吉林省东北师范大学附中中学净月校区2015-2016学年高二物理上学期期末考试试题.doc

吉林省东北师范大学附中中学净月校区2015-2016学年高二物理上学期期末考试试题 说明：1．本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。‎ ‎2．试卷满分100分，考试时间90分钟。‎ ‎3．答第Ⅰ卷前，考生务必将自己的姓名、考号等信息用铅笔涂写在答题卡上。‎ ‎4．每小题选出答案后，将答案写到答题纸上，不能答在试题卷上。‎ 第Ⅰ卷（选择题 共48分）‎ 一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。其中第1—8题为单项选择题；第9—12题为不定项选择题，在给出的四个选项中有多个选项是正确的，全部选对的得4分，选不全的得2分，有错选或不选的得0分)‎ ．下列说法中正确的是(　　)‎ A．根据E＝，可知电场中某点的场强与静电力成正比 B．根据E＝，可知电场中某点的场强与形成电场的点电荷的电荷量成正比 C．根据场强的叠加原理，可知合电场的场强一定大于分电场的场强 D．电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹 解析：这个问题涉及到有关电场的基本概念．E＝作为电场强度的定义式，给出了电场强度的一种测量方法．而对于静电场中的某一确定的点，放在该处的试探电荷的电荷量不同，电荷受到的静电力也不同，但静电力和电荷量的比值却是不变的，即电场强度与静电力及试探电荷的电荷量无关，而由场源电荷及研究点在场中的位置决定．对于点电荷形成的电场，确定点的场强与形成电场的场源电荷的电荷量成正比．电场强度是矢量，合场强由平行四边形法则确定，作为合场强的平行四边形的对角线不一定比作为分场强的平行四边形的邻边长．只有当电场线是直线，带电粒子只在静电力的作用下，电荷的初速度为零或初速度方向与电场线重合时，电荷的运动轨迹才会与电场线重合．‎ 答案：B ．如图所示，两个等量异种电荷在真空中相隔一定距离，OO′代表两点电荷连线的中垂面，在两点电荷所在的某一平面上取图示1、2、3三点，则这三点的电势大小关系是(　　)‎ A．φ1>φ2>φ3 B．φ2>φ1>φ3‎ C．φ2>φ3>φ1 D．φ3>φ2>φ1‎ 解析：本题所涉及的是等量异种电荷周围的电场线和等势面，先画出等量异种电荷周围的电场线和等势面如图所示，根据沿着电场线电势越来越低，所以φ1>φ2>φ3.‎ 答案：A ．如图所示，质量为m、带电荷量为q的粒子，以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中B点时，速率vB＝v0，方向与电场的方向一致，则A、B两点的电势差为(　　)‎ A． B． C． D． 答案: D　[粒子在竖直方向做匀减速直线运动，则有2gh＝v．‎ 电场力做正功，重力做负功，使粒子的动能由mv变为mv，则根据动能定理，有 Uq－mgh＝mv－mv，‎ 解得，A、B两点电势差应为．]‎ ．在如图所示电路中，闭关开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，三个理想电表的示数都发生了变化，电表的示数分别用I、U1、U2表示，下列判断正确的是(　　)‎ A．I减小，U1增大 B．I减小，U2增大 C．I增大，U1增大 D．I增大，U2增大 答案: C ．如图所示为一个质量为m、电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中(不计空气阻力)．现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度—时间图象不可能是下图中的(　　)‎ 答案:B 解析:由左手定则可知，圆环所受洛伦兹力竖直向上，如果恰好qv0B＝mg，圆环与杆间无弹力，不受摩擦力，圆环将以v0做匀速直线运动，故A正确；如果qv0Bmg，则a＝，随着v的减小a也减小，直到qvB＝mg，以后将以剩余的速度做匀速直线运动，故D正确，B错误．‎ ．如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时(　　)‎ A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生 B．整个环中有顺时针方向的电流 C．整个环中有逆时针方向的电流 D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流 答案:D ．