高中物理 模块综合测评 高二物理试题

实蹲市安分阳光实验学校模块综合测评(时间：60分钟满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求，选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)
1．关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是( )
A．电荷在磁场中一受洛伦兹力作用
B．电荷在电场中一受电场力作用
C．电荷所受电场力一与该处电场方向一致
D．电荷所受的洛伦兹力不一与磁场方向垂直
【解析】电荷在电场中一受电场力作用，但电场力的方向不一和电场方向一致，B正确，C错误．电荷在磁场中不一受洛伦兹力，洛伦兹力一与磁场方向垂直，A、D错误．
【答案】B
2．如图1所示，两个量异种电荷在真空中相隔一距离，OO′代表两点电荷连线的中垂面，在两点电荷所在的某一平面上取图示1、2、3三点，则这三点的电势大小关系是( ) 【：37930078】
图1
A．φ1＞φ2＞φ3 B．φ2＞φ1＞φ3
C．φ2＞φ3＞φ1D．φ3＞φ2＞φ1
【解析】画出带量异种电荷周围的电场线和势面如图所示，根据沿着电场线方向电势越来越低，知φ1＞φ2＞φ3.
【答案】A
3．一段长为a、宽为b、高为c(a>b>c)的导体，将其中的两个对立面接入电路时，最大阻值为R，则最小阻值为( )
A.
c2R
a2
B.
c2R
ab
C.
a2R
bc
D.
b2R
ac
【解析】根据电阻律，将面积最小、相距最远的对立面接入电路时电阻最大，由题设可知，以b、c为邻边的面积最小，两个对立面相距最远，电阻为R＝
ρa
bc
；将面积最大、相距最近的对立面接入电路时电阻最小，由题设可知，以a、b为邻边的面积最大，两个对立面相距最近，电阻为R′＝
ρc
ab
，两式相比可得R′＝
c2R
a2
，A正确．
【答案】A
4．如图2所示，两平行光滑金属导轨CD、PQ间距为L，与电动势为E、内
阻为r 的电源相连，质量为m 、电阻为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计．在空间施加匀强磁场可以使ab 棒静止，则磁场的磁感强度的最小值及其方向分别为( )
图2
A.mg R ＋r EL
，水平向右
B.mg R ＋r sin θEL
，垂直于回路平面向下
C.
mgR tan θ
EL
，竖直向下
D.mgR sin θEL
，垂直于回路平面向下
【解析】 从图像可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，故安
培力的最小值为F A ＝mg sin θ，故磁感强度的最小值为B ＝F A IL ＝mg sin θ
IL ，根
据欧姆律，有E ＝I (R ＋r )，B ＝mg R ＋r sin θ
EL
，垂直于回路平面向下，B
正确．
【答案】 B
5．(2015·二检测)分别置于a 、b 两处的长直导线垂直纸面放置，通有大小相的恒电流，方向如图3所示，a 、b 、c 、d 在一条直线上，且ac ＝cb ＝bd .
已知c 点的磁感强度大小为B 1，d 点的磁感强度大小为B 2.若将b 处导线的电流切断，则( )
图3
A ．c 点的磁感强度大小变为12
B 1，d 点的磁感强度大小变为1
2B 1－B 2
B ．c 点的磁感强度大小变为12B 1，d 点的磁感强度大小变为1
2B 2－B 1
C ．c 点的磁感强度大小变为B 1－B 2，d 点的磁感强度大小变为1
2B 1－B 2
D ．c 点的磁感强度大小变为B 1－B 2，d 点的磁感强度大小变为1
2B 2－B 1
【解析】 c 点的磁场是分别置于a 、b 两处的长直导线中电流产生的．由安培则可知分别置于a 、b 两处的长直导线在c 点产生的磁场方向相同，a 、b 两处的长直导线在c 点产生的磁场的磁感强度大小为B 1
2.由对称性可知，b 处的
长直导线在d 点产生的磁场的磁感强度大小为B 1
2
，方向向下．a 处的长直导线在
d 点产生的磁场的磁感强度大小为B 1
2
－B 2.若将b 处导线的电流切断，则c 点的
磁感强度大小变为B 12，d 点的磁感强度大小变为B 1
2
－B 2，选项A 正确．
【答案】 A
6．(2015·高考)如图4，两电荷量分别为Q(Q>0)和－Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b点位于y 轴O点上方．取无穷远处的电势为零．下列说法正确的是
( ) 【：37930079】
图4
A．b点电势为零，电场强度也为零
B．正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右
C．将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功
D．将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点，后者电势能的变化较大
