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- 2021-05-08 发布
四川省广安第二中学校高2016级2017年秋半期考试
物理试题及答案
一、单项选择题(9小题，每题4分，共36分。)
1. 关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是( )
A. 根据公式可知，通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大
B. 磁铁外部的磁感线是从磁铁的N极出发到S极
C. 磁感应强度方向就是通电导线受力方向
D. 磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线
【答案】B
【解析】公式采用的是比值定义法，B的大小与F及IL无关，是由磁场本身决定的，故A错误；磁铁外部的磁感线是从磁铁的N极出发到S极，内部由S极指向N极，故B正确；通电导线的受力方向与磁场方向相互垂直，故C错误；磁感线是我们假想的线，磁铁屑组成的曲线只能大致模拟磁感线，但不是磁感线，故D错误。所以B正确，ACD错误。
2. 如图所示，环中电流方向由左向右，且I1＝I2，则圆环中心O处的磁场是( )
A. 最大，垂直穿出纸面 B. 最大，垂直穿入纸面
C. 为零 D. 无法确定
【答案】C
【解析】试题分析：根据安培定则可知，上半环的电流I1在环中心O处的磁场方向垂直纸面向里，下半环的电流I2在O处的磁场方向垂直纸面向外．
...............
故选：C
【点评】本题考查了安培定则的应用，还要掌握通电直导线、通电螺线管的磁场方向的判定．
3. 两个大小相同、可看成是点电荷的金属小球a和b，分别带有等量异种电荷，被固定在绝缘水平面上，这时两球间静电引力的大小为F。现用一个不带电、同样大小的绝缘金属小球C先与a球接触，再与b球接触后移去，则a、b两球间静电力大小变为( )
A. F/2 B. F/4
C. 3F/8 D. F/8
【答案】D
【解析】两电荷相互接触后电量先中和再平分，根据库仑定律的公式F=kQ1Q2/r2，可知B对
4. 如图所示，MN是一负点电荷产生的电场中的一条电场线．一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示．下列结论正确的是( )
A. 带电粒子从a到b过程中动能逐渐减小
B. 负点电荷一定位于M点左侧
C. 带电粒子在a点时具有的电势能大于在b点时具有的电势能
D. 带电粒子在a点的加速度大于在b点的加速度
【答案】C
【解析】由于该粒子只受电场力作用且做曲线运动，电场力指向轨迹内侧，电场力方向大致向右，对带电粒子做做正功，其动能增加，所以a到b过程中动能逐渐增加，故A错误；带正电的粒子所受电场力向右，电场线由M指向N，说明负电荷在直线N点右侧，故B错误；电场力对带电粒子做正功，电势能减小，则带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，故C正确；a点离点电荷较远，a点的电场强度小于b点的电场强度，所以带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度，故D错误。所以C正确，ABD错误。
5. 用半导体材料制成热敏电阻，在温度升高时，电阻会迅速减小，如图所示，将一热敏电阻接入电路中，接通开关后，经过一段时间会观察到( )
A. 电流表示数不变 B. 电流表示数减小
C. 电压表示数增大 D. 电压表示数减小
【答案】D
【解析】试题分析：由半导体材料的性质可知电阻的变化，由闭合电路欧姆定律可得出电路中电流及路端电压的变化； 再对并联部分进行分析可得出电流表的变化．
解：
A、B、接通开关后，由于电流的热效应，热敏电阻的温度升高，电阻减小，总电阻减小，I总增大，电流表示数变大，故A、B错误．
C、D、U不变，R2支路的电流I2增大，UR2增大，又U=UR2+U热，则U热减小，电压表示数减小，故D正确，C错误．
故选：D．
【点评】本题考查闭合电路的欧姆定律及热敏电阻的性质，闭合电路的动态分析一般按先局部再整体最后再局部的分析思路进行分析．
6. 为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．如果规定：车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动．能正确表示该控制装置工作原理的逻辑电路是( )
A. 与电路 B. 或电路
C. 非电路 D. 以上都不是
【答案】A
【解析】车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动，知该逻辑门是与门，故A正确，BCD错误。
7. 如图所示的电路，是定值电阻，是滑动变阻器，L是小灯泡，C是电容器，电源内阻为r，开关S闭合后，在滑动变阻器触头向上移动过程中，以下说法正确的是( )
A. 小灯泡变亮 B. 电容器所带电荷量增大
C. 电压表示数变小 D. 电源的总功率变大
【答案】B
【解析】触头向上移动时，滑动变阻器接入电路中电阻变大，总电阻变大，电路中电流变小，小灯泡变暗，A项错误；电流变小，内电压变小，路端电压变大，电压表示数变大，C项错误；路端电压变大，小灯泡两端电压变小，滑动变阻器两端电压变大，根据Q=CU可知电容器所带电荷量变大，B项正确；电路中电流变小，根据P=EI得出电源的总功率变小，D项错误.
故选B.