如图所示，金属板M、N水平放置，相距为d，其左侧有一对竖直金属板P、Q，板P上小孔S正对板Q上的小孔O，M、N间有垂直纸面向里的匀强磁场，在小孔S处有一带负电粒子，其重力和初速均不计，当变阻器的滑动触头在AB的中点时，带负电粒子恰能在M、N 8‎ 间做直线运动，当滑动变阻器滑片向B点滑动过程中，则(　　)‎ A．粒子在M、N间运动过程中，动能一定减小 B．粒子在M、N间运动过程中，动能一定增大 C．粒子在M、N间仍做直线运动 D．粒子可能沿N板的右边缘飞出 答案: B　滑动触头在中点时，粒子恰能做直线运动，此时M、N间为一速度选择器模型．当滑动触头滑向B点时，M、N间电压增大，电场力变大，粒子向上偏，所以粒子在其间运动时电场力做正功，动能增大，B选项正确．因为粒子向上偏，所以不可能从N板的右边缘飞出．‎ ．如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放置在匀强电场和匀强磁场中．轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放．M、N为轨道的最低点，则下列说法正确的是(　　)‎ A．两小球到达轨道最低点的速度vM>vN B．两小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力FMvN，A正确、C不正确．‎ 最低点M时，支持力与重力和洛伦兹力的合力提供向心力，最低点N时，支持力与重力的合力提供向心力．‎ 因vM>vN，故压力FM>FN，B不正确．‎ 在电场中因有电场力做负功，有部分机械能转化为电势能，故小球不能到达轨道的另一端．D不正确．‎ 答案: B ．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　　)‎ A．离子由加速器的中心附近进入加速器 B．离子由加速器的边缘进入加速器 C．离子从磁场中获得能量 D．离子从电场中获得能量 答案:AD 解析:本题源于课本而又高于课本，既考查考生对回旋加速器的结构及工作原理的掌握情况，又能综合考查磁场和电场对带电粒子的作用规律．由R＝知，随着被加速离子的速度增大，离子在磁场中做圆周运动的轨道半径逐渐增大，所以离子必须由加速器中心附近进入加速器，A项正确，B项错误；离子在电场中被加速，使动能增加；在磁场中洛伦兹力不做功，离子做匀速圆周运动，动能不改变．磁场的作用是改变离子的速度方向，所以C项错误，D项正确．‎ ．一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则(　　)‎ A．电动机消耗的总功率为UI B．电动机消耗的热功率为 C．电源的输出功率为EI D．电源的效率为1－ 解析：电动机消耗的总功率为UI，选项A正确；电动机消耗的热功率为I2R，选项B错误；电源的总功率为EI，电源的输出功率为EI－I2r，所以电源的效率为1－，选项C错误，D正确．‎ 答案：AD ．圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点，导体环可以在竖直平面里来回摆动，空气阻力和摩擦力均可不计．在图所示的正方形区域里，有匀强磁场垂直于圆环的摆动面指向纸内．下列说法中正确的有(　　)‎ A．导体环从图示位置的左端摆到右端机械能不守恒 B．导体环进入磁场和离开磁场时，环中电流的方向肯定相反 C．导体环通过最低点时，环中感应电流最大 D．最后导体环在匀强磁场中摆动时，机械能守恒 答案:ABD 解析:导体环在进、出磁场阶段有感应电流产生，机械能转化为电能，环全部进入磁场后，磁通量不变无感应电流．‎ ．如图所示直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场．正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场，设电子质量为m，电荷量为e，则(　　)‎ A．正、负电子在磁场中运动的半径和周期是相同的 B．正、负电子从磁场中射出点到O点的距离相等 C．正、负电子在磁场中运动的时间差是 D．正、负电子在磁场中运动的时间差是 解析：正、负电子的半径和周期是相同的，选项A正确；正、负电子偏转方向相反，先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形，所以从磁场中射出点到O点的距离相等，选项B正确；由图还看出经历时间相差2T/3，时间差为Δt＝，选项C正确、D错误．‎ 答案：ABC 第Ⅱ卷(非选择题 共52分)‎ 二、填空题(每空2分，共16分，把答案填在答题卡上。) ‎ ．一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100.用×10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，为了较准确地进行测量，应换到__________挡．