【解析】因为量异种电荷在其连线的中垂线为势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所垂线的电势为零，故b点的电势为零，但是电场强度不为零，A 错误；量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向水平向右，在中点O处电势为零，O点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故B正确；O点的电势低于a点的电势，将正的试探电荷从O 点移到a点，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，C正确；O点和b点的电势相，所以先后从O、b两点移到a点，电场力做功相，电势能变化相同，D 错误．
【答案】BC
7．(2014·卷Ⅱ)图5为某磁谱仪构件的示意图．图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹．宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子．当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是( )
图5
A．电子与正电子的偏转方向一不同
B．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一相同
C．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子
D．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小
【解析】根据左手则，电子、正电子进入磁场后所受洛伦兹力的方向相反，故两者的偏转方向不同，选项A正确；根据qvB＝
mv2
r
，r＝
mv
qB
，若电子与正电子在磁场中的运动速度不相，则轨迹半径不相同，选项B错误；对于质子、正电子，它们在磁场中运动时不能确mv的大小，故选项C正确；粒子的mv越大，轨道半径越大，而mv＝2mE k，粒子的动能大，其mv不一大，选项D错误．【答案】AC
8．如图6所示为一种质谱仪的示意图，其由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射的电场在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器内有范围足够大的有界匀强磁场，磁感
强度大小为B ，方向垂直纸面向外．一质量为m 、电荷量为q 的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到片上的Q 点．不计粒子重力．下列说法正确的是( )
图6
A ．极板M 比极板N 的电势高
B ．加速电场的电压U ＝ER
C ．直径PQ ＝2B qmER
D ．若一群粒子从静止开始经过上述过程都落在片上同一点，则该群粒子具有相同的比荷
【解析】 粒子在磁场中由P 点运动到Q 点，根据左手则可判断粒子带正电，由极板M 到极板N 粒子做加速运动，电场方向由极板M 指向极板N ，所以
极板M 比极板N 的电势高，A 正确；由Eq ＝m v 2R 和qU ＝12mv 2可得，U ＝1
2ER ，B 错
误；由Eq ＝m v 2R 和Bqv ＝m v 2PQ 2
可得PQ ＝
2
B
mER
q
，C 错误；由于一群粒子从静止开始经过题述过程都落在片上的同一点，又U 、E 、R 、B 都相同，由以上式子可得
m
q
相同，故该群粒子的比荷相同，D 正确． 【答案】 AD
二、非选择题(本题共4小题，共52分．按题目要求作答)
9．(8分)学验室进了一批低阻值的绕线电阻，已知绕线金属丝是某种合金丝，电阻率为ρ.要测算绕线金属丝长度，进行以下：
图7
(1)先用多用电表粗测金属丝的电阻．正确操作后转换开关的位置指示和表盘示数如图7所示，则金属丝的电阻约为________Ω.
(2)用螺旋测微器测金属丝的直径d .
(3)在粗测的基础上精确测量绕线金属丝的阻值R .室提供的器材有： 电流表A 1(量程0～3 A ，内阻约为0.5 Ω) 电流表A 2(量程0～0.6 A ，内阻约为3 Ω) 电压表V 1(量程0～3 V ，内阻约3 kΩ) 电压表V 2(量程0～15 V ，内阻约18 kΩ) 值电阻R 0＝3 Ω
滑动变阻器R 1(总阻值5 Ω) 滑动变阻器R 2(总阻值100 Ω)
电源(电动势E ＝6 V ，内阻约为1 Ω) 开关和导线若干．
①还需要先利用室提供的器材较准确测量将选用的电流表的内阻．测量电路的一可选用以下电路中的________．
图8 图9
②请在给出的器材中选出合理的器材，在虚线框内画出精确测量绕线金属丝阻值的完整电路(要求在图9中标明选用的器材标号)．
(4)绕线金属丝长度为________(用字母R 、d 、ρ和数学常数表示)． 【解析】 (1)由于欧姆表置于“×1”挡，所以按×1倍率读数，即1×9 Ω＝9 Ω.
