安徽省六安市高二（下）开学考试物理试题（word版含答案）

安徽省六安市高二（下）开学考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．带电粒子M和N，以相同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示．下列表述正确的是（不计重力）（ ）
A．M带正电，N带负电
B．M的比荷小于N的比荷
C．洛伦兹力对M、N不做功
D．M的运行时间大于N的运行时间
2．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一根用绝缘线悬挂的通电金属棒MN，电流由M流向N．欲使线的张力变小，下列措施有效的有 ( )
A．只改变磁场方向
B．只改变电流方向
C．只增大电流
D．只增大磁感应强度
3．如图所示,在正交的匀强磁场和匀强电场区域内(磁场水平向里),有一离子恰能沿直线飞出此区域(不计离子重力)，以下说法正确的是（ ）
A．若离子带正电，E方向应向上
B．若离子带正电，E方向应向下
C．若离子带负电，E方向应向下
D．若离子带负电，E方向应向上
4．如图所示，一带正电的粒子以一定的初速度沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内，恰好沿下板的边缘飞出。已知板长为L，板间距离为d，板间电压为U，带电粒子的电荷量为q，粒子通过平行金属板的时间为t，则（ ）
A．在前时间内，电场力对粒子做的功为
B．整个t时间内，电场力对粒子做功为
C．粒子在竖直方向下落前和后过程中，电场力做功之比1∶3
D．在前和后时间内，粒子的动能增量之比为1∶3
二、单选题
5．如图所示，在A、B两点分别放置两个电荷量相等的正点电荷，O点为A、B连线的中点，M点位于A、B连线上，N点位于A、B连线的中垂线上．关于Ｏ、M、N三点的电场强度E和电势φ的判断正确的是
A．φN < φO B．φM < φO C．EN < EO D．EM < EO
6．如图（1）所示，在平行板电容器的A附近，有一个带正电的粒子（不计重力）处于静止，在A、B两板间加如图（2）所示的交变电压，带电粒子在电场力作用下由静止开始运动，经时间刚好到达B板，设此时粒子的动能大小为，若用改变A、B两板间距的方法，使粒子在时刻到达B板，此时粒子的动能大小为，求等于（ ）
A．35 B．53 C．11 D．925
7．如图所示为两个独立电路A和B的路端电压与其总电流I的关系图线，则下列说法错误的是（ ）
A．路端电压都为U1时，它们的外电阻相等
B．电流都是I1时，两电源内电压相等
C．电路A的电动势大于电路B的电动势
D．A中电源的内阻大于B中电源的内阻
8．a、b两个点电荷在电场中受到的电场力Fa、Fb的方向如图所示，由图可以判断（ ）
A．a、b都带正电
B．a、b都带负电
C．a带负电，b带正电
D．a带正电，b带负电
9．如图所示，水平放置的光滑金属板正上方放有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带正电的光滑小球（可视为质点，且不影响Q的电场），从左端以初速度v0滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端，关于此小球的运动，下列说法中错误的是（　　）
A．小球做匀速直线运动
B．小球先做减速运动，后做加速运动
C．小球的电势能保持不变
D．静电力对小球所做的功为零
10．如图为某个电场中的部分电场线，如A、B两点的场强分别记为EA和EB，电势分别记为A、B则（ ）
A．EA EB 、A > B
C．EA < EB 、A > B D．EA > EB 、A 三、实验题
11．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材及代号如下：
A．小灯泡L（3V 5Ω）
B．滑动变阻器（0～10Ω，额定电流1.5A）
C．电压表（量程：0～3V，RV=5kΩ）
D．电压表（量程：0～15V，RV=10kΩ）
E.电流表（量程：0～0.6A，RA=0.5Ω）
F.电流表（量程：0～3A，RA=0.1Ω）
G.铅蓄电池、开关各一个，导线若干．
(1)为了减少误差，实验中应选电压表_____，电流表_____．（填写字母序号即可）实验操作中，甲同学将小灯两端的电压由零逐步调到最大，乙同学将小灯两端的电压由最大逐步调到零，你认为_______同学的操作符合要求．
