山西省太原市第五中学2016-2017学年高二物理(理)上学期期末考试试题(解析版

1、山西省太原市第五中学2016-2017 学年高二物理（理）上学期期末考试试题一、选择题（每小题4 分，共 48 分， 1-8 小题为单项选择题；9-12 小题为多项选择题，漏选得2 分，多选错选得0 分）1. 历史上很多物理学家为电磁学的研究做出了贡献，下列说法正确的是()A. 奥斯特发现了电流的磁效应B. 欧姆发现了电荷之间存在相互作用力，并得出真空中点电荷之间作用力的表达式C. 库伦通过扭称实验建立了库仑定律，并比较精确地测得元电荷e 的数值D. 韦伯提出了分子电流假说，说明了一切磁现象都是由电流产生的【答案】 A【解析】 A、奥斯特发现了电流的磁效应, 故 A正确；B、库仑发现了电荷之间

2、存在相互作用力, 并得出真空中点电荷之间作用力的表达式,故 B错误；C、库伦通过扭秤实验建立了库仑定律, 美国物理学家密立根比较精确地测得元电荷e 的数值 , 故 C 错误；D、安培提出了分子电流假说, 说明了一切磁现象都是由电流产生的,故 D错误.故选： A。2. 如图的有界圆形磁场，半径为R，磁感应强度为 B ，一个质量为 m，电量为 e 的带电粒子，从边界向圆心射入磁场，离开磁场时方向与射入方向的夹角为120，则粒子通过磁场所用的时间是（）A.B.C.D.【答案】 C【解析】粒子做匀速圆周运动的轨迹如图所示,由几何知识知转过的圆心角为60 ,粒子在磁场中的运动时间为:，故 C 正确， A

3、BD 错误。故选： C。学。科。网 .学。科。网 .学。科。网 .学。科。网 .学。科。网 .学。科。网 .学。科。网 .学。科。网 .3. 两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力） ，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后粒子的：（）A.轨道半径增大，角速度增大B.轨道半径增大，角速度减小C. 轨道半径减小，速度增大D.轨道半径减小，速度不变【答案】 D【解析】带电粒子在磁场中只受到洛伦兹力，粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有，得其轨道半径，从较强磁场区域进入较弱磁场区域后，粒子的质量、速度、带电量都不变，磁场强度变小，因

4、此半径变大；半径变大，速度不变，可知角速度减小，故D 正确， ABC错误。故选： D。4. 如图所示，在两等量异种点电荷连线上有D 、 E、 F 三点，且 DE EF。 K 、 M 、 L 分别为过 D 、 E、 F 三点的等势面一不计重力的带负电粒子，从a 点射入电场，运动轨迹如图中实线所示，以|Wab|表示该粒子从a 点到 b 点电场力做功的数值，以|Wbc|表示该粒子从b 点到 c 点电场力做功的数值，则A.|Wab| |W bc|B.|Wab| |Wbc|C. 粒子由 a 点到 b 点，动能减少D.a 点的电势较b 点的电势低【答案】 C【解析】解：A 、B 根据等量异种点电荷电场线的

5、分布情况可知，DE 段场强大于EF 段场强，由公式 U=Ed 定性分析得知，DE 间电势差的绝对值大于EF 间电势差的绝对值，由电场力做功公式W=qU 得， |Wab| |W bc|故 A 错误，B 也错误C、D 由图看出，电荷的轨迹向左弯曲，则知其所受的电场力大致向左，所以等量异种点电荷中正电荷在左侧，负电荷在右侧， a 点的电势高于b 点的电势， 粒子由 a 到 b 过程中， 电势能增大， 动能减小 故 C 正确，D 错误故选 C考点：等势面；电势分析： 由题， DE=EF ，根据电场线的疏密， 可判断出间电势差与 EF 间电势差的大小 由电场力做功公式DE 段和 EF 段场强的大小， 由

6、公式 U=Ed 定性分析 DE W=qU 分析电场力做功大小 由轨迹的弯曲方向判断电荷所受的电场力大致方向，确定电场力做功的正负，判断电势能的大小及电势的高低点评：本题要对等量异种点电荷周围电场线的分布情况要掌握，用公式U=Ed 定性可分析电势差的大小5. 一带负电的粒子只在电场力作用下沿x 轴正向运动， 其电势 随位移 x 变化的关系如图所示，其中 0 x2段是关于直线x=x 1 对称的曲线， x2 x3 段是直线，则下列说法不正确 的是 :（）A. 粒子在 0x2 段做匀变速运动， x2 x3 段做匀速直线运动B. x 2 x3 段的电场强度大小方向均不变，为一定值C. x 1 处电场强度

7、大小为零D. 粒子在 0 处的动能小于在 x3 的动能【答案】 AB. x 2x3 段斜率不变，是匀强电场，电场强度大小方向均不变，为一定值，故B 正确；C.x 1 处的斜率为零，电场强度大小为零，故C 正确；D. 根据动能定理， 0x3 过程中，即粒子在0 处的动能小于在x3 的动能， 故 D 正确。本题选择错误答案，故选A。6. 如图所示的闭合电路， E 是电源、 R1 是定值电阻、 R2 是滑动变阻器， C 是平行板电容器。初始时带电小球恰好静止在平行板电容器中。现在将R2 的滑片从右向左匀速滑动，R2 的电阻是粗细均匀的金属线电阻。v 表示带电小球速度，U C 表示电容器极板之间电压，

