2015-2016学年湖北省武汉二中高二(上)期中物理试卷

2015～2016学年湖北省武汉二中高二（上）期中物理试卷一、选择题：本题共12小题，每小题4分．共48分在每小题给出的四个选项中，每题可能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．1．下列说法中正确的是A ．磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极B ．磁体与磁体间的相互作用是通过磁场而发生的，而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的C ．地球的周围存在着磁场，地球是一个大磁体，地球的地理两极与地磁两极并不重合，其间有一个交角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地方是相同的D ．磁场是客观存在的物质，磁感线也是客观存在的特殊的线2．如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m ，带电荷量为q ，小球可在棒上滑动．现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中，设小球电荷量不变，在小球由静止下滑的过程中A ．小球加速度一直增大B ．小球速度一直增大，直到最后匀速C ．小球速度先增大，再减小，直到停止运动D ．杆对小球的弹力一直减小3．如图所示为一种获得高能粒子的装置，由光滑绝缘材料围成的环形区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B 的均匀磁场（环形区域的宽度非常小）．质量为m 、电荷量为＋q 的粒子可在环中做半径为R 的圆周运动．A 、B 为两块中心开有小孔的距离很近的极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A 板准备进入AB 之间时，A 板电势升高为＋U ，B 板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速．每当粒子离开B 板时，A 板电势又降为零．粒子在电场中一次次加速下动能不断增大，而在环形磁场中绕行半径R 不变．（设极板间距远小于R ）下列说法正确的是A ．粒子从A 板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行N 圈后回到A 板时获得的总动能为NqUB ．粒子在绕行的整个过程中，每一圈的运动时间为Bqm π2 C ．粒子获得的最大速度与加速次数无关，由R 决定D ．粒子绕行第N 圈时所受向心力为RNUq 2 4．在直角坐标系xOy 的第一象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B ．一质量为m 、电荷量为q 的带负电粒子从y 轴正半轴上的A 点以与y 轴正方向夹角为α＝45°的速度垂直磁场方向射入磁场，如图所示，已知OA ＝a ，不计粒子的重力，则下列说法正确的是 A ．若粒子垂直于x 轴离开磁场，则粒子进入磁场时的初速度大小为mqBa 2 B ．改变粒子的初速度大小，可以使得粒子刚好从坐标系的原点O 离开磁场C ．粒子在磁场中运动的最长时间为qB m 23πD ．从x 轴射出磁场的粒子中，粒子的速度越大，在磁场中运动的时间就越短5．如图所示，P 、Q 是两根竖直且足够长的金属杆（电阻忽略不计），处在垂直纸面向里的匀强磁场B 中，MN 是一个螺线管，它的绕线方式没有画出，P 、Q 的输出端a 、b 和MN 的输入端c 、d 之间用导线相连，A 是在MN 的正下方水平放置在地面上的金属圆环．现将金属棒ef 由静止释放，在下滑中始终与P 、Q 杆良好接触且无摩擦，则在金属棒释放后A ．A 环中有大小不变的感应电流B ．A 环中的感应电流逐渐减小至某一不为零的恒定值C ．A 环对地面的压力先增大后减小至恒定值D ．A 环对地面的压力先减小后增大至恒定值6．如图所示，边长为L 的正方形导线框其质量为m ，在距磁场上边界高H 处自由下落，其下边框ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边框cd 刚穿出磁场时，其速度减为ab 边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为A ．2mgLB ．2mgL ＋mgHC ．2mgL ＋43mgHD ．2mgL ＋41mgH 7．如图所示，一金属棒AC 在匀强磁场中绕平行于磁感应强度方向的轴（过O 点）匀速转动，OA ＝2OC ＝2L ，磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里，金属棒转动的角速度为ω、电阻为r ，内、外两金属圆环分别与C 、A 、D 良好接触并从A 、D 各引出一接线柱与外电阻R 相接（没画出），两金属环圆心皆为O 且电阻均不计，则A ．