江苏省南通市天星湖中学2015-2016学年高二上学期期中考试物理（选修）试题

2015-2016学年第一学期期中考试
高二物理（选修）试题
考试时间：100分钟 分值：120分
命题人：王金兵 审定人：王仁泉
（第Ⅰ卷 选择题 共54分）
单项选择题（本题包括6小题，每小题3分，共18分。）
一、单选题(本大题共6小题，共18分，每小题只有一个选项符合题意)
1. 关于磁场对通电直导线的作用力，下列说法中正确的是(　　)
A. 通电直导线跟磁场方向平行时作用力最小，但不为零
B. 通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大
C. 作用力的方向与磁场方向可能相同
D. 通电直导线跟磁场方向不垂直时肯定无作用力
2. 如图，当滑动变阻器的滑片P向上端移动时，则电表示数的变化情况是(　　)
A. V 1减小，V 2增大，A增大
B. V 1增大，V 2减小，A增大
C. V 1增大，V 2增大，A减小
D. V 1减小，V 2减小，A减小
3. 水平桌面上有一闭合铝环，在铝环轴线上方有一条形磁铁．如图所示，当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速运动时，下列判断正确的是(　　)
A. 铝环有收缩的趋势，对桌面压力增大
B. 铝环有扩张的趋势，对桌面压力增大
C. 铝环有收缩的趋势，对桌面压力减小
D. 铝环有扩张的趋势，对桌面压力减小
4. 两个电阻R 1=8Ω，R 2=2Ω并联在电路中，欲使两个电阻消耗的电功率相等，可行的办法是(　　)
A. 用一个阻值为2Ω的电阻与R 2串联
B. 用一个阻值来6Ω的电阻与R 2串联
C. 用一个阻值为6Ω的电阻与R 1串联
D. 用一个阻值为2Ω的电阻与R 1串联
5. 某一电源的路端电压与电流的关系 ( http: / / www.21cnjy.com )和电阻R 1、R 2的电压与电流的关系如图所示．用此电源和电阻R 1、R 2组成电路．R 1、R 2可以同时接入电路，也可以单独接入电路．为使电源输出功率最大，可采用的接法是(　　)
A. 将R 1、R 2串联后接到电源两端
B. 将R 1、R 2并联后接到电源两端
C. 将R 1单独接到电源两端
D. 将R 2单独接到电源两端
6. 边长为a的闭合金属正三角形框架， ( http: / / www.21cnjy.com )完全处于垂直于框架平面 的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图所示，则选项中图象规律与这一过程相符合的是(　　)
A. ( http: / / www.21cnjy.com ) B. ( http: / / www.21cnjy.com ) C. D.
二、多选题(本大题共5小题，共25分)
7. （多选）如图，一束带电粒子以一定 ( http: / / www.21cnjy.com )的初速度沿直线 通过由相互正交的匀强磁场（ B）和匀强电场（ E）组成的速度选择器，然后粒子通过平板 S上的狭缝 P，进入另一匀强磁场（ B'），最终打在 A 1 A 2上，下列表述正确的是
A. 粒子带负电
B. 所有打在A1A2上的粒子，在磁场B'中运动时间都相同
C. 能通过狭缝 P的带电粒子的速率等于
D. 粒子打在 A 1 A 2上的位置越靠近 P，粒子的比荷 越大
8. （多选）磁流体发 ( http: / / www.21cnjy.com )电是一项新兴技术。如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于发电机。把两个极板与用电器相连，则
A. 用电器中的电流方向从A到B
B. 用电器中的电流方向从B到A
C. 若只增强磁场，发电机的电动势增大
D. 若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大
9. （多选）如图，正方形线框的边 ( http: / / www.21cnjy.com )长为 L，电容器的电容量为 C。 正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁感应强度以 k的变化率均匀减小时，则
A. 线框产生的感应电动势大小为kL2
B. 电压表没有读数
C. a点的电势高于b点的电势
D. 电容器所带的电荷量为零
10. （多选）如下图所示电路 ( http: / / www.21cnjy.com )，电表都是理想电表， R 2＝ r。当闭合电键S，触片 P向左滑动过程中，四块电表的读数均发生变化，设在滑动过程中A 1，A 2，V 1，V 2的同一时刻读数分别是 I 1， I 2， U 1， U 2；电表示数的变化量的绝对值分别是Δ I 1，Δ I 2，Δ U 1，Δ U 2，那么下列说法正确的是
