解析湖南师大附中2020┄2021学年高二上学期第二次段考物理试卷

2020┄２021学年湖南师大附中高二（上）第二次段考物理试卷
一、选择题(1４小题，共56分,第1-９题每题只有一个正确答案，第１０-14题每题至少有一个正确答案,选对但没选全的得2分，全部选对的得4分,有错选的得0分)
１.有关磁场的下列叙述，正确的是（)
A.磁感线越密的地方磁感应强度越大，磁通量也越大
B.顺着磁感线的方向,磁感应强度越来越小
C．安培力的方向一定与磁场方向垂直
D.在回旋加速器中，磁场力使带电粒子的速度增大
2.对于某一闭合电路，下列说法中正确的是（）
A.外电阻越大，电源的路端电压就越大
B.电源的路端电压越大，电源的输出功率就越大
C．电源的输出功率越大，电源的效率就越大
D.电流总是从电势高的地方流向电势低的地方
3.如图所示为一个半径为R的均匀带电圆环,其单位长度带电量为η.取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴．设轴上任意点P到Ｏ点的距离为x，以无限远处为零电势，P点电势的大小为φ．下面给出φ的四个表达式（式中ｋ为静电力常量)，其中只有一个是合理的.你可能不会求解此处的电势φ，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性进行判断.根据你的判断，φ的合理表达式应为（)
A．φ=ﻩB.φ=
C．φ＝Ｄ.φ=
４．两只电压表V１和V2是由完全相同的两个电流计改装成的，Ｖ1表的量程是５Ｖ,V2表的量程是15V，把它们串联起来接人电路中．则（)
Ａ.它们的示数相等,指针偏转角度也相等
B.它们的示数之比为１：3.指针偏转角度相等
C.它们的示数相等,指针偏转角度之比为1:3
D．它们的示数之比、指针偏转角度之比均为1:3
5.如图所示,将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环,接入电路中，电路与圆环的Ｏ点固定，P为与圆环良好接触的滑动头,闭合开关S，在滑动头P缓慢地由ｍ点经n点移到ｑ点过程中，电容器C所带的电荷量将（)
A.由少变多ﻩ
B.由多变少C．先增多后减少 D．先减少后增多
6．如图所示，一根长为L的铝棒用两个劲度系数均为ｋ的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁感应强度为Ｂ,方向垂直纸面向里,当铝棒中通过的电流I方向从左到右时,弹簧的长度变化了△x,则下面说法正确的是( ）
A．弹簧长度缩短了△x,B=
Ｂ．弹簧长度缩短了△x,Ｂ=
C.弹簧长度伸长了△x，B=
Ｄ.弹簧长度伸长了△x，B=
7.如图条形磁铁放在桌面上，一条通电的直导线由S极的上端平移到N极的上端,在此过程中,导线保持与磁铁垂直,导线的通电方向如图，则这个过程中磁铁受力情况为（)
A.支持力先大于重力后小于重力
B.支持力始终大于重力
Ｃ．摩擦力的方向由向右变为向左
D.摩擦力的方向保持不变
8．三个速度大小不同的同种带电粒子,沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为９0°、60°、3０°,则它们在磁场中运动的时间之比为( ）
A．3：２:1 Ｂ.1：2:3ﻩC.１:１：1 D．1：：
9.如图所示,在粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带正电小球，整个装置处在有水平匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场组成的足够大的复合场中,小球由静止开始下滑,在整个运动过程中,关于描述小球运动的ｖ﹣t图象中正确的是( )
A.ﻩB．ﻩC．D．
10.如图示，相互垂直的固定绝缘光滑挡板ＰO、QＯ，竖直放置在重力场中，a、b为两个带有同种电量的小球(可以近似看成点电荷），当用水平向左作用力Ｆ作用于b时,a、ｂ紧靠挡板处于静止状态.现若稍改变F的大小,使b稍有向左移动一段小距离，则当ａ、b重新处于静止状态后( )
