物理安徽省合肥市小庙中学学年高二上学期期末试题.docx
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物理安徽省合肥市小庙中学学年高二上学期期末试题
2014-2015学年安徽省合肥市小庙中学高二（上）
期末物理试卷
一、本题共10小题．每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．请把答案填入后面的答题卡．
1．（4分）首先发现电流周围存在磁场的科学家是（ ）
A．安培
B．特斯拉
C．阿斯顿
D．奥斯特
考点：
物理学史．
分析：
根据对物理上有重大贡献的物理学家的了解和对物理基础知识的掌握解答．
解答：
解：
1820年丹麦物理学家奥斯特在人类历史上首先发现了通电直导线周围存在磁场，即电流的磁效应．
故选D．
点评：
本题考查了物理学常识：
电生磁是由哪位科学家发现的，记清每位物理学家的贡献是解题的关键．
2．（4分）在赤道附近沿东西方向放置着一根导体．若通以由西向东的电流，则此导体所受安培力的方向为（ ）
A．向上
B．向下
C．向南
D．向北
考点：
左手定则．
分析：
赤道处的地磁场由南向北，电流方向由西向东，由左手定则可以判断出导体所受安培力的方向．
解答：
解：
赤道处的地磁场由南向北，电流方向由西向东，由左手定则可知，安培力竖直向上；
故选A．
点评：
本题是一道基础题，掌握左手定则、知道赤道上地磁场的方向即可正确解题．
3．（4分）电子、质子、氘核、氚核以同样的速度垂直射入同一匀强磁场做匀速圆周运动，其中轨道半径最大的是（ ）
A．电子
B．质子
C．氘核
D．氚核
考点：
带电粒子在匀强磁场中的运动．
专题：
带电粒子在磁场中的运动专题．
分析：
该题考察了带电量相同，质量不同的带电粒子以相同的速度进入同一匀强磁场中做圆周运动时半径的关系．由半径公式可以发现，质量越大，轨道半径越大．
解答：
解：
电子、质子、氘核、氚核四种粒子的带电量多少是相同，但是质量是不相同的，m电子＜m质子＜m氘核＜m氚核，
带电粒子在磁场中运动的轨道半径公式为
，它们以相同的速度进入同一匀强磁场，轨道半径是与质量成正比的，
所以氚核的轨道半径是最大的．选项ABC错误，选项D正确．
故选D．
点评：
该题可以由电量多少相同和质量不同，延伸为带电粒子的比荷不同，从而判断运动轨道半径的不同．由半径公式
可知，在速度和磁场强度相同的情况下，运动半径与带电粒子的比荷是成反比的．
4．（4分）下列说法正确的是（ ）
A．空间各点磁场的方向就是该点磁感线的切线方向
B．磁感线越密，该处磁通量越大
C．磁感线越疏，该处磁感应强度越大
D．近距离平行放置的两个条形磁铁同名磁极间的磁场是匀强磁场
考点：
磁感应强度．
分析：
磁场的方向就是该点磁感线的切线方向．磁感线越密，该处磁感应强度越大．磁感线越疏，该处磁感应强度越小．近距离平行放置的两个条形磁铁异名磁极间的磁场是匀强磁场．
解答：
解：
A、根据磁感线的物理意义可知，磁场的方向就是该点磁感线的切线方向．故A正确．
B、磁感线越密，该处磁感应强度越大，穿过线圈的磁通量不一定越大．故B错误．
C、磁感线越疏，该处磁感应强度越小．帮C错误．
D、近距离平行放置的两个条形磁铁异名磁极间的磁场是匀强磁场．故D错误．
故选A
点评：
本题考查磁感线的物理意义．磁感线可以形象表示磁场的强弱和方向，其磁感线的切线方向就是该点的磁场方向，其疏密表示磁感应强度的相对大小．
5．（4分）在图示的电路中，电源的电动势E，内阻为r；R1、R3为定值电阻，R2为滑动变阻器，滑片为P，C为电容器，A、V为安培表和伏特表．当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中，下述说法正确的是（ ）
A．伏特表示数变小
B．安培表示数变小
C．电容器C所带电量增多
D．P点电势降低
考点：
闭合电路的欧姆定律．
专题：
恒定电流专题．
分析：
在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，变阻器在路电阻减小，外电阻减小，根据欧姆定律分析干路电流如何变化和电阻R1两端电压的变化，即可知道两电表读数的变化．电容器C的电压等于电阻R2两端的电压，分析并联部分电压的变化，即知道电容器的电压如何变化，根据干路电流与通过R2的电流变化情况，分析电流表的变化．
解答：
解：
