山西省汾阳市高二（下）开学考试物理试题（word版含答案）

山西省汾阳市高二（下）开学考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．回旋加速器是获得高能带电粒子的一种装置，其核心部分是分别与高频交流电源的两极相连的两个D形盒，两盒间的获缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图，下列说法正确的是（ ）
A．两D形金属盒之间的电压越大，带电粒子从D形盒射出时的动能越大
B．两D形金属盒的半径越大，带电粒子从D形盒中射出时的动能越大
C．高频交流的周期是带电粒子做圆周运动周期的2倍
D．同一回旋加速器对比荷不同的带电粒子加速，要调节高频交流的频率
2．关于电表的改装说法正确的是（ ）
A．要把电流表改装成大量成的安培表应并联一个小电阻
B．要把电流表改装成大量成的安培表应串联一个大电阻
C．要把电流表改装成大量成的伏特表应并联一个小电阻
D．要把电流表改装成大量成的伏特表应串联一个大电阻
3．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中有固定的金属框架ABC，已知∠B=θ，导体棒DE在框架上从B点开始在外力作用下，沿垂直DE方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架构成等腰三角形回路．设框架和导体棒材料相同，其单位长度的电阻均为R0，框架和导体棒均足够长，不计摩擦及接触电阻，关于回路中的电流I和电功率P随时间t变化的下列四个图象中可能正确的是（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过绝缘细绳跨过光滑的定滑轮与带正电小球M连接，定滑轮左侧连接物块b的一段细绳与斜面平行，带负电的小球N用绝缘细线悬挂于P点。设两带电小球在缓慢漏电的过程中，两球心始终处于同一水平面上，并且b、c都处于静止状态，下列说法中正确的是（　　）
A．b对c的摩擦力一定减小
B．地面对c的支持力一定变大
C．地面对c的摩擦力方向一定向左
D．地面对c的摩擦力一定变大
二、单选题
5．如图，在直角坐标系第一象限轴与直线所夹范围内存在匀强磁场，磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里。一带负电的粒子以速度自轴上点垂直射入磁场，一段时间后，该粒子垂直直线射出磁场，自轴上点（图中未画出）离开第一象限。已知，不计粒子重力。则下列判断错误的是（　　）
A．粒子在磁场中运动的轨道半径为 B．粒子离开第一象限点的横坐标为
C．粒子在第一象限磁场中的运动时间为 D．粒子在第一象限的运动时间为
6．如图，两平行金属板水平放置并接到电源上，一个带电微粒P位于两板间恰好平衡，现用外力将P固定住（保持其电荷量不变），然后使两板各绕其中点转过α角，如图中虚线所示，再撤去外力以后，则P在两板间运动，其（　　）
A．重力势能将变大 B．重力势能将变小
C．电势能将变大 D．电势能将变小
7．将一段通电直导线放置在匀强磁场中，通电直导线受到的安培力不正确的是（　　）
A． B． C． D．
8．物理学中研究问题有多种方法，有关研究问题的方法叙述错误的是：
A．在伽利略之前的学者们总是通过思辨性的论战决定谁是谁非,是他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法
B．伽利略斜面实验是将可靠的事实和抽象思维结合起来，能更深刻地反映自然规律
C．探究加速度与力、质量三个物理量之间的定量关系，可以在质量一定的情况下，探究物体的加速度与力的关系；再在物体受力一定的情况下，探究物体的加速度与质量的关系．最后归纳出加速度与力、质量之间的关系．这是物理学中常用的控制变量的研究方法
D．在公式电压U和电流I具有因果关系、公式中ΔΦ和E具有因果关系同理在中 ΔV和a具有因果关系
9．如图所示，有一圆形区域磁场（边界无磁场），磁场方向垂直圆面向里，现有一带电荷量为q、质量为m、速度大小相同的粒子源位于M点，可以沿圆面向磁场内各个方向射入磁场。已知磁场的磁感应强度大小为B，所有粒子射出磁场边界的位置均处于某一段弧长为圆周长六分之一圆弧上，不计粒子的重力，则此粒子速度的大小和所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是（　　）
A．粒子的速度大小为
B．粒子的速度大小为
C．所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是
D．所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是