A．a、ｂ间电场力增大ﻩB.作用力F将减小
C.系统重力势能增加ﻩD．系统的电势能将增加
11．电池Ａ和B的电动势分别为E A和E B，内阻分别为ｒA和r B，若这两个电池分别向同一电阻R供电时，这个电阻消耗的电功率相同；若电池A、B分别向另一个阻值比R大的电阻R＇供电时,Ｒ＇消耗的电功率分别为P A、P B．已知EＡ>EＢ，则下列判断中正确的是( ）
A.电池内阻ｒA>r BﻩＢ．电池内阻r A<rＢ
C．电功率PＡ＞PＢ D.电功率P A＜PＢ
12.如图所示电路,电源内阻不能忽略,R1阻值小于变阻器的总电阻，当滑动变阻器的滑片P停在变阻器的中点时,电压表的示数为U,电流表的示数为I．那么，滑片P由中点向上移动的全过程中( )
A.电压表的示数始终小于Ｕ
B.电流表的示数始终大于I
C．电压表的示数先增大后减小ﻩD.电流表的示数先减小后增大
１3．竖直放置的固定绝缘光滑轨道由半径分别为R的圆弧MN和半径为r的半圆弧NP拼接而成（两段圆弧相切于N点)，小球带正电,质量为m，电荷量为ｑ.已知将小球由Ｍ点静止释放后,它刚好能通过P点,不计空气阻力.下列说法正确的是( )
A．若加竖直向上的匀强电场E（Eｑ<mｇ）,则小球能通过P点
B．若加竖直向下的匀强电场,则小球不能通过P点
C.若加垂直纸面向里的匀强磁场,则小球不能通过P点
Ｄ.若加垂直纸面向外的匀强磁场，则小球不能通过P点
１4.如图所示,空间中存在一水平方向匀强电场和一水平方向匀强磁场,且电场方向和磁场方向相互垂直．在电磁场正交的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆，与电场正方向成60°夹角且处于竖直平面内.一质量为m,带电量为＋q的小球套在绝缘杆上．初始,给小球一沿杆向下的初速度v０，小球恰好做匀速运动，电量保持不变．已知，磁感应强度大小为Ｂ,电场强度大小为Ｅ=，则以下说法正确的是（）
A.小球的初速度为ｖ0=
Ｂ．若小球的初速度为,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止
C.若小球的初速度为，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止
D．若小球的初速度为，则运动中克服摩擦力做功为
二、实验题
15.(2０１5秋•湖南校级月考)（1）某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝直径以及电流表、电压表的读数如图甲所示,则金属丝的直径的读数是.
（2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0﹣１０Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20kΩ．电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用）,电动势Ｅ=4．５V，内阻很小．则图乙电路图中（填图乙电路图下方的字母代号)电路为本次实验应采用的最佳电路,但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值(填“大”或“小”）．
（3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值ＲＡ是已知的，那么准确测量金属丝电阻R x的最佳电路应是图乙中的电路(填图乙电路图下的字母代号）,此时测得电流为I、电压为U,则金属丝电阻Ｒx＝(用题中字母代号表示)．
１6.(201１秋•许昌校级期中）某同学采用如图１所示的电路测定电源电动势和内电阻．已知干电池的电动势约为1.5V,内阻约为1Ω;电压表(0﹣3V，３kΩ）、电流表(0～0.6A,１.0Ω）、滑动变阻器有R1(10Ω,2A)和R2（1０0Ω,0.1A）各一只.
①实验中滑动变阻器应选用（填“R1”或“R２”).
②在图2中画出实验电路图.
③在实验中测得多组电压和电流值，得到如图3所示的U﹣I图线，由图可较准确地求出该电源电动势E= V；内阻,ｒ＝Ω.