如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是______，若补上该步骤后测量，表盘的示数如下图所示，则该电阻的阻值是______Ω.‎ 8‎ 答案: ×1　调零(或重新调零)　22 ‎ 解析：选欧姆挡测电阻时指针偏转角度很大，说明所选倍率太大，应选用更低倍率挡，使指针尽可能偏转到表盘的中间位置附近，该位置附近有较高的精度．欧姆挡每换一次倍率，需重新进行调零．‎ ．如图所示，为一段粗细均匀的圆柱形新型导电材料棒，阻值约为1kΩ，现测量该材料的电阻率。‎ ‎(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的直径和长度，某次测量的示数如图甲和图乙所示，直径为________mm，长度为________cm。‎ ‎(2)在下列器材中选用合适器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻，应选________(填序号)。‎ A．电流表A1：量程为10mA，内阻约为10Ω B．电流表A2：量程为3A，内阻约为0.1Ω C．电压表V1：量程为15V，内阻约为30kΩ D．电压表V2：量程为6V，内阻约为15kΩ E．滑动变阻器：最大阻值为20Ω，额定电流1A F．低压直流电源：电压6V，内阻忽略 G．电键K，导线若干 ‎(3) 请在虚线框中画出完整的实验电路图。‎ ‎(4)如果实验中电流表示数为I，电压表示数为U，并测出该棒的长度为L、直径为D，则该材料的电阻率ρ＝________(用测出的物理量的符号表示)‎ 答案：(1)13.540；11.155 (2)ADEFG　(3)如图所示　(4) 解析：(1)螺旋测微器读数：13.5mm＋4.0×0.01mm＝13.540mm；游标卡尺读数：111mm＋11×0.05mm＝11.155cm。‎ ‎ (2)因为电源电压为6V，所以电压表选V2，电路中最大电流I＝＝6mA，故电流表选A，所以选用的器材为ADEFG。‎ ‎(3)因被测电阻R＝1kΩ，远大于电流表内阻和滑动变阻器的最大阻值，所以电流表内接，滑动变阻器用分压接法，电路图见答案。‎ ‎(4)由R＝ρ得ρ＝＝。‎ 三、计算题（本题共3个小题，共36分。解答时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。）‎ ．(12分) 如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量10－8 C的负电荷从A移至B的过程中，电场力做功8×10－8 J，AB长4 cm，AB与AC的夹角为60°，设B处为零电势点。求：‎ ‎(1)设A处电势为多少；‎ ‎(2)电子在A点的电势能；‎ ‎(3)匀强电场的场强大小．‎ 答案: (1) －8 V　(2)　 8 eV　(3)400 V/m 解析　(1)将负电荷从A移至B，电场力做正功，所以电荷所受电场力方向沿A至C，又因为是负电荷，场强方向与负电荷的受力方向相反，所以场强方向应为C至A方向．‎ 由W＝qU得：U＝＝＝8 V，即A、B两点间电势差为8V．沿电场线方向电势降低，B点电势高于A点电势．U＝φB－φA，φB＝0 V，则φA＝－8 V，即A点的电势为－8 V.‎ ‎(2)电子在A点的电势能Ep＝qφA＝(－e)×(－8 V)＝8 eV.‎ ‎(3)如图所示，由B向AC作垂线交AC于D，D与B在同一等势面上．UDA＝UBA＝U＝8 V，沿场强方向A、B两点间距离为AB·cos 60°＝4 cm×＝2 cm＝0.02 m，所以E＝＝400 V/m.‎ ．(12分)如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B＝10－3T；磁场右边是宽度L＝0.2 m、场强E＝40 V/m、方向向左的匀强电场．一带电粒子电荷量q＝－1.2×10－19 C，质量m＝3.6×10－27 kg，以v＝2×104 m/s的速度沿OO′垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右边界射出．求：‎ ‎(1)带电粒子在磁场中运动的轨道半径；‎ ‎(2)带电粒子飞出电场时的动能Ek.‎ 8‎ 答案: (1)0.6 m　(2)1.68×10－18 J 解析:轨迹如下图所示．‎ ‎(1)带电粒子在磁场中运动时，由牛顿运动定律，有 qvB＝m，‎ R＝＝ m＝0.6m.‎ ‎(3)Ek＝EqL＋mv2＝40×1.2×10－19×0.2 J＋×3.6×10－27×(2×104)2 J＝1.68×10－18 J.‎ ．(12分)如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长．