河北省石家庄市第一中学2015_2016学年高二物理上学期期中试题.doc

石家庄市第一中学20152016学年第一学期期中考试高二年级物理试题第I卷（选择题，共50分）一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1. 下列关于磁感应强度的说法正确的是()A一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B由B可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的I、L成反比C一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零D小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 2. 带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将A可能做直线运动B可能做匀减速运动C一定做曲线运动 D可能做匀速圆周运动3. 如图所示，一个边长L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。若通以图示方向的电流(从A点流入，从C点流出)，电流为I，则金属框受到的磁场力的合力为A. 0 B. ILBC. ILB D. 2ILB4. 某空间中存在一个有竖直边界的水平方向匀强磁场区域，现将一个等腰梯形闭合导线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过这个区域，尺寸如图所示，图中能正确反映该过程线圈中感应电流随时间变化的图象是() 5. 现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键按如图所示连接下列说法中正确的是A电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度D电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转6. 如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈（直流电阻可忽略不计）则（ ）A、S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭B、S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭C、电路接通稳定后，三个灯亮度相同D、电路接通稳定后，S断开时，C灯立即熄灭7. 竖直平面内有一形状为抛物线的光滑曲面轨道，如图所示，抛物线方程是yx2，轨道下半部分处在一个水平向外的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中虚线所示)，一个小金属环从抛物线上yb(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是AmgbB.mv2Cmg(ba) Dmg(ba)mv28. 如图所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B.电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动时A电容器两端的电压为零B电阻两端的电压为BLvC电容器所带电荷量为CBLvD为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为9.如图所示，有一金属块放在垂直于表面C的匀强磁场中，磁感应强度B，金属块的厚度为d，高为h，当有稳恒电流I平行平面C的方向通过时，由于磁场力的作用，金属块中单位体积内参与导电的自由电子数目为（上下两面M、N上的电压为U）A. B C D 源:gkstkgkst10.如图所示，在光滑水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大一个边长为L、质量为m、电阻为R的正方形金属线框沿垂直磁场方向，以速度v从图示位置向右运动，当线框中心线AB运动到与PQ重合时，线框的速度为，则A此时线框的电功率为B此时线框的加速度为 C此过程通过线框截面的电荷量为 D此过程回路产生的电能为0.75mv2二、选择题： 本题共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分有选错的得0分.11. 如图，正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带正电粒子(不计重力)以一定速度沿AB边的中点M垂直于AB边射入磁场，恰好从A点射出，则 A仅把该粒子改为带负电，粒子将从B点射出B仅增大磁感应强度，粒子在磁场中运动时间将增大C仅将磁场方向改为垂直于纸面向外，粒子在磁场中运动时间不变D仅减少带正电粒子速度，粒子将从AD之间的某点射出12. 如图是生产中常用的一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路。下列说法中正确的是（ ）A闭合开关S时，B中产生图示方向的感应电流B闭合开关S时，B中产生与图示方向相反的感应电流C断开开关S时，电磁铁会继续吸住衔铁D一小段时间D断开开关S时，弹簧K立即将衔铁D拉起13.如图所示，在垂直纸面向里的水平匀强磁场中，水平放置一根粗糙绝缘细直杆，有一个重力不能忽略、中间带有小孔的带正电小球套在细杆上。现在给小球一个水平向右的初速度v0，假设细杆足够长，小球在运动过程中电荷量保持不变，杆上各处的动摩擦因数相同，则小球运动的速度v与时间t的关系图像可能是14. 如图所示，顶角45°的金属导轨MON固定在水平面内，导轨处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动，导体棒的质量为m，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r.导体棒与导轨接触点为a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触t0时导体棒位于顶角O处，则流过导体棒的电流强度I、导体棒内产生的焦耳热Q、导体棒做匀速直线运动时水平外力F、导体棒的电功率P各量大小随时间变化的关系正确的是15. 均匀导线制成的正方形闭合线框abcd，线框的匝数为n、边长为L、总电阻为R、总质量为m，将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方某高度处，如图所示，释放线框，让线框由静止自由下落，线框平面保持与磁场垂直，cd边始终与水平的磁场边界平行，已知cd边刚进入磁场时，线框加速度大小恰好为，重力加速度为g，则线框cd边离磁场边界的高度h可能为()A. B.C. D. 第II卷（非选择题，共50分）三、实验题：本题共2小题，共15分。16.(6分) 用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图所示，此示数为_mm.用游标为50分度的卡尺(测量值可准确到0.02 mm)测定某圆柱的直径时，卡尺上的示数如图所示，可读出圆柱的直径为_mm.17（9分）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5 V,2.