在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，变阻器在路电阻减小，外电阻减小，干路电流增大，电阻R1两端电压增大，则电压表示数变大．
电阻R2两端的电压U2=E﹣I（R1+r），I增大，其他量不变，则U2变小，电容器板间电压变小，由Q=CU知其带电量减小．
根据外电路中顺着电流方向，电势降低，可知a的电势大于零，U2变小，则a点的电势降低．
通过R2的电流I2减小，通过电流表的电流IA=I﹣I2，I增大，I2减小，则IA增大．即安培表示数变大．故D正确，ABC错误．
故选：
D
点评：
本题是电路动态变化分析问题，要抓住不变量：
电源的电动势、内阻及定值电阻的阻值不变，进行分析．根据电流方向判断电势高低，由电压的变化判断电势的变化．
6．（4分）下列说法中正确的是（ ）
A．电荷在某处不受电场力作用，但该处电场强度不一定为零
B．一小段通电导体在某处不受安培力作用，则该处磁感应强度一定为零
C．当置于匀强磁场中的导体长度和电流大小一定时，那么导体所受的安培力大小也是一定的
D．在磁感应强度为B的匀强磁场中，长为L、电流为I的载流导体所受到的安培力的大小，介于零和BIL之间
考点：
磁感应强度．
分析：
由电场力公式F=qE则知，电荷在某处不受电场力作用，该处电场强度一定为零．一小段通电导体在某处不受安培力作用，该处磁感应强度不一定为零．若导线与磁场平行时，不受安培力，但B不等于零．导体所受的安培力大小与导体长度、电流大小及导线与磁场方向的夹角有关．
解答：
解：
A、由电场力公式F=qE则知，电荷在某处不受电场力作用F=0，则该处电场强度E一定为零．故A错误．
B、将一小段通电导体平行放入磁场中，不受安培力作用，但磁感应强度不为零．故B错误．
C、当置于匀强磁场中的导体长度和电流大小一定时，导体所受的安培力大小不一定，还与导线与磁场方向的夹角有关．故C错误．
D、在感应强度为B的匀强磁场中，当导线与磁场垂直时，导体所受到的安培力最大为BIL，当导线与磁场平行时，不受安培力，所以导体所受到的安培力的大小介于零和BIL之间．故D正确．
故选：
D
点评：
本题要抓住磁场与电场特性的区别：
电荷在电场中一定受电场力，但通电导线在磁场中不一定受安培力，导线与磁场平行时不安培力．
7．（4分）如图，在xOy平面中有一通电直导线与Ox、Oy轴相交，导线中电流方向如图所示．该区域有匀强磁场，通电直导线所受磁场力的方向与Oz轴的正方向相同．该磁场的磁感应强度的方向可能是（ ）
A．沿x轴正方向
B．沿y轴负方向
C．沿z轴正方向
D．沿z轴负方向
考点：
磁感应强度
分析：
通电导线在磁场中受到安培力，根据左手定则可确定安培力的方向，由安培力方向与磁场和电流方向所构成的平面垂直，即可求解．
解答：
解：
根据左手定则，安培力必须与电流和磁场构成的平面垂直，故场的方向一定在xOy平面内，故C错误，D错误；
若磁场的方向沿Y轴负方向，符合左手定则，故B正确；
若磁场的方向沿x轴正方向，不符合左手定则，故A错误；
故选：
B．
点评：
查左手定则，并让学生理解安培力、电流与磁场三方向的关系，同时安培力必须与电流和磁场构成的平面垂直；
注意：
左手定则中，磁感线不一定垂直穿过手掌心．
8．（4分）（2003•顺德区模拟）关于带负电的粒子（重力可忽略不计），下面说法中正确的是（ ）
①沿电场线方向飞入匀强电场，电场力做功，动能增加
②垂直电场线方向飞入匀强电场，电场力做功，动能增加
③垂直磁感线方向飞入匀强磁场，磁场力不做功，动能不变
④沿磁感线方向飞入匀强磁场，磁场力做功，动能增加．
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
考点：
带电粒子在匀强电场中的运动；带电粒子在匀强磁场中的运动．
专题：
带电粒子在电场中的运动专题．
分析：
根据粒子的速度方向与受到的电场力或磁场力，由力与速度的夹角来决定是否做功，做正功还是负功，从而确定动能是否变化．
解答：
解：
粒子当平行电场进入时，与电场力同向时电场力做正功，动能增加；当与电场力反向时，电场力做负功，动能减小．当垂直进入电场时，电场力做正功，导致动能增加．当粒子平行磁场方向进入时，不受到磁场力的作用．而当垂直进入磁场时，所受到的磁场力始终垂直于速度的方向，因此磁场力不做功，则动能不变．故②③正确，①④错误．
故选B
点评：
考查力与速度的关系，从而掌握力做正功，还是负功，进而确定物体的动能增加与否．并理解洛伦兹力存在受到条件限制．