电阻不计的平行金属导轨相距lm，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R＝1Ω的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直向上．质量为0.2kg．电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.5，当金属棒下滑速度达到10m/s后，开始稳定下滑．求：‎ ‎(1)金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；‎ ‎(2)磁感应强度的大小；‎ ‎(3)在金属棒稳定下滑10s过程中，通过电阻的电荷量为多少．(g=10rn/s2 ,sin37°＝0.6,cos37°＝0.8)‎ 8‎ 答案: (1) 2m/s2 (2)0.2T (3)20C ‎ ‎ (1)金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律：mgsinθ－μmgcosθ＝ma ①………（2分）‎ 由①式解得a＝10×(0.6－0.5×0.8)m／s2=2m／s2 ②……………………………（2分）‎ ‎(2)金属棒运动达到稳定时，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡 mgsinθ一μmgcosθ一F＝0 解得F＝0.4N　 ④‎ 设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为B ‎ ⑥……………………………（1分）‎ ‎ F＝BIl ⑦ ……………………………（1分）‎ 由⑥．⑦两式解得 F＝ 则B==0.2T ………（1分）‎ ‎(3)q=It I= q=t=20C 说明：1．本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。‎ ‎2．试卷满分100分，考试时间90分钟。‎ ‎3．答第Ⅰ卷前，考生务必将自己的姓名、考号等信息用铅笔涂写在答题卡上。‎ ‎4．每小题选出答案后，将答案写到答题纸上，不能答在试题卷上。‎ 第Ⅰ卷（选择题 共48分）‎ 一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。其中第1—8题为单项选择题；第9—12题为不定项选择题，在给出的四个选项中有多个选项是正确的，全部选对的得4分，选不全的得2分，有错选或不选的得0分)‎ ‎ ‎ ‎1．解析：这个问题涉及到有关电场的基本概念．E＝作为电场强度的定义式，给出了电场强度的一种测量方法．而对于静电场中的某一确定的点，放在该处的试探电荷的电荷量不同，电荷受到的静电力也不同，但静电力和电荷量的比值却是不变的，即电场强度与静电力及试探电荷的电荷量无关，而由场源电荷及研究点在场中的位置决定．对于点电荷形成的电场，确定点的场强与形成电场的场源电荷的电荷量成正比．电场强度是矢量，合场强由平行四边形法则确定，作为合场强的平行四边形的对角线不一定比作为分场强的平行四边形的邻边长．只有当电场线是直线，带电粒子只在静电力的作用下，电荷的初速度为零或初速度方向与电场线重合时，电荷的运动轨迹才会与电场线重合．‎ 答案：B ‎ 2．解析：本题所涉及的是等量异种电荷周围的电场线和等势面，先画出等量异种电荷周围的电场线和等势面如图所示，根据沿着电场线电势越来越低，所以φ1>φ2>φ3.‎ 答案：A ‎ 3．D　[粒子在竖直方向做匀减速直线运动，则有2gh＝v．‎ 电场力做正功，重力做负功，使粒子的动能由mv变为mv，则根据动能定理，有 Uq－mgh＝mv－mv，‎ 解得，A、B两点电势差应为．]‎ ‎ 4．C ‎ 5．B 解析:由左手定则可知，圆环所受洛伦兹力竖直向上，如果恰好qv0B＝mg，圆环与杆间无弹力，不受摩擦力，圆环将以v0做匀速直线运动，故A正确；如果qv0Bmg，则a＝，随着v的减小a也减小，直到qvB＝mg，以后将以剩余的速度做匀速直线运动，故D正确，B错误．‎ ‎ 6．D ‎ 7．B　滑动触头在中点时，粒子恰能做直线运动，此时M、N间为一速度选择器模型．当滑动触头滑向B点时，M、N间电压增大，电场力变大，粒子向上偏，所以粒子在其间运动时电场力做正功，动能增大，B选项正确．因为粒子向上偏，所以不可能从N板的右边缘飞出．‎ ‎ 8．A 解析:在磁场中运动时，只有重力做正功，在电场中运动时，重力做正功、电场力做负功，由动能定理可知：‎ mv＝mgH 8‎ mv＝mgH－qE·d 故vM>vN，A正确、C不正确．‎ 最低点M时，支持力与重力和洛伦兹力的合力提供向心力，最低点N时，支持力与重力的合力提供向心力．