浙江省温州中学高二物理上学期期末考试试题

温州中学2015学年第一学期高二期末考试

物理试题卷

一、选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得3分，选错的得0分。）

1．金属板和板前一正点电荷形成的电场线分布如图所示，A 、B 两点到正电荷的距离相等，C 点靠近正电荷，则（ ） A ．A 、B 两点的电势相等 B ．C 点的电势比A 点的低 C ．A 、B 两点的电场强度相等 D ．C 点的电场强度比B 点的大

2．如图所示，半径R=0.5 m 的1/4圆弧接收屏位于电场强度方向竖直向下的匀强电场中，OB 水平，一质量为m=10-6

kg ，带电荷量为q =8.0×10-6

C 的粒子从与圆弧圆心O 等高且距O 点0.3m 的A 点以初速度v 0=2103?m/s 水平射出，粒子重力不计，粒子恰好能垂直打到圆弧曲面上的C 点(图中未画出)，取C 点电势为0，则（ ） A ．该匀强电场的电场强度E=105

V/m B ．粒子在A 点的电势能E P =8×10-5 J C ．粒子到达C 点的速度大小为 2105?m/s D ．粒子速率为400m/s 时的电势能为E P '=4.5×10-4

J

3．小方同学上网查询到，截至2014年12月31日24时，三峡水电站全年发电988亿千瓦时，超过巴西和巴拉圭共同拥有的伊泰普水电站，首度成为世界上年发电量最高的水电站。据统计我国一个三口之家月平均用电量约为80度。那么三峡水库全年发电量大约能维持全国家庭用电的时间为（ ）

A ．3天

B ．30天

C ．80天

D ．300天 4．如图所示，电源电动势为12V ，电源内阻为l.0Ω，电路中的电阻R 为1.5Ω，小型直流电动机M 的内阻为0.5Ω，闭合开关S 后，电动机正常转动时，电流表的示数为2.0A 。则以下判断中正确的是（ ） A ．电动机的输出功率为14.0W B ．电源输出的电功率为20.0W C ．电动机产生的热功率4.0W

D ．电动机两端的电压为5.0V

5．从太阳或其它星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子。这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，如图所示，对地球上的生命起到保护作用。假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，那么以下说法正确的是 （ ）

A ．地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同

B ．由于南北极磁场最强，因此阻挡作用最强

C ．沿地球赤道平面射来的高能正电荷向东偏转

D ．沿地球赤道平面射来的高能负电荷向南偏转

6．霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的

A

B

C

O

AO BO

v 0

效应，人们利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器。这类磁传感器测出的是磁感应强度沿轴线方向的分量。如图（1）所示，陈同学将磁传感器调零后探究条形磁铁附近的磁场，计算机显示磁感应强度为正，他接下来用探头同样的取向研究长直螺线管（电流方向如图（2）所示）轴向的磁场，以螺线管中心点为坐标原点，沿轴线向右为X 轴正方向，建立坐标系。下列图像可能正确的是（ ）

7．粗细均匀的电阻丝围成图所示的线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感应强度为B ，方向垂直于线框平面，图中ab ＝bc ＝2cd ＝2de ＝2ef ＝2fa ＝2L 。现使线框以同样大小的速度v 匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进入磁场的

那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法中正确的是（ ） A ．ab 两点间的电势差图①中最大 B ．ab 两点间的电势差图②中最大 C ．回路电流图③中最大 D ．回路电流图④中最小

8．如图所示，电源的电动势为E ，内阻r 不能忽略。A 、B 是两个相同的小灯泡，L 是一个自感系数相当大的线圈。关于这个电路的以下说法正确的是（ ）

A ．开关闭合到电路中电流稳定的时间内， A 灯立刻亮，而后逐渐变

暗，最后亮度稳定

B ．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B 灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