A. A1减小，A2减小
B. V1增大，V2减小
C. 均为定值
D. 电源的输出功率在减小，效率在降低
11. （多选）如图所示，水平传送带带动两金属杆匀速向右运动，传送带右侧与两光滑平行金属导轨平滑连接，导轨与水平面间夹角为30°，两虚线 EF、 GH之间有垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为 B，磁场宽度为 L，两金属杆的长度和两导轨的间距均为 d，两金属杆 a、 b质量均为 m，两杆与导轨接触良好。当金属杆 a进入磁场后恰好做匀速直线运动，当金属杆 a离开磁场时，金属杆 b恰好进入磁场，则
A. 金属杆b进入磁场后做加速运动
B. 金属杆b进入磁场后做匀速运动
C. 两杆在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为mgL
D. 两杆在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为mgL／2

（第Ⅱ卷 非选择题 共77分）
三、实验题探究题(本大题共2小题，每个空2分，作图4分共24分)
12. 某课外活动小组，探究小灯泡的伏安特性曲线，实验所用的器材有：小灯泡（2.5V，0.3 A），电压表V（量程3V，15V），电流表A（量程0.6 A，3.0 A），滑动变阻器 R（阻值0～5 Ω），电源，电键，导线若干，测量时要求小灯泡两端电压从0开始变化；
( http: / / www.21cnjy.com )
(1) 先粗测小灯泡的电阻，将多用 ( http: / / www.21cnjy.com )电表面板上旋钮旋到____▲____（填 R×1挡、 R×10挡、 R×100挡、 R×1 k挡），将两表笔短接，并调零，将红、黑表笔分别与小灯泡两极相接触，测得小灯泡的阻值如图所示，其读数为___▲____Ω。

(2) 这是一位同学做实验时的连线情况，在闭 ( http: / / www.21cnjy.com )合电键进行实验之前，请指出该同学的实验操作中存在的不正当之处，_________▲_____、______▲_________。
13. 测定某电阻丝的电阻率”实验
(1)实验中，用螺旋测微器测量一种电阻值很大的电阻丝直径，刻度位置如图所示，则电阻丝的直径是 ▲ cm。 ( http: / / www.21cnjy.com )
(2)用多用电表的欧姆挡粗测这种电阻丝的阻值：
已知此电阻丝的阻值约为几十千欧，下面给出了实验操作步骤
a.旋转选择开关S，使其尖端对准交流500V挡，并拔出两表笔
b．将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，而后断开两表笔
c．将两表笔分别连接到被测电阻丝的两端，测出阻值后，断开两表笔
d．旋转选择开关S，使其尖端对准欧姆挡的某一挡位
合理的实验步骤顺序是： ▲ (填写相应的字母)。旋转选择开关其尖端应对准的欧姆挡位是 ▲ ；根据该挡位和表中指针所示位置，电阻丝的阻值约为 ▲ Ω。
(3)用电流表和电压表较精确测定此电阻丝的阻值，实验室提供下列可选用的器材:
电压表V(量程3V，内阻约50kΩ)
电流表A 1(量程200μA，内阻约200Ω)
电流表A 2(量程5mA，内阻约20Ω)
电流表A 3(量程0.6A，内阻约1Ω)
滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)
电源E(电源电压为4V)
开关S、导线
a．在所提供的电流表中应选用 ▲ (填字母代号)；
b．在虚线框中画出测电阻的实验电路▲；
(4)分别用L、d、R X表示电阻丝的长度、直径和阻值，则电阻率表达式为ρ= ▲ 。
四、计算题(本大题共4小题，共53分)
14. （12分） 如图所示，在空间中存在垂直纸面向外，宽度为 d的 有界匀强磁场．一质量为 m，带电量为 q的粒子自下边界的 P点处以速度 v沿与下边界成30°角的方向垂直射入磁场，恰能垂直于上边界射出，不计粒子重力，题中 d， m， q， v均为已知量．则：
(1) 粒子带何种电荷？
(2) 磁场磁感应强度为多少？

15. （15分）如图 ( http: / / www.21cnjy.com )甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S=200cm 2，匝数n=1000，线圈电阻r=1.0Ω。线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R=4.0Ω。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：
