物理卷·2018届四川省成都树德中学高二上学期期末考试（2017-01） 8页

树德中学高 2015 级第三期期末考试 物理试题 考试时间：90 分钟 满分：100 分 一、单项选择题（本大题共 6 个小题，每小题 4 分，共 24 分，每小题所给四个选项中 只有一个选项符合题意） 1．下列说法正确的是（ ） A．电容 、电流 、磁感应强度 都用到了比值定义法 B．在匀强电场中，同一直线上距离相等的任意两点间的电势差大小一定都相等 C．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，但所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂 直 D．通电导线在磁场中受到的安培力越大，该处磁场的磁感应强度就越强 2．如图所示，虚线 a、b、c 代表电场中一簇等势线，相邻等势面之间的电势差相等， 实线为一带电质点（重力不计）仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q 是这条 轨迹上的两点，据此可知（ ） A．a、b、c 三个等势面中，a 的电势最高 B．电场中 Q 点处的电场强度大小比 P 点处大 C．该带电质点在 P 点处的动能比在 Q 点处大 D．该带电质点在 P 点具有的电势能比在 Q 点具有的电势能大 3．如右图所示，在长载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨 A、 B，导轨与直导线平行且在同一水 平面内，在导轨上有两根可自由滑 动的导体棒 ab 和 cd。当载流直导线中的电流逐渐减弱时，导体棒 ab 和 cd 的运动情况是 （ ） A．一起向左运动 B．一起向右运动 C．相向运动，相互靠近 D．相背运动，相互远离 4．在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为 E、内电阻为 r，R1、R2 为定值 电阻，R3 为滑动变阻器，r < R1，C 为电容器，○A 、○V 为理想电流表和理想电压表。在滑动变 阻器滑动头 P 自 a 端向 b 端滑动的过程中，下列说法中正确的是（ ） A．电压表示数变小，电流表示数变小 B．电容器 C 所带电荷量增多 C．电源的输出功率增大，效率较低 D．a 点的电势升高 5．如图所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线 M 和 N，通有同向等值电流，沿纸面与直导线 M、N 等距放置另一根 可自由移动的通电导线 ab，则通电导线 ab 在安培力作用下运动的情况是 （ ） A．a 端转向纸里，b 端转向纸外 B．沿纸面逆时针转动 C．a 端转向纸外，b 端转向纸里 D．沿纸面顺时针转动 6 ．两电荷量分别为 q1 和 q2 的点电荷放在 x 轴上的 O、M 两点，两电 荷连线上各点电势 φ 随 x 变化的关系如图所示，其中 A、N 两点的电势均为零，C 点是 ND 段电势最高的点，则（ ） U QC = R UI = IL FB 安= A．N 点的电场强度大小可能为零 B．q1 小于 q2 C．NC 间场强方向向 x 轴正方向 D．将负点电荷从 N 点移到 D 点，电场力先做正功后做负功 二、不定项选择题（本大题共 4 个小题，每小题 4 分，共 16 分，每小题所给四个选项 中至少有一个选项符合题意，全部选对得 4 分，选对但不全得 2 分，选错或不答得 0 分） 7．如图甲所示，光滑绝缘细杆竖直放置，距细杆右侧 d 的 A 点处有一固定的正电荷，细杆上套有一带电小环，设小环 与点电荷的竖直高度差为 h，将小环无初速度地从 h 高处释放后， 在下落至 h = 0 的过程中，其动能 Ek 随 h 的变化曲线如图乙所 示，则（ ） A．小球可能带负电 B．从 h 高处下落至 h = 0 的过程中，小环电势能增加 C．从 h 高处下落至 h = 0 的过程中，经过了加速、减速、 再加速三个阶段 D．小环将做以 O 点为中心的往复运动 8．利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示是霍 尔元件的工作原理示意图，磁感应强度 B 垂直于霍尔元件的工作面向下，通 入图示方向的电流 I，C、D 两侧面会形成电势差，该电势差可以反映磁感应 强度 B 的 强弱，则下列说法正确的是 （ ） A．