10．有一毫伏表，它的内阻是100，量程为0.2V，现要将它改装成量程为10A的电流表，则毫伏表应（ ）
A．并联一个0.02的电阻 B．并联一个0.2的电阻
C．串联一个50的电阻 D．串联一个4900的电阻
11．如图所示，有界匀强磁场的宽度为L，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里正方形abcd是粗细均匀的导体框，总电阻为4R，边长为L，该导体框处于纸面内。导体框在外力作用下沿对角线ac（垂直于磁场边界）由I位置匀速运动到Ⅲ位置，速度大小为v，则（　　）
A．导体框由I位置到Ⅲ位置过程中感应电流的方向保持不变
B．导体框由Ⅰ位置到Ⅱ位置过程中最大感应电流为
C．导体框由I位置到Ⅲ位置过程中通过的电荷量为
D．导体框由I位置到Ⅱ位置过程中外力的最大功率为
12．如图所示，长直导线M、N垂直纸面放置两导线中电流大小相等，方向相反．P是M、N连线中垂线上的一个点，．已知P点的磁感应强度大小为，若让导线N中的电流反向，大小不变，则P点的磁感应强度为（　　）
A．，方向水平向左 B．，方向水平向右
C．，方向水平向左 D．，方向水平向右
三、实验题
13．用伏安法测电阻，可采用如图所示的甲、乙两种接法．如所用电压表内阻为5000Ω，电流表内阻为0.5Ω．
（1）当测量100Ω左右的电阻时，宜采用____电路；
（2）两电表的读数分别为12 V、0.1 A,则此电阻的测量值为______Ω，测量值比真实值_____．（“大”或“小”）
14．某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：
A．被测干电池一节；
B．电流表：量程0~0.6A，内阻0.1Ω；
C．电流表：量程0~3A，内阻0.024Ω；
D．电压表：量程0~3V，内阻未知；
E．电压表：量程0~15V，内阻未知；
F．滑动变阻器：0~20Ω；2A；
G．滑动变阻器：0~100Ω；1A；
H．开关、导线若干。
在此实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。
(1)电流表应该选______；电压表选择______；滑动变阻器选择______（选填相应器材前的字母）。
(2)应该选择的实验电路是下图中的______（选项“甲”或“乙”）。
(3)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，图中电压为______V的数据点应剔除；并画出U-I图线______。
序号 1 2 3 4 5 6
电压U/V 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10
电流I/A 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480
（4）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势E=______V，内电阻r=______Ω。
四、解答题
15．如图所示，在直角坐标系xOy的第一象限中有两个全等的直角三角形区域Ⅰ和Ⅱ，充满了方向均垂直纸面向里的匀强磁场，区域Ⅰ的磁感应强度大小可调，区域Ⅰ的磁感应强度大小为B0，C点坐标为（4L，3L），M点为OC的中点。质量为m、带电量为的粒子经平行板电容器PN加速（粒子刚开始速度近乎为零飘入N板），从O点以平行于y轴方向射入磁场中，速度大小为，不计粒子所受重力，粒子运动轨迹与磁场区域相切时认为粒2m子能再次进入磁场。
(1)求平行板电容器两端的电势差UNP；
(2)若粒子无法进入区域Ⅰ中，求区域Ⅰ磁感应强度大小范围；
(3)若粒子恰好不能从OD边射出，求区域Ⅰ磁感应强度大小；
(4)现区域Ⅰ和区域Ⅱ磁场以OC及其延长线为界，扩展至第一象限整个区域，若粒子恰好能从区域Ⅱ到达M点，求区域Ⅰ磁场的磁感应强度大小的所有可能值。
16． 在一水平面上，放置相互平行的直导轨MN、PQ，其间距L＝0.2m，R1、R2是连在导轨两端的电阻，R1＝0.6Ω，R2＝1.2Ω，虚线左侧3m内(含3 m处)的导轨粗糙，其余部分光滑并足够长．ab是跨接在导轨上质量为m＝0.1kg，长度为L′＝0.3m的粗细均匀的导体棒，导体棒的总电阻r＝0.3Ω，开始时导体棒处于虚线位置，导轨所在空间存在磁感应强度大小为B＝0.5T，方向竖直向下的匀强磁场，如图甲所示．从零时刻开始，通过微型电动机对导体棒施加一个牵引力F，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做加速运动，此过程中棒始终与导轨垂直且接触良好，其运动的速度－时间图象如图乙所示．已知2 s末牵引力F的功率是0.9W．除R1、R2及导体棒的总电阻以外，其余部分的电阻均不计，重力加速度g＝10m/s2.