三、计算题
17.（201５秋•牡丹江校级期中)一个质量m=０.1g的小滑块,带有ｑ＝5×10﹣４Ｃ的电荷,放置在倾角α＝３0°的光滑斜面上(斜面绝缘），斜面置于B=0．5T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图所示．小滑块由静止开始沿斜面下滑，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面.问：
（1）小滑块带何种电荷？
（2）小滑块离开斜面时的瞬时速度多大?
（3)该斜面的长度至少多长?
１8.(２0１5秋•湖南校级月考）如图所示的电路中,两平行金属板A、Ｂ水平放置,两板间的距离d=４0cｍ．电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω．闭合开关S,待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v０＝4m/ｓ竖直向上射入板间，小球恰能到达A板.若小球带电荷量为q=1×10﹣2C,质量为m＝2×1０﹣2kg，重力加速度g=1０m/s2，不考虑空气阻力.求：
(1）此时AB两板的电压Ｕ是多少?
（2)滑动变阻器接入电路的阻值为多大时？
(3)此时电源的输出功率是多大?
１９.（201４秋•汉阳区校级期中)如图所示，在边长为ａ的正方形ABCD的对角线AC左右两侧，分别存在垂直纸面向内磁感应强度为B的匀强磁场和水平向左电场强度大小为Ｅ的匀强电场，AD、CＤ是两块固定荧光屏（能吸收打到屏上的粒子）．现有一群质量为ｍ、电量为q的带正电粒子,从A点沿ＡＢ方向以不同速率连续不断地射入匀强磁场中，带电粒子速率范围为≤v≤．已知E=，不计带电粒子的重力和粒子之间的相互作用.求：
(１)恰能打到荧光屏ＣD上的带电粒子的入射速度;
(２）AD、ＣＤ两块荧光屏上形成亮线的长度．
2020┄２０２1学年湖南师大附中高二（上）第二次段考
物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(１4小题,共5６分,第1-9题每题只有一个正确答案,第10－14题每题至少有一个正确答案,选对但没选全的得2分,全部选对的得4分，有错选的得0分)
1．有关磁场的下列叙述，正确的是( ）
A.磁感线越密的地方磁感应强度越大，磁通量也越大
B.顺着磁感线的方向，磁感应强度越来越小
C．安培力的方向一定与磁场方向垂直
Ｄ．在回旋加速器中，磁场力使带电粒子的速度增大
【考点】磁现象和磁场；质谱仪和回旋加速器的工作原理.
【分析】磁感线是为了形象地描述磁场假想的线,外部由N指向Ｓ,内部由S指向N，磁感线的疏密表示磁场的强弱,切线方向表示磁场的方向.磁通量:Φ＝BSｃosθ;在回旋加速器中,电场力使带电粒子的速度增大.
【解答】解:A、磁感线越密的地方磁感应强度越大,而磁通量：Φ=ＢＳcoｓθ，还要与线圈的面积、线圈与磁场之间的夹角有关,故Ａ错误.
B、磁感线越密的地方磁感应强度越大，与是否顺着磁感线的方向无关．故B错误;
C、根据左手定则可知，安培力的方向一定与磁场方向垂直.故C正确．
D、洛伦兹力只改变粒子运动的方向,不改变粒子速度的大小，在回旋加速器中，电场力使带电粒子的速度增大，故D错误．
故选:C．
【点评】该题考查到磁场的知识点比较多,解决本题的关键知道与磁通量相关的因素,以及知道磁感线和电场线的相同点和不同点，基础题．
2.对于某一闭合电路，下列说法中正确的是( )
A.外电阻越大,电源的路端电压就越大
Ｂ.电源的路端电压越大,电源的输出功率就越大
C.电源的输出功率越大,电源的效率就越大
D．电流总是从电势高的地方流向电势低的地方
【考点】闭合电路的欧姆定律;电源的电动势和内阻.
【专题】恒定电流专题.
