四川省成都高二（下）开学考试物理试题（word版含答案）

四川省成都高二（下）开学考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．质谱仪的工作原理如图所示。一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过速度选择器，而后通过平板S上的狭缝P进入另一垂直纸面向外的匀强磁场，最终打在A1A2上。下列说法正确的是（　　）
A．沿直线通过速度选择器的带电粒子速率不同
B．若速度选择器中电场方向水平向右，则磁场方向一定垂直纸面向外
C．粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷一定越大
D．所有打在A1A2上的粒子，在平板S下方的磁场中运动时间都相同
2．1909年，美国物理学家密立根用如图所示的实验装置,通过研究平行金属板M、N间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量，因此获得1923年诺贝尔物理学奖．图中平行金属板M、N与输出电压恒为U的电源两极相连，两金属板间的距离为d,正对面积为S.现由显微镜观察发现，恰好有一质量为m的带电油滴在两金属板中央悬浮不动，已知静电力常量为k,真空的介电常数ε=1，重力加速度为g，则
A．带电油滴的电荷量
B．金属板M所带电量
C．将金属板N突然下移△d，带电油滴获得向上的加速度
D．将金属板N突然下移△d，带电油滴的电势能立即减小为原来的倍
3．如果用同一回旋加速器分别加速氚核（）和粒子（），比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，以下说法正确的是（　　）
A．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大速度较大
B．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大速度较小
C．带电粒子获得的最大动能与加速器两D形盒间电压大小有关
D．经加速器加速后，氚核获得的最大动能较小
4．如图甲所示，静止在水平面上的等边三角形金属闭合线框，匝数n=10，总电阻，边长L=0.3m，处在两个半径均为r=0.1m的圆形匀强磁场中，线框顶点与右侧圆心重合，线框底边与左侧圆直径重合，磁感应强度垂直水平面向外，垂直水平面向里，随时间t的变化如图乙所示，线框一直处于静止状态，计算过程中近似取．下列说法正确的是（ ）
A．t=0时刻穿过线框的磁通量为0.5Wb
B．t=0.2s时刻线框中感应电动势为1.5V
C．内通过线框横截面的电荷量为0.18C
D．线框具有向左的运动趋势
二、单选题
5．如图所示,长方形匀强磁场区域 MNQP,长为a、宽为b,磁感应强度大小为B,方向垂直区域平面．一质量为m、电荷量为e的电子以速度v 从 M 处沿 MN 方向进入磁场,从 Q点离开磁场,则
A．电子在磁场中运动的时间
B．电子离开磁场时速度与PQ延长线夹角为，且
C．电子做圆周运动的半径为
D．洛伦兹力对电子做的功为
6．下列说法中，错误的是（　　）
A．E=kQ/r2仅适用于真空中点电荷形成的电场
B．电场中某点场强的方向与试探电荷的正负无关
C．电场强度的方向就是放入电场中的正电荷受到的电场力的方向
D．在一个以点电荷为中心，r为半径的球面上各处的电场强度都相同
7．M、N、P是半圆上的三点，O点是圆心，MN为直径，∠NOP=60°．在M、N点处各有一条垂直半圆面的长直导线，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1．若将M点的长直导线移至P点，O点的磁感应强度大小变为B2，则