9．（4分）图中带箭头的直线是某电场中的一条电场线，在这条直线上有a、b两点，若用Ea、Eb表示a、b两点的场强大小，则：
（ ）
A．电场线是从a指向b，所以有Ea＞Eb
B．a、b两点的场强方向相同
C．若一负电荷从b点逆电场线方向移到a点，则电场力对该电荷做负功
D．若此电场是由一负点电荷所产生的，则有Ea＞Eb
考点：
电场线；电场强度．
专题：
电场力与电势的性质专题．
分析：
由于A、B两点所在的电场线是直线，A、B两点电场强度方向相同．电场线的大小由电场线的疏密表示，一条电场线无法判断疏密，就无法确定A、B两处场强的大小．
解答：
解：
A、a、b在一条电场线上，无法判断电场线的疏密，也就无法判断a、b两点电场强度的大小，故A错误；
B、由题，电场强度的方向即为该点电场线的切线方向，a、b两点所在的电场线是直线，则a、b两点电场强度方向必定相同．故B正确．
C、负电荷从b点逆电场线方向移到a点，受到电场力的方向由b到a，所以电场力做正功．故C错误．
D、负电荷产生的电场线成汇聚状，且指向负电荷，所以电场线的分布是b点比a点密集，所以Ea＜Eb．故D错误．
故选B
点评：
本题要抓住电场线的疏密表示电场强度的相对大小，但一条电线线，不能反映电场线的疏密，所以不能确定场强的大小．
10．（4分）如图所示，两板间距为d的平行板电容器与电源连接，电键k闭合．电容器两板间有一质量为m，带电量为q的微粒静止不动．下列各叙述中正确的是（ ）
A．微粒带的是正电
B．电源电动势大小为
C．断开电键k，微粒将向下做加速运动
D．保持电键k闭合，把电容器两板距离增大，微粒将向下做加速运动
考点：
匀强电场中电势差和电场强度的关系；电容
分析：
由题，带电荷量为q的微粒静止不动，受力平衡，根据电场力方向与场强方向的关系，确定微粒的电性．由平衡条件求解板间电压，板间电压等于电源的电动势．断开电键K，或保持电键K闭合，把电容器两极板距离增大，根据微粒所受电场力有无变化，分析微粒是否运动
解答：
解：
A、如图板间场强方向向下．微粒处于静止状态，受到向上的电场力，则微粒带的是负电．故A错误．
B、板间电压等于电源的电动势．由平衡条件得，mg=q
，得到E=U=
．故B错误．
C、断开电键K，板间电压与场强均不变，微粒所受的电场力不变，所以微粒仍将保持静止状态．故C错误．
D、保持电键K闭合，板间电压U不变，把电容器两极板距离增大，板间电场强度E=
，则知E减小，微粒所受的电场力减小，微粒将向下加速运动．故D正确．
故选：
D
点评：
微粒能否运动，关键是分析电场力是否变化．当电容器的电量和正对面积不变，板间距离变化时，板间场强不变．
二、本题共4小题．每小空为2分，画图为4分，共20分．请将答案填在题中横线上或按题目要求作答．
11．（2分）如图所示，线圈ABCO面积为0.4m2，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，方向为x轴正方向．在线圈由图示位置绕z轴向下转过60°的过程中，通过线圈的磁通量改变 3.46×10﹣2 Wb．
考点：
磁通量．
分析：
匀强磁场中，当线圈平面跟磁场方向相互平行时，通过线圈的磁通量Φ=0，根据此公式求解磁通量．当线圈平面与磁场不垂直时，可根据公式Φ=BScosα，α是线圈平面与磁场方向的夹角，进行计算．
解答：
解：
由题图示实线位置中，线圈平面跟磁场方向平行，通过线圈的磁通量Φ1=0．
在线圈由图示位置绕z轴向下转过60°时，磁通量为：
Φ2=BSsin60°=0.1×0.4×
Wb=3.46×10﹣2Wb
则通过线圈的磁通量改变量为：
△Φ=Φ2﹣Φ1=3.46×10﹣2Wb
故答案为：
3.46×10﹣2
点评：
本题的关键是掌握匀强磁场中穿过线圈的磁通量公式Φ=BScosα，知道α是线圈平面与磁场方向的夹角，并能正确运用．
12．（4分）电流表内阻Rg=3kΩ，满偏电流Ig=100μA，要把这个电流表改装成量程为3V的电压表，应在电流表上 串 联（填：
并或串联）一个电阻R1= 27 KΩ的分压电阻．
考点：
把电流表改装成电压表．
专题：
实验题；恒定电流专题．
分析：
电流表改装成电压表要串联电阻分压，串联的阻值为R=
﹣Rg，U为改装后的量程．
解答：
解：
改装成电压表要串联电阻分压，串阻值为：
R=
﹣Rg=
﹣3000=27000Ω=27kΩ
故答案为：
串联；27KΩ．