(2)丙同学按下图1所示连接，两电表都有示数，但电压表示数无法调节到零，检查后发现有一处未连接正确，请在图上补上缺少的一条导线．( )
(3)丁同学实验后作出的I－U图象如图2所示，请分析该图象形成的原因是__________．
(4)由实验图像可知，小灯两端电压为1.6V时，小灯的电阻为______Ω．
12．测量电源电动势E及电阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）
器材：量程3V的理想电压表、量程0.5A的电流表（具有一定内阻）、固定电阻R=4Ω、电键K、滑动变阻器R′、导线若干。
要求：(1)画出实验电路原理图（图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出）；______
(2)根据电路图连接实物图；______
(3)实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1，当电流表读数为I2时，电压表读数为U2，则可以求出E=_______；r=______。（用I1、I2、U1、U2及R表示）
四、解答题
13．如图甲所示，长为 4m的水平轨道AB与半径为R=0.45m的竖直半圆弧轨道BC在B点相切，有一质量为 m=1kg的滑块(大小不计)，从A处由静止开始受水平向右的力F作用，F的大小随位移变化的关系如图乙所示，到达B点撤去力F，滑块与AB间的动摩擦因数为μ=0.25，与BC间的动摩擦因数未知，滑块到达C点对轨道的压力大小恰好等于自身重力，取g= 10m/s2.求:
(1)滑块到达B处时的速度大小:
(2)小球从B到C克服摩擦力做的功;
(3)小球落到轨道AB上的位置与B点的距离．
14．如图所示,一电荷量大小q=3×10-4 C的带电小球,用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中O点．闭合电键S,小球静止时,细线与竖直方向的夹角α=37°．已知两板相距d=0.2m,电源电动势E=14V,内阻r=1Ω,电阻R1=4Ω,R2=6Ω,R3=3Ω,R4=10Ω,重力加速度g取10m/s2．求：
(1)电源的输出功率及其效率;
(2)两板间电场强度的大小;
(3)判断小球的带电性质,并求出小球的质量．
15．如图所示，倾斜挡板NM上有一个小孔K，NM与水平挡板NP成60°角，K与N间的距离．现有质量为m，电荷量为q的正电粒子组成的粒子束，垂直于倾斜挡板NM，以速度v0不断射入，不计粒子所受的重力．
（1）若在NM和NP两挡板所夹的区域内存在一个垂直于纸面向外的匀强磁场，NM和NP为磁场边界．粒子恰能垂直打在水平挡板NP上，求匀强磁场的磁感应强度的大小．
（2）若在NM和NP两挡板所夹的区域内，只在某一部分区域存在一与（1）中大小相等方向相反的匀强磁场．从小孔K飞入的这些粒子经过磁场偏转后也能垂直打到水平挡板NP上（之前与挡板没有碰撞），求粒子在该磁场中运动的时间．
（3）若在（2）问中，磁感应强度大小未知，从小孔K飞入的这些粒子经过磁场偏转后能垂直打到水平挡板NP上（之前与挡板没有碰撞），求该磁场的磁感应强度的最小值．
16．如图所示的蹦极运动是一种非常刺激的娱乐项目．为了研究蹦极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量和空气阻力．如图所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到P点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为Q点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从蹦极平台第一次下落到Q点的过程中，机械能损失可忽略．弹性绳的弹力大小可以用来计算，其中k为常量，为弹性绳的伸长量．
（1）弹性绳的原长为l0，弹性绳对游客的弹力为F，游客相对蹦极平台的位移为x，取竖直向下为正方向，请在如图中画出F随x变化的示意图．
（2）借助F﹣x图象可以确定弹力做功的规律，在此基础上，推导当游客位移为x（x＞l0）时，弹性绳弹性势能EP的表达式；
（3）按照安全标准，该弹性绳允许的最大拉力Fm＝4.3×103N，游客下落至最低点与地面的距离d≥3m．已知l0＝10m，k＝100N/m，蹦极平台与地面间的距离D＝55m．取重力加速度g＝10m/s2，试通过计算说明：总质量M＝160kg的游客能否被允许使用该蹦极设施．
试卷第页，共页
