四川省邻水实验学校2020-2021学年高二上学期期中考试物理试卷 Word版含答案

邻水实验学校2020-2021学年高二上学期期中考试
物理试卷
一．单项选择题（11×4=44 分）
在静电场中，下列说法中正确的是： （ ） A．电场强度为零的点，电势也一定为零
电场强度处处相等的区域内，电势也一定处处相等
F
只在电场力作用下，正电荷一定从电势高的地方向电势低的地方移动 D．沿着电场线方向电势一定越来越低
磁感应强度 B ? ，与下列哪个物理量的表达式是不相同的物理方法（ ）
IL
F
A．加速度 a ? B．电场强度 E ? F m q
Q
C．电容C ? D．电阻 R ? U U I
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是
A．速率越大，周期越大 B．速率越小，周期越大 C．速度方向与磁场方向平行 D．速度方向与磁场方向垂直
4．1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质 D 形盒 D1、D2 构成，其间留有空隙，下列说法正确的是
A．离子由加速器的边缘进入加速器B．离子从磁场中获得能量
离子从电场中获得能量
增大电场间的电压，带电粒子的最大动能也增大
513143577470两个等量异种电荷的连线的垂直平分线上有 A、B、C 三点，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．a 点电势比 b 点高
a、b 两点的场强方向相同，b 点场强比 a 点大
a、b、c 三点和无穷远处等电势
一个电子在 a 点无初速释放，则它将在 c 点两侧往复振动
a、b、c、d 是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点。电场线与矩形所在的平面平行。已知 a 点的电势是 20V， b 点的电势是 24V，d 点的电势是 4V，如图。由此
可知，c 点的电势为
4V B．8V C．12V D．24V
7186295112395a d
20V 4V
b c
24V
某电场中等势面分布如图所示，图中虚线表示等势面，过 a、c 两点的等势面电势分别为
924115521018550 V 和 10 V，则 a、c 连线的中点 b 处的电势应A．等于 30 V
大于 30 V
小于 30V
可能等于 30 V
如图 2 所示，两平行金属板竖直放置，板上 A、B 两孔正好水平相对，板间电压为 500 V．一个动能为 400 eV 的电子从 A 孔沿垂直板方向射入电场中．经过一段时间电子离开电场， 则电子离开电场时的动能大小为 ( )
A．900 eV B．500 eV
C．400 eV D．100 eV
a b
G
U
两个较大的平行金属板 A、B 相距为 d，分别接在电压为 U 的电源正、负极上，这时质量为 m，带电量为–q 的油滴恰好静止在两板之间，如图所示，在其他条件不变的情况下，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中
A B
A．油滴将向上加速运动，电流计中的电流从 b 流向 a B．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从 a 流向 b C．油滴静止不动，电流计中的电流从 a 流向 b
D．油滴静止不动，电流计中的电流从 b 流向 a
10.如图所示，边长为 L 的正六边形 ABCDEF 的 5 条边上分别放置 5 根长度也为 L 的相同绝
3076575896620缘细棒．每根细棒均匀带上正电．现将电荷量为＋Q 的点电荷置于 BC 中点，此时正六边形几何中心 O 点的场强为零．若移走＋Q 及 AB 边上的细棒，则 O 点电场强度大小为(k 为静电力常量，不考虑绝缘棒及＋Q 之间的相互影响)( )
13．如图所示，边界 MN 上方存在区域足够大、方向垂直纸面向里的匀强磁场。有两个质量
和电荷量均相同的正、负离子，从 O 点以相同的速率射入磁场中，射入方向与边界成θ=600角。若不计重力。则
7115175-600075M N
kQ
L2
C.2 3kQ
3L2
4kQ 3L2
D.4 3kQ
3L2
A．正离子、负离子在磁场中运动时间相等B．正离子在磁场中运动时间是负离子的 2 倍