点评：
考查的电压表的改装原理，明确串联电阻的分压作用，会求串联电阻阻值．
13．（4分）如图所示，放在马蹄形磁铁两极之间的导体棒ab，当通有自b到a的电流时受到向右的安培力作用，则磁铁的上端是 N 极．如磁铁上端是S极，导体棒中的电流方向自a到b，则导体棒受到的安培力方向向 右 ．
考点：
安培力；左手定则
分析：
根据左手定则判断磁场和安培力的方向，磁感线垂直于掌心，大拇指与四指垂直，在同一个平面内，电流方向与四指方向相同，大拇指方向为安培力方向．
解答：
解：
电流方向由b到a，安培力向右，根据左手定则，知磁场方向竖直向下，所以磁铁上端是N极．磁铁上端是S极，电流方向自a到b，根据左手定则，知安培力方向向右．
故答案为：
N，右．
点评：
解决本题的关键掌握左手定则判断磁场方向、电流方向和安培力方向的关系．
14．（10分）在用电压表和电流表测两节电池串联的电动势的内电阻时，除备有电池、电键、足量的导线外，还有下列仪器可供选择：
A．电流表A1（0～0.6A）
B．电流表A2（0～3A）
C．电压表V1（0～3V）
D．电压表V2（0～15V）
E．滑动变阻器R1（20Ω，2A）
F．滑动变阻器R2（1750Ω，3A）
应该选用的仪器（写出前面的字母） ACE ．
一个学生用以上仪器测得如下表中的数据，在图中所示的坐标系中画出U﹣I图象，从图中可得电源的电动势为 2.94 V，内阻为 2.4 Ω．
序号
1
2
3
4
5
6
U/V
2.70
2.50
2.30
2.00
1.80
1.62
I/A
0.08
0.16
0.25
0.36
0.45
0.50
考点：
测定电源的电动势和内阻．
专题：
实验题；恒定电流专题．
分析：
由题意可知待测电源的电动势，则根据安全性和准确性可选出电压表；由电路的接法可得出电流表；根据表中数据选择合适的标度，利用描点法得出各坐标点，再由用直线各点相连即为U﹣I图象；图象与纵坐标的交点为表示电源的电动势；图象的斜率表示电源的内阻．
解答：
解：
（1）两节干电池的电动势为3V，故电压表应选3V；滑动变阻器应便用调节，故滑动变阻器应选20Ω的；电路中的电流由下表中数据可知没有超过0.6A，故电流表应选0.6A的；故应该选用的仪器为A、C、E．
（2）由表中数据选择标度如图，将各点描点图中，用直线将各点相连；U﹣I图象在坐标系中画出如下图所示；
（3）从图中可得电源的电动势为2.94（2.93﹣3.00均可）V，内阻为r=
=2.4Ω（2.4～2.5均可）．
故答案为：
ACE；图象如下图；2.94V；2.4Ω．
点评：
本题考查仪表的选择及数据的处理，注意图象的意义，特别是截距及斜率的含义要明确．
三、本题共4大题．每小题10分，共40分．解答应写出必要的文字说明及重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
15．（10分）如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab=5cm，bc=12cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60°角，一个电荷量为q=4×10﹣8C的正电荷从a移到b电场力做功为W1=1.2×10﹣6J求：
（1）匀强电场的场强E=？
（2）电荷从b移到c电场力做功W2=？
（3）a、c两点的电势差Uac=？
考点：
电势能；电势差；电势．
专题：
电场力与电势的性质专题．
分析：
（1）根据电场力做功公式W=qEd，求解电场强度，d是电场线方向两点间的距离．
（2）电场力做功公式W=qEd，求解电荷从b移到c电场力做功W2．
（3）先求出电荷从a到c电场力做功，再求解a、c两点的电势差Uac．
解答：
解：
（1）由题，由W1=qElab得
E=
=
=600V/m
（2）电荷从b移到c电场力做功为
W2=qElbccos60°=4×10﹣8×600×0.12×0.5J=1.44×10﹣6J
（3）电荷从a移到c电场力做功为
Wac=W1+W2
则a、c两点的电势差为
=
=66V．
答：
（1）匀强电场的场强E=600V/m．
（2）电荷从b移到c电场力做功W2=1.44×10﹣6J．
（3）a、c两点的电势差Uac=66V．
点评：
匀强电场中电场力做功公式W=qEd中，d是两点间沿电场线方向的距离，求功时要注意判断功的正负．