(1) 在t=2.0s时刻，通过电阻R的感应电流大小；
(2) 在t=5.0s时刻，电阻R消耗的电功率；
(3) 0～6.0s内整个闭合电路中产生的热量。
16. （13分） 如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1Ω．一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2kg，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5．在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8T．将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，求此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为是多少？(重力加速度g取10m/s 2，sin37°=0.6)
17. （13分） 如 ( http: / / www.21cnjy.com )图所示，在x轴上方有一匀强电场，场强大小为E，方向竖直向下．在x轴下方有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里．在x轴上有一点p，离原点距离为a．现有一带电量为+q，质量为m的粒子，不计重力，从0＜x＜a区间某点由静止开始释放后，能经过p点．试求：
(1)释放瞬间粒子的加速度；
(2)释放点的坐标x、y应满足的关系式？
高二期中试卷
【答案】
一、客观题
1. B 2. C 3. A 4. A 5. C
6. B 7. CD 8. ACD 9. BC 10. ABC
11. BC
二、主观题
12. （1） R×1挡 5.0 （2）电流表应外接 滑动端应置于最右端（每空2分）
13. ( http: / / www.21cnjy.com )
(1) 0.0642 (0.0640--0.0644) ；(2) dbca ;x1k ；3.20x10 4(3) a．A1；b．如图 (4)
14. 解：（1）粒子可以垂直上边界射出，由左手定则可知，粒子带正电
（2）粒子在磁场中运动轨迹如图所示，设圆周运动半径为 r，由几何关系可得
rcos30°＝ d
由向心力公式
由以上两式可解得
( http: / / www.21cnjy.com )
15. （1）根据法拉第电磁感应定律，0～4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流。t=2.0s时的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流
解得，I 1=0.2A
（2）由图象可知，在4.0～6.0s时间内，线圈中产生的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律，t=5.0s时闭合回路中的感应电流
电阻消耗的电功率
（3）根据焦耳定律，0～4.0s内闭合电路中产生的热量
4．0～6.0s内闭合电路中产生的热量
0～6.0s内闭合电路中产生的热量
Q=Q 1+Q 2=7.2J
16. 解：小灯泡稳定发光时，导体棒MN做匀速运动，所受合力为零，在沿斜面方向上，根据平衡条件得：
mgsin37°=μmgcos37°+ILB
则得：I=
又 I=
联立得：v= = m/s=5m/s
闭合回路的总功率为
P= = W=2W
小灯泡和导体棒MN的电阻相等，消耗的功率相等，则小灯泡消耗的电功率为：P 灯= P=1W
答：此后导体棒MN的运动速度为5m/s，小灯泡消耗的电功率是1W．
17. 解：(1)要使粒子从静止开始能经过P点，其初始位置必须在匀强电场区域里，根据牛顿第二定律得： ( http: / / www.21cnjy.com )
释放瞬间粒子的加速度为a= ，方向沿y轴负方向．
(2)由于粒子从0＜x＜a区间某点由静止开始释放，轨迹如图．
由于粒子可能偏转一个、十个…半圆到达P点，由几何知识得
a-x=2nR(n=1，2，3，…)①
设释放处距O的距离为y，则有
qEy= mv2 ②
又 qvB=m ③
联立①②③得
答：
(1)释放瞬间粒子的加速度为 ，方向沿y轴负方向．
(2)释放点的坐标x、y应满足的关系式 ．
【解析】
1.
