湖北省沙市中学2018-2019学年高二上学第五次双周考物理试题 Word版含答案

2018—2019学年上学期2017级
第五次双周练物理试卷
2018年11月29日
一、选择题。

（本题共12小题，每小题4分，共48分。

1～8题为单选; 9~12为多选，全部选对
的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。

）
1．一段长为0.2m ，通过2.5A 电流的直导线，关于在磁感应强度B 的匀强磁场中所受的安培力
F 的情况，下列说法正确的是 A ．如果B=2T ，F 一定是1N
B ．如果F=0，B 一定为零
C ．如果B=4T ，F 有可能是1N
D ．如果F 有最大值，通电导线一定与磁场平
行
2．如图所示，一弓型线圈通一逆时针的电流，在其圆心处垂直弓面放一通电直导线，当直导线的电流垂直于纸面向里时，线圈将 A ．a 端向纸内，b 端向纸外转动，且靠近导线 B ．a 端向纸内，b 端向纸外转动，且离开导线 C ．a 端向纸外，b 端向纸内转动，且靠近导线 D ．a 端向纸外，b 端向纸内转动，且离开导线
3．如图16-11所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有a 、b 两个电子从同一处沿垂直磁感线方
向开始运动，a 的初速度为v ，b 的初速度为 2v ．则
A ．a 先回到出发点
B ．b 先回到出发点
C ．a 、b 同时回到出发点
D ．不能确定
4．如图所示，在半径为R 的圆形区域内充满磁感应强度为B 的匀强磁场，MN 是一竖直放置的
的感光板，从圆形磁场的最高点P 垂直于磁场射入大量的带正电的粒子，电量为q ，质量为
m ，速度为v ，不考虑粒子间的相互作用和重力，对这些粒子的运动，正确的说法是
a b
I
M
图16-11
b v B
A ．对着圆心入射的粒子，出射后均能垂直打在MN 上
B ．对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线不一定过圆心
C ．对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中运动的时间越长
D ．速度为m qBR v /=的粒子出射后均能垂直打在MN 上
5．如图所示是质谱仪工作原理的示意图，带电粒子a 、b 经电压U 加速（在A 点初速度为零）
后，进入磁感应强度为B 的匀强磁场中做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S 上的x 1、x 2
处，图中半圆形的虚线分别表示带电粒子
a 、
b 所通过的路径，则
A ．a 的质量一定大于b 的质量
B ．a 的电荷量一定大于b 的电荷量
C ．a 运动的时间大于b 运动的时间
D ．a 的比荷（q/m ）大于b 的比荷
6．如图所示，一个理想边界为PQ 、MN 的匀强磁场区域，磁场宽度为d ，方向垂直纸面向里，
一电子从O 点沿纸面垂直于PQ 以速度v 0进入磁场。

若电子在磁场中运动的轨道半径为2d ，
G 是MN 边界上与O 正对的一点，下列判断正确的是 A ．电子将向右边偏转
B ．电子将打在MN 上的点距G 的距离为d
C ．电子将打在MN 上得点距G 点得距离为d 3
D ．电子在磁场中运动的时间为
3v d
π
7．如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环，可沿轴线OO 自由转动，现通有图示
方向的电流，沿OO′看过去会发现 A ．A 环、B 环均不转动
B ．A 、B 环将同时逆时针转动，保持相对静止
C ．A 、B 环将同时顺时针转动，保持相对静止
左
D ．A 环将顺时针转动，B 环将逆时针转动，直到重合
8．有一个带正电荷为+q ，重为G 的小球，从两竖直的带电平行板上方h 处自由下落，两板间另
有匀强磁场，磁感应强度为B ，则带电小球通过电场和磁场区域时，下列说法正确的是 A ．一定做曲线运动 B ．可能做匀速圆周运动 C ．可能做抛物线运动 D ．可能做匀加速直线运动
9．关于磁现象的电本质，下列说法正确的是
A ．一切磁现象都起源于运动电荷，一切磁作用都是运动电荷之间通过磁场而发生的
B ．除永久磁铁外，一切磁场都是运动电荷或电流产生的
C ．根据安培分子环流假说，在外界磁场作用下，物体内部分子电流取向大致相同时，物体
被磁化，两端形成磁极
D ．磁就是电，电就是磁，有磁必有电，有电必有磁
10．在如图所示的匀强磁场中和匀强电场共存的区域内（重力不计），电子可能沿水平方向向右
作直线运动的是
11．如图所示，一块通电的铜板，板面垂直磁场放在磁场中，板中通有向上的电流，a 、b 是铜
板的左、右两边缘，则 A ．电势U a >U b B ．电势U a <U b
C ．电流增大时△U ab 增大
D ．其它条件不变，将铜板改为NaCl 溶液时，电势差U ab 不变
B
－
＋ × × × × × ×
× × ×
× × ×
× × ×
× × ×
• • • • • • • •
• • • • D
B E B
E
E
B E B
A
B
C
a
12．如图所示，在一绝缘粗糙且足够长的水平管道内，有一带电小球，质量为m ，电量为+q ，
管道半径略大于小球半径。