C ．开关由闭合到断开瞬间，A 灯闪亮一下再熄灭

D ．开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A 灯

二、不定项选择题（本题共5小题，共20分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合

题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。） 9．一带正电的粒子仅在电场力作用下从A 点经B 、C 运动到D 点，其 “速度—时间”图象如图所示。

x

x

B

B

x

B O O

O x

B

O A

B

C

D

分析图象后，下列说法正确的是（ ） A ．B 、D 两点的电场强度和电势一定都为零 B ．A 处的电场强度大于C 处的电场强度 C ．粒子在A 处的电势能小于在C 处的电势能 D ．A 、C 两点的电势差大于B 、D 两点间的电势差

10．两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的下端接有

电阻R ，导轨自身的电阻可忽略不计。斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上。质量为m 、电阻可不计的金属棒ab ，在沿着斜面与棒垂直的恒力F 作用下沿导轨匀速上滑,并上升h 高度，如图所示.在这过程中 （ ）

A ．作用于金属棒上的各力的合力所做的功等于零

B ．作用于金属棒上的各力的合力所做的功等于mgh 与电阻R 上发出的焦耳热之和

C ．恒力F 与安培力的合力所做的功等于零

D ．恒力F 与重力的合力所做的功等于电阻R 上发出的焦耳热

11．如图所示，两平行金属板长均为0.2m ，两板间的电压U=100V ，下极板接地，金属板右侧紧贴磁

场的左边界MN ，MN 的右边为足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.01T ，方向垂直纸面向

里，现有带正电的粒子连续不断的以速度05

10m /s v =，沿两板中线OO ′从平行金属板的左侧射入电场中，磁场边界MN 与中线OO ′垂直，已知带电粒子的荷质比为

8

10c /kg q m

=,粒子的重力和粒子间相互作用力均可忽

略不计，若射入电场的带电粒子恰能从平行金属板的边缘穿出电场射入磁场中，则下列说法正确的是（ ） A ．带电粒子在磁场中运动的半径为2m B ．带电粒子射出磁场后最终不能返回到O 点 C ．带电粒子射出电场的速度大小5

210m /s ?

D ．对于所有经过电场射入磁场的带电粒子，其射入磁场的入射点和射出磁场的出射点间的距离

都为0.2m

12．如图所示，图甲中M 为一电动机，当滑动变阻器R

的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2A 以下时，电动机没有发生转动。不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是（ ）

A ．电路中电源电动势为3.6V

B ．变阻器向右滑动时，V 2读数逐渐减小

C ．此电路中，电动机的最大输出功率增大

D ．变阻器的最大阻值为30Ω

13．如图所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为θ，导轨电阻不计，与阻值

为R 的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B 。有一质量为m 、长为l 的导体棒从ab 位置获得平行于斜面的、大小为v 的初

A

V 1

V 2

M R

E r

0.1

I/A

0.2 0.3

3.4 3.0 0.8

0.4 U/V 图甲 图乙

速度向上运动，最远到达a′b′的位置，滑行的距离为s ，导体棒的电阻也为R ，与导轨之间的动摩擦因数为μ。则（ ）

A ．上滑过程中导体棒受到的最大安培力为

B 2l 2

v

2R

B ．上滑过程中电流做功发出的热量为12mv 2

－mgs(sin θ＋μcos θ)

C ．上滑过程中导体棒克服安培力做的功为12mv 2

D ．上滑过程中导体棒损失的机械能为12mv 2

－mgssin θ

三、实验题（18分）

14．某校课外研究性小组成员想了解一下玩具电动机的工作

性能。所用的器材为：A.待测电动机M ； B.电池组一个； C.电流表（量程：0—0.6—3A ）； D.电压表（量程：0—3—15V ）； E.滑动变阻器一只（0—5Ω，3A ）；F.单刀开关一只； G.导线若干。

（1）小方同学所连接的电路如图甲所示，图中还有一根

导线没有连好，请用笔代线在图甲中画出。（不许改变其它导线）。

（2）小方用连接好的电路，进行实验，得到多组数据如下表。 他在I —U 图像上描出各测量点如图乙所示。试分析实验所得数据是否合理并说明理由_________（填“合理”或“不合理”） （3）请根据图像信