若元件是正离子导电，则 C 侧面电势高于 D 侧面电势 B．若元件是自由电子导电，则 C 侧面电势高于 D 侧面电势 C．在测沿竖直方向的地球北极上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平 D．在测沿水平方向的地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平 9．如图所示，空间存在一水平方向的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度大小为 B，电 场强度大小为 ，且电场方向与磁场方向垂直。在电磁 场的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆，与电场正方向成 60º 夹 角且处于竖直平面内。一质量为 m，带电量为＋q 的小 球套在绝缘 杆上。若给小球一沿杆向下的初速度 v0，小球恰好做匀速运动。已 知小球电量保持不变，重力加速度为 g，则以下说法正确的是（ ） A．小球的初速度为 B．若小球的初速度为 ，小球将做加速度不断减小的减速运动，最后停止 C．若小球的初速度为 ，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止 D．若小球的初速度为 ，则运动中克服摩擦力做功为 10．如图所示，S 为离子源，MN 为足够长的荧光屏，S 到 MN 的距离为 L，整个装置处 在范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为 B。某时刻离子源 S 一次性沿平行纸面的各个方向均匀地射出大量的正离子，各离子质量 m、电荷量 q、速率 v 均相同，不计离子的重力及离子间的相互作用力。则（ ） qmgE /3= qB mg2 qB mg3 qB mg qB mg 22 23 2 Bq gm A．当 v< 时所有离子都打不到荧光屏上 B．当 v< 时所有离子都打不到荧光屏上 C．当 v= 时，打到荧光屏 MN 的离子数与发射的离子总数比值为 D．当 v= 时，打到荧光屏 MN 的离子数与发射的离子总数比值为 三、填空题（本大题共 3 个小题，每空 2 分，共 20 分） 11．某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值，当选择欧姆 挡“×10”挡测量时，指针指示位置在第 11 和第 12 刻度线的正中间（如图 甲所示），则其电阻值______（填“大于”、“等于”或“小于”） 115Ω．如果要用这只多用电表测量一个约 2000Ω 的电阻，为了使测量 比较精确，选择开关应选的欧姆挡是______（填“×10”、“×100”或 “×1k”）。用多用电表测量性能良好的晶体二极管的电阻（如图乙所 示），交换两表笔前后两次测得的电阻差异明显，那么多用电表测得电 阻较小的一次，其______（填“红”或“黑”）表笔相连的一端为二极管的 A 极。 12．某同学要测绘一个额定电压为 2.5 V，额定电流约为 0. 5 A 的小灯泡的伏安特性曲 线。【来源：全,品…中&高*考+网】 （1）选择好器材 后，连接实物如图乙所示，闭合开关后发现无论怎样移动滑动变阻器 的滑动触头，电流表的示数都不为零，请指出错误的连线并改正（在图乙上修改，错误的连 线打“×”，缺少的线用笔画线补上）。 （2）根据测量的数据，在图丙中的方格坐标纸中描点作出小灯泡的伏安特 性曲线，由 图线可知小灯泡的额定功率为_________W（保留两位有效数字）。 （3）将该小灯泡 与电动势为 3.0 V、内阻为 15.0 Ω 的干电池组及一个滑动变阻器串 联 成闭合回路，当滑动变阻器连入电路的阻值为_________Ω 时，干电池组的输出功率最大（保 留两位有效数字）。 13．实验室只备有下列器材：蓄电池(电动势约 6 V)，电压表一个(量程 0~3 V，内阻几 千欧)，电阻箱一个(0~9999 Ω)，滑动变阻器一个(0~10 Ω)，开关一个，导线若干。 （1）如图所示，甲组同学设计了一个半偏法测量电压表内阻的电路。