【分析】根据闭合电路欧姆定律分析电流与外电阻的关系，得出内电压和路端电压的变化．根据推论，当电源的外电阻等于内电阻时,输出功率最大.在闭合电路的外电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的地方．
【解答】解：Ａ、在闭合电路中，外电阻越大，由闭合电路欧姆定律知，电路中的电流越小,内电压越小，则电源的路端电压就越大．故Ａ正确．
B、闭合电路中,电源的路端电压越大，说明外电阻越大,根据推论:当电源的外电阻等于内电阻时,输出功率最大,可知,电源的输出功率不一定越大.故B错误.
C、当电源的外电阻等于内电阻时，输出功率最大,此时的效率只有50%，不是最大.故C错误．Ｄ、在闭合电路的外电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的地方，而在内电路中，电流总是从电势低的地方流向电势高的地方．故D错误.
故选:A
【点评】闭合电路中,路端电压随外电阻的增大而增大,减小而减小．抓住电源的内电阻不变，内电压与电流成正比是关键．
3.如图所示为一个半径为Ｒ的均匀带电圆环,其单位长度带电量为η．取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴.设轴上任意点P到O点的距离为x，以无限远处为零电势,P点电势的大小为φ．下面给出φ的四个表达式(式中ｋ为静电力常量）,其中只有一个是合理的．你可能不会求解此处的电势φ，但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性进行判断.根据你的判断,φ的合理表达式应为（)
A．φ＝Ｂ．φ=
C．φ＝ﻩＤ．φ=
【考点】电势;力学单位制．
【专题】电场力与电势的性质专题．
【分析】除点电荷的周围电势的公式外,我们没有学习其它带电体周围的电势公式，本题看似无从下手,实际上我们可以采取“特值法”，将一些特值如x=0等代入公式，从而得出正确结果．【解答】解:电势的高低与圆环带电量的大小有关,B表达式显然与电量Q无关,因此Ｂ错误;
无论圆环带什么电荷,圆环中心处的电势均不为零，因此x=0时，电势不为零，故Ｄ错误;同理ｘ=Ｒ处的电势为无穷大,也不可能,故C错误;故只有Ａ正确.
故选A.
【点评】“特值法”、“代入法”是解答选择题经常用到的方法，因此要熟练掌握．
4.两只电压表V1和V2是由完全相同的两个电流计改装成的，V1表的量程是5V，Ｖ２表的量程是1５Ｖ，把它们串联起来接人电路中．则( )
A.它们的示数相等,指针偏转角度也相等
B．它们的示数之比为1：3．指针偏转角度相等
Ｃ.它们的示数相等，指针偏转角度之比为１：３
D．它们的示数之比、指针偏转角度之比均为1:3
【考点】把电流表改装成电压表．
【专题】实验题;恒定电流专题．
【分析】两电压表量程不同总内阻不同,两内阻之比为量程之比,再据电压表的改装原理和电路连接关系分析求解.
【解答】解：A 串联后电流一样故偏转角度相等但两表的读数为两电压表的分压，读数之比为两者的电阻之比故不相等;故Ａ错误
Ｂ因是串联关系通过两电压表的电流相同，故指针偏转的角度相同,读数之比为两者的电阻之比为1:3．故B正确
C 它们示数不等．故Ｃ错误
D 它们偏转角度相等故D错误
故选：Ｂ
【点评】电压表的改装是由一电流表串联电阻构成的.分析电流与电压当成一电阻根据电路连接关系分析即可．
５．如图所示,将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环,接入电路中，电路与圆环的O点固定,P为与圆环良好接触的滑动头,闭合开关S，在滑动头P缓慢地由ｍ点经n点移到ｑ点过程中,电容器Ｃ所带的电荷量将( ）
A．由少变多 B．由多变少 C.先增多后减少D．先减少后增多
【考点】电容．
【专题】电容器专题.