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A直流电源(电动势约为5 V，内阻可不计)B直流电流表(量程03 A，内阻约为0.1 )C直流电流表(量程0600 mA，内阻约为5 )D直流电压表(量程015 V，内阻约为15 k)E直流电压表(量程05 V，内阻约为10 k)F滑动变阻器(最大阻值10 ，允许通过的最大电流为2 A)G滑动变阻器(最大阻值1 k，允许通过的最大电流为0.5 A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据(1)实验中电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_(均用序号字母表示)(2)请按要求将图中所示的器材连成实验电路 (3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图所示现把实验中使用的小灯泡接到如图所示的电路中，其中电源电动势E6 V，内阻r1 ，定值电阻R9 ，此时灯泡的实际功率为_W(结果保留两位有效数字)四、计算题（共35分）18.（8分） 回旋加速器是用于加速带电粒子流，使之获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间狭缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得到加速；两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面离子源置于盒的圆心，释放出电量为q、质量为m的离子，离子最大回旋半径为Rm，磁场强度为B，其运动轨迹如图所示求：(1)离子离开加速器时速度多大？(2) 设离子初速度为零，两D形盒间电场的电势差为U，盒间距离为d，求加速到上述能量所需时间（粒子在缝中时间不忽略）。19. （9分）如图所示，在半径为的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，圆形区域右侧有一竖直感光板，圆弧顶点P有一速率为v0的带正电的粒子平行于纸面进入磁场，已知粒子的质量为m，电荷量为q，粒子重力不计(1)若粒子对准圆心射入，求它在磁场中运动的时间；(2)若粒子对准圆心射入，且速率为v0，求它打到感光板上时速度的垂直分量；(3)若粒子以速率v0从P点以任意角射入，试证明它离开磁场后均垂直打在感光板上20. （9分）边长为L0.2 m的正方形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，穿过该区域磁场的磁感应强度随时间变化的图象如图乙所示。将边长为L/2，匝数n100，线圈电阻r1.0 的正方形线圈abcd放入磁场，线圈所在平面与磁感线垂直，如图甲所示。求：(1)回路中感应电流的方向及磁感应强度的变化率；(2)在04.0 s内通过线圈的电荷量q；(3)06.0 s内整个闭合电路中产生的热量。21. （9分）如图所示，半径为L12 m的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B1 T长度也为L1、电阻为R的金属杆ab，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着a端沿逆时针方向匀速转动，角速度为 rad/s.通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中(连接a端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R1R，滑片P位于R2的正中央，R2的总阻值为4R)，图中的平行板长度为L22 m，宽度为d2 m图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v00.5 m/s向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求：(1)在04 s内，平行板间的电势差UMN；(2)带电粒子飞出电场时的速度；(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B2应满足的条件答案123456789101112131415DCBAAADCBCACBCBDACAD16. (1)8.115 (2)42.1217. 解析(1)由灯泡标识(5 V,2.5 W)知，I0.5 A，因此电流表选C，电压表选E.由于电路接成分压式，滑动变阻器选F.(2)如图所示(3)把定值电阻作为电源的内阻，则该电源短路时的电流为Imax0.6 A，在题图中的UI图中，作出此电源的UI图线如图中虚线所示两图线交点即表示该灯泡的实际工作点由图知U2.2 V，I0.38 A，所以PUI2.2×0.38 W0.84 W.答案(1)CEF(2)见解析图(3)0.84(0.810.87)皆可18.解： (1) 由qvmBm得vm.(2)由能量守恒得mvnqU则离子匀速圆周运动总时间t1离子在匀强电场中的加速度为a匀加速总时间t2解得tt1t2.19. 答案(1)(2)v0(3)见解析解析(1)设带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r，由牛顿第二定律得Bqv0m所以rR带电粒子在磁场中的运动轨迹为四分之一圆周，轨迹对应的圆心角为.则它在磁场中运动的时间t(2)由(1)知，当vv0时，带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为R，其运动轨迹如图所示由几何关系可知PO2OOO2A30°所以带电粒子离开磁场时偏转角为60°粒子打到感光板上时速度的垂直分量为vvsin 60°v0(3)由(1)知，当带电粒子以v0射入时，粒子在磁场中的运动轨迹半径为R，设粒子射入方向与PO方向之间的夹角为，带电粒子从区域边界S射出，带电粒子的运动轨迹如图所示因PO3O3SPOSOR所以四边形POSO3为菱形由几何关系可知：POO3S在S点的速度方向与O3S垂直，因此，带电粒子射出磁场时的方向为水平方向，离开磁场后垂直打在感光板上，与入射的方向无关20. 答案：解析：(1)在04.0 s内，回路中感应电流的方向为adcba，磁感应强度的变化率 T/s0.05 T/s在4.06.0 s内，回路中感应电流的方向为abcda，磁感应强度的变化率 T/s0.2 T/s(2)在04.0 s内，线圈内产生的感应电动势E1n·0.05 V回路中感应电流I10.05 A通过线圈的电荷量qI1·t10.2 C(3)04. 0 s内，整个闭合电路中产生的热量Q1Irt11×102 J在4.06.0 s内，同理可计算出I20.2 A，整个闭合电路中产生的热量Q2Irt28×102 J06.0 s内整个闭合电路中产生的热量QQ1Q29×102 J。答案：(1)0.2 T/s(2)0.2 C(3)9×102 J21.解析：(1)金属杆产生的感应电动势恒为EB1L？12 V由电路的连接特点知：EI·4RU0I·2RE/21 VT12/20 s由右手定则知：在04 s时间内，金属杆ab中的电流方向为ba，则a>b则在04 s时间内，M<N，UMN1 V.(2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在0T1/2时间内水平方向L2v0·t1t1L2/v04 s<T1/2竖直方向at？1a，E，vyat1得q/m0.25 C/kg，vy0.5 m/s则粒子飞出电场时的速度v m/stan vy/v01，所以该速度与水平方向的夹角45°.(3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由B2qvm得r由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知，r>d时离开磁场后不会第二次进入电场，即B2<2 T.答案：(1)1 V(2) m/s与水平方向成45°夹角(3)B2<2 T