C．正离子在磁场中运动时间是负离子的 3 倍D．正负离子在磁场中运动轨道半径相等
14．如图所示，在 x ? 0 、y ? 0 的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于 xOy
如图所示，在直角三角形 acd 中，∠a＝60°，三根通电长直导线垂直纸面分别放置在 a、b、c 三点，其中 b 为 ac 的中点．三根导线中的电流大小分别为 I、2I、3I，方向均垂直纸面
向里．通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度 B＝kI，其中 I 表示电流强度，r
r
3088640617855表示该点到导线的距离，k 为常数．已知 a 点处导线在 d 点产生的磁感应强度大小为 B0，则d 点的磁感应强度大小为( )
平面向里，大小为 B ．现有一质量为 m 、电量为 q 的带正电粒子，从在 x 轴上的某点 P 沿着与 x 轴成 300 角的方向射入磁场。不计重力的影响，则下列有关说法中正确的是
y
A．B0 B．2B0 C. 3B0 D．4B0
二、多项选择题（5×4=20 分）
图中的四个图分别表示匀强磁场的磁感应强度 B、闭合电路中一部分通电直导线或运动的带电粒子所受磁场力的相互关系，其中正确是( )

O P x
× × × × ×
× × × × ×
× × × × B ×
× × × × ×
× × × ×
300
A．只要粒子的速率合适，粒子就可能通过坐标原点B．粒子一定不可能通过坐标原点
?m
粒子在磁场中运动所经历的时间可能为
F
v
F
I
B
I
F
B
F
v
B
B
A B C D
Bq
?m
粒子在磁场中运动所经历的时间可能为
6Bq
如图所示，两平行金属板间有一匀强电场，板长为 L，板间距离为 d，在板右端 L 处有一竖直放置的光屏 M，一带电荷量为 q，质量为 m 的质点从两板中央射入板间，最后垂直
在 M 屏上，则下列结论正确的是()
A．板间电场强度大小为 3mg/q B．板间电场强度大小为 2mg/q
C．质点在板间的运动时间和它从板的右端运动到光屏的时间相等D．质点在板间的运动时间大于它从板的右端运动到光屏的时间
如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平
面的压力为 FN1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为 FN2，则以下说法正确的是( )
36982405080A．弹簧长度将变长B．弹簧长度将变短C．FN1＞FN2 D．FN1＜FN2
三、计算题（6 分+8 分+10 分+12 分=36 分）
17．（6 分）如图所示，一束初速度为零的带电粒子流经电压 U1 的加速电场加速后，沿垂直
于偏转电场的场强方向进入偏转电场.已知偏转电场两平行板间的电势差为 U2，极板长为 L，
18．（8 分）如图所示，一束电子（电荷量为 e）以速度 v 垂直射入磁感应强度为 B、宽度为
d 的匀强磁场中，电子穿出磁场时速度方向与入射方向的夹角为30? ，电子的重力忽略不计， 求：
电子的质量 m ；
穿过磁场的时间 t 。
两板间的距离为 d，带电粒子通过偏转电场时速度的偏转角为θ.试证明: tan??
U 2 L 2U1d
19.(10 分) 如图所示，一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C，从静止开
始经电压为 U1=100V 的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角θ=60°，并接着沿半径方向进入一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，微粒
47637701047751513840504190射出磁场时的偏转角也为θ=60°。已知偏转电场中金属板长 L= 2 3cm ，圆形匀强磁场的半径 R=10 3cm ，重力忽略不计。求：
带电微粒经 U =100V 的电场加速后的速率；
20.如图所示，竖直平面内有一直角坐标系 xOy，x 轴沿水平方向．第二、三象限有垂直于坐