解：通电导体受安培力的条件为导线与磁场 ( http: / / www.21cnjy.com )有一定夹角，当通电直导线与磁场方向平行时，导线不受安培力作用，当导线与磁场方向垂直时，安培力最大，最大值为F=BIL，根据左手定则可知安培力的方向与磁场垂直，故ACD错误，B正确．
故选B．
2.
解：当滑动变阻器的滑片向上端移动时 ( http: / / www.21cnjy.com )，变阻器接入电路的电阻增大，变阻器与定值电阻并联的总电阻增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析可知总电流I变小，电源的内电压变小，路端电压U变大，即V 1增大．
电阻R 1的电压变小，则并联部分的电压增大，可知电压表V 2示数增大，所以电阻R 2的电流增大，因总电流变小，所以A示数减小．故C正确，ABD错误．
故选：C
3.
解：根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合导体环内的磁通量增大，因此线圈做出的反应是面积有收缩的趋势，同时将远离磁铁，故增大了和桌面的挤压程度，从而使导体环对桌面压力增大，选项A正确，BCD错误．
故选：A
4.
解：两电阻并联，由P=P= 可知
P 1：P 2=R 2：R 1=1：4，要使这两个电阻消耗的电功率相等，只能减小P 2为原来的 ；
只要使R 2两端的电压减半(R 2不变)，电功率就可以减小为原来的 ，所以串联一个等值电阻(2Ω)即可．
故选A．
5.
解：由图象得到：电源的电动势为E=3V， ( http: / / www.21cnjy.com )内阻为r=0.5Ω，R 1单独接到电源两端输出功率为P 出1=1.5V×3A=4.5W，R 2单独接到电源两端输出功率则为P 出2=2V×2A=4W．
由电阻的伏安特性曲线求出R 1=0.5Ω、R 2=1Ω，当将R 1、R 2串联后接到电源两端利用欧姆定律可得电路电流I 串=1.5A，此时电源的输出功率P 串=I 串 2(R 1+R 2)=3.75W．两电阻并联时，利用欧姆定律可得电路电流I 并=3.6A，此时电源的输出功率P 并=EI 并-I 并 2r=4.32W．所以将R 1单独接到电源两端时电源的输出功率最大．
故选C
6.
解：A、B感应电动势E=BLv=B 2xtan30°v= ，则E与x成正比．故A错误，B正确．
C、线框匀速运动F 外=F 安=BIL，I= ，E=BLv，得到F 外= ，L=
则F 外= ，B、R、v一定，则F 外∝x 2．故C错误．
D、外力的功率P 外=F 外v= ，P 外∝x 2故C错误．
故选C
7. 带电粒子在磁场 B'中根据左手定则可以判断带电粒子带正电，A选项错误；带电粒子在速度选择器中做直线运动，则电场力与洛伦兹力等大反向， Eq＝ Bqv，可得： ，C选项正确；根据洛伦兹力充当向心力可得： ，则 ，越靠近 P， r越小，粒子的比荷越大，D选项正确；所有打在 A 1 A 2上的粒子在磁场 B'中都只有半个周期，且周期 ，因比荷不同，因此，打在 A 1 A 2上的粒子在磁场 B'中运动时间不同，B选项错误。
8. 由左手定则，正离子受力向上偏 ( http: / / www.21cnjy.com )，上极板带正电，用电器中的电流方向从 A到 B，故A对，B错；由于磁流体发电机产生的电动势，可等效成长为板间距离 L的导体切割磁感线产生电动势 E＝ BLv，故C、D对。
9. 由于线框的一半放在磁场中，因此线框产生的感应电动势大小为 kL 2/2，A选项错误；由于线框所产生的感应电动势是恒定的，且线框连接了一个电容器，相当于电路断路，外电压等于电动势，内电压为零，而接电压表的这部分相当于内路，因此，电压表两端无电压，电压表没有读数，B选项正确；根据楞次定律可以判断， a点的电势高于 b点的电势，C选项正确；电容器所带电荷量为，D选项错误。
10. 【 命题意图】 本题考查恒 ( http: / / www.21cnjy.com )定电流的动态电路，意在考查考生对动态电路的分析和推理能力。
【 解题思路】 滑片 P向左滑动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路总电阻增大，干路电流 I减小，A 2减小，根据 U 1＝ E－ Ur－ IR 2可知V 1增大，根据 I＝ U/ R可知通过 R 0的电流 I 0增大，则A 1示数 I 1＝ I－ I 0减小，而V 2示数 U 2＝ IR 2减小，AB均对；根据欧姆定律可知Δ U 2：Δ I 2＝ R 2为定值，又Δ U 1＝Δ U 2＋Δ Ur，Δ U 1：Δ I 2＝ R 2＋ r为定值，C对；外电路电阻越大，电源效率越大，D错。
11.
