湖北省黄冈中学2014-2015学年高二物理上学期期中试题新人教A版

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〔此题共10小题，每一小题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．如下各图中，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，其中正确的答案是 ( )
2．用两个一样的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，假设把A1、A2分别采用并联或串联的方式接入电路，如图①②所示，如此闭合开关后，如下有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的
答案是( )
A．图①中的A1、A2的示数一样
B．图①中的A1、A2的指针偏角一样
C．图②中的A1、A2的示数和偏角都不同
D．图②中的A1、A2的指针偏角一样
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下列图的电
路．假设将滑动变阻器的滑片P向下滑动，如下表述正确的答案是( )
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，如此如下说法不正确的答案是．．．．．．．
( ) 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．如下列图，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e m
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，如此磁感应强度B 的取值应为( )
A ．03mv
B ae
> B ．02mv B ae < C ．03mv B ae < D ．02mv B ae >
6．通有电流的导线L 1、L 2处在同一平面(纸面)内，L 1是固定的，L 2可绕垂直纸面的固定转轴O 转动(O 为L 2的中心)，各自的电流方向如下列图．如下哪种情况
将会发生( )
A ．因L 2不受磁场力的作用，故L 2不动
B ．因L 2上、下两局部所受的磁场力平衡，故L 2不动
C ．L 2绕轴O 按顺时针方向转动
D ．L 2绕轴O 按逆时针方向转动
7．R 1和R 2是材料一样、厚度一样、上下外表都为正方形的导体，但R 1的尺寸比R 2大得多， 把它们分别连接在如下列图的电路的A 、B 两端，接R 1时电压表的读数为U 1，接R 2时电压 表的读数为U 2，如此如下判断正确的答案是( )
A ．R 1＝R 2
B ．R 1>R 2
C ．U 1<U 2
D ．U 1＝U 2
8．如下列图，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R 4的滑片向b 端移动时，如此( )
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 ．R 3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，该装置的核心局部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，如下列图．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，如此如下说法中正确的答案是( )
A ．M 板比N 板电势低
B ．污水中离子浓度越高，如此电流表的示数越小
C ．污水流量越大，如此电流表的示数越大
D ．假设只增大所加磁场的磁感应强度，如此电流表的示数也增大
10．如下列图，两个匀强磁场的方向一样，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．如此以下说法正确的答案是( )
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〔此题共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：
甲乙
(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，如此该电阻的阻值约为________Ω．
(4)该同学想用伏安法更准确地测量其电阻R，现有的器材与其代号和规格如下：
A．待测圆柱形导体(电阻为R)
B．电流表A1(量程4mA，内阻约为50Ω)
C．电流表A2(量程10mA，内阻约为30Ω)
D．电压表V1(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，导线假设干．
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展分析，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如下图中的________(选填“甲〞或“乙〞)．
甲乙
(2) 某位同学选好适宜器材，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，如此干电池的电动势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与干电池的输出功率P都会发生变化．如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〔此题共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〕如下列图，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〕如下列图，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〕如下列图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)假设电动机以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)如下列图，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．电子束以一样的速度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，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O 点．假设在直角坐标系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如此判定：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中流过表头的电流一样，故指针偏角一样，但由于A1、A2的量程不同，所以示数不同，故A项错，B项对．图②中A1、A2中的电流一样，故示数一样，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：根据右手螺旋定如此，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 2I 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 1
P 2＝
I 1U 1I 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，如下列图，电子正好经过C 点，此时圆周运动的半径3a r =，要想电子从BC 边经过，圆周运动的半径要大于3
a ，由带电粒子在磁场中运动的公式03
mv a r qB =>，即03mv B ae <，此题只有选项C 正确． 6．答案 D
解析 由右手螺旋定如此可知导线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
一小局部受到的安培力方向水平向右，由于O 点的下方磁场较强，如
此安培力较大，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 ＝ρ
a ad ＝ρd
，可见电阻与边长a 无关，A 对；因外电阻一样，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接入电路局部的电阻减小，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，如此路端电压减小，R 1分担电压增大，如此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，qvB ＝q U
b
，此时U ＝Bbv ＝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 由左手定如此可判定电子在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.答案与解析 (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 ，如此该样品的长度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)1B 2mU
q
解析 (1)电场强度E ＝U d ．
(2)根据动能定理，有qU ＝12mv 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qvB ＝m v 2R ，得R ＝1B
2mU q ．
14．答案(1)3mg 4IL (2)58
mg 解析(1)从左向右看，受力分析如下列图．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 ，如此有2F N cos 37°＝mg ，
解得F N ＝58
mg ． 即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为58
mg ．
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 ＝5010
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＝mgv ，所以m ＝P 出gv
＝53 kg ． 16．答案 〔1〕0v a
π 〔2〕0≤y ≤2a 〔3〕max 94
H a = 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02v a T π= 电子在磁场中运动的最长时间的02v a T t π==
〔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，如下列图．
如此：2O M a '=
有： M O OM O O '-='=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=OD 2m y a =
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： 200v Bev m r
= 电子的比荷： 0v e m Ba
= 假设电子没有射出电场就打到荧光屏上，有 03a v t =⋅，219222Ee 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t ，竖直方向位移为y ，水平位移为x ，水平： t v x ⋅=0
竖直：212Ee y t m
=⋅ 代入得： 00
22ym x v ay Bev == 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y y a 223=
-时，即98
y a =时，H 有最大值； 由于928a a < ，所以max 94H a =。