【分析】由电路图可知,当触点P由ｍ点经n点移到q点的过程中,电路总电阻先变大后变小,由闭合电路欧姆定律分析答题电路中电流变化，再根据部分电路欧姆定律分析Ｒ的电压变化,即可知道电容器电压的变化,由C=分析电量的变化．
【解答】解:当触点P由m点经n点移到q点的过程中,电路总电阻先变大后变小,由闭合电路欧姆定律得知,电路中电流先变小后变大,R的电压先变小后变大,对于电容器，其电压等于Ｒ两端的电压，则由电量公式Ｑ=ＣU,可知电容器的电量先变小后变大．
故选:D
【点评】本题是一道闭合电路的动态分析题，分析清楚电路结构、熟练应用并联电路特点及欧姆定律、电容器电量公式Q=CU即可正确解题.
6．如图所示,一根长为Ｌ的铝棒用两个劲度系数均为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中,磁感应强度为B，方向垂直纸面向里,当铝棒中通过的电流I方向从左到右时，弹簧的长度变化了△ｘ,则下面说法正确的是（)
A．弹簧长度缩短了△ｘ，B＝
Ｂ.弹簧长度缩短了△ｘ,B=
C．弹簧长度伸长了△x,B=
D．弹簧长度伸长了△x，Ｂ=
【考点】安培力．
【分析】根据左手定则判断安培力的方向,则可明确弹簧的形变量的变化;分别对金属杆由平衡条件列式，联立可求得磁感应强度．
【解答】解：根据安培力和力的平衡条件有（设棒的重力为ｍg，原来的形变量为ｘ)：
因放入磁场后，由左手定则可知，安培力向上;故形变量减小了△x；
没有通电流时,由平衡关系可得:ｍｇ=2Ｋｘ
当电流方向由左向右时:BIＬ+２K(x﹣△x)=mg
联立解得:B=
故选：Ａ.
【点评】本题考查安培力的计算，要注意正确应用共点力的平衡条件的应用；并掌握安培力方向的判断．
7．如图条形磁铁放在桌面上,一条通电的直导线由S极的上端平移到N极的上端,在此过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图,则这个过程中磁铁受力情况为( ）
A．支持力先大于重力后小于重力
B．支持力始终大于重力
C.摩擦力的方向由向右变为向左
D．摩擦力的方向保持不变
【考点】安培力．
【分析】由左手定则判断出导线所受安培力的方向,根据牛顿第三定律判断磁铁所受磁场力的方向，然后判断磁铁受到的摩擦力方向和如何变化
【解答】解:如图所示，导线在S极上端时导线所受安培力方向斜向左上方，由牛顿第三定律可知,磁铁受到的磁场力斜向右下方,磁铁有向右的运动趋势，则磁铁受到的摩擦力水平向左；
同理当导线在Ｎ极上端时，导线所受安培力方向斜向右上方,由牛顿第三定律可知,磁铁受到的磁场力斜向左下方,磁铁有向左的运动趋势,则磁铁受到的摩擦力水平向右;
由以上分析可知，磁铁受到的摩擦力先向左后向右,正上方时为零，故摩擦力先减小后增大.磁铁受到的磁场力始终有向下的分力,所以支持力始终大于重力．
故ADC错误,B正确;
故选:B
【点评】首先根据左手定则确定出通电导线所受安培力方向,然后根据牛顿第三定律确定出条形磁铁所受安培力的方向，最后根据共点力的平衡确定出静摩擦力的方向和变化规律,是此类题目的解答思路
8．三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入,当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为９0°、60°、３0°，则它们在磁场中运动的时间之比为（)
A．3：2：1ﻩB.1：2：３ﻩＣ．１：1:1 D.１：：
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动.
【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．
【分析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据粒子的运动的轨迹和粒子做圆周运动的周期公式可以判断粒子的运动的时间．
【解答】解：粒子在磁场中运动的周期的公式为T=，由此可知,粒子的运动的时间与粒子的速度的大小无关,所以粒子在磁场中的周期相同,由粒子的运动的轨迹可知,三种速度的粒子的偏转角分别为90°、6０°、30°，所以偏转角为９0°的粒子的运动的时间为T,偏转角为60°的粒子的运动的时间为Ｔ,偏转角为30°的粒子的运动的时间为T．
所以有Ｔ：T：Ｔ=3：2：１，选项A正确．
故选：A．
【点评】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题一般程序是
1、画轨迹：确定圆心,几何方法求半径并画出轨迹.
