山西省应县第一中学2019-2020学年高二物理上学期第四次月考试题

山西省应县第一中学2019-2020学年高二物理上学期第四次月考试题一、单项选择题(每小题4分，共40分）1.如图所示，直线A为电源的U－I图线，直线B为电阻R的U－I图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和电路的总功率分别是()A．4W、8WB．2W、4WC．4W、6WD．2W、3W2.如图所示，R1和R2都是“1004W”的电阻，R3是“1001W”的电阻，A、B两端允许输入最大电功率是（）A、9WB、3WC、9/8WD、1.5W3.根据磁感应强度的定义式B=，下列说法中正确的是（）A、在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比B、一小段能通电直导线在空间某处受磁场力F=0，那么该处的B一定为零C、磁场中某处的B的方向跟直线电流在该处受磁场力F的方向相同D、一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到磁场力F也一定为零4．如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向里，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(）A．a、b两点磁感应强度相同B．c、d两点磁感应强度相同C．a点磁感应强度最大D．b点磁感应强度最大5.如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流I,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况是()A.棒中的电流变大,θ角变大B.两悬线等长变短,θ角变小C.金属棒质量变大,θ角变大D.磁感应强度变大,θ角变小6.如图所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场.其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角，设粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2，则t1∶t2为(重力不计)()A.1∶3B.4∶3C.1∶1D.3∶27.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子（H）在入口处从静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若换作α粒子（He）在入口处从静止开始被同一电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的倍数是（）A.B．C．2D.8.如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点．大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场．若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上．不计重力及带电粒子之间的相互作用．则v2∶v1为（）9.如图所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以在空间自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)()A.顺时针方向转动，同时下降B.顺时针方向转动，同时上升C.逆时针方向转动，同时下降D.逆时针方向转动，同时上升10.直线OM和直线ON之间的夹角为30°，如图所示，直线OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外.一带电粒子的质量为m，电荷量为q(q0).粒子沿纸面以大小为v的速度从OM上的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角.已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场的出射点到两直线交点O的距离为()二、多项选择题（每小题4分，共16分，全部选对得4分，选不全得2分，选错或不答得0分）11.如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表示数变化量的绝对值分别为，理想电流表示数变化量的绝对值，则（）A．A的示数增大B．的示数增大C．与的比值大于rD．大于12.劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示。置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生的质子的质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是()A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRfB.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为∶1D.不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能用于a粒子加速13.通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是()A.线框有两条边所受的安培力方向相同B.线框有两条边所受的安培力大小相等C.线框所受的安培力的合力方向向左D.线框所受的安培力的合力方向向右14.如图所示，一单边有界磁场的边界上有一粒子源，以与水平方向成θ角的不同速率，向磁场中射入两个相同的带正电粒子1和2，粒子1经磁场偏转后从边界上A点出磁场，粒子2经磁场偏转后从边界上B点出磁场，OA＝AB，不计重力，则()A.粒子1与粒子2的速度之比为1∶2B.粒子1与粒子2的速度之比为1∶4C.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶1D.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶2三、实验题（两小题，共14分）15.（6分）测小灯泡的伏安特性曲线的实验中，有以下器材：A．小灯泡(2.5V，0.3A)B．电源(E＝3V，内阻不计)C．电流表量程0～0.6～3A，内阻约为20ΩD．电压表量程0～3～12V，内阻约为3kΩE．滑动变阻器R1：0～10Ω，额定电流2A(1)电流表该选量程______________，电压表该选量程________________；(2)在虚线框中画出实验电路图．16.（8分）为测量一未知电源的电动势和内阻，某同学设计了如图甲所示电路，电路中所用到的器材规格如下：待测电源：电动势约为5V，内阻约为几十欧姆定值电阻：R0＝10Ω定值电阻R1：有两种规格可供选择，阻值分别为1kΩ和3kΩ电阻箱R2：0～9999Ω电压表：量程0～3V，内阻RV＝3kΩ开关、导线若干(1)为了减小测量误差，定值电阻R1应该选用的规格为________；(2)根据电路图连接电路，闭合开关后，将电阻箱的阻值由零开始逐渐调大，记录下若干组电阻箱R2和电压表的读数；(3)该同学将得到的数据在坐标系中描点连线，得到如图乙所示直线，直线与纵轴的截距为b＝0.4，斜率k＝8.0，则可求得电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果均保留2位有效数字)四、计算题（本题有四个小题，共40分，每小题10分）17.如图所示,已知电源电动势E=5V,内阻r=2Ω,定值电阻R1=0.5Ω,滑动变阻器R2的阻值范围为0～10Ω。求:(1)当滑动变阻器R2接入电路的阻值为多大时,电阻R1消耗的功率最大,最大功率是多少。(2)当滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率是多少。(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,电源的输出功率最大,最大功率是多少。18.如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm.重力加速度大小取10m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．19.质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示．已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计．求匀强磁场的磁感应强度B.20.如图所示为质谱仪原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电压为U的加速电场后进入粒子速度选择器．选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向水平向右．已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点．可测量出G、H间的距离为L，带电粒子的重力可忽略不计．求：(1)粒子从加速电场射出时速度v的大小．(2)粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向．(3)偏转磁场的磁感应强度B2的大小．物理答案2019.121-5:CDDCA6-10:DBCCD11-14:ACD,AC,BD,AC15.(1)0～0.6A0～3V16.(1)3kΩ(2)5.02017.解析(1)定值电阻R1消耗的电功率为P1=I2R1=,可见当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,R1消耗的功率最大,最大功率为P1m==2W。(2)将定值电阻R1看做电源内阻的一部分,则电源的等效内阻r'=R1+r=2.5Ω,故当滑动变阻器接入电路的阻值R2=r'=2.5Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率为P2m==2.5W。(3)由电源的输出功率与外电阻的关系可知,当R1+R2'=r,即R2'=r-R1=(2-0.5)Ω=1.5Ω时,电源有最大输出功率,最大输出功率为P出m==3.125W。18.解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下．开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1＝0.5cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kΔl1＝mg①式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小．开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为F＝IBL②式中，I是回路电流，L是金属棒的长度．两弹簧各自再伸长了Δl2＝0.3cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③由欧姆定律有E＝IR④式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻．联立①②③④式，并代入题给数据得m＝0.01kg.答案：安培力的方向竖直向下金属棒的质量为0.01kg19.解析：作粒子在电场和磁场中的轨迹图，如图所示．设粒子在M、N两板间经电场加速后获得的速度为v，由动能定理得qU＝12mv2①粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r，则qvB＝mv2r②由几何关系得r2＝(r－L)2＋d2③联立求解①②③式得磁感应强度B＝2LL2＋d22mUq.答案：2LL2＋d22mUq20,解析：(1)在加速电场中，有qU＝12mv2解得v＝2qUm.(2)粒子在速度选择器中受到向右的电场力qE，应与洛伦兹力qvB1平衡，故磁感应强度B1的方向应该垂直于纸面向外．由qE＝qvB1得B1＝Ev＝Em2qU.(3)粒子在偏转磁场中的轨道半径r＝12L，由r＝mvqB2，得B2＝2L2mUq.答案：(1)2qUm(2)Em2qU(3)2L2mUq