倍
【答案】A
【解析】根据库仑定律，若保持两个电荷间距离不变，将它们的电量都增加为原来的2倍，则，A正确；若保持两个电荷间距离不变，将它们的电量都减小为原来的二分之一，则，B错误；若保持两个电荷的电量不变，将它们之间的距离减小为原来的四分之一，C错误；若保持两个电荷的电量不变，将它们之间的距离增大为原来的2倍，则，D错误．
3. 如图所示，a、b是真空中两个等量异种点电荷，A、B为两点电荷连线中垂线上的两点．现
将一正点电荷q由A点沿中垂线移到B点，下列说法中正确的是（）
A. A点电势大于B点电势
B. A点电场强度大于B点的电场强度
C. 电荷在A的电势能等于在B点的电势能
D. 电荷移动过程中，加速度可能先增大后减小
【答案】C
【解析】AB处于等势线上，电势相等，则电荷在A的电势能等于在B点的电势能，故A错误C正确；在等量异种电荷的中垂线上，电场强度由中点处向上下两边递减，所以A点场强小于B点场强，B错误；q受到的电场力水平向右，速度方向从A到B，则不能判断电荷的运动情况，也不能判断加速度的变化情况，D正确．
4. 关于电源和电流，下列说法错误的是（）
A. 电流是标量，规定正电荷定向运动的方向为电流的方向
B. 电动势在数值上等于非静电力将1C正电荷在电源内从负极搬运到正极时所做的功
C. 电源是将其它形式的能转化为电能的装置
D. 干电池与蓄电池的电动势是相同的
【答案】D
【解析】电流是标量，规定正电荷的定向移动方向为电流的方向，A正确；电动势在数值上等于非静电力将1C正电荷在电源内从负极搬运到正极时所做的功，B正确；电源是将其他形式的能转为化电能的装置，C正确；干电池与蓄电池的电动势不同，干电池为1.5V；蓄电池为2V；D错误．
5. 关于静电场，下列说法中正确的是
A. 在电场强度为零的区域电势一定处处为零
B. 两点间的电势差与零电势的选取有关
C. 负电荷从电势低的点运动到电势高的点，电势能一定减少
D. 根据公式U= Ed 知，在匀强电场中两点间的距离越大，电势差就越大
【答案】C
【解析】电势是认为规定的，电势的大小与电场强度的大小无关，比如等量同种电荷连线的中点处电场强度为零，但电势不为零，A错误；电势差是相对的，与零电势的选取无关，B错误；据知，负电荷从电势低的点运动到电势高的点，电势能一定减少，C正确；匀强电场公式中，d为沿着电场线的方向，在同一个电场中，只有沿着电场线的距离大时，电势差才越大，D错误．
6. 长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是（）
A. 使粒子的速度
B. 使粒子的速度
C. 使粒子的速度
D. 使粒子速度
【答案】A
【解析】试题分析：带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力据此可以求得粒子做圆周运动的半径和速度的关系，再根据几何关系粒子射出磁场，就是粒子做圆周运动的半径小于（从左侧射出），或大于（从右侧射出）从而求出粒子速度的范围．
如图所示，由题意知，带正电的粒子从左边射出磁场，其在磁场中圆周运动的半径，故粒子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力即，可得粒子做圆周运动的半径，粒子不从左边射出，则，即，带正电的粒子不从右边射出，如图所示，此时粒子的最大半径为R，由图可知,可得粒子圆周运动的最大半径，又因为粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，粒子不从右边射出，则：，即，故欲使粒子不打在极板上，粒子的速度必须满足或，故A正确．
7. 一带电粒子在如图所示的点电荷的电场中，在电场力作用下延虚线所示轨迹从A点运动到B点，电荷的加速度、动能、电势能的变化情况是（）
A. 加速度的大小增大，动能、电势能都增加
B. 加速度的大小减小，动能、电势能都减少
C. 加速度增大，动能增加，电势能减少
D. 加速度增大，动能减少，电势能增加
【答案】C
8. 有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此时电子的定向移动速度为v，在△t时间内，通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为（）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】在t时间内，以速度v移动的电子在铜导线中通过的距离为vt，由于铜导线的横截面积为S，则在t时间内，电子经过的导线体积为．又由于单位体积的导线有n个自由电子，则在t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为；由于流经导线的电流为I，则在t时间内，流经导线的电荷量为，而电子的电荷量为e，则t时间内通
过导线横截面的自由电子数目可表示为，B正确．
9. 欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律，有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a＞b＞c．电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是（）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】试题分析：根据公式可得，，，，故最小为C，
考点：考查了电阻定律
【名师点睛】由金属导体电阻的决定式进行计算，注意各电阻中的导体长度及截面积．10. 在如图所示电路中，合上开关S，将滑动变阻器R2的滑动触点向b端移动，则三个电表
A1、A2和V的示数I1、I2和U的变化情况是（）
A. I1增大，I2不变，U增大
B. I1减小，I2不变，U减小
C. I1增大，I2减小，U增大
D. I1减小，I2增大，U减小
【答案】D
【解析】试题分析：理清电路，确定电压表测得什么电压，电流表测得什么电流，抓住电动势和内阻不变，采用局部→整体→局部的方法，利用闭合电路欧姆定律进行分析．
触点向b端移动过程中连入电路的电阻减小，即总电阻减小，干路电流即总电流增大，所以根据可知路端电压减小，即U减小，在干路，通过它的电流增大，所以两端的电压增大，而，所以减小，即并联电路两端的电压减小，所以的电流减小，
而，所以增大，D正确
11. 下列各图中，正确的是（）
A. B. C. D.
【答案】AC
...............
12. 如图所示，a、b分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线．以下说法正确的是（）
A. 电池组的内阻是1Ω
B. 电阻的阻值为0.33Ω
C. 将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率将是4W
D. 改变外电阻的阻值时，该电池组的最大输出功率为4W
【答案】AD
【解析】试题分析：根据闭合电路欧姆定律得：I=，由电池组的伏安特性曲线斜率倒数的大小求出电源的内阻．由电阻的伏安特性曲线斜率倒数的大小求出电阻值．两图线的交点即为该电阻接在该电池组两端是工作状态，读出电流和电压，求出电池组的输出功率．当外电阻等于电池内阻时，该电池组的输出功率最大，并功率公式求出电池组的最大输出功率．解：A、由图线a斜率倒数的大小求出电池组的内阻r===1Ω．故A正确．
B、由图线b斜率倒数的大小求出电阻的阻值R==3Ω．故B错误．
C、将该电阻接在该电池组两端，电路中电流I=1A，路端电压为U=3V，电池组的输出功率P出
=3W．故C错误．
D、由图线a读出电源的电动势E=4V．当外电阻等于电池内阻时，该电池组的输出功率最大，电池组的最大输出功率P max==4W．故D正确．
故选AD
【点评】本题考查读图的能力．对于图象，往往从数学上斜率、截距、交点等知识来理解其物理意义．
13. 如图所示，在倾角为α的光滑固定斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒．在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，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的大小和方向正确是（）
A. ，方向垂直斜面向下
B. ，方向垂直斜面向上
C. 。