息，拟合I-U 图线。

（4）求出电动机的线

圈的电阻为________Ω.并求出当电动机两端的电压为0.8V 时，电动机的输出功率为________W.（结果保留两位有效数字）。

15．（8分）某同学做“测定电池的电动势和内阻”实验，电路连接如图，并准备闭合开关进行测量。

U/V 0.0

3 0.08 0.10 0.15 0.20 0.23 0.30 0.40 0.50 0.60 0.90 1.00 1.10 I/A 0.0

6

0.12

0.18

0.24

0.30

0.36

0.20

0.21

0.22

0.23

0.26

0.28

0.29

第14题图乙

第14题图甲

A

V

M

（1）请指出存在的两个问题：。

（2）根据坐标纸上所描出的数据点可得出电池的电动势E＝______V（保留3位有效数字），内电阻r＝________Ω（保留2位有效数字）。

（3）实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。请在答题纸上画出P－U关系图线的示意图。

四、计算题（38分）

16．（12分）在绝缘粗糙的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定电量不等的正电荷，两电荷的位置坐标如图（甲）所示，已知B处电荷的电量为+Q。图（乙）是AB连线之间的电势φ与位置x之间的关系图像，图中x=L点为图线的最低点，x=-2L处的纵坐标φ=φ0，x=0处的纵坐标φ=25/63φ0，x=2L处的纵坐标φ=3/7φ0。若在x=-2L的C点由静止释放一个质量为m、电量为+q的带电物块（可视为质点），物块随即向右运动。求：

（1）固定在A处的电荷的电量Q A ；

（2）为了使小物块能够到达x=2L处，试讨论小物块与水平面间的动摩擦因数μ所满足的条件；

（3）若小物块与水平面间的动摩擦因数μ=，小物块运动到何处时速度最大？并求最大

速度v m

（4）试画出μ取值不同的情况下，物块在AB之间运动大致的速度-时间关系图像。

17．（10分）如图所示，在一倾角为

37°的粗糙绝缘斜面上，静止地

n 匝的正

放置着一个匝数10

方形线圈ABCD，E、F分别为AB、

CD 的中点，线圈总电阻 2.0R =Ω、总质量0.2m kg =、正方形边长L 0.4m =。如果向下轻推一下此线圈，则它刚好可沿斜面匀速下滑。现在将线圈静止放在斜面上后，在虚线EF 以下的区域中，加上垂直斜面方向的，磁感应强度大小按如右图所示规律变化的磁场，问： （1）t=1s 时刻，线圈中的感应电流大小I ；

（2）从t=0时刻开始经过多少时间t 线圈刚要开始运动； （3）从t=0时刻开始到线圈刚要运动，线圈中产生的热量Q 。

（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 370.6=o ，cos370.8=o ，g 取210/m s 。）

18．（16分）北京正负电子对撞机是国际上唯一高亮度对撞机，它主

要由直线加速器、电子分离器、环形储存器和对撞测量区组成，图甲是对撞测量区的结构图，其简化原理如图乙所示：MN 和PQ 为足够长的水平边界，竖直边界EF 将整个区域分成左右两部分，Ⅰ区域的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B ，Ⅱ区域的磁场方向垂直纸面向外。调节磁感应强度的大小可以使正负电子在测量区内不同位置进行对撞。经加速和积累后的电子束以相同速率分别从注入口C 和D 同时入射，入射方向平行EF 且垂直磁场。已知注入口C 、D 到EF 的距离均为d ，边界MN 和PQ 的间距为d 34，正、负电子的质量均为m ，所带电荷量分别为+e 和-e 。

