河北安国中学学年高二下学期开学收心考试物.docx
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河北安国中学学年高二下学期开学收心考试物
河北安国中学2016-2017学年高二第二学期开学收心考试
物理试题
一、选择题:
本题共12小题,每题4分。
5、6、7、9、11、12为多选。
1.物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科学技术的创新和革命,促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步.下列说法中正确的是( )
A.安培提出了场的概念
B.法拉第发现了电流的磁效应
C.密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量
D.欧姆指出导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比
2.如图甲所示,一个条形磁铁P固定在水平桌面上,以P的右端点为原点,中轴线为x轴建立一维坐标系.一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置,设Q与x轴之间的夹角为θ.实验测得sinθ与x之间的关系如图乙所示.已知该处地磁场方向水平,磁感应强度大小为B0.下列说法正确的是
A.P的右端为S极
B.P的中轴线与地磁场方向平行
C.P在x0处产生的磁感应强度大小为B0
D.x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0
3、右侧方框内为某台电风扇的铭牌,如果已知该电风扇在额定电压下工作时,转化为机械能的功率等于电动机消耗电功率的97%,则在额定电压下工作时,通过电动机的电流I及电动机线圈的电阻R分别是()
A.I=0.3AR=22ΩB.I=0.3AR=733Ω
C.I=3.3AR=22ΩD.I=3.3AR=733Ω
4.如图是质谱仪的原理图,若速度相同的同一束粒子沿极板P1
、P2的轴线射入电磁场区域,由小孔S0射入右边的偏转磁场B2中,运动轨迹如图所示,不计粒子重力.下列相关说法中正确的是( )
A.该束带电粒子带负电
B.速度选择器的P1极板带负电
C.在B2磁场中运动半径越大的粒子,质量越大
D.在B2磁场中运动半径越大的粒子,比荷q/m越小
5.(多选)如图所示,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。
将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则()
A.A的示数增大V2的示数增大
B、电源的输出功率变大
C.ΔU3与ΔI的比值大于r
D.ΔU1大于ΔU2
6.(多选)如图所示,一块长度为a,宽度为b、厚度为d的金属导体,当加有与侧面垂直的匀强磁场B,且通以图示方向的电流I时,用电压表测得导体上、下表面MN间电压为U.已知自由电子的电量为e.下列说法中正确的是()
A.M板比N板电势高
B.导体单位体积内自由电子数越多,电压表的示数越大
C.导体中自由电子定向移动的速度为
D.导体单位体积内的自由电子数为
7.(多选)如图所示,在水平放置两平行金属板M、N之间的P点,固定有一个带电量为-q的点电荷,两金属板通过电阻R接到直流电源上,其中N板接地()
A.当保持其它条件不变,而将M板向上移动的过程中,通过R的电流方向是向右的
B.当保持其它条件不变,而将M板向上移动的过程中,通过R的电流方向是向左的
C.当保持其它条件不变,而将M板向上移动到某处稳定后与移动前相比,p处点电荷的电势能变大
D.当保持其它条件不变,而将M板向上移动到某处稳定后与移动前相比,p处点电荷的电势能变小
8.如图所示,在圆形区域内,存在垂直纸面向外的匀强磁场,ab是圆的一条直径。
一带正电的粒子从a点射入磁场,速度大小为2v,方向与ab成30°时恰好从b点飞出磁场,粒子在磁场中运动的时间为t;若仅将速度大小改为v,则粒子在磁场中运动的时间为(不计带电粒子所受重力)()
A.3tB.
tC.
tD.2t
9.(多选)光滑水平面上放置两个等量同种电荷,其连线中垂线上有A、B、C三点,如图甲所示,一个质量m=1kg的小物块自C点由静止释放,小物块带电荷量q=2C,其运动的v﹣t图线如图乙所示,其中B点为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线),则以下分析正确的是()
A.B点为中垂线上电场强度最大的点,场强E=1V/m
B.B、A两点间的电势差为UBA=8.25V
C.由C点到A点,电势逐渐降低
D.由C点到A点物块的电势能先减小后变大
10.如图所示,空间存在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,场内有一绝缘的足够长的直杆,它与水平面的倾角为θ,一带电量为﹣q质量为m的带负电小球套在直杆上,从A点由静止沿杆下滑,小球与杆之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,在小球以后的运动过程中,下列说法正确的是( )
A.小球下滑的最大速度为
B.小球下滑的最大加速度为am=gsinθ
C.小球的加速度一直在减小
D.小球的速度先增大后减小
11.(多选)如图所示,空间存在一有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁场边界的间距为L.一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与磁场的边界平行.t=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置I),导线框的速度为v0.经历一段时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置Ⅱ),导线框的速度刚好为零.此后,导线框下落,经过一段时间回到初始位置I(不计空气阻力),则()
A.上升过程中,导线框的加速度逐渐减小
B.上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力的平均功率
C.上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量的多
D.上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等
12、(多选)如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动,从图示位置开计时()
二、实验题:
13题4分,14题12分,共16分.