(1)求导体棒与粗糙导轨间的动摩擦因数及2s内流过R1的电荷量；
(2)试写出0～2s内牵引力F随时间变化的表达式；
17．试根据串、并联电路的电流、电压特点推导：串联电路和并联电路各导体消耗的电功率与它们的电阻有什么关系？
18．图所示，一根长度为L、质量为m的导体棒放在水平导轨上，导体棒与导轨垂直，导体棒中通以大小为I的电流．匀强磁场的磁感应强度为B，B的方向垂直于导体棒与竖直方向成θ角，导体棒刚好保持静止．求导体棒与导轨间的摩擦因数．（已知重力加速度为）
试卷第页，共页
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参考答案：
1．BD
【解析】
【详解】
根据qvB＝m，得，则最大动能，与金属盒之间的电压无关，与D形金属盒的半径有关，半径越大，动能越大．故A错误，B正确．粒子在磁场中运动的周期等于交流电的周期．故C错误．根据，比荷不同，则粒子在磁场中的周期变化，粒子在磁场中运动的周期等于交流电的周期，则要调节高频交流电的频率．故D正确．故选BD．
【点睛】
解决本题的关键知道回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，以及知道粒子在磁场中运动的周期等于交流电的周期．
2．AD
【解析】
【详解】
试题分析：A、把电流表改装成大量程的安培表需要并联阻值很小的分流电阻，故A正确，B错误；C、把电流表改装成伏特表需要串联大的分压电阻，故C错误，D正确；故选AD．
考点：把电流表改装成电压表．
3．AD
【解析】
【详解】
设框架运动时间为t时，通过的位移为x=vt，则连入电路的导体的长度为：2xtan ，则回路的总电阻为：
则电流与t的关系式为： ，式中各量均一定，则I为一定值，故A正确，B错误．运动x时的功率为：P=I2R=I2R0 ，则P与x成正比，故C错误，D正确；故选AD
4．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．小球不断漏电，所以两小球所受库仑力逐渐减小，根据平衡条件可知绳子的拉力不断减小，所以b所受的拉力也不端减小，若b相对于斜面有向上运动的趋势，则摩擦力减小，若b相对于斜面有向下运动的趋势，则摩擦力增大，A错误；
BCD．将b和c看成一个整体，其受重力（方向竖直向下），支持力（方向竖直向上），绳子给的拉力（方向沿斜面向上）以及摩擦力，根据正交分解法，竖直方向上有拉力在竖直方向上的分力与支持力的合力等于重力，当拉力减小时，地面对c的支持力一定变大，在水平方向上有，拉力在水平方向上的分力等于摩擦力，所以摩擦力一定向左，当拉力不断减小时，地面对c的摩擦力也不断减小，BC正确，D错误。
故选BC。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由于粒子速度与两边界（y轴与直线OP）均垂直，故轨迹圆心为O，粒子在磁场中运动的轨道半径为，A正确，不符合题意；
B．如图为粒子运动轨迹，由几何关系可知
Oa=Oc=L
故
B正确，不符合题意；
CD．粒子在第一象限运动轨迹的长为
故粒子在第一象限磁场中的运动时间为
C错误，符合题意，D正确，不符合题意。
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
设初状态时两金属板间距离是d，旋转α角度后，极板间距变为dcosα，根据公式U=Ed，U不变，可得转动后板间的电场强度与之前电场强度的关系为
