高二上学期期中考试物理试卷与答案(三)
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高一上学期期中考试
物理试卷
全卷满分110分。
考试历时120分钟。
一、选择题:本题共12小题. 每小题4分,共48分. 在每小题给出的四个选项中,有的只
有一个选项正确,有的有多个选项正确,全数选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分。
1.如图1所示,AB是一个点电荷电场中的一条电场线,图2则是放在电场线上a、b处的试探电荷的电荷量与所受电场力间的关系图象,由此可以判定下列说法可能的是()
A.若场源是正电荷,则其位于A点B.若场源是负电荷,则其位于B点
C.若场源是正电荷,则其位于B点D.若场源是负电荷,则其位于A点2.某静电场中的电场线如图3所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,由M运动到N,以下说法正确的是()
A.粒子一定带正电荷
B.粒子在M点的电势能小于它在N点的电势能
C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
D.粒子在M点的动能小于它在N点的动能
3.如图4所示,平行板电容器的两极板A、B接在电池的两极,一带正电的小球悬挂在电容器的内部,闭合开关S,给电容器充电,稳定后悬线偏离竖
直方向的夹角为θ,则()
A.若维持开关S闭合,A板向B板靠近,则θ增大
B.若维持开关S闭合,A板向B板靠近,则θ不变
C.若开关S断开,A板向B板靠近,则θ增大
D.若开关S断开,A板向B板靠近,则θ不变
4.如图5甲所示,质量为m的通电细杆ab置于倾角为α的粗糙平行导轨上,细杆上有电流通过时,恰好静止在导轨上. 乙图中给出了4种可能的磁场
方向,其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是()
图1
图2
图3
图4
A .图a
B .图b
C .图c
D .图
d
5.如图6所示电路中,开关S 1、S 2、S 3、S 4均闭合,C 是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P ,断开哪个开关后,油滴P 向下运动( ) A .S 1 \B .S 2 C .S 3
D .S 4
6.如图7所示的图线中,I 是电源的路端电压随电流转变的图线,Ⅱ是某电阻的伏安特性曲线,当用该电源向该电阻供电时,电阻上消耗的电功率和电源的效率别离为( ) A .4W 33% B .2W 67%
C .2W 33%
D .4W 67%
7.如图8所示,一直流电动机与阻值9R =Ω的电阻串联接在电源上,电源电动势E =20V ,内阻1r =Ω,用理想电压表测出电动机两头的电压10V U =,已知电动机线圈电阻M 1R =Ω,则( )
A .通过电动机的电流为10A
B .电动机的输入功率为100W
C .电动机发烧消耗的功率为1W
D .电动机输出的功率为9W
8.图9所示电路中,电源电动势为E ,内阻为r ,当变阻器的滑动触头P 向上移动时,电压表V 的示数U 和电流表的示数I 的转变情况是( ) A .U 变大,I 变大 B .U 变小,I 变小 C .U 变大,I 变小 D .U 变小,I 变大
9.圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a 、b 、c ,
图5
图6
图7
图8 图9
甲
以不同的速度沿着AO方向对准圆心O射入磁场,其运动轨迹如图所示。
若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是()
A.a粒子速度最大B.c粒子速度最大
C.a粒子在磁场中运动的时间最长D.它们做圆周运动的周期T a<T b<T c
10.如图11所示,正方形容器处在匀强磁场中,一束电子从a孔沿a→b方向垂直射入容器内的匀强磁场中,结果一部份电子从小孔c射出,一部份电子从小孔d射
出,则从c、d两孔射出的电子()
A.速度之比v c∶v d=2∶1
B.在容器中运动的时间之比t c∶t d=1∶2
C.在容器中运动的加速度大小之比a c∶a d=2∶1
D.在容器中运动的加速度大小之比a c∶a d=2∶1
11.如图12所示,在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的
速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120︒角,若粒子穿过y轴正半轴后在磁场
中到x轴的最大距离为
a
,则该粒子的比荷和所带电荷的正负是()
A.
3
2
v
aB
,正电荷B.
2
v
aB
,正电荷C.
3
2
v
aB
,负电荷D.
2
v
aB
,
负电荷
12.如图13所示,在垂直纸面向里的匀强磁场边界上,有两个质量、电荷量均相等的正、负离子(不计重力),从O点以相同的速度射入磁场中,射入方向均与边
界成θ角,则正、负离子在磁场中运动的进程,下列判断正确的是()
A.运动的轨道半径相同
B.从头回到磁场边界时速度大小和方向都相同
C.运动的时间相同
D.从头回到磁场边界的位置与O点距离相等
二、实验题:本题共2小题,共14分. 把答案填写在题中的横线上或按题目要求作答.