2、找联系:轨迹半径与磁感应强度、速度联系；偏转角度与运动时间相联系，时间与周期联系.
9．如图所示，在粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带正电小球,整个装置处在有水平匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场组成的足够大的复合场中,小球由静止开始下滑，在整个运动过程中，关于描述小球运动的v﹣ｔ图象中正确的是( )
Ａ．B． C．ﻩD.
【考点】带电粒子在混合场中的运动.
【专题】带电粒子在复合场中的运动专题.
【分析】对小球受力分析，开始时洛伦兹力较小,所以木杆对小球的支持力较大，摩擦力较大，加速度较小,随着速度的增加，分析竖直方向的合力变化,从而判断加速度的变化.了解了加速度变化的情况，也就知道了v﹣t图象的变化规律．
【解答】解:
在小球下滑的过程中，对小球受力分析,如图所示,
word版高中物理
受到重力mｇ、电场力qＥ、洛伦兹力qvB、摩擦力f,还有木杆对小球的支持力N,开始时，速度较小,qｖＢ较小，N较大,随着速度的增加，N在减小,由f=μN可知f减小，竖直方向的合力增加,加速度增加；
当速度增加到一定的程度,qvＢ和qE相等,此时Ｎ为零,f为零，加速度为g,达到最大;
速度继续增加，N要反向增加,f增加,竖直方向上的合力减小,加速度减小,当f与ｍg相等时，竖直方向上的加速度为零，速度达到最大．
所以选项AＢD所示的ｖ﹣t图象不符合所分析的运动规律,Ｃ选项符合.
故选：C.
【点评】解得此题的关键是正确的对小球进行受力分析.受力分析时要注意各力的特点：重力场中所受的重力以及在匀强电场中所受的电场力均为恒力，其合力也是恒定的;而洛伦兹力情况却不同，随着速度的变化而变化．此题由于洛伦兹力的变化，引起了摩擦力的变化,从而使竖直方向上的合外力发生变化，这也是解决此题的关键所在.分析物体运动中的临界状态也是至关重要的,像该题的最大加速度的时刻和刚好最大速度的时刻.
１0．如图示，相互垂直的固定绝缘光滑挡板PO、ＱO,竖直放置在重力场中,a、b为两个带有同种电量的小球（可以近似看成点电荷）,当用水平向左作用力F作用于ｂ时,a、b紧靠挡板处于静止状态.现若稍改变F的大小,使b稍有向左移动一段小距离,则当a、ｂ重新处于静止状态后( ）
Ａ．ａ、b间电场力增大ﻩB．作用力F将减小
C.系统重力势能增加D．系统的电势能将增加
【考点】电势能；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其应用.
【专题】电场力与电势的性质专题.
【分析】以a球为研究对象，分析受力情况,根据平衡条件分析ａ、b间电场力和挡板对小球的弹力如何变化，由库仑定律分析两间距离的变化情况,根据电场力做功正负判断系统电势能的变化.对整体研究,分析作用力F如何变化．
【解答】解:Ａ、B以a球为研究对象,分析受力情况,根据平衡条件得：
电场力F电=,α减小,cｏsα增大,则电场力F电减小.挡板对a的弹力N=ｍgtanα,α
减小,N减小．
对整体研究:水平方向：F=Ｎ,则作用力F将减小．故Ａ错误，Ｂ正确.
Ｃ、D电场力F电减小,根据库仑定律得知，两球间的距离增大,电场力做正功功，系统的电势能减小,而Ｆ做正功，根据功能关系可知,系统重力势能增加．故C正确，Ｄ错误．
故选BＣ。