测量时，在开关 S 闭合前先将滑动变阻器 R1 的触头滑至最左端，电阻箱 R2 的旋钮调至零位， 闭合开关 S 后只调节滑动变阻器 R1 的触头使电压表指针恰好满偏；保持 触头位置不动，再调节电阻箱 R2，当电压表指针恰好半偏时，电阻箱的读 m qBL 2 m qBL m qBL 12 5 m qBL 2 1 数即为待测电压表的内阻阻值。若电阻箱的读数为 R0 时，电压表指针恰好是满偏的三分之 二，则测得电压表的内阻等于__________。 （2）甲组同学用以上方法测得的电压表内阻与实际值相比______（填“偏大”或“偏 小”）。 （3）乙组同学为测定蓄电池的电动势和内阻，设计出另一种电路：不用滑动变阻器， 只把电阻箱调至最大值后与电压表（内阻 RV）、电源、开关共同组成一个串联电路。通过 调节电阻箱的阻值 R2，获得多组与之对应的电压表读数 U，并绘出 图象。若得到的 图象是一条直线，且直线的斜率为 k，在 轴上的截距为 b，则该蓄电池的电动势 E=__________，内阻 r=__________。(用 k、b 和 RV 表示) 四、计算题（本大题共 4 小题，共 40 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，只写出答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须有明确写出数值的 单位） 14．（8 分）如图所示，面积为 0.2 m2 的 100 匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于 线圈平面。已知磁感应强度随时间变化的规律为 B＝(2＋0.2t) T，定值电阻 R1＝6 Ω，线圈 总电阻 R2＝4 Ω，求 b、a 两点间的电势差 Uba。 15．（8 分）如图所示，将光滑绝缘的细圆管弯成半径为 R 的半圆形固定在竖直面内， 管口连线 BC 水平，A 点在 B 点正上方 4R 处。质量为 m 的带正电小球从 A 点自由下落，从 小球（小球直径小于细圆管直径）进人管口开始，整个空间中突然加上一个斜向左上方的匀 强电场，小球所受电场力在竖直方向上的分力大小与重力相等，结果小球从管口 C 处离开 圆管后，又能再次经过 A 点。设小球运动过程中电荷量保持不变，重力加速度为 g，求： （1）小球到达 B 点时的速度大小； （2）小球受到的电场力大小； （3）小球经过管口 C 处时对圆管壁的压力． 16．（12 分）如图所示，平行板器件中存在相互垂直的匀强磁场 和匀强电场，磁感应强度 B1= 0.20T，方向垂直纸面向里，电场强度 E1=1.0×105V/m。坐标系 xOy 紧靠平行板的右侧边缘，第一象限内有与 y 轴正方向成 45°的边界 AO，边界线上方有 垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度 B2= 0.25T，边界线下方有竖直向上的匀强电场，电 场强度 E2=5.0×105V/m。一束带正电的离子，电荷量 q=8.0×10-19C、质量 m=8.0×10-26kg，从 2 1 RU − U 1 P 点射入平行板间，沿中线 PQ 做直线运动，穿出平行板后从 y 轴上坐标为（0，0.4 m）的 Q 点垂直 y 轴射入磁场区，并多次穿越边界线 OA。求：（不计离子重力，取 π = 3.14） （1）离子运动的速度； （2）离子从进入磁场到第二次穿越边界线 OA 所需的时间； （3）离子第四次穿越边界线 OA 的位置坐标。 17．（12 分）如图所示，在 xoy 坐标系的第 I、II 象限内存在着垂直于纸面向外的匀强 磁场，坐标原点 O 处有一粒子源，可向 y ≥ 0 区域的各个方向不断地发射速度大小为 v，质 量为 m、带电量为 q 的同种带电粒子。在 x 轴上距离原点 x0 处垂直于 x 轴放置一个长度为 x0 、厚度不计、能接收带电粒子的 薄金属板 P（无论粒子打在金属板 P 的左侧面或右侧面， 其速度都立即变为 0）。现观察到沿 x 轴负方向射出的粒子恰好打的薄金属板的上端，且速 度方向与 y 轴平行。求：（不计粒子的重力和粒子间的相互作用） （1）磁感应强度 B 的大小； （2）被薄金属板 P 接收的粒子中，运动的最长时间与最短时间的差值； （3）若在 y 轴上另放置一能接收带电粒子的挡板，使薄金属板 P 右侧面不能接收到带 电粒子，试确定挡板的最小长度和放置的位置坐标。 