8. 如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其左半部正中央上方固定一根长直导线，导线与条形磁铁垂直。当导线中通以垂直纸面向里的电流时，用FN表示磁铁对桌面的压力，用Ff表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后( )
A. FN变小，Ff=0 B. FN变小，Ff≠0
C. FN变大，Ff=0 D. FN变大，Ff≠0
【答案】D
【解析】根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向，在根据左手定则判断导线所受的安培力方向，如图所示：
磁铁受到电流的作用力向右下方，根据平衡条件，可知通电后支持力变大，磁铁对桌面也就压力增大，摩擦力变大，方向向左，故D正确，ABC错误。
9. 如图是质谱仪的原理图，若速度相同的同一束粒子沿极板的轴线射入电磁场区域，由小孔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，比荷q/m越小
D. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大
【答案】C
【解析】带电粒子在磁场中向下偏转，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该粒子带正电，故A错误；在平行金属板间，根据左手定则知，带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则电场力的方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的P1极板带正电，故B错误；根据洛伦兹力提供向心力，解得：，因为速度相等，知r越大，荷质比越小，而质量m不一定大，故C正确，D错误。所以C正确，ABD错误。
二、多项选择题（3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确．全选对的得4分，选对但不全的得2分，有错或不答的得0分。）
10. 下列说法正确的是( )
A. 安培力对通电导线做功，但洛伦兹力对运动电荷不做功
B. 运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
C. 把一小段通电导线放在磁场中某点，磁场对导线的磁场力F与导线长度L和电流强度I乘积的比值，叫做该点的磁感应强度
D. 把一检验电荷放在电场中某点，电场对电荷的电场力F与电荷电量q的比值，叫做该点的电场强度
【答案】AD
【解析】因洛伦兹力总垂直于电荷运动方向，所以洛伦兹力对运动电荷一定不做功，安培力垂直通电导线，导线的运动方向可以与速度平行，所以安培力可以做功，故A正确；当运动电荷速度方向与磁场方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，运动的电荷在某处不受洛伦兹力的作用，该处磁感应强度不一定为零，故B错误；当通电导线垂直放入磁场中时，磁场对导线的磁场力F与导线长度L和电流强度I乘积的比值，叫做该点的磁感强度，故C错误；把一检验电荷放在电场中某点电场对电荷的电场力F与电荷电量q的比值叫做该点的电场强度，故D正确。所以AD正确，BC错误。
11. 两个初速度大小相同的同种粒子a和b（不计重力），从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上，不计重力，下列说法正确的有( )
A. a、b均带正电
B. a在P上的落点与O点的距离比b的近
C. a在磁场中飞行的路程比b的短
D. a在磁场中飞行的时间比b的短
【答案】AB
【解析】由左手定则可知，粒子均带正电，故A正确；a、b粒子的运动轨迹如图所示：
12. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是( )
A. 增大匀强电场间的加速电压
B. 增大磁场的磁感应强度
C. 减小狭缝间的距离
D. 增大D形金属盒的半径
【答案】BD
【解析】根据洛伦兹力提供向心力，解得：，则动能为：，知动能与加速的电压无关，狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强度和D形盒的半径，可以增加粒子的动能，故BD正确，AC错误。
三、填空题(本题共2小题，每题2分，共18分，把答案填在答题卷的横线上)
13. 杨涛和李科奥两位同学在实验室利用如图甲所示的电路，测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻的阻值.调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表的测量数据，并根据测量数据分别描绘了如图乙所示的M、N两条U-I直线。请回答下列问题：
（1）．根据两位同学描绘的M、N两条直线可知（_____）
A．直线M是根据电压表和电流表A的数据画得的
B．直线M是根据电压表和电流表A的数据画得的
C．直线N是根据电压表和电流表A的数据画得的
D．直线N是根据电压表和电流表A的数据画得的
（2）．图象中两直线交点的物理意义是（_____）
A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端
B．电源的输出功率最大
C．定值电阻上消耗的功率为0.5W
D．电源的效率达到最大值
（3）．根据图乙可以求得定值电阻=____Ω， 电源电动势E=____V，内电阻r=____Ω。
【答案】 (1). BC (2). ABC (3). 2 (4). 1.5 (5). 1
【解析】（1）根据欧姆定律可得定值电阻的U-I图线是正比图线，一定经过原点，所以图线M是根据电压表V2和电流表A的数据画得的，电阻为2Ω；电源的U-I图线是向下倾斜的图线，故直线N是根据电压表V1和电流表A的数据画得的，由图可知电动势为1.5V，内电阻为1Ω；所以选BC。
（2）当定值电阻和电源的电流、电压相等时，一定是电阻直接与电源相连所以滑动变阻器是短路，即滑动头P滑到了最左端，故A正确；滑动变阻器短路时，外电阻与内电阻最接进，故电源输出功率最大，故B正确；此时电阻的电压为1V，电流为0.5A，故功率为0.5W，故C正确；此时外电阻最小，效率最低，故D错误。所以ABC正确。
（3）定值电阻的U-I图线是正比图线，斜率表示电阻，为2Ω；图线N的纵轴截距表示电动势为1.5V；斜率表示内电阻为1Ω。
14. 9班一学习小组为测量一精密金属丝的电阻率，准备采用如下方法，请帮其完善：
（1）．先用多用电表粗测金属丝的阻值，当用“×10”档时发现指针偏转角度过大，他应该换用_____ 档（填“×1”或“×100”），图1进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图所示，其阻值约为 ______ Ω．
（2）．为了减小实验误差，需进一步测其电阻值，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：
A．电压表V1（量程3V，内阻约为15kΩ）
B．电压表V2（量程15V，内阻约为75kΩ）
C．电流表A1（量程3A，内阻约为0.2Ω）
D．电流表A2（量程600mA，内阻约为1Ω）
E．滑动变阻器R1（0～20Ω，0.6A）
F．滑动变阻器R2（0～2000Ω，0.1A）
G．输出电压为3V的直流稳压电源
H．开关S，导线若干
为了完成实验，则上述器材中应选用的实验器材有（填仪器前的字母序号）________ G、H
（3）．请在虚线框内设计最合理的电路图____．
【答案】 (1). ×1 (2). 7 (3). ADE (4).