16．（10分）如图所示，电源的电动势为6.5V，内阻为1Ω，两只相同的小灯泡L1和L2上面都标有“6V、3W”的字样．
（1）闭合开关S1，试计算L1中的电流和加在L1上的电压．
（2）闭合开关S1，再闭合开关S2，试计算L2中的电流和加在L2上的电压．
有同学做了如下解答：
（1）小灯泡L1和L2的电阻都为：
R=U2额/P额=62/3Ω=12Ω干路中的电流：
I=E/（R+r）=6.5/（12+1）A=0.5A小灯泡L1上的电压即为路端电压：
U1=E﹣Ir=（6.5﹣0.5×1）V=6V
（2）因小灯泡L1与小灯泡L2并联，小灯泡L2上的电压U2=6V小灯泡L2中的电流：
I2=U2/R2=6/12A=0.5A
你认为这位同学的解答正确吗？
为什么？
请把你的想法说出来，再把你的解答过程写出来．
考点：
测定电源的电动势和内阻．
专题：
实验题；恒定电流专题．
分析：
本题考查了闭合电路欧姆定律以及电路串并联知识在实际电路中的应用．
解答：
解：
这位同学对
（1）的解答是正确的．但对
（2）的解答是错误的，原因是S2闭合后，外电路的总电阻改变了，小灯泡L1两端的电压随之改变，不再是6V．
（2）的正确解法如下：
S2闭合后，干路中电流为：
A=0.93A
通过小灯泡L1和L2的电流：
I1=I2=I/2=0.47A
L2两端的电压：
U2=I2R=0.47×12V=5.6V
点评：
对考虑电源内阻的情况，特别注意外电阻的改变对路端电压的影响．
17．（10分）如图所示，半径为r的圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．现有一带电离子（不计重力）从A以速度v沿圆形区域的直径射入磁场，已知离子从C点射出磁场的方向与入射方向间的夹角为60°．
求：
①该离子带何种电荷；
②该离子的电荷量与质量之比
．
考点：
带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．
专题：
带电粒子在磁场中的运动专题．
分析：
①离子在A点受到的洛伦兹力向下，根据左手定则判断电性．
②画出轨迹，由几何知识求出半径，根据牛顿第二定律求出比荷．
解答：
解：
（1）离子在A点受到的洛伦兹力向下，根据左手定则判断得知该离子带负电
（2）离子的偏向角为θ=600轨迹如图所示
由
得
﹣﹣﹣①
由几何知识得R=rcot30°﹣﹣②
由①②得
故
答：
①该离子带负电荷；
②该离子的电荷量与质量之比
．
点评：
本题是粒子在磁场中圆周运动的轨迹问题，关键是运用几何知识画出轨迹、求出半径．
18．（10分）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造如图所示．设离子源S产生离子，离子产生出来时速度很小，可以看作速度为零．产生的离子经过电压为U的电场加速后（图中未画出），进入一平行板电容器C中，电场E和磁场B1相互垂直，具有某一速度的离子将沿图中虚直线穿过两板间的空间而不发生偏转，而具有其他速度的离子发生偏转．最后离子再进入磁感应强度为B2的匀强磁场，沿着半圆周运动，到达记录它的照相底片上的P点，根据以上材料回答下列问题：
（1）证明能穿过平行板电容器C的离子具有的速度v=
；
（2）若测到P点到入口S1的距离为x，证明离子的质量m=
．
考点：
带电粒子在匀强电场中的运动；动能定理的应用
专题：
带电粒子在电场中的运动专题．
分析：
（1）某一速度的离子将沿图中虚直线穿过两板间的空间而不发生偏转，通过平衡得出电场力和洛伦兹力的关系，从而得出离子的速度．
（2）离子进入偏转电场后，做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力得出质量的表达式．
解答：
证明：
（1）当带电粒子所受的电场力与洛伦兹力平衡时，它才能穿过平行板电容器．
由平衡条件有qE=qvB1所以v=
…①
（2）带电粒子在加速电场中由动能定理有qU=
…②
进入平行板电容器C中速度不变．进入B2的匀强磁场时做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，所以有
qvB2=
…③
由②③得m=
．
点评：
解决本题的关键知道粒子在两板间做匀速直线运动，进入偏转电场后做匀速圆周运动，结合平衡和牛顿第二定律进行求解．
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