标平面向里的匀强磁场，与 x 轴成θ＝30°角的绝缘细杆固定在二、三象限；第四象限同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直于坐标平面向里、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，一质量为 m、电荷量为 q 的带电小球 a 穿在细杆上沿细杆匀速下滑，在 N 点脱离细杆恰能沿圆周
轨道运动到 x 轴上的 A 点，且速度方向垂直于 x 轴．已知 A 点到坐标原点 O 的距离为 3l，
2
小球a 与绝缘细杆的动摩擦因数μ＝ 3；qB＝ 5πg，重力加速度为 g，空气阻力忽略不计．求：
1
381889026670两金属板间偏转电场的电场强度 E； (3)．匀强磁场的磁感应强度的大小。

4 m 6l
8777605-1370330带电小球的电性及电场强度的大小 E；
第二、三象限里的磁场的磁感应强度大小 B1；
当带电小球 a 刚离开 N 点时，从 y 轴正半轴距原点 O 为 h＝20πl的 P 点(图中未画出)以某
3
一初速度水平向右平抛一个不带电的绝缘小球 b，b 球刚好在运动到 x 轴时与向上运动的 a
球相碰，则 b 球的初速度为多大？
物理答案
1.【答案】D
【解析】本题考查的是静电场中场强与电势的关系，电势沿着电场线方向逐渐降低，电场线密的地方场强大；D正确；电场强度为零的点，电势不一定为零；A错误；电场强度处处相等的区域内，电势不一定处处相等；B错误；如果正电荷具有一定的初动能，即使只有电场力作用，正电荷仍然可以从电势低的地方向电势高的地方运动；C错误；
2.【答案】A
【解析】磁感应强度false是计算式、定义式，false为决定式；A对
【答案】D
4.【答案】C
【解析】
试题分析：由false知，随着被加速离子的速度增大，离子在磁场中做圆周运动的轨道半径逐渐增大，所以离子必须由加速器中心附近进入加速器，A错误，离子在电场中被加速，使动能增加；在磁场中洛伦兹力不做功，离子做匀速圆周运动，动能不改变．磁场的作用是改变离子的速度方向，所以离子从电场中获得能量，C项正确，B项错误，粒子最大的速度与D型盒的半径有关系，与加速电压没关系，由此可知D项错误
5.【答案】C
6.【答案】B
【解析】把ｂｄ两点连接，四等分，如图，可见C点电势为８V
7【答案】C
【解析】本题考查的是对电场中等势面分布的理解问题。电场线密的地方场强大，疏的地方场强小，沿电场线方向电势逐渐降低，但不是均匀降低，所以a、c连线的中点b处的电势应小于30V。答案选C。
8【答案】C
【解析】由于电子动能Ek＝400 eV<500 eV，电子在电场中先做匀减速直线运动后反向做匀加速直线运动，最终从A孔出射，电场力做功为零，电子动能大小不变．C项正确．
9【答案】C
【解析】本题考查的是平行板电容器各项参数的关系问题，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中，电容器的电容将减小，由于电源电压不变，false，板间场强不变，则油滴静止不动，由false，Q减小，电流计中的电流从a流向b，C正确；
10.答案　D
解析　根据对称性，AF与CD边上的细棒在O点产生的电场强度叠加为零，AB与ED边上的细棒在O点产生的电场强度叠加为零．BC中点的点电荷在O点产生的电场强度大小为E1＝＝，因EF边上的细棒与BC中点的点电荷在O点产生的电场强度叠加为零，则EF边上的细棒在O点产生的电场强度大小为E2＝E1＝，故每根细棒在O点产生的电场强度大小均为，移走＋Q及AB边上的细棒，O点的电场强度即为EF与ED边上的细棒在O点产生的合场强，这两个场强夹角为60°，所以叠加后电场强度大小为E0＝2×cos 30°＝，故选D.
11.答案　D
解析　设直角三角形的ad边长为r，则ac边长为2r，根据直导线产生的磁感应强度公式可得a点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B0＝k，由安培定则知方向水平向左；同理有c点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B1＝k＝B0，方向竖直向下；b点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B2＝k＝2B0，方向垂直于bd斜向左下方；
如图所示：

因＝＝tan 60°，可知B1和B0的合磁感应强度沿B2的方向，故d点的磁感应强度大小为B合＝B2＋＝4B0，方向垂直于bd斜向左下方，故选D.
