湖北省黄冈中学2010年秋季高二物理期中考试试题

1湖北省黄冈中学2010年秋季高二物理期中考试试题（总分：120分时间：90分钟）命题人：郑成审题人：陈瑞安一、本题包括10小题．每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．1．下列说法正确的是（）A．带电粒子只受电场力，由静止开始运动，其运动轨迹一定与电场线重合B．电场强度的方向就是放入电场中电荷所受电场力的方向，且其大小E=F/qC．由B=F/IL知，通电直导线垂直于磁场放置，B与通电直导线所受安培力成正比，与I、L的乘积成反比D．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向不一定与电荷运动方向垂直2．如图1所示，在真空中有两个等量的正电荷q1、q2，分别固定于A、B两点，DC为A、B连线的中垂线，现将一正电荷q3由C点沿CD移至无穷远处的过程中，重力不计，下列结论正确的是（）A．电势能逐渐减小B．电势能逐渐增大C．动能和电势能之和减小D．q3受到的电场力先逐渐增大，后逐渐减小3．如图2所示，C为两极板水平放置的平行板电容器，闭合开关S，当滑动变阻器R1、R2的滑片处于各自的中点位置时，悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态．现要使尘埃P向上加速运动，下列方法中可行是（）A．把R1的滑片向左移动B．把R2的滑片向左移动C．把R2的滑片向右移动面D．把开关S断开4.如图3所示，定值电阻阻值为R0，电池电动势为E，内阻为r=R0，滑动变阻器最大电阻R=2R0，不考虑电表内阻影响，则下列判定正确的是（）A．改变R，伏特表最大示数为3E/4B．改变R，安培表最大值为E/2R0C．R=0时，R0上获得最大功率，且最大功率P=E2/4R0D.R=2R0时，电源输出功率最大，效率最高5．竖直导线ab与水平面上放置的圆线圈隔有一小段距离，其中直导线固定，线圈可自由运动，当同时通以如图4所示方向的电流时（圆线圈内电流从上向下看是逆时针方向电流），则从左向右看，线圈将（）A．不动B．顺时针转动，同时靠近导线C．顺时针转动，同时离开导线D．逆时针转动，同时靠近导线6.如图5所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一带电粒子(不计重力)以某一初速度沿圆的直径方向射入磁场，粒子穿过此区域的时间为t，粒子飞出此区域时速度方向偏转60°角，根据上述条件可求下列物理量中的()A．带电粒子的比荷PR2R1CS图2××××××60º图5AVR0R图3•••ErII图4aBb图1BACq1q2Dq32B．带电粒子的初速度C．带电粒子在磁场中运动的周期D．带电粒子在磁场中运动的半径7.如图6是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是（）A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小8．如图7所示，在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左匀速运动，比较它们的重力Ga、Gb、Gc的大小关系，正确的是（）A．Ga最大B．Gb最大C．Gc最大D．Gb最小9．如图8所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度υ进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是（）A．3υ2aB，正电荷B．υ2aB，正电荷C．3υ2aB，负电荷D．υ2aB，负电荷10．如图9宽度为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MM/和NN/是它的两条边界．现有质量为m，电量为+q的带电粒子沿图示方向与磁场边界夹角为60º垂直磁场射入．要使粒子不能从边界NN/射出，则粒子入射速率的最大值是（）A．2qBd/mB．2qBd/3mC．4qBd/3mD．5qBd/3m二、实验题（本题共2小题，每空两分,共16分，请将答案填在答题卡中横线上或按要求作图。）11．用如图10—甲所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内电阻。蓄电池的电动势约为2V，内电阻很小。除蓄电池、开关、导线外可供使用的实验器材还有：A．电压表（量程3V）；B．电流表（量程0.6A）；C．电流表（量程3A）D．定值电阻R0（阻值4Ω，额定功率4W）E．滑动变阻器R（阻值范围0—20Ω，额定电流1A）（1）电流表应选______________；（填器材前的字母代号）。（2）根据实验数据作出U—I图像（如图10—乙所示），则蓄电池的电动势E＝______V，内阻图6××××××××××××××××××OBxyυ图8MN××××××××××××60ºM/N/dB图9A2××××××××××××图7abcAVR0ErR图10—甲•••I/A1.262.100.42U/V0.1000.200.300.40图10—乙VA1350202515r=_________Ω；12．某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ．步骤如下：（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图11—甲，由图可知其长度L=_____________mm；（2）用螺旋测微器测量其直径如右上图11—乙所示，由图可知其直径D=mm；（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图11—丙所示，则该电阻的阻值约为Ω．（4）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R;电流表A1（量程0～5mA，内阻约50Ω）;电流表A2（量程0～15mA，内阻约30Ω）;电压表V1（量程0～3V，内阻约10kΩ）;电压表V2（量程0～15V，内阻约25kΩ）;直流电源E（电动势4V，内阻不计）;滑动变阻器R1（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）;滑动变阻器R2（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）;开关S;导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在上面框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号．