‎ 因vM>vN，故压力FM>FN，B不正确．‎ 在电场中因有电场力做负功，有部分机械能转化为电势能，故小球不能到达轨道的另一端．D不正确．‎ 答案: B ‎ 9．AD 解析:本题源于课本而又高于课本，既考查考生对回旋加速器的结构及工作原理的掌握情况，又能综合考查磁场和电场对带电粒子的作用规律．由R＝知，随着被加速离子的速度增大，离子在磁场中做圆周运动的轨道半径逐渐增大，所以离子必须由加速器中心附近进入加速器，A项正确，B项错误；离子在电场中被加速，使动能增加；在磁场中洛伦兹力不做功，离子做匀速圆周运动，动能不改变．磁场的作用是改变离子的速度方向，所以C项错误，D项正确．‎ ‎ 10．解析：电动机消耗的总功率为UI，选项A正确；电动机消耗的热功率为I2R，选项B错误；电源的总功率为EI，电源的输出功率为EI－I2r，所以电源的效率为1－，选项C错误，D正确．‎ 答案：AD ‎ 11．ABD 解析:导体环在进、出磁场阶段有感应电流产生，机械能转化为电能，环全部进入磁场后，磁通量不变无感应电流．‎ ‎ 12．解析：正、负电子的半径和周期是相同的，选项A正确；正、负电子偏转方向相反，先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形，所以从磁场中射出点到O点的距离相等，选项B正确；由图还看出经历时间相差2T/3，时间差为Δt＝，选项C正确、D错误．‎ 答案：ABC 二、填空题(每空2分，共16分，把答案填在答题卡上。) ‎ ‎ 13．×1　调零(或重新调零)　22 ‎ 解析：选欧姆挡测电阻时指针偏转角度很大，说明所选倍率太大，应选用更低倍率挡，使指针尽可能偏转到表盘的中间位置附近，该位置附近有较高的精度．欧姆挡每换一次倍率，需重新进行调零．‎ ‎ 14．(1)13.540；11.155 (2)ADEFG　(3)如图所示　(4) 解析：(1)螺旋测微器读数：13.5mm＋4.0×0.01mm＝13.540mm；游标卡尺读数：111mm＋11×0.05mm＝11.155cm。‎ ‎ (2)因为电源电压为6V，所以电压表选V2，电路中最大电流I＝＝6mA，故电流表选A，所以选用的器材为ADEFG。‎ ‎(3)因被测电阻R＝1kΩ，远大于电流表内阻和滑动变阻器的最大阻值，所以电流表内接，滑动变阻器用分压接法，电路图见答案。‎ ‎(4)由R＝ρ得ρ＝＝。‎ 三、计算题（本题共3个小题，共36分。解答时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。）‎ ‎ 15．(1) －8 V　(2)　 8 eV　(3)400 V/m 8‎ 解析　(1)将负电荷从A移至B，电场力做正功，所以电荷所受电场力方向沿A至C，又因为是负电荷，场强方向与负电荷的受力方向相反，所以场强方向应为C至A方向．‎ 由W＝qU得：U＝＝＝8 V，即A、B两点间电势差为8V．沿电场线方向电势降低，B点电势高于A点电势．U＝φB－φA，φB＝0 V，则φA＝－8 V，即A点的电势为－8 V.‎ ‎(2)电子在A点的电势能Ep＝qφA＝(－e)×(－8 V)＝8 eV.‎ ‎(3)如图所示，由B向AC作垂线交AC于D，D与B在同一等势面上．UDA＝UBA＝U＝8 V，沿场强方向A、B两点间距离为AB·cos 60°＝4 cm×＝2 cm＝0.02 m，所以E＝＝400 V/m.‎ ‎ 16．(1)0.6 m　(2)1.68×10－18 J 解析:轨迹如下图所示．‎ ‎(1)带电粒子在磁场中运动时，由牛顿运动定律，有 qvB＝m，‎ R＝＝ m＝0.6m.‎ ‎(3)Ek＝EqL＋mv2＝40×1.2×10－19×0.2 J＋×3.6×10－27×(2×104)2 J＝1.68×10－18 J.‎ ‎ 17．(1) 2m/s2 (2)0.2T (3)20C ‎ ‎ (1)金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律：mgsinθ－μmgcosθ＝ma ①………（2分）‎ 由①式解得a＝10×(0.6－0.5×0.8)m／s2=2m／s2 ②……………………………（2分）‎ ‎(2)金属棒运动达到稳定时，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡 mgsinθ一μmgcosθ一F＝0 解得F＝0.4N　 ④‎ 设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为B ‎ ⑥……………………………（1分）‎ ‎ F＝BIl ⑦ ……………………………（1分）‎ 由⑥．⑦两式解得 F＝ 则B==0.2T ………（1分）‎ ‎(3)q=It I= 8‎ q=t=20C 8‎