13.在“研究电磁感应现象”实验中,将灵敏电流计G与线
圈L连接,线圈上导线绕法,如图所示.已知当电流从电流计G左端流入时,指针向左偏转.
(1)将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时,灵敏电流计的指针将 偏转(选填“向左”“向右”或“不”).
(2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时,a点电势 b点电势(填“高于”、“等于”或“低于”).
14、某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻.
①实验室除提供开关S和导线外,有以下器材可供选择:
电压表:
V(量程3V,内阻Rv约为10kΩ)
电流表:
G(量程3mA,内阻Rg=100Ω)
电流表:
A(量程3A,内阻约为0.5Ω)
滑动变阻器:
R(阻值范围0〜10Ω,额定电流2A)
定值电阻:
R0=0.5Ω
该同学依据器材画出了如图甲所示的原理图,他没有选用电流表A的原因是___________________.
②该同学将电流表G与定值电阻R0并联,实际上是进行了电表的改装,则他改装后的电流表对应的量程是______A.
③该同学利用上述实验原理图测得数据,以电流表G读数为横坐标,以电压表V读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线,根据图线可求出电源的电动势E=______V(结果保留三位有效数字),电源的内阻r=_____Ω(结果保留两位有效数字).
④由于电压表内阻电阻对电路造成影响,本实验电路测量结果电动势E________,内阻r_______(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)
三、计算题:
解答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(15题8分,16题13分,17题15分,共36分):
15、如图,匀强电场中,A、B、C三点构成一个直角三角形,把电荷量q=﹣2×10﹣10C的点电荷由A点移到B点,静电力做功4.8×10﹣8J,再由B点移到C点,电荷克服静电力做功4.8×10﹣8J,取B点的电势为零,
(1)求A点,C点的电势分别是多少?
(2)在图中过B点划出一条电场线,简单说明你是如何画出的.
16.(13分)如图所示,真空中有以O′为圆心,r为半径的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度为B.圆的最下端与x轴相切于直角坐标原点O,圆的右端与平行于y轴的虚线MN相切,在虚线MN右侧x轴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,在坐标系第四象限存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小也为B的匀强磁场,现从坐标原点O沿y轴正方向发射速率相同的质子,质子在磁场中做半径为r的匀速圆周运动,然后进入电场到达x轴上的C点.已知质子带电量为+q,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)质子刚进入电场时的速度方向和大小;
(2)OC间的距离;
(3)若质子到达C点后经过第四限的磁场后恰好被放在x轴上D点处(图上未画出)的一检测装置俘获,此后质子将不能再返回电场,则CD间的距离为多少.
17.(15分)如图1所示,两根水平的金属光滑平行导轨,其末端连接等高光滑的
圆弧,其轨道半径r=0.5m,圆弧段在图中的cd和ab之间,导轨的间距为L=0.5m,轨道的电阻不计,在轨道的顶端接有阻值为R=2.0Ω的电阻,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=2.0T.现有一根长度稍大于L、电阻不计,质量m=1.0kg的金属棒,从轨道的水平位置ef开始在拉力F作用下,从静止匀加速运动到cd的时间t0=2.0s,在cd时的拉力为F0=3.0N.已知金属棒在ef和cd之间运动时的拉力随时间变化的图象如图2所示,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)求匀加速直线运动的加速度;
(2)金属棒做匀加速运动时通过金属棒的电荷量q;
(3)匀加到cd后,调节拉力使金属棒接着沿圆弧做匀速圆周运动至ab处,金属棒从cd沿
圆弧做匀速圆周运动至ab的过程中,拉力做的功W.
河北安国中学高二开学收心考试物理试题答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
C
C
A
D
BCD
CD
AC
D
ABC
B
AC
ACD
13、向左,高于
14、解:
①一节干电池的电动势约E=1.5V,为方便实验操作,滑动变阻器应选R1,它的阻值范围是0﹣10Ω,电路中最小电流约为Imin=
=0.15A,电流表A的量程是3A,0.15A不到该量程的三分之一,流表量程太大,因此不能用电流表A.
②改装后电流表量程:
I=Ig+=0.003+
A=0.603A;
③由上可知,改装后电流表的量程是电流表G量程的200倍,图象的纵截距b等于电源的电动势,由图读出电源的电动势为:
E=1.48V.
图线的斜率大小k=r,由数学知识知:
k==0.84,则电源的内阻为:
r=k=0.84Ω,
④可用“等效电源法”分析误差大小:
可以把电源与电压表看做一等效电源,则电动势测量值等于外电路断开时“等
效电源”两极间的电压,由于电压表不是理想电表,所以有电流通过“电源”,因而路端电压要小于电动势,所以电动势测量值小于真实值即偏小;同理,此电路测得的内电阻是“等效电源”的内阻,即电压表与电池内阻的并联电阻,所以测得的内阻也小于真实值.
故答案为:
①量程与被测电流值相比较太大;②0.603;③1.48;0.84;④偏小;偏小
15、【考点】电势差与电场强度的关系;电势.