金属棒中有从A 到D 的感应电流B ．外电阻R 中的电流为I ＝)3(292r R L B +ω C ．当r ＝2R 时，外电阻消耗功率最大D ．金属棒AO 间电压为)3(292r R RL B +ω 8．如图所示，两个宽度均为L 的条形区域，存在着大小相等，方向相反且均垂直纸面的匀强磁场，以竖直虚线为分界线，其左侧有一个用金属丝制成的与纸面共面的直角三角形线框ABC ，其底边BC 长为2L ，并处于水平．现使线框以速度v 水平匀速穿过匀强磁场区，则此过程中，线框中的电流随时间变化的图象正确的是（设逆时针电流方向为正方向，取时间t 0＝vL 作为计时单位）A B C D9．霍尔式位移传感器的测量原理是：如图所示，有一个沿z 轴方向的磁场，磁感应强度B ＝B 0＋kz （B 0，k 均为常数），将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I 不变（方向如图中箭头所示）．当物体沿z 轴方向移动时，由于位置不同，霍尔元件在y 轴方向上的上、下表面的电势差U 也不同．则A ．磁感应强度B 越大，上、下表面的电势差U 越大B ．k 越大，传感器灵敏度（zU ∆∆）越高 C ．若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高D ．电流I 取值越大，上、下表面的电势差U 越小10．如图所示，L 1、L 2、L 3是完全相同的灯泡，L 为直流电阻可忽略的自感线圈，开关S 原来接通，当开关S 断开时，下面说法正确的是（考虑电源内阻）A ．L 1立即变亮B ．L 2闪亮一下后恢复原来的亮度C ．L 3变暗一下后恢复原来的亮度D ．L 3闪亮一下后恢复原来的亮度11．如图所示，间距为L 的金属导轨竖直平行放置，空间有垂直于导轨所在平面向里、大小为B 的匀强磁场．在导轨上端接一电容为C 的电容器，一质量为m 的金属棒ab 与导轨始终保持良好接触，由静止开始释放，释放时ab 距地面高度为h ，（重力加速度为g ，一切摩擦及电阻均不计）在金属棒下滑至地面的过程中，下列说法正确的是A ．若h 足够大，金属棒最终匀速下落B ．金属棒运动到地面时，电容器储存的电荷量为mghC ．金属棒做匀加速运动，加速度为222L B C mg mg +D ．金属棒运动到地面时，电容器储存的电势能为2222LCB m L mghCB + 12．如图所示，S 处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MO 垂直于纸面，在纸面内的长度L ＝4.55cm ，O 与S 间的距离d ＝4.55cm ，MO 的延长线ON 与SO 直线的夹角为θ，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B ＝2.0×10－4T ，电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电量e ＝－1.6×10－19C ，不计电子重力．电子源发射速度v ＝1.6×106m/s 的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为l ，则A ．θ＝90°时，l ＝4.55cmB ．θ＝60°时，l ＝2.275（334-－1）cmC ．θ＝45°时，l ＝9.1cmD ．θ＝30°时，l ＝4.55cm二、填空及实验探究题（本题共2小题，共14分）13．在长度测量时，该螺旋测微器读数为 mm ，游标卡尺读数为 cm ．14．用图1所示的电路测定一种特殊电池的电动势和内阻，它的电动势E 约为8V ，内阻r 约为30Ω，已知该电池允许输出的最大电流为40mA ．为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个定值电阻充当保护电阻，除待测电池外，可供使用的实验器材还有：A ．电流表A （量程为0.05A 、内阻约为0.2Ω）B ．电压表V （量程为6V 、内阻为20kΩ）C ．定值电阻R 1（阻值为100Ω、额定功率为1W ）D ．定值电阻R 2（阻值为200Ω、额定功率为1W ）E ．滑动变阻器R 3（阻值范围为0～10Ω、额定电流为2A ）F ．滑动变阻器R 4（阻值范围为0～750Ω、额定电流为1A ）G ．导线和单刀单掷开关若干（1）为了电路安全及便于操作，定值电阻应该选 ；滑动变阻器应该选 ．（填写器材名称）（2）接入符合要求的用电器后，闭合开关S ，调滑动变阻器的阻值，读取电压表和电流表的示数．取得多组数据，作出了如图2所示的图线．根据图线得出该电池的电动势E为V，内阻r为Ω．（结果保留两位有效数字）（3）若所给的电压表已被损坏，其他器材均可使用．重新选择器材，设计电路测定该电池的电动势和内阻．请在图3虚线框中画出设计的电路图并在上面标明选定器材的名称．三、分析计算题（本题共4小题，共48分．