【解析】（1）用“×10”档时发现指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，为准确测量电阻阻值，应该换用×1档，换挡测量前必须进行 欧姆调零；由图所示可知，待测电阻阻值为7×1=7Ω。
（2）电源电动势为3V，电压表应选择A，电路最大电流约为：，电流表应选择D，为方便实验操作滑动变阻器应选择E。
（3）由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，滑动变阻器最大阻值远大于待测电阻阻值，滑动变阻器可以采用限流接法，电路图如图所示，根据电路图连接实物电路图如下所示：
四、计算题（本题共3小题，共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15. 如图所示，在倾角为θ=30°的斜面上，固定宽为L=0.25m的两平行金属导轨，金属导轨是光滑的。在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω。将一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直放置并接触良好。整个装置处于磁感应强度B=0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中，且导轨与金属棒的电阻不计。取，要使金属棒在导轨上保持静止。求:
（1）金属棒所受到的安培力大小；
（2）通过金属棒的电流；
（3）滑动变阻器R接入电路中的阻值。
【答案】（1）0.1 N （2）0.5 A （3）23 Ω
【解析】试题分析：（1），得．
（2）金属棒静止在金属轨道上受力平衡，如图所示
解得．
（3）设滑动变阻器接入电路的阻值为R0，根据闭合电路欧姆定律得：
解得
考点：考查了安培力，闭合回路欧姆定律
【名师点睛】本题考查应用平衡条件解决磁场中导体的平衡问题，关键在于安培力的分析和计算，比较容易．在匀强磁场中，当通电导体与磁场垂直时，安培力大小F=BIL，方向由左手定则判断．
16. 如图所示，一个质量为m.电荷量为q的正离子，在D处沿图示方向以一定的速度与界面成角射入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，结果离子正好从距A点为L的小孔C沿垂直电场方向进入匀强电场，此电场方向与AC平行且向上，最后离子打在G处，而G处距A点，不计离子重力，离子运动轨迹在纸面内，求：
（1）此离子在磁场中做圆周运动的半径r；
（2）此离子在磁场中做圆周运动的速度大小；
（3）离子从D处运动到G处所需时间。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】试题分析：作出离子运动轨迹，由几何知识求出粒子的轨道半径；离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，应用牛顿第二定律求出离子的速度大小；粒子在磁场中做匀速圆周运动，在电场中做类平抛运动，求出粒子在电场与磁场中的运动时间，然后求出总的运动时间。
（1）正离子的运动轨迹如图所示：
由几何知识可得：
解得半径为：
（2）根据洛伦兹力提供向心力：
解得离子在磁场中运动的速度大小为：。
（3）离子在磁场中运动的周期为：
根据轨迹得到：离子在磁场中做圆周运动的时间为：
离子从C运动到G做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动所需要的时间：
故离子从的总时间为：。
点睛：本题主要查了离子在复合场中运动的问题，分析清楚离子运动过程、作出离子在磁场中运动画轨迹是解题的关键。
17. 图中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里．图中右边一半径为R、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里．一电荷量为q的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF方向射入磁场区域，最后从圆形区城边界上的G点射出．已知弧FG所对应的圆心角为θ，不计重力．求：
（1）离子速度的大小；
（2）离子的质量。
【答案】（1） （2）
【解析】试题分析：（1）离子在平行金属板之间做匀速直线运动，
由平衡条件得：①
已知电场强度：②
由①②式解得：③
（2）离子在圆形磁场区域做匀速圆周运动，轨迹如图所示：
由牛顿第二定律得：④
由几何关系得：⑤
解得：；
考点：带电粒子在复合场中的运动。
【名师点睛】该题考查了带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，在复合场中要注意对离子的受力分析；在磁场中要掌握住轨道半径公式、周期公式，画出粒子的运动轨迹后，半径和偏转角的几何关系就比较明显了。