树德中学高 2015 级第三期期末物理试题参考答案 一、单项选择题（每题 4 分） 题号 1 2 3 4 5 6 答案 B C D C A D 二、不定项选择（每题 4 分，不全对得 2 分） 题号 7 8 9 10 答案 BC AC ACD AD 三、填空题（每空 2 分，共 20 分） 11．小于，×100，红 12．（1）如图所示；（2） 1.2；（3）13 13．（1）2R0；（2）偏大；（3） ， 四、计算题（共 40 分） 14．（8 分） 由法拉第电磁感应定律 E＝nΔB Δt S 由题意：ΔB Δt ＝0.2 T/s，n＝100，S＝0.2 m2，可得：E＝4 V （4 分） 回路中线圈为电源，R1 为外电阻，有|Uba|＝ ER1 R1＋R2 （2 分） 由楞次定律得 a 点电势高于 b 点电势，所以 Uba＝-2.4 V （2 分） 15．（8 分） （1）小球从 A 开始自由下落到到达管口 B 的过程中，由机械能守恒： （2 分） （2）设电场力的水平分力和竖直分力分别为 Fx 和 Fy，则 Fy=mg，方向竖直向上． 小球从 B 到 C 的过程中，根据动能定理： （1 分） 小球从 C 处离开圆管后： （1 分） ，则 （2 分） （3）小球经过管口 C 处时，由牛顿运动定律： ，水平向左 （2 分） vkR 1 vRk b − gRvmvRmg BB 222 14 2 =⇒=⋅ 22 2 1 2 12 BCx mvmvRF −=⋅− 22 )4(2 1 2 12 C x x v R m FtaR ⋅== gRvmgF Cx 2==⇒ ， mgFFF YX 222 =+= mgNR vmNF C x 3 2 =⇒=+ 根据牛顿第三定律可知，小球经过管口 C 处时对圆管壁的压力大小 N′=N=3mg，方向水平向 右． 16．（12 分） （1）离子做直线运动， ，解得 v1=5.0x105m/s （2 分） （2）离子进入磁感应强度为 B2 的磁场中做匀速圆周运动， 得： r = 0.2 m （1 分） 离子轨迹如图，交 OA 边界 C 点，圆弧对应圆心角 90°，运动时间： （1 分） 离子过 C 点速度方向竖直向下，平行于电场线进入电场做匀减速直线运动，加速度： （1 分） 返回边界上的 C 点时间 t2,由匀变速直线运动规律知： （1 分） 【来源：全,品…中&高*考+网】 所以离子从进入磁 场到第二次穿越边界 0A 所用时间： （1 分） （3）离子第二次穿越边界线 OA 的位置 C 点的坐标（xC，yC），则 xC = r = 0.2m，yC = OQ – r =0.2m （1 分） 离子第三次穿越边界线 OA 的位置 D 点的坐标（xD，yD），则 xD = r+ r = 0.4m，yD= 0.4m （1 分） 离子垂直进入电场做类平抛运动，垂直电场线位移为 x，沿 电场线位移 y， 得： x = 0.1m，y = 0.1m （2 分） 所以第四次穿越边界的 E 点，坐标 由几何关系得 ， 即位置坐标为 （1 分） 2vqvB m r = 3x vt= 22 3 1 2 E qy tm = 0tan 45 y x = ( , )E Ex y 0.4 0.1 0.5E Dx x x m= + = + = 0.4 0.1 0.5E Dy y y m= + = + = (0.5 ,0.5 )m m 1 1qE qvB= 17．（12 分） （1）根据题意由甲图可得，粒子运动的半径： （1 分） 【来源：全,品…中&高*考+网】 由洛伦兹力提供向心力： ，得： （2 分） （2）如乙图所示，最长时间 （2 分） 如丙图所示，最短时间 （2 分） 又 故 （1 分） （3）作图得出使薄金属板右侧能接收到带电粒子的运动轨迹中，打在最上面的点的轨迹与 打在最下面的粒子的轨迹如图丁，挡板的位置在图中的 MN 处即可满足题目的要求． 打在最上面的点的轨迹与甲图中的轨迹相同， （1 分） 打在最下面的点： （1 分） 挡板的最小长度： （1 分） 因此另一个挡板应放在： （1 分） 0R x= 2 ＝mvqvB R 0 ＝ ＝mv mvB qR qx TTt 6 5 360 300 1 == TTt 6 1 360 60 2 == qB m v RT ππ 22 == v x qB mTttt 3 4 3 4 3 2 0 21 ππ∆ ===−= 02 2＝ ＝RM xO 02 30 3＝ ＝R cosO xN ⋅ ° 0(2 )3＝ ＝L O ON xM − − 00 23 xyx <≤