分析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得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）15．如图所示，等腰直角三角形ACD的直角边长为2a，P为AC边的中点，Q为CD边上的一点，DQ＝a．在△ACD区域内，既有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，又有电场强度大小为E的匀强电场，一带正电的粒子自P点沿平行于AD的直线通过△ACD区域，不计粒子的重力．（1）求电场强度的方向和粒子进入场区的速度大小v0；（2）若仅撤去电场，粒子仍以原速度自P点射入磁场，从Q点射出磁场，求粒子的比荷．16．如图所示，两条平行的金属导轨相距L＝1m，金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37°，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中．金属棒MN和PQ的质量均为m＝0.2kg，电阻分别为R MN＝1Ω和R PQ＝2Ω．MN置于水平导轨上，与水平导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，PQ置于光滑的倾斜导轨上，两根金属棒均与导轨垂直且接触良好．从t＝0时刻起，MN棒在水平外力F1的作用下由静止开始以a＝1m/s2的加速度向右做匀加速直线运动，PQ则在平行于斜面方向的力F2作用下保持静止状态．t＝3s时，PQ棒消耗的电功率为8W，不计导轨的电阻，水平导轨足够长，MN始终在水平导轨上运动．求：（1）磁感应强度B的大小；（2）0～3s时间内通过MN棒的电荷量；（3）求t＝6s时F2的大小和方向；（4）若改变F1的作用规律，使MN棒的运动速度v与位移x满足关系：v＝0.4x，PQ棒仍然静止在倾斜轨道上．求MN棒从静止开始到x＝5m的过程中，系统产生的焦耳量．17．如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝铜线框，为了检测出个别未闭合的不合格线框，让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域（磁场方向垂直于传送带平面向下），观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出未闭合的不合格线框．已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直，MN与PQ间的距离为d，磁场的磁感应强度为B．各线框质量均为m，电阻均为R，边长均为L（L＜d）；传送带以恒定速度v0向右运动，线框与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g．线框在进入磁场前与传送带的速度相同，且右侧边平行于MN减速进入磁场，当闭合线框的右侧边经过边界PQ时又恰好与传送带的速度相同．设传送带足够长，且在传送带上始终保持右侧边平行于磁场边界．对于闭合线框，求：（1）线框的右侧边刚进入磁场时所受安培力的大小；（2）线框在进入磁场的过程中运动加速度的最大值以及速度的最小值；（3）从线框右侧边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中，传送带对该闭合铜线框做的功．18．如图，水平地面上方有绝缘弹性竖直档板，板高h＝9m，与板等高处有一水平放置的篮筐，筐口的中心离挡板s＝3m．板的左侧以及板上端与筐口的连线上方存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B＝1T；质量m＝1×10－3kg、电量q＝－1×10－3C、视为质点的带电小球从挡板最下端，以某一速度水平射入场中做匀速圆周运动，若与档板相碰就以原速率弹回，且碰撞时间不计，碰撞时电量不变，小球最后都能从筐口的中心处落入筐中（不考虑与地面碰撞后反弹入筐情况），g=10m/s2，求：（1）电场强度的大小与方向；（2）小球从出发到落入筐中的运动时间的可能取值．（计算结果可以用分数和保留π值表示）2015-2016学年湖北省武汉二中高二（上）期中物理试卷参考答案一、选择题1．A ；2．B ；3．AD ；4．ACD ；5．C ；6．C ；7．B ；8．D ；9．AB ；10．AD ；11．D ；12．BD ；二、填空及实验探究题13．5.478；9.986；14．R 2；R 4；7.7；26；三、解答题15．B E ；23aBE 16．2T ；3C ；5.2N ，沿斜面向下；6.67J17．R v L B 022；g mRv L B μ-022，)(220L d g v --μ；2μmgd 18．10N/C ，竖直向下；180217πs ，180450πs ，180487πs。