方向竖直向上
D. ，方向竖直向下
【答案】BC
【解析】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A错误；外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上，则沿斜面向上的安培力、支持力与重力，如果，即，则处于平衡状态，故B正确；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，如果，即，则处于平衡状态，C正确；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D错误．
14. 如图所示，一个质量为m、电荷量为e的粒子从容器A下方的小孔S，无初速度地飘入电势差为U的加速电场，然后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片M上．下列说法正确的是（）
A. 粒子进入磁场时的速率v＝
B. 粒子在磁场中运动的时间t＝
C. 粒子在磁场中运动的轨道半径r＝
D. 若容器A中的粒子有初速度，则粒子仍将打在照相底片上的同一位置
【答案】AC
【解析】带电粒子在加速电场中运动，由动能定理有，得粒子进入磁场时的速率为
，A正确；粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有，解得，所以周期，粒子在磁场中运动的时间
，B错误C正确；若容器A中的粒子有初速度，则根据动能定理，得粒子进入磁场时的速率，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有，解得，若容器A中的粒子有初速度，则粒子打在照相底片上的不同的位置，D错误．
二、实验题
15. 为了“描绘小灯泡的伏安特性曲线”，某同学所用器材如下：
A．待测小灯泡一个：额定电压为3V，电阻约为几欧
B．电压表一块：量程为3V，内阻约为3kΩ
C．电流表一块：量程为0.6A，内阻约为0.1Ω
D．滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导线若干
（1）甲图是某同学画出的该实验的原理图，但原理图不完整，请完成以下问题：
①图甲中未画出电压表和电流表，则应补充的部分是图丙中的哪个_____：
②图甲中开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于_____（选填“A端”、“B端”或“AB 正中间”）
（2）图乙是某同学画出的伏安特性曲线，完成下列问题：
①由图可知，小灯泡的I﹣U图线不是一条直线，由此得出小灯泡的电阻随电压的增大
而_____（选填“增大”、“减小”或“不变”）
②由图可知，灯泡两端电压为2.0V时，此时灯泡实际消耗的功率为_____W．
【答案】 (1). A (2). B端 (3). 增大 (4). 0.8
【解析】试题分析：描绘灯泡伏安特性曲线，滑动变阻器要采用分压接法，电流表采用外接法；I-U图象的图线与坐标原点连线的斜率的倒数表示电阻；由图象求出灯泡额定电压对应的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率．
（1）①因做描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电流与电压从零调，故滑动变阻器应用分压式，故应选A；②为了使测量电路中电流从零开始，故滑片应开始滑到B端；
（2）I-U图象的图线与坐标原点连线的斜率的倒数表示电阻，斜率减小，故电阻增大，小灯泡的电阻随电压的增大而增大；
②由图可知当电压为2.0V时，灯泡的电流为0.4A，则功率；
三、计算题
16. 如图所示，在一水平向右的匀强电场中，用一绝缘细线系一带正电小球，小球的质量为m、电荷量为q，为保证当细线与竖直方向的夹角为θ=60°时，小球处于静止状态，求：
(1)电场强度的大小。