E′=
而且电场强度的方向也旋转α．由受力分析可知：原来竖直方向上有
mg=qE
转动后竖直方向有
qE′cosα=qE=mg
可见，微粒竖直方向受力仍然平衡，有水平向左电场力的分力，所以微粒水平向左做匀加速直线运动，则微粒的重力势能不变，向左做匀加速直线运动过程中，电场力做正功，则电势能减小．
A．重力势能将变大，与结论不相符，选项A错误；
B．重力势能将变小，与结论不相符，选项B错误；
C．电势能将变大，与结论不相符，选项C错误；
D．电势能将变小，与结论相符，选项D正确；
故选D．
7．A
【解析】
【详解】
A．由左手定则可知，通电直导线受到的安培力应向下，A错误，符合题意；
BCD．由左手定则可知，图中三段通电指导线所受的安培力方向正确，BCD正确，不符合题意。
故选A。
8．D
【解析】
【详解】
试题分析：
AB．在伽利略之前的学者们总是通过思辩性的论战决定谁是谁非，是他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法，最典型的是就是伽利略的斜面试验，他将可靠的事实和抽象思维结合起来，能更深刻地反映自然规律，此实验也是牛顿第一定律的基础，AB正确；
C．探究加速度与力、质量三个物理量之间的定量关系，可以在质量一定的情况下，探究物体的加速度与力的关系；再在物体受力一定的情况下，探究物体的加速度与质量的关系。最后归纳出加速度与力、质量之间的关系．这是物理学中常用的控制变量的研究方法，C正确；
D．在公式中的电压U和电流I具有因果关系，在公式中ΔΦ和E也具有因果关系，但是在中Δv和a不具有因果关系，因为物体的加速度与质量和合外力有关，而与速度变化量无关，D错误；
此题选错误的，故选D。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
粒子射出磁场边界的位置距离M点最远的位置到M点的距离为粒子运动轨迹的直径，故有
根据洛伦兹力做向心力可得
所以，粒子速度大小
粒子在磁场中运动时间最长对应粒子在磁场中运动做完整的圆周运动，故粒子在磁场中运动最长的时间
故D正确ABC错误。
故选D。
10．A
【解析】
【详解】
ABCD．电表的满偏电流为
把它改装成量程为10A的电流表需要并联一个分流电阻，并联电阻阻值为
BCD错误A正确。
故选A。
11．D
【解析】
【详解】
A．导体框由I位置到Ⅱ位置过程中磁通量增加，根据右手定则可知图中电流方向为逆时针，导体框由Ⅱ位置到Ⅲ位置过程中磁通量减小，根据右手定则可知图中电流方向为顺时针，A错误；
B．导体框由Ⅰ位置到Ⅱ位置过程中当bd位于磁场两边界上时，导体框切割磁场的有效切割长度的最长的，为L，则产生的最大电动势为
根据闭合电路欧姆定律知最大电流
故最大感应电流为
I=
B错误；
C．导体框由I位置运动到Ⅱ位置过程中平均感应电动势为
则平均感应电流为
通过的电荷量
同理导体框由Ⅱ位置到Ⅲ位置过程中，平均感应电动势为
则平均感应电流为
通过的电荷量
则导体框由I位置到Ⅲ位置过程中通过的电荷量为
C错误；
D．导体框由I位置到Ⅱ位置过程中，bd位于磁场左边界上时，感应电流最大为，安培力最大为
因为匀速，合力为零，则最大外力
外力的最大功率
P=Fv
联立，可得
P=
D正确。
故选D。
12．D
【解析】
【详解】
由题意可得，两直线电流在P点产生的磁感应强度，如图所示，B1是N直线电流在P点的磁感应强度，BN是M直线电流在P点的磁感应强度，合磁感应强度为B0，方向竖直向下，