【分析】
(1)根据电势差公式U=
分别求出A、B间,以及B、C间电势差,根据电势差等于电势之差,求解A点和C点的电势.
(2)根据电场线与等势线垂直,而且由高电势指向低电势,判断场强的方向,画出电场线.
【解答】解:
(1)A、B间电势差为
B、C间电势差为
又UAB=φA﹣φB,UBC=φB﹣φC,φB=0,得到φA=﹣240V,φC=﹣240V
(2)根据
(1)可知A、C两点的电势相等,根据等势面与电场线垂直,可知场强方向垂直AC向上.过B点作AC的垂线即为过B点的一条电场线.如图.
答:
(1)A点,C点的电势都是﹣240V.
(2)如图.
16、【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;带电粒子在匀强电场中的运动.
【分析】
(1)根据洛伦兹力提供向心力,结合牛顿第二定律,即可求解速度大小,再根据运动轨迹半径与圆磁场的半径来确定速度方向;
(2)根据平抛运动处理规律,结合运动学公式与牛顿第二定律,即可求解;
(3)根据运动的合成与运动学公式,求出合速度大小,再由几何关系确定已知长度与运动轨迹的半径的关系,从而确定求解.
【解答】解:
(1)根据题意可知,质子的运动轨迹的半径与圆磁场半径相同,
由牛顿第二定律,则有:
qvB=m
得:
v=
方向沿x轴正方向;
(2)质子在电场中做类平抛运动,
则质子电场中运动时间:
r=
由牛顿第二定律qE=ma
t=
由题意可知x1=ON=r
电场中x2=NC=vt
OC间的距离为x=x1+x2=r+
(3)竖直方向的速度vy=at
设质子合速度为v′
质子合速度与x轴正向夹角的正弦值sinθ=
x3=CD=2Rsinθ
运动半径:
R=
x3=CD=2
=
答:
(1)质子刚进入电场时的速度方向沿x轴正方向和大小v=
;
(2)OC间的距离r+
;
(3)则CD间的距离为
.
【点评】考查粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,在电场力作用下做类平抛运动,掌握两种运动的处理规律,学会运动的分解与几何关系的应用.注意正确做出运动轨迹是解题的重点.
17、【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律.
【分析】
(1)据金属棒做匀加速运动,利用运动学公式和在cd时,利用牛顿第二定律、感应电动势、欧姆定律和安培力公式联合求解.
(2)利用法拉第电磁感应定律和电流公式联合求解.
(3)利用能量守恒、圆周运动的知识和产生的焦耳热联合求解.
【解答】解:
(1)设金属棒匀加速运动的加速度为a,则运动到cd的速度:
v=2a
当金属棒在cd时为研究对象,产生的感应电动势:
E=BLv
产生的电流:
I=
,
金属棒所受的安培力:
F=BIL
据牛顿第二定律得:
F0﹣F=ma
联立以上带入数据解得:
a=1.5m/s2①
(2)据以上可知,金属棒匀加速运动的位移:
s=
at2②
据法拉第电磁感应定律得:
E1=
=
③
通过金属棒的平均电流:
I1=
④
通过金属棒的电量:
q=I1•△t⑤
联立①②③④⑤带入数据解得:
q=1.5C;
(3)金属棒在圆弧轨道的速率:
v=at=3m/s⑥
运动的时间为:
t=
⑦
产生的电动势最大值:
Em=BLv⑧
由于圆弧段导体棒做的是匀速圆周运动,所以导体棒中产生正弦式电流,
所以产生的热量:
Q=
t⑨
据能量守恒可知:
W=Q+mgh,
解得:
W=5.59J
答:
(1)金属棒做匀加速运动的加速度1.5m/s2;
(2)金属棒做匀加速运动时通过金属棒的电荷量1.5C;
(3)金属棒从cd沿
圆弧做匀速圆周运动至ab的过程中,拉力做的功为5.59J.
如图所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上。
导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为d的平行金属板。
R和Rx分别表示定值电阻和滑动
变阻器的阻值,不计其他电阻。
(1)调节Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v。
(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx。
解:
(1)当ab匀速运动时列力平衡方程得:
Mgsinθ=BIl①
ab切割产生的电动势为:
E=Blv②
由闭合欧姆定律得:
③
由①②③得:
,
(2)再次平衡时有:
Mgsinθ=BIl④
由闭合欧姆定律得:
⑤
对微粒列平衡方程得:
Eq=mg⑥
U=IRx⑦
由④-⑦得:
(1)导体棒匀速下滑时,Mgsinθ=BIl①
I=
②
设导体棒产生的感应电动势为E
E=BLv③
由闭合电路欧姆定律得:
I=
④
联立②③④,得
v=
⑤
(2)改变Rx由②式可知电流不变.设带电微粒在金属板间匀速通过时,板间电压为U,电场强度大小为E
U=IRx⑥
E=
⑦
mg=qE⑧
联立②⑥⑦⑧,得
Rx=
⑨
答:
(1)通过棒的电I=
及棒的速率v=
.
(2)此时的Rx=
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