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中c为a、b的中点．若一个运动的正电荷只受电场力先后经过a、b两点，a、b两点的电势分别为、，则　　
A．c 点电势为 2V
B．a 点的场强小于 b 点的场强
C．正电荷在 a 点的动能小于在 b 点的动能
D．正电荷在 a 点的电势能小于在 b 点的电势能
9．如图，a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是（　　）
A．沿O到c方向 B．沿O到a方向 C．沿O到d方向 D．沿O到b方向
10．电动势为E，内阻为r的电池与固定电阻、可变电阻R串联，如图所示，设，，当变阻器的滑动片自a端向b端滑动时，下列物理量中随之增加的是（　　）
A．电池的输出功率 B．变阻器消耗的功率
C．固定电阻上的消耗功率 D．电池内电阻上的消耗功率
11．一个足够长的竖直放置的磁铁结构如图所示．在图甲中磁铁的两个磁极分别为同心的圆和圆环．在两极之间的缝隙中，存在辐射状的磁场，磁场方向水平向外，某点的磁感应强度大小与该点到磁极中心轴的距离成反比．用横截面积一定的细金属丝制成的圆形单匝线圈，从某高度被无初速释放，在磁极缝隙间下落的过程中，线圈平面始终水平且保持与磁极共轴．线圈被释放后(　　)
A．线圈中没有感应电流，线圈做自由落体运动
B．在图甲俯视图中，线圈中感应电流沿逆时针方向
C．线圈有最大速度，线圈半径越大，最大速度越小
D．线圈有最大速度，线圈半径越大，最大速度越大
12．如图所示，a、b两点处分别固定有等量异种点电荷 和 ，c是线段ab的中点，d是ac的中点，e是ab的垂直平分线上的一点，且。将一个负试探点电荷先后放在d、c、e三点，三点所在处的电场强度分别为、、，则下列说法中正确的是（　　）
A．、、的方向不全部相同
B．改变e点在中垂线上的位置，则不可能
C．这个负试探点电荷沿着dc和ce两段直线路径移动时，其电势能会逐渐增大
D．这个负试探点电荷在d点和在e点所受电场力大小之比为
13．下列说法中正确的是（ ）
A．在静电场中电场强度为零的位置，电势也一定为零
B．放在静电场中某点的检验电荷的电荷量发生变化时，该检验电荷所受电场力与其电荷量的比值保持不变
C．在空间某位置放入一段检验电流元，若这段检验电流元不受磁场力作用，则该位置的磁感应强度大小一定为零
D．磁场中某点磁感应强度的方向，与放在该点的一段检验电流元所受磁力方向一致
三、实验题
14．某型号多用电表欧姆档的电路原理图如图甲所示。微安表G是欧姆表表头，其满偏电流，内阻。电源电动势，内阻。电阻箱和电阻箱的阻值调节范围均为。
(1)甲图中的a端应与_____（红或黑）表笔连接。
(2)某同学将图甲中的a、b端短接，为使微安表G满偏，则应调节=_____Ω；然后在a、b端之间接入一电阻后发现微安表半偏，则接入的电阻阻值为=_____Ω。
15．由于外力的作用而使材料电阻发生变化的现象称为“压阻效应”．某同学想设计一实验电路研究某薄固体电阻Rx(阻值变化范围为几欧到几十欧)的压阻效应，他从实验室中选择了如图甲所示的器材进行测量：
(1)为了较准确的测量，电流表的量程应选择________A．（选填“0.6A”或者“3A”）
(2)为保护电表，定值电阻R0的阻值应该选用________(填写字母)．
A．1Ω B．5Ω C．10Ω D．20Ω
(3)请在图甲上用笔画线代替导线将电路连接完整_________．
(4)该同学用砝码改变薄固体电阻Rx受到的压力，将双刀开关合到左侧，读出此时的电流表示数为I，又将双刀开关合到右侧，调节变阻箱到图乙数值时，电流表的示数也为I，则该压力下Rx阻值为________Ω.