(3)①A 、B 选项中电表测量不准确，选项A 、B 错误；可将电流表A 2与值电阻串联然后再与电压表并联，如选项C 所示；或因电流表A 2的满偏电流小于A 1的满偏电流，可将值电阻与电流表A 2并联再与A 1串联，如选项D 所示．②又由于滑动变阻器R 1的最大电阻小于待测金属丝的电阻，所以变阻器用分压式接法，
已知内阻的准确值，可内接．(4)根据电阻律R ＝ρL S ，S ＝π(d 2
)2
，解得L ＝
πRd
2
4ρ
. 【答案】 (1)9(或9.0) (3)①CD ②电路如图(分压内接)
(4)πRd 2
4ρ
10．(10分)(2015·高二检测)在“描述小灯泡的伏安特性曲线”中，需要用伏安法测小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，除开关、导线外，还有如
下器材：
A ．小灯泡“6 V 3 W”
B ．直流电源6～8 V
C ．电流表(量程3 A ，内阻0.2 Ω)
D ．电流表(量程0.6 A ，内阻1 Ω)
E ．电压表(量程6 V ，内阻20 kΩ)
F ．电压表(量程20 V ，内阻60 kΩ)
G ．滑动变阻器(0～20 Ω、2 A)
H ．滑动变阻器(0～1 kΩ、0.5 A)
(1)把所用到的器材按字母的先后顺序填入空中：________. (2)在如图的虚线框内画出最合理的原理图：
【解析】 (1)灯泡额电流I ＝P U ＝3
6
A ＝0.5 A ，电流表选D 电流表(量程0.6
A ，内阻1 Ω)；
灯泡额电压为6 V ，电压表选E 电压表(量程6 V ，内阻20 kΩ)； 为方便操作，滑动变阻器选G 滑动变阻器(0～20 Ω、2 A)．
(2)描绘灯泡伏安特性曲线，滑动变阻器采用分压接法；
灯泡正常工作时电阻为R ＝U I ＝60.5Ω＝12 Ω，R R A ＝12 Ω
1 Ω
＝12，
R V R ＝20 000Ω12 Ω≈1 666.7，R V R >R R A
，电流表采用外接法，电路图如图所示． 【答案】 (1)ABDEG
(2)见解析图
11．(16分)如图10所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为电场和磁场的理想边界，一束电子(电量为e ，质量为m ，重力不计)由静止状态从P 点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直到达边界Ⅱ的Q 点，匀强磁场的磁感强度为B ，磁场边界宽度为d ，电子
从磁场边界Ⅲ穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°.求：
图10
(1)电子在磁场中运动的时间t ；
(2)若改变PQ 间的电势差，使电子刚好不能从边界Ⅲ射出，则此时PQ 间的
电势差U 是多少？
【解析】 (1)由洛伦兹力提供向心力可得evB ＝mv 2
R ，且T ＝2πR
v
得电子在磁场中运动周期T ＝2πm
eB
由几何关系知电子在磁场中运动时间t ＝30°360°T ＝1
12T
解得t ＝πm
6eB
.
(2)电子刚好不从边界Ⅲ穿出时轨迹与边界相切，运动半径为R ＝d
由evB ＝v 2R 得v ＝eBd
m
电子在PQ 间由动能理得eU ＝12
mv 2
－0
解得U ＝eB 2d 2
2m
.
【答案】 (1)πm 6eB (2)eB 2d
2
2m
12．(18分)(2015·高考)如图11，绝缘粗糙的竖直平面MN 左侧同时存在
相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，电场强度大小为E ，磁
场方向垂直纸面向外，磁感强度大小为B .一质量为m 、电荷量为q 的带正电的
小滑块从A 点由静止开始沿MN 下滑，到达C 点时离开MN 做曲线运动．A 、C 两
点间距离为h ，重力加速度为g .
图11
(1)求小滑块运动到C 点时的速度大小v C ；
(2)求小滑块从A 点运动到C 点过程中克服摩擦力做的功W f ；
(3)若D 点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大
的位置，当小滑块运动到D 点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的P 点．已知小滑块在D 点时的速度大小为v D ，从D 点运动到P 点的时间为t ，求小滑块运动到P 点时速度的大小v P .
【解析】 (1)小滑块沿MN 运动过程，水平方向受力满足qvB ＋N ＝qE ① 小滑块在C 点离开MN 时
N ＝0②
解得v C ＝E
B
.③
(2)由动能理得 mgh －W f ＝12
mv 2
C －0④
解得W f ＝mgh －mE 2
2B
2.⑤
(3)如图，小滑块速度最大时，速度方向与电场力、重力的合力方向垂直．撤去磁场后小滑块将做类平抛运动，效加速度为g ′，
g ′＝
⎝ ⎛⎭
⎪⎫qE m 2
＋g 2
⑥ 且v 2
P ＝v 2
D ＋g ′2t 2
⑦ 解得v P ＝
v 2
D ＋⎣⎢⎡⎦
⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫qE m 2＋g 2
t 2
.⑧
【答案】 (1)E B
(2)mgh －mE 2
2B
2
(3)
v 2
D ＋⎣⎢⎡⎦
⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫qE m 2＋g 2
t 2。