8、q 表示电容器极板所带电量，F 表示带电小球所受的电场力，t 表示时间（从R2 的滑片开始滑动时计时），则下列图象中正确的是（）A.AB.BC.CD.D【答案】 C【解析】 C、根据闭合电路欧姆定律, 有 :，故 :,故与 R2 是线性关系；因为将 R2 的滑片匀速向左滑动, R2 的电阻是粗细均匀的金属线电阻, 故 R2 随着时间均匀增加, 故与 t 是线性关系 ,故 C正确；A、因为 Uc 是减小的，故极板间的场强也是减小的，故电场力是减小的，故加速度是变化的，不可能是匀变速直线运动，故A 错误；B、因为与 t 是线性关系， 故 Uc 与时间不是线性关系，根据 Q=CU ，电容器的带电量与

9、时间不是线性关系，故 B错误；D、根据 U=Ed 和 F=qE ，电场力与Uc 是线性关系；而U c 与时间不是线性关系，故F 与 t 不是线性关系，故D 错误；故选： C。7. 已知通电长直导线周围某点的磁感应强度，即磁感应强度B 与导线中的电流I 成正比，与该点到导线的距离r 成反比。如图所示，两根平行长直导线相距为R，通以大小、方向均相同的电流。规定磁场方向垂直纸面向里为正，在0 R 区间内磁感应强度B 随r 变化的图线可能是()A.AB.BC.CD.D【答案】C【解析】试题分析：通电导线周围有磁场存在，磁场除大小之外还有方向，所以合磁场通过矢量叠加来处理根据右手螺旋定则可得知电流方向与

10、磁场方向的关系解：根据右手螺旋定则可得左边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向里，右边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向外，离导线越远磁场越弱，在两根导线中间位置磁场为零由于规定B 的正方向垂直纸面向里，所以C 正确，ABD错误；故选：C【点评】由于电流大小相等，方向相同，所以两根连线的中点磁场刚好为零，从中点向两边移动磁场越来越强，左边的磁场垂直纸面向里，右边的磁场垂直纸面向外8. 如图所示，两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场E 和匀强磁场B 中，轨道两端在同一高度上，两个相同的带正电小球a、 b 同时从轨道左端最高点由静止释放，且在运动中始终能通过各自轨道的最

11、低点M 、 N，则（）A.两小球某次到达轨道最低点时的速度可能有vN=v MB. 两小球都能到达轨道的最右端C. 小球 b 第一次到达 N 点的时刻与小球 a 第一次到达 M 点的时刻相同D. a 小球受到的电场力一定不大于a 的重力， b 小球受到的最大洛伦兹力可能大于b 的重力【答案】 D【解析】解：小球在磁场中运动，在最低点进行受力分析可知：FM mg Bqv 1 =m解得： FM =m+mg+Bqv 1 小球在电场中运动，在最低点受力分析可知：FN mg=m解得： FN =m+mgA 、 C、由于小球在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒；而小球在电场中运动受到的

12、电场力对小球做负功，到达最低点时的速度的大小较小，所以在电场中运动的时间也长，故A ， C错误；B 、由于小球在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒，所以小球可以到达轨道的另一端，而电场力对小球做负功，所以小球在达到轨道另一端之前速度就减为零了，故不能到达最右端，故B错误；D 、如果重力小于电场力，则小球不能到达最低端，所以a 小球受到的电场力一定不大于a 的重力，而洛伦兹力跟速度有关系，所以有可能大于b 的重力，如果重力小于电场力，则小球不能到达最低端，所以a 小球受到的电场力一定不大于a 的重力，而洛伦兹力跟速度有关系，所以有可能大于b 的重力如果重力小于电场力，则小

13、球不能到达最低端，所以a 小球受到的电场力一定不大于a 的重力，而洛伦兹力跟速度有关系，所以有可能大于b 的重力由于受到电场力作用的小球能到达最低点，则电场力不可能大于重力，否则不能自动到达最低点；因光滑，则洛伦兹力对小球运动没有影响，而洛伦兹力与速度有关，因此洛伦兹力可能大于重力，故D 正确；故选： D【点评】伦兹力对小球不做功，但是洛伦兹力影响了球对轨道的作用力，在电场中的小球，电场力对小球做功，影响小球的速度的大小，从而影响小球对轨道的压力的大小9. 如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为 r 且小于灯泡 L1 的冷态电阻（不发光时的电阻） 。开关闭合后两灯泡均发光，现在将滑动变阻器

14、的滑片P 稍向下滑动，则（）A. 电源的内电压减小B. 电灯 L1 变亮C. 电流表读数变大D. 电源的输出功率变小【答案】 AD【解析】 试题分析： 滑片向下互动， 滑动变阻器阻值变大，并联电阻变大， 总电阻变大