四、解答题
16．如图所示，足够长光滑、平行金属导轨由倾斜、水平两部分在bb′处平滑连接构成，倾斜部分的倾角θ=30°，间距，右端接有阻值R=1.5Ω的定值电阻。在aa′与bb′之间存在垂直斜面的磁场。在bb′与cc′之间存在竖直方向的磁感应强度的匀强磁场（图中未画出）。一电阻r=0.5Ω的导体棒从斜面上aa′上方某处在t=0时刻由静止释放，1s时刻刚好到达aa′处，且开始在斜面的磁场中做匀速运动到达bb′处，最后金属棒静止于cc′处。导轨电阻不计，不计空气阻力以及导体棒在bb′处的能量损失，g取，求：
（1）金属棒的质量m；
（2）bb′与cc′之间的距离。
17．如图所示，匀强电场方向沿x轴的正方向，场强为E．在A（l，0）点有一个质量为m，电荷量为q的粒子，以沿y轴负方向的初速度v0开始运动，经过一段时间到达B（0，-l）点，（不计重力作用）．求：
（1）粒子的初速度v0的大小；
（2）当粒子到达B点时的速度v的大小．
18．如图所示，匀强电场水平向左，带正电物体沿绝缘、粗糙水平板向右直线运动，经A点时动能为80J，到达B点时动能为60J，物体从A运动到B的过程中克服电场力做功16J。则
（1）物体从A运动到B的过程中摩擦力做功Wf与电场力做功WE之比，摩擦力f与电场力F大小之比；
（2）物体从A点向右运动到最远处过程中电场力做的功；
（3）物体第二次经过B点时动能大小是多少？
19．如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；某粒子质量为m，电量为，粒子重力不计。将粒子从y轴上的P点静止释放，到达原点时速度为v0
（1）求粒子从开始运动到第二次通过x轴时运动的路程s和时间t；
（2）若将该粒子从P点以沿x轴正方向的初速度v1射入电场，该粒子运动中经过A点（图中未画出），经过A点时速度沿x轴正方向，已知A点的纵坐标为，求初速度v1；
（3）若将该粒子从P点以沿x轴正方向的初速度射入电场，该粒子运动中经过C点（图中未画出），已知C点的纵坐标为，求C点横坐标的可能值。
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参考答案：
1．BC
【解析】
【详解】
A．粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡
则
故沿直线通过速度选择器的带电粒子速率相同，A错误；
B．带电粒子在磁场中向左偏转，由左手定则，知粒子带正电，而速度选择器中的电场方向水平向右，即电场力水平向右，洛伦兹力水平向左，由左手定则知磁场方向一定垂直纸面向外，B正确；
C．经过速度选择器进入磁场的粒子速度相等，由半径公式知，粒子打在上的位置越靠近，则半径越小，粒子的比荷越大，C正确；
D．根据运动过程可知，打在上的粒子，在磁场中做匀速圆周运动的时间等于半个周期，由
粒子在磁场中运动的周期为
则磁场中的运动时间为
与带电粒子的比荷有关，D错误。
故选BC。
2．BD
【解析】
【详解】
A．带电油滴在平行板电容器中受重力和向上的电场力平衡，而匀强电场的方向向下，则油滴带负电，由平衡条件有，解得油滴的电荷量大小为为；故A错误.
B、平行板电容器的电量，而电容的大小，联立可得；而相对介电常数ε=1，则；故B正确.
CD．N板突然下移△d，电源一直接在电容器上，则电压U不变，电场力变小，为，则油滴的合外力向下，由牛顿第二定律，解得，方向向下；故C错误.
D．电容器的M板接地为0V，设油滴的位置P点距离M板为，则，电势能为，则金属板N下移△d，P点的电势为，则；故D正确.
3．BD
【解析】
【详解】
根据
得粒子出D形盒时的速度
则粒子出D形盒时的动能
带电粒子获得的最大动能与加速器两D形盒间电压大小无关；交流电的周期等于粒子的转动周期为
用同一回旋加速器分别加速氚核和α粒子，由于氚核的质量与电量的比值大于α粒子，则α粒子获得的最大动能较大，氚核获得的最大动能较小，氚核获得的最大速度较小，加速氚核的交流电源的周期较大，故BD正确，AC错误；
故选BD。
4．BC
【解析】
【详解】
A、t=0时刻穿过线框的磁通量为：，选项A错误；
B、根据法拉第电磁感应定律可知，t=0.2s时刻线框中感应电动势为；选项B正确；
C、在0～0.3s内通过线框中的电量，选项C正确；
D、由楞次定律可知，线圈中垂直纸面向外的磁通量增大，感应电流顺时针方向，根据左手定则安培力向右，所以线圈有向右运动的趋势，故D错误；
故选BC．
5．B
【解析】
【分析】
电子垂直射入匀强磁场中做匀速圆周运动，速度大小不变，洛伦兹力不做功，时间可根据弧长与速度之比求解．
【详解】
A、电子垂直射入匀强磁场中，由洛伦兹力提供向心力而做匀速圆周运动，运动时间为，故A错误；
B、C、电子离开磁场时速度与PQ延长线夹角为α，设粒子半径为r，如图所示:
根据几何关系，可得粒子半径：，粒子速度偏转的角度为α，则粒子转过的圆心角也为α，根据几何关系可得：，联立可得;故B正确，C错误；
D、洛伦兹力始终与速度垂直，不做功;故D错误.