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参考答案：
1．BCD
【解析】
【分析】
由左手定则判断出M、N的电性，结合半径的公式可以判断出粒子速度的大小，根据周期的公式可以判断出运动的时间关系，知道洛伦兹力永不做功的性质．
【详解】
磁场的方向向里，由左手定则判断出N带正电荷，M带负电荷，故A错误；粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力：，可得：，由图可知M的半径比N的半径大，所以M的比荷小于N的比荷，故B正确；洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直，所以洛伦兹力不做功，故C正确；粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，而周期为，由上可知M的比荷小于N的比荷，所以M的运行时间大于于N的运行时间，故D正确．所以BCD正确，A错误．
【点睛】
本题结合带电粒子的磁场中的运动考查到左手定则、半径的公式和根据周期的公式，属于基本应用，要注意明确洛伦兹力永不做功的性质应用．
2．AB
【解析】
【详解】
如图所示，导体棒受安培力竖直向下，由平衡知FT=mg+BIL，使线的张力变小，可以减小电流I，或者减小磁感应强度B，只改变电流或磁场方向，安培力方向变为竖直向上，也可以使拉力减小，故AB正确；CD错误．
3．BC
【解析】
【分析】
根据在复合场中对带电粒子进行正确的受力分析，粒子离子在复合场中沿水平方向直线通过，故有，若粒子带正电，则受洛伦兹力向上，而电场力向下，若带负电，则受洛伦兹力向下，而电场力向上，由此可正确解答。
【详解】
AB．离子恰能沿直线飞过此区域，所受的电场力和洛伦兹力平衡。若离子带正电，离子所受的洛伦兹力向上，则电场力向下，E方向应向下，故A错误，B正确；
CD．若离子带负电，离子所受的洛伦兹力向下，则电场力向上，E方向应向下，故C正确，D错误。
故选BC。
【点睛】
本题考查了速度选择器的工作原理，速度选择器是利用电场力等于洛伦兹力的原理进行工作的，故速度选择器只能选择速度而不能选择电性。
4．BD
【解析】
【详解】
AB．粒子在垂直于板的方向做初速度为零的匀加速运动：由可得，前时间内与t时间内垂直于板方向之比为，在前时间内的位移为，在后t时间内的位移为；电场力对粒子做功为
故A错误，B正确；
C．由电场力做功
则前粒子在下落前和后内，电场力做功之比，故C错误；
D．在前和后时间内，竖直位移之比为，根据粒子的动能增量之比为1∶3，动能的增量之比等于电场力做的功之比，由电场力做功
可知，动能的增量之比为为，故D正确。
故选BD。
5．A
【解析】
【详解】
试题分析：因为O点在正中间，故O点的电场强度为0，而M、N两点的电场强度一定不为0，故M、N两点的电场强度大于O点的电场强度，选项CD错误；N点的电场强度方向向上，故沿ON方向电势是降低的，所以φN < φO，选项A正确；M点的电势也大于O点的电势，所以选项B错误．
考点：电势与电场强度．
【名师点睛】沿着电场线的方向电势是降低的，等量同号的电荷的中点的电场强度为0，等量异号的中点的电场强度最大．
6．B
【解析】
【详解】
设两极板间的距离为d，经时间刚好到达B板时，粒子先加速然后减小再加速，根据对称性可得电场力做功，粒子在时刻到达B板，则两极板间的距离增大，两极板间的电压变为原来的，根据对称性可得电场力做功，故，B正确。
【点睛】
带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同．先分析受力情况再分析运动状态和运动过程（平衡、加速、减速，直 线或曲线），然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力和运动的观点，选用牛顿第二定律和运动学公式求解；第二种利用能量转化 的观点，选用动能定理和功能关系求解
7．B
【解析】
【详解】
由图可知：路端电压都为U1时，外电阻的电流相等，都为I1，根据电阻，它们的外电阻相等，故A正确．由闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知，图象的纵轴截距表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻大小，A图线的纵轴截距大于B图线的纵轴截距，所以A的电动势大于B的电动势，即EA＞EB．A图线的斜率绝对值大于B图线斜率的绝对值，所以A的内阻大于B的内阻，即rA＞rB．当电流都是I1时，两电路的路端电压相等，据闭合电路的欧姆可知：U内=E-U，所以A电路的内电压比B电路的内电压大，故B错误，CD正确．此题选错误的，故选B．