整个管道处于垂直于管道的水平方向的匀强磁场中，磁场的磁感
应强度为B 。

现给带电小球一个水平速度v 0，则在整个运动过程中，带电小球克服摩擦力所
做的功可能为 A ．0
B ．2
21⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛qB mg m C ．2
02
1mv
D ．⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-2
2
021qB mg v m
二．实验题 （本大题共二题，总分15分 ）
13．(6分)150 mV ，内阻约为150 Ω.现要将其改装成量程为10
mA 的电流表，并进行校准.为此，实验室提供如下器材:干电池E (电动 势为1.5 V)、电阻箱R 、滑线变阻器R ′、电流表○A (有1.5 mA 、15 mA 与150 mA 三个量程)及开关s.
对电表改装时必须知道电压表的内阻.可用图示的电路测量电压
.选用
的量程是_________.若合上K ，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150 mV ，电流表A
的读数为1.05 mA ，则电压表的内阻R mV 为_________(取三位有效数字).
14．(9分)在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：① 干电池E （电动势
约为1.5V 、内电阻大约为1.0Ω） ② 电压表V （0~15V ）③ 电流表A （0~0.6A 、内阻0.1Ω）
× × × × × × × × B
④电流表G（满偏电流3mA、内阻R g=10Ω）⑤滑动变阻器R1（0~10Ω、10A）⑥滑动变
阻器R2（0~100Ω、1A）⑦定值电阻R3=990Ω⑧开关、导线若干
（1）请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号。

（2）上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1—I2图线（I1为电流表G的示数，I2为
电流表A的示数），由图线可求得被测电池的电动势E =_____V，内电阻r
=_____ 。

三．计算题（本题共4小题，共47分。

解答时请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的单位。

）15．（12分）如图所示，真空中有以O′为圆心，r为半径的圆柱形匀强磁场区域，圆的最下端与
x轴相切于坐标原点O，圆的右端与平行于y轴的虚线MN相切，磁感应强度为B，方向垂
直于纸面向外，在虚线的右侧x轴的上方足够大的范围内，有方向竖直向下、场强大小为E
的匀强电场，现从坐标原点O向纸面不同的方向发射速率相同的质子，质子在匀强磁场中做
匀速圆周运动的半径也为r，已知质子的电荷量为e，质量为m，不计质子的重力、质子
对电
磁场的影响及质子间的相互作用力。