故选B.
【点睛】
本题考查带电粒子在有界匀强磁场中的运动，解题关键是要知道带电粒子在磁场中作的是匀速圆周运动，应该用圆周运动的知识求时间，粒子不是类平抛运动不能运用运动的分解法求解时间．
6．D
【解析】
【详解】
E=kQ/r2仅适用于真空中点电荷形成的电场，选项A正确；电场中某点场强的方向与试探电荷的正负及电量均无关，选项B正确；电场强度的方向就是放入电场中的正电荷受到的电场力的方向，选项C正确；在一个以点电荷为中心，r为半径的球面上各处的电场强度大小都相同，但是方向不同，则场强不同，选项D错误；此题选择不正确的选项，故选D.
7．C
【解析】
【详解】
依题意，每根导线在O点产生的磁感强度为B1/2，方向竖直向上，则当M移至P点时，O点合磁感强度大小为：B2=2××cos60°=，则B2与B1之比为1：2．故选C.
点睛：磁感强度为矢量，在求合磁感强度时应先分别求得各导线O点的磁感强度再由矢量的合成方法-平行四边形求得总的磁感强度．
8．D
【解析】
【详解】
沿电场线方向电势降低，由题意知电场线向左，只有在匀强电场中c点的电势为2V．故A错误．一条电场线，无法判断电场线的疏密，就无法判断两点场强的大小，所以a点处的场强Ea可能小于b点处的场强，也可能大于Eb．故B错误．根据正电荷在电势高处电势能大，可知，正电荷从a点运动到b点的过程中克服电场力做功，电势能一定增大，而由能量守恒得知，其动能一定减小．故C错误，D正确．故选D．
9．A
【解析】
【详解】
根据题意，由右手螺旋定则知b与d导线电流产生磁场正好相互抵消，而a与c导线产生磁场正好相互叠加，由右手螺旋定则，则得磁场方向水平向左，当一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，根据左手定则可知，它所受洛伦兹力的方向向下.即由O到c，故A正确，B，C，D错误．
10．B
【解析】
【详解】
A．当外电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大，滑动片自a端向b端滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，由于R0=r，Rab=2r，则得知，电池的输出功率减小，故A错误；
B．将R0看成电源的内阻，则有
R0+r=2r
而Rab=2r，利用推论可知，变阻器消耗的功率增加，故B正确；
CD．电路中电流减小，固定电阻R0上和电源的内阻上消耗功率减小，故CD均错误。
【点睛】
本题中，对于定值电阻，根据电流的变化，即可判断其功率变化．对于电源的输出功率和变阻器消耗的功率，要充分利用推论进行分析。
11．D
【解析】
【详解】
线圈下落过程中，切割磁感线产生感应电流，在图l俯视图中，线圈中感应电流沿顺时针方向，故AB错误
线圈作加速度逐渐减小的加速运动，直到重力与安培力大小相等时，速度达到最大值，线圈做匀速运动，所以，所以可知最大速度只与磁感应强度有关，而磁感应强度大小与该点到磁极中心轴的距离成反比，所以半径越大，磁感应强度越小，则最大速度越大，故C错误D正确
故选D
12．B
【解析】
【详解】
A．由等量异种电荷的电场线分布规律，可知d，c，e三点的场强均水平向右，故A错误；
B．根据等量异种点电荷电场的特点，可知两个电荷连线上场强先减小后增大，即在中点处场强最小， ，在连线的中垂线上，中点处场强最大， ，因此d点的场强不可能小于e点，故B正确；
C．负试探电荷沿de运动时电场力做负功，电势能逐渐增大，负试探电荷沿ce运动时电场力不做功，电势能不变，故C错误；
D．设 ，则 , ，设ac连线与水平方向的夹角为 ，则
d点和e点电场强度分别为
负试探点电荷在d点和在e点所受电场力大小之比为
故D错误
故选B。
13．B
【解析】
【详解】