【命题意图】 本题考查动能定理、共点力平衡、安培力、感应电动势、功能关系等考点，意在考查考生对电磁感应与力学综合问题的综合分析能力及发散思维能力。
【解题思路】 两杆从导轨顶端进入磁场过程中，均只有重力做功，故进入磁场时速度大小相等，金属杆 a进入磁场后匀速运动， b进入磁场后， a离开磁场，金属杆 b受力与金属杆 a受力情况相同，故也做匀速运动，A项错，B项正确；两杆匀速穿过磁场，减少的重力势能转化为回路的电热，即 Q＝2 mgLsin 30°＝ mgL，C项正确，D项错。
12. 【命题意图】 本题考查欧姆表操作与电阻测量实验，意在考查考生使用欧姆表并读数的能力以及对实验电路操作中存在的不当之处进行分析的能力。
【 解题思路】 （1）因小灯泡电阻 ，故粗测小灯泡的电阻时，应将旋钮旋到 R×1挡；由图示知小灯泡的电阻为5.0 Ω。
（2）该同学的实验操作中存在的不当之处为：电流表应外接；滑动端应置于最左端（因采用分压电路）。
13.
试题分析：游标卡尺读数为0.0643cm。用多用电表测量电阻，先选档，进行d步骤，然后进行欧姆调零，进行b步骤，再把两表笔与电阻相连，测量电阻，进行c步骤，测量完毕，进行a步骤。选择开关选择 1k 档位，测量值为32kΩ，电源电动势为3V，则电流小0.1mA，因此电流表选A1，电流表内阻远小于被测电阻阻值，电流表采用内接法，滑动变阻器阻值远小于被测量电阻阻值，采用分压接法，电路如图所示。由 得， 。
14. 略
15. 略
16.
导体棒MN先向下做加速运动，后 ( http: / / www.21cnjy.com )当导体棒所受合力为零时，导体棒做匀速直线运动，达到稳定状态，灯泡发光也稳定．由平衡条件可以求出导体棒MN匀速运动的速度；由E=BLv求出导体棒产生的感应电动势，然后由闭合电路欧姆定律及电功率公式求出灯泡消耗的功率．
17.
(1)要使粒子从静止开始能经过P点，其 ( http: / / www.21cnjy.com )初始位置必须在匀强电场区域里，由电场加速获得速度才能到达P点．释放瞬间，粒子不计重力，只受到电场力作用，根据牛顿第二定律求解加速度；
(2)粒子先加速后磁场偏转，由几何知识得到磁场中圆周运动的半径与OP距离间的关系：a=2nR (=n=1，2，3，…)．分别根据动能定理和牛顿第二定律求解电场加速粒子获得的速度、磁场中轨迹半径表达式，即可求出初始坐标满足的条件；