（1）判断从注入口C 、D 入射的分别是哪一种电子； （2）若将Ⅱ区域的磁感应强度大小调为B ，正负电子以

m

deB

v 21=

的速率同时射入，则正负电子经多长时间相撞？

（3）若电子束以m

deB

v )22(2-=

的速率入射，欲实现正负

电子对撞，求Ⅱ区域磁感应强度B Ⅱ的大小。

第18题 图（甲）

第18题 图（乙）

温州中学2015学年第一学期高二期末考试

物理参考答案

一、选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案

D

C

B C C D

A

A

二、不定项选择题

题号 9 10 11 12 13 答案

BC

AD

BCD

AD

ABD

三、实验题 16．（1）如下图甲中所示；

（2）合理，当电压很小时，电动机不动，可视为纯电阻；当电动机电压逐渐增大时，电动机从纯电

阻变成非纯电阻。部分电能转化为机械能。（其他合理解释酌情给分。）

（3）拟合图线如上右图所示，虚线部分为突变瞬间（其左侧图线表示电动机为纯电阻，右侧部分图

线表示电动机在转动情况下的I-U 特性，为非纯电阻），可画可不画。

（4）由图线可得，电动机的电阻为0.67Ω，当电压为0.8V 时实际的功率为0.16W(答案在

0.16W±0.01W 都给分) 19．（1）①开关没有接入总路（或开关没有控制电压表） （1分）

②滑动变阻器的触头应位于最右边 （1分） （2）1.49±0.01、0.82±0.02 （2分） （3）如图 （2分）

四、计算题

（1）由图（乙）得，x=L 点为图线的最低点， 切线斜率为零，即合场强E=0 （1分） 所以

得

解出

（1分）

（2）物块先做加速运动再做减速运动，到达x=2L 处速度vt≥0 从x=-2L 到x=2L 过程中，由动能定理得：

第16题图

第16题图甲 A V M

，即

≥0 （2分）

解得μ≤

（1分）

（3）小物块运动速度最大时，电场力与摩擦力的合力为零，设该位置离A 点的距离为lA 则：

（1分）

解得lA=3L ，即小物块运动到x=0时速度最大。（1分） 小物块从x=-2L 运动到x=0的过程中，由动能定理得：

（1分）

代入数据：

解得 （1分）

（4）画出一种可能的得1分 （3分）

16．（10分）

（1）B

E n

n S t t ?Φ?==??（1分） 0.4E V =（1分） 0.2E

I A R

== （1分）

（2）0sin37f F mg = （1分）

sin37o f F mg F =+ （1分） F nBIL = （1分）

3B T =（1分） 10.5B t =+Q 4t s ∴=（1分）

（3）2

Q I Rt =（1分）

0.32Q J =（1分）

18.（16分）

（1）从C 入射的为正电子，从D 入射的为负电子（2分） （2）电子射入后的轨迹如图甲所示

电子在Ⅰ、Ⅱ区域中运动时半径相同，设为r ，

θ

由r

v m eBv 2

11=得：d r 2=（1分）

2

1

cos =-=

r d r θ得：060=θ（1分）

2m

T eB π=

（1分）

对撞时间：eB m

T t 3262π=?=

（1分）

（3）由0

22

2r v m eBv =得d r )22(0-=（1分）

由22

cos 00=

-=

r r d α得045=α（1分） 所以d r x )12(2

2

0-==

（1分）。 假定对撞的一种情况如图丙所示。有：

22

24434R x d ?

+= 经分析得通解式n R n nx d 2

2

2234?

+= ①（1分） 又n

n R v m v eB 22

2= ②

联合解得2226

22n

n B -=

+-(n 为正整数) ③（1分）；

要保证对撞，正负电子的轨迹既不能超过上下边界， 又不能彼此相切，需满足：n n R R x >+2

2④，分析可得：

n ≥ 3（1分）； 因

8.112

23

4340≈-=r d ，故Ⅰ区中沿EF 方向最多只能有10个r 0，即2个八分之三圆弧和 4个八分之六圆弧，经分析可得：n ≤ 5（1分）。 所以 n =3、4、5，B Ⅱ的32226223-+-226

22

2

-+-2226225-+-（3分）