(2)细线拉力的大小。

【答案】(1) (2)
【解析】（1）小球受重力、电场力和拉力处于平衡，故有，解得
（2）细线的拉力
17. 质量为m=0.05Kg的导电细杆ab置于倾角为30°的平行放置的光滑导轨上，导轨宽为
L=0.5m，杆ab与导轨垂直，如图所示，匀强磁场垂直导轨平面且方向向下，磁感应强度为
B=0.1T．已知电源电动势E=15V，内阻r=1Ω，导轨和细杆的电阻均忽略不计，g取10m/s2．求：（1）当电阻R取值为多少时，释放细杆后杆ab保持静止不动．
（2）当R=1Ω时，释放细杆瞬间杆ab的加速度是多大？
【答案】（1）（2）
【解析】（1）ab棒中的电流为
根据共点力平衡可知，联立解得
ab棒中的电流为
由牛顿第二定律得，解得
18. 如图所示，已知一带电量为q的小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场和匀强磁场的复合场中，E和B均已知，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，（已知重力加速度为g)。

则：
（1）试判断小球的电性；
（2）小球做匀速圆周运动的半径为多少？
（3）进入复合场后小球做匀速圆周运动的周期为多少？
【答案】（1）带负电（2）（3）
【解析】试题分析：小球先加速然后进入复合场中，加速的速度由动能定理可求得．至于进入复合场后由于做匀速圆周运动所以竖直方向的两个力平衡抵消．由洛仑兹力提供向心力可以求出半径，再由运动学公式求出周期．
（1）根据粒子在电磁场中做匀速圆周运动可知重力和电场力等大反向，故受到竖直向上的电场力，所以小球带负电。

（2）粒子在电磁场中……①
带电微粒经加速电场加速后速率为v ，根据动能定理有：……②
带电微粒在复合场中……③
由①②③联立解得……④
（3）带电微粒进入磁场做匀速圆周运动
……⑤
由①②④⑤解得
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