13.(6分)调整欧姆零点后,用“×10”挡测量一个电阻的阻值,发现表针偏转角度极小,那么正确的判断和做法是()
A.这个电阻的阻值很小B.这个电阻的阻值很大
C.为了把电阻值测得更准确些,应换用“×1”挡,从头调整欧姆零点后测量
D.为了把电阻值测得更准确些,应换用“×100”挡,从头调整欧姆零点后测量
14.(8分)甲同窗设计了如图14(a)所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值。
实验器材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻R1,待测电阻R2,电压表V(量程为,
内阻很大),电阻箱R(0一Ω);单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。
图10
图11
图12
图13
(1)先测电阻R1的阻值。
请将甲同窗的操作补充完整:闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数r和对应的电压表示数U l ,维持电阻箱示数不变,_____________,读
出电压表的示数U2。
则电阻R1的表达式为R1=_____________________________。
(2)甲同窗已经测得电阻R l=Ω,继续测电源电动势E和电阻R2的阻值。
该同窗的做法是:闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数
U,由测得的数据,绘出了如图14(b)所示的
1
U-
1
R图线,则电源电动势E=___________________V,电阻R2 = _________Ω。
(3)利用甲同窗设计的电路和测得的电阻R l,乙同窗测电源电动势E和电阻R2的阻值的做法是:闭合S1,将S2切换到b,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电
压表示数U,由测得的数据,绘出了相应的
1
U-
1
R + R l图线,按照图线取得电源电动势E 和电阻R2。
这种做法与甲同窗的做法比较,由于电压表测得的数据范围__________(选填
“较大”、“较小”或“相同”),所以__________同窗的做法更适当些。
三、计算题:本题共4小题,共48分. 解承诺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,答案中必需明确写出数值和单
位.
15.(10分)一束电子流在经U=5000V的加速电场加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的电场,如图15所示,若两极间距d=1.0cm,板长l=5.0cm,那么,要使电子能
从平行板间飞出,两个极板上最多能加多大电压?
16.(10分)如图16所示的电路中,电源电动势E= V,内阻 1.0
r=Ω;电阻
1
10
R=Ω,
2
10
R=Ω,
3
30
R=Ω,
4
35
R=Ω;电容器的电容10 F.
Cμ
=电容
器原来不带电,求接通开关S并达到稳定这一进程中流过R4的总电量.
17.(13分)如图17所示,一匀强磁场,磁场方向垂直于xOy平面,在xOy平面上,磁场散布在以O为中心的一个圆形区域内,一个质量为m、电荷量
图15
图16
为q的带电粒子,由原点O开始运动,初速为v,方向沿x正方向. 后来,粒子通过y 轴上的P点,此时速度方向与y轴的夹角为30︒,P到O的距离为L,如图所示. 不计重力的影响. 求磁场的磁感应强度B的大小和xOy平面上磁场区域的半径R.
18.(15分)如图18所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xOy平面(纸面)向外. 电荷量为q、质量为m 的带正电的运动粒子,通过y轴上y=h处的点P1时速度为v0,方向沿x轴正方向;然后,通过x轴上x=2h处的P2点进入磁场,并通过y轴上2
=-处的P3点. 不计重力. 求:
y h
(1)电场强度的大小.
(2)粒子抵达P2时速度的大小和方向.
(3)磁感应强度的大小.
图18
参考答案
1.AD 2.ACD 3.AD 4.AC 5.C 6.D
7.CD
8.C
9.BC
10.ABD 11.C
12.ABD 13.BD
14.
(1)将S 2切换到b ,
21
2
U U r U -; (2)(或
10
7
),; (3)较小,甲. 15.
解析:在加速电压一按时,偏转电压U '越大,电子在极板间的偏转距离就越大,当偏转电
压大到使电子恰好擦着极板的边缘飞出,此时的偏转电压,即为题目要求的最大电压.
加速进程,由动能定理得:2012
eU m υ=.①
进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上做匀速运动:0l t υ=.② F eU a m dm
'
==,③
偏转距离:2
12
y at =
,④ 能飞出的条件为:2
d
y ≤
.⑤ 解①②③④⑤式得:2
22
2 4.010Ud U V l
'≤=⨯. 16.
开关S 闭合后,由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为123123
()
9R R R R r R R R +=+=Ω++
由欧姆定律得,通过电源的电流:1
3E I A R ==,
电源的路端电压8
V 3
U E Ir =-=,
电阻3R 两头的电压3
23
2V R U U R R '=
=+,
通过4R 的总电量就是电容器的带电量:52.010C Q CU -'==⨯.
17.
粒子在磁场中受洛伦兹力作用,做匀速圆周运动,设其半径为r ,
则2q B m r
υυ=,据此并由题意知,粒子在磁场中的轨迹的圆心C
必在y 轴上,且P 点在磁场区之外,过P 点沿速度方向作延长线,它与x 轴相交于Q 点.作圆弧过O 点与x 轴相切,而且与PQ 相切,
切点A 即粒子离开磁场区的地址,这样也求得圆弧轨迹的圆心C ,如图所示.
由图中几何关系得3L r = 由以上两式求得3m B qL
υ=
图中OA 的长度即圆形磁场区的半径R ,由图中几何关系可得33
R L =.
18.解析:(1)粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图所示,设粒子从1P 到2P 的时间为t ,电场的大小为E ,粒子在电场中的加速度为a ,由牛顿第二定律及运动学公式有qE ma =①
02t h υ=②
212
at h
=③
由①②③式解得20
2m E qh
υ=④
(2)粒子抵达2P 时速度沿x 方向的分量仍为0υ,以1υ表示速度沿y 方向分量的大小,υ表
示速度的大小,θ表示速度和x 轴的夹角,则有212ah υ=⑤
22
10
υυυ=+⑥ 1
tan υθυ=
⑦ 由②③⑤式得10υυ=⑧ 由⑥⑦⑧式得02υυ=⑨
45θ=︒⑩
(3)设磁场的磁感应强度为B ,在洛伦兹力作用下粒子做匀速圆周运动,由牛顿第二定律
得2q B m r
υυ=○11
其中r 是圆周的半径,此圆与x 轴和y 轴的交点别离为2P 、3P ,因为23OP OP =,45θ=︒,
由几何关系可知,连线2P 、3P 为圆轨道的直径,由此可求得2r h =○12 由⑨○11○12可得0
m B qh
υ=
○13。