因，设∠MPN=α，由几何关系，则有
α=60°
则有∠MPN=120° ∠B1PBM=60°，所以有
若让导线N中的电流反向，大小不变，N直线电流在P点产生的磁感应强度为B2，如图所示，由几何关系可知∠B2PBM=120°，所以有
B=B2=BM=
方向水平向右。
ABC错误，D正确。
故选D。
13． 甲 120 大
【解析】
【详解】
当测量电阻为100Ω时，根据判别，因此待测电阻为大电阻，适合采用安培表内接法，所以选择甲．
根据可知，电阻为120Ω，由于电流表的分压作用，该测量电路测量值偏大．
14． B
D F 乙 1.25 1.49 0.72
【解析】
【详解】
(1)[1][2]一节干电池电压约为1.5V，故电压表选择D，电路中的电流不大，电流表选择B；
[3]滑动变阻器不宜选择太大的，否则会造成调节范围太小，故滑动变阻器应选择F；
(2)[4]由于电流表内阻已知，因此可以将电流表内阻带入计算，选择电流表外接法，图乙；
[5]图中电压为1.25V的数据点应剔除，该点偏离所作图线；
[6]
(3)[7][8]由闭合电路欧姆定律可得
转化可得
该图像的截距，斜率的相反数，代入数据可得
15．(1) ；(2) ；(3) ；(4)见解析
【解析】
【详解】
（1）加速过程根据动能定理得
（2）粒子速度越大，半径越大，当运动轨迹恰好与AC相切时，恰好不能进入Ⅱ区域故粒子运动半径
粒子运动半径满足
代入
解得
（3）粒子在区域Ⅱ中的运动半径
若粒子在区域Ⅰ中的运动半径R较小，则粒子会从OD边射出磁场。恰好不从OD边射出时满足
又
解得
代入
可得
（4）若粒子能从区域Ⅱ到达M点，每次前进
由周期性
即
解得
时
，
时
，
时
，
16．(1)μ＝0.1，q1＝0.33C (2)F＝0.025t＋0.25(N)
【解析】
【详解】
(1)由速度图象可以看出导体棒做匀加速直线运动，加速度a＝1.5 m/s2
水平方向上导体棒受牵引力F、安培力和摩擦力，根据牛顿第二定律
又
R1、R2并联电阻为
R＝＝0.4 Ω
根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得
I＝＝0.25t(A)
t＝2 s时，I＝0.5 A因为2 s末牵引力F的功率是0.9 W，根据P＝F′v可得
F′＝0.3 N
代入并联立解得μ＝0.1
根据法拉第电磁感应定律E＝，q＝Δt，则
q＝＝＝0.5 C
所以流过R1的电荷量为
q1＝＝0.33 C
(2)由(1)可知在0～2 s内
即
F＝0.025t＋0.25(N)
17．见解析
【解析】
【详解】
(1)串联电路中电流处处相等，即
根据电功率公式可得
，
则串联电路中
即串联电路中各导体消耗的电功率与它们的电阻成正比。
(2)并联电路中电压处处相等，即
根据电功率公式可得
，
则并联电路中
即并联电路中各导体消耗的电功率与它们的电阻成反比。
18．
【解析】
【分析】
对导体棒受力分析，正交分解，根据平衡条件求解．
【详解】
对导体棒受力分析，如图
根据共点力平衡规律得：BILsinθ+Fn=mg，得导体棒对轨道的压力大小为Fn=mg-BILsinθ
Ff=BILcosθ
导体棒刚好保持静止，所以
联立解得：．
【点睛】
本题借助安培力考查了平衡条件以及正交分解的应用，注意安培力公式F=BILsinθ，θ为B与I之间的夹角．
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