12.【答案】AD
【解析】
试题分析：根据左手定则，磁感线穿入手心，大拇指指向导线的运动方向，则四指的指向为感应电流的方向，可判断出AD选项正确
13.【答案】BD
【解析】
试题分析：由左手定则可知道正离子向左偏转，在磁场中运动轨迹所对的圆心角为240°，则在磁场中运动时间为false，负离子在磁场中向右偏转，运动轨迹所对的圆心角为120°，在磁场中运动时间为false，正离子、负离子在磁场中运动时间不相等，AC错，B对；false因为正负离子质量和电荷量均相同所以在磁场中运动半径相等，D对
14.【答案】BC
【解析】如果粒子过原点，那么OP连线为圆上的一条弦，粒子肯定飞出磁场，A错；假设不成立，所以B对；当粒子为正电荷时，如果粒子从y轴上的某一点飞出磁场，由此可知圆心角可能为90°，由周期为false可知粒子的运动时间为false，C对；
15【答案】BC
【解析】当质点所受电场力方向向上且大于重力时，质点才可能垂直打到屏上．由运动的合成与分解，可知质点在水平方向上一直做匀速直线运动，所以质点在电场中做类平抛运动的时间和在重力场中做斜上抛运动的时间相等．由运动规律可知质点在水平方向上做匀速直线运动，vx＝v0；在竖直方向上：在电场中vy＝at，如图所示，离开电场后质点做斜上抛运动，vy＝gt，由此运动过程的对称性可知a＝g，由牛顿第二定律得：qE－mg＝ma＝mg，解得：E＝2mg/q.故B、C正确．
16.答案：　BC
解析：　转换研究对象法．画出导体棒所在处的磁感线，用左手定则可判断出条形磁铁对导体棒的安培力斜向右下方，由牛顿第三定律可知，导体棒对条形磁铁的力斜向左上方，所以弹簧长度将变短，FN1＞FN2，答案为B、C.
17.【答案】见解析
【解析】设带电粒子离开加速电场时的速度为v0由动能定理得
false① 2分
带电粒子进人偏转电场后，在电场力作用下做匀变速曲线运动其中平行于极板方向做匀速直线运动，垂直于极板方向做匀加速直线运动
即:L=v0t② 1分
false③ 1分
由②③得false④ 1分
带电粒子通过偏转电场时的偏转角正切值
false 1分
18【答案】
（1）电子在磁场中运动，只受洛伦兹力作用，故其轨迹是圆弧的一部分，又因为F洛⊥v，故圆心在电子穿入和穿出磁场时受到洛伦兹力指向的交点上，设为 O点。
由几何知识可知，false所对圆心角false，OB为半径r
r=d/sin30°=2d （1分）
又由false （2分）
得 false （1分）
（2）由于false所对圆心角是30°，因此穿过时间false （1分）
由于false （2分）
故false （1分）
19.【答案】
(1)．1.0×104m/s(2)．E=10000V/m(3)．
【解析】（1）带电微粒经加速电场加速后速度为v1，
根据动能定理： （1分）
=1． 0×104m/s （1分）
（2）带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动。在水平方向微粒做匀速直线运动。水平方向：（1分）
带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动，加速度为a，出电场时竖直方向速度为v2=at
竖直方向： （1分）
由几何关系 （1分） E=10000V/m（1分）
（3）设带电粒子进磁场时的速度大小为v，则（1分）
由粒子运动的对称性可知，入射速度方向过磁场区域圆心，则出射速度反向延长线过磁场区域圆心，粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
346710069850则轨迹半径为（1分）
由（1分）
得 （1分）
20.答案　(1)带正电　　(2)　(3)
解析　(1)由带电小球a在第四象限内做圆周运动，知小球a所受电场力与其重力平衡且小球a所受电场力竖直向上，
即mg＝qE，故小球a带正电，
解得E＝ （2分）
(2)带电小球a从N点运动到A点的过程中，洛伦兹力提供小球做圆周运动的向心力，设运动半径为R，有：
qvB＝m 1分
由几何关系有R＋Rsin θ＝l 1分
解得R＝l，v＝ 1分
带电小球a在杆上匀速下滑时，由平衡条件有
mgsin θ＝μ(qvB1－mgcos θ) 1分
解得B1＝ 1分
带电小球a在第四象限内做匀速圆周运动的周期T＝＝2
带电小球a第一次在第一象限从A点竖直上抛又返回到A点所用的时间为
t0＝＝ 1分
绝缘小球b平抛运动至x轴上的时间为
t＝＝2 1分
小球a从N点到A点所用时间为t1，
则t1＝故两球相碰有t＝＋n(t0＋) 1分
联立解得n＝1
设绝缘小球b平抛的初速度为v0，则R＝v0t 1分
解得v0＝. 1分