电势是人为规定的，与电场强度的大小无关，例如等量同种电荷连线的中点处电场强度为零，但电势不为零，A错误；电场中某点的电场强度大小与试探电荷无关，所以放在静电场中某点的检验电荷的电荷量发生变化时，该点的电场强度大小不变，即根据可知该检验电荷所受电场力F与其电荷量q的比值保持不变，B正确；当电流元方向和磁场方向平行时，不受磁场力作用，C错误；根据左手定则可知磁场中某点磁感应强度的方向，与放在该点的一段检验电流元所受磁力方向垂直，D错误．
14． 红 2049 3000
【解析】
【详解】
（1）[1]由图甲所示可知，图中的a端与欧姆表内置电源负极相连，a端应与红表笔连接。
（2）[2]由闭合电路欧姆定律可知
[3]当微安表半偏时，所测电阻阻值
15． 0.6 B 29.9
【解析】
【详解】
(1)由图可知，电源的电动势为3v，电阻在几欧到几十欧，所以电流表应选0.6A的量程；
(2) 整个回路总电流不能大于0.6A，而电动势为3V，因此总电阻略大于5欧姆，而电源内阻为1Ω，因此定值电阻R0的阻值应选5欧姆，即可保证电流不超过量程，也保证电流不太小；
(3)根据原理图从电源的正极开始沿电流方向进行连线，如图：
(4)根据闭合电路欧姆定律：，由于电流表示数相等，即电阻箱的阻值与电阻Rx阻值相等，由图乙可知电阻为．
16．（1）m=2kg；（2）x=20m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）从t=0到1s时刻，对导体棒，由动量定理
到达aa′后进入磁场匀速运动，切割产生的感应电动势
回路中的电流
金属棒受到的安培力
由平衡条件
F=mgsinθ
联立解得
m=2kg
（2）导体棒在bb＇与cc＇之间运动时，受安培力作用
由，可得
联立解得
x=20m
17．(1) (2)
【解析】
【详解】
（1）粒子在y方向上有：，在x方向上有：，又x=y=l，可得：
（2）设粒子到达B点时的速度为v，由动能定理有：，可得：
18．（1）1:4；（2）-64J；（3）36J
【解析】
【分析】
【详解】
(1)因为动能减少20J，由动能定理得
物体A到B过程中
(2)物体从A到B过程中，
则物体向右运动最远时动能变化量为
则可得
(3)物体A到B过程中摩擦力做功
物体从B向右运动到最远处 摩擦力做功Wf=-12J，物体从B向右运动到最远处，返回到B时摩擦力做功Wf=-24J，电场力W电=0，由动能定理可知
则
19．（1），；（2）；（3）若C点在Q左侧，则C点的横坐标为；若C点在Q点右侧，则C点的横坐标为。
【解析】
【详解】
（1）粒子在电场中运动的加速度
P到原点O的距离
P到O的时间
设粒子在磁场中运动半径为R，则有
粒子在磁场中运动时间
粒子第二次通过x轴时运动的路程
运动时间
（2）如图是粒子运动轨迹的一部分，图中可看出，粒子经过A点时沿x轴正方向。粒子由M点进入磁场时，沿x轴方向的速度为v1，沿y轴方向的速度为v0，则进入磁场的合速度
过M点作合速度v的垂线，过A点作平行于y轴的直线，两直线的交点O1即为圆心，AO2与x轴交点为D，AO2与MO2的夹角设为θ，则v与v1的夹角也为θ，粒子在磁场中的半径设为R1，则
可得
A点的纵坐标为，则
在三角形O1MD中有
解得
得
（3）如图画出了粒子经过C点的一种可能的情况，O2是圆心，O2Q与y轴平行，K是O2Q与x轴的交点，CQ平行x轴，CL平行y轴。
P到G沿x方向的距离
HI的沿x方向的距离与OG相等
同理可知
故P到I间的距离
同理可知
由上式可知
半径
在三解形CO2Q中有
C点的纵坐标为，故
解得
故I与C沿x轴距离为
若C点在Q点右侧，则I与C沿x轴距离为
考虑到粒子可能经过多个类似P到I这样的过程后经过C点，若C点在Q左侧，则C点的横坐标为
若C点在Q点右侧，则C点的横坐标为。
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