（5）若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等，若已知伏安法测电阻电路中电压表和电流表示数分别用U和I表示，则用此法测出该圆柱体材料的电阻率ρ＝______________．（不要求计算，用题中所给字母表示）三、计算题（解答应写出必要文字说明、解题依据、方程式和重要的演算步骤，只写出答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）13.（10分）如图12所示电路，电源的电动势E=4V,内阻r=1Ω，R1=8Ω，R2=R3=4Ω，电流表和电压表均为理想电表，求电压表和电流表的读数。图11—甲图11—乙图11—丙VAR1R3R2图12414.(10分)一台“6V，15W”的直流电动机的电枢电阻为0.5Ω，接在电动势E=6V,内阻r=0.5Ω的电源上工作时，测得电动机两端电压是5V，求：(1)电源的总功率；（2）电源的输出功率；（3）电动机的发热功率；（4）电动机的输出功率．15.(12分)如图13所示,电源电动势E=2V,内电阻r=0.5Ω,竖直平面内的导轨电阻可忽略,金属棒的质量m=0.1Kg,电阻R=0.5Ω,它与导轨的动摩擦因数µ=0.4,有效长度为L=0.2m.为了使金属棒能够靠在导轨外面静止不动,我们施加一与纸面成30º向里且与金属棒垂直的磁场,问磁场方向是斜向上还是斜向下?磁感应强度B的范围是多大?（重力加速度g=10m/s2）16．（除8、9、10班以外学生做12分）如图14所示，在平面直角坐标系xoy中，第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第四象限存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B=mv0/qL．一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上N点与x轴正方向成θ=60º角射入匀强磁场中，最后从y轴负半轴某一点P射出，已知M点坐标为（0，3L），不计粒子重力，求：（1）匀强电场的电场强度和粒子到N点的速度；（2）粒子在磁场中运动的轨道半径和粒子打在P点的坐标；（3）粒子从进入M点运动到P点所用的总时间.16.（8、9、10班学生做，其它班学生不做12分）如图15所示，两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上，两轨道之间的距离l=0.50m．轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻，NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0=0.50m．直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d=0.80m，且其右边界与NN′重合．现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处．在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′．已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g=10m/s2，求：（1）导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流大小和方向；图15Er图13····················。。。。。。。。。。yvoMx0图14θN5（2）导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量；（3）导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热．湖北省黄冈中学2010年秋季高二物理期中考试试题题号12345678910答案DADCDABCDACABCCDCA11．（6分）（1）B填器材前的字母代号）（2）E=2.10Vr=4.2Ω12．（10分）（1）L=50.15mm（2）D=4.700mm（3）220Ω（4）右边框中画出测量电路图，并标明所用器材代号（5）r=UπD2/4IL（不要求计算，用题中所给字母表示出表达式）13．（10分）解：I=ArRRRRRRE1)()(321231ARRRRRIIA75.032131VRIIUA2)(1R1SRA2V1614．（10分）解：(1)ArUEI2WEIP12（2）P出=IU=10W（3）P热=I2R=22×0.5W=2W(4)P机=P出-P热=8W15．（12分）解：以静止的金属棒为研究对象，画出其侧视图，要使金属棒静止，通电金属棒所受安培力一定要有向左的分量，由左手定则判定磁场方向应斜向下，根据平衡条件，若摩擦力方向向上，则：B1ILsin30º+ｕB1ILcos30º=mg若摩擦力方向向下，则：B2ILsin30º-ｕB2ILcos30º=mg其中电流I=E/（R+r）代入数据解得：B1=3T，B2=16.3T故所求磁感应强度的范围3T≤B≤16.3T716（普通班）（12分）解：0360tanvvvvyxy则03vvmqEty且LtmqE322则qLmvE2200222vvvvyxN（2）由RvmqBvNN2则LqBmvRN2打在y轴负半轴的坐标（0，—2L）（3）在电场中运动时间为t032vLL16．（重点班）（12分）解：（1）设导体杆在F的作用下运动到磁场的左边界时的速度为υ1，根据动能定理则有（F－μmg）s=12mυ21导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势E=Blυ1此时通过导体杆的电流大小I=E/(R+r)=3.8A（或3.84A）根据右手定则可知，电流方向为b向a.（2）设导体杆在磁场中运动的时间为t，产生的感应电动势的平均值为E平均，则由法拉第电磁感应定律有E平均=ΔΦ/t=Bld/t通过电阻R的感应电流的平均值为I平均=E平均/（R+r）通过电阻R的电荷量q=I平均t=