求（1）质子进入磁场时的速度大小
（2）沿y 轴正反向射入磁场的质子到达x 轴所需要的时间
16．（12分）有一方向如图的匀强电场和匀强磁场共存的场区，宽度d ＝8 cm ，一带电粒子沿垂
直电力线和磁感线方向射入场区后，恰可做直线运动，若撤去磁场，带电粒子穿过场区时向
下侧移了3.2 cm ．若撤去电场，求带电粒子穿过场区时的侧移（侧移是指垂直初速度方向的
分位移）．
17．（12分）有一个环形磁场的内半径为R 1=3m ，外半径为32 R m ，磁感应强度为B =0.5T ， 从圆心出发的粒子的比荷为q/m =4×107C/kg ，不计粒子的重力和相互之间的作用力 （1）粒子不能穿越磁场外边界的最大速率v m 多少？
（2）若粒子以第一问的最大速率v m 从圆心出发，在图中画出粒子的运动轨迹，并求粒子
从出
发到第一次回到出发点的时间
B
E
18．（11分）如图甲所示，建立Oxy 坐标系，两平行极板P 、Q 垂直于y 轴且关于x 轴对称，极
板长度和板间距均为l ，第一四象限有磁场，磁感应强度为B ，方向垂直于Oxy 平面向里。

位于极板左侧的粒子源沿x 轴间右连接发射质量为m 、电量为+q 、速度相同、重力不计的带
电粒子在0~3t 0时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影响）。

已知t =0时刻
进入两板间的带电粒子恰好在t 0时刻经极板边缘射入磁场。

上述m 、q 、l 、t 0、B 为已知量。

（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况） （1）求电压U 0的大小。

（2）求
02
1
t 时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。

（3）何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间。

v 图甲
图乙
第五次双周练物理试卷答案
13． 答案:1.5 mA 143 Ω
解析:电压表满偏电流约为:150 mV/150 Ω=1.0 mA ，所以选用1.5 mA 的量程. 电压表内阻为:150 mV/1.05 mA=143 Ω.
14.⑴电路图如右图所示（3分）（有任何错误不得分） (2)1.47（3分）（1.46~1.48均给3分） 0.83(3分) (0.81~0.85均给3分)
15.解：（1）洛伦兹力提供向心力r
mv evB 2= 得m eBr v =
（2）粒子在磁场中转过1/4圆弧后水平射出，则在磁场中的时间eB
m
T t B 241π== 在电场中平抛eE mr
t E 2=
∴t =t B +t E =eB
m
2π+
eE
m r
2 16.4cm
17.解：（1）粒子的最大半径r ，r
v m B qv m
m 2=
粒子不从外边界射出)(2
22212r R R r -=+ 解得r=1.0m ，v m =2×107m/s
（2）粒子在磁场中旋转的圆心角为4π/3 所用时间)(1009.23471s v r
t m
-⨯==
π
粒子在小圆R 1内运动的时间)(1073.1271
2s v R t m
-⨯== 所以t=t 1+t 2=3.82×10-7
18.解：（1）0t =时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，0t 时刻刚好从极板边缘射出，在y 轴负方向偏移的距离为
1
2l ，则有0U E l
=①，Eq ma =② 2
01122
l at =③ 联立以上三式，解得两极板间偏转电压为2
020
ml U qt =④。

（2）
012t 时刻进入两极板的带电粒子，前012t 时间在电场中偏转，后01
2
t 时间两极板没有电场，带电粒子做匀速直线运动。

带电粒子沿x 轴方向的分速度大小为00
l
v t =
⑤ 带电粒子离开电场时沿y 轴负方向的分速度大小为01
2
y v a t
=⑥ 带电粒子离开电场时的速度大小为v =
设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R ，则有2
v Bvq m R
=⑧
联立③⑤⑥⑦⑧式解得0
2R qBt =
⑨。

（3）02t 时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。

带电粒子离开磁场时沿y 轴正方向的分速度为'
0y v at =⑩，
设带电粒子离开电场时速度方向与y 轴正方向的夹角为α，则0
'tan y
v v α=
， 联立③⑤⑩式解得4
π
α=
，带电粒子在磁场运动的轨迹图如图所示，圆弧所对的圆心角为
22
π
α=
，所求最短时间为min 14t T =
,带电粒子在磁场中运动的周期为2m T Bq
π=，联立以上两式解得min 2m
t Bq
π=。