8．D
【解析】
【详解】
正电荷所受的电场力与场强的方向相同，负电荷所受的电场力与场强方向相反，而场强方向沿电场线的切线方向，可知a带正电，b带负电。
故选D。
9．B
【解析】
【详解】
AB．金属板在Q的电场中达到静电平衡时，金属板是一个等势体，表面是一个等势面，表面的电场线与表面垂直，小球所受电场力与金属板表面垂直，在金属板上向右运动的过程中，电场力不做功，根据动能定理得知，小球的动能不变，速度不变，所以小球做匀速直线运动．故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；
CD．由于电场力与小球的速度方向垂直，小球受到电场力的方向不变，电场力对小球不做功，小球的电势能不变，故CD正确，不符合题意。
故选B。
10．C
【解析】
【详解】
电场线疏密代表场强大小，电场线越密集，场强越大，所以EA B．
A. EA B. EA > EB 、A > B，与分析不符，故B错误．
C. EA < EB 、A > B，与分析相符，故C正确．
D. EA > EB 、A 11． C E 甲 随着电压增高，小灯泡温度升高，电阻率增大阻值增大 3.2
【解析】
【详解】
(1)[1]小灯泡额定电压是3V，电压表应选C；
[2]灯泡额定电流为：
电流表应选电流表E；
[3]由于描绘小灯泡的伏安特性曲线，要求电压、电流需要从零开始变化，所以认为甲同学的操作符合要求．
(2)[4]滑动变阻器采用分压接法时电压与电流可以从零开始变化，为使电压与电流表能调节到零，滑动变阻器应采用分压接法，实物电路图如图所示
(3)[5]由图示图象可知，灯泡电阻随电压与电流的增大而增大，这是因为随着电压增高，小灯泡温度升高，电阻率增大阻值增大；
(4)[6]由图象可知，小灯泡两端电压是1.6V时，电流为0.5A，此时灯泡的电阻为：
12．
【解析】
【详解】
（1）[1] 本实验采用限流接法，即将滑动变阻器、电源、电流表串联；电压表并联在电源两端；本题由于电源电压较大，故应加入保护电阻，如图所示
（2）[2]电路连接如图
（3）[3] 由闭合电路欧姆定律可知
解得
[4] 电源的内阻
13．(1) (2) (3)
【解析】
【详解】
(1)对滑块，从A到B的过程中，由动能定理得
得：
＝2m/s
(2)在最高点C，由牛顿第二定律：
从B到C的过程中，由动能定理得
解得:
(3)滑块做平抛运动时
解得:
14．(1) 24W，85.7% (2)60N/C (3) 正电，2.4×10-3kg
【解析】
【详解】
（1）R2与R3并联后的电阻值：
由闭合电路欧姆定律得：
电源的输出功率为：
电源的效率为：
（2）电容器两板间的电压：
电容器两板间的电场强度：
（3）小球处于静止状态，故带正电
由平衡条件得：
又有
所以
解得：
15．（1）（2）（3）
【解析】
【详解】
（1）粒子在磁场中作圆弧运动，由运动轨迹得：r=a
而 所以
（2）如图所示，粒子垂直MN板从K点入射后做匀速直线运动从D点开始进入磁场，进入磁场后，根据左手定则，所受的洛伦兹力斜向上，要使粒子能垂直打到水平挡板NP，则粒子需偏转3000后从E射出（倾斜虚线可视为磁场的直线边界），做匀速直线运动垂直打到NP．
粒子在磁场中运动的周期为
而,
（3）要使B最小，则要半径r最大，临界情况是粒子圆周运动的轨迹恰好跟两挡板相切，如图所示．根据对称性圆周运动的圆心C、交点G位于∠MNP的角平分线上，则由几何关系可得：
CDKF是边长为r的正方形．则在三角形NCF中，有r=a+r可得
　　　
16．（1）
（2）
（3）可以使用（计算过程见解析）
【解析】
【详解】
（1）弹性绳对游客的弹力F随游客位移x变化关系的图线如图所示．
（2）在图中，图线与x轴所围面积表示弹力F做的功，则在游客位移从l0变为x的过程中，弹力F做的功
所以弹性绳的弹性势能
（3）设游客从蹦极平台第一次到达最低点的距离为l，在此过程中，根据机械能守恒定律
解得或 （舍）
则（符合要求）
当游客第一次到达最低点时，弹性绳的弹力最大，
此时弹性绳的弹力
（符合要求）
所以该游客可以使用该蹦极设施．
【点睛】
与蹦极有关的弹性绳问题都是力学的变力问题，借助函数图像求解能量等基本问题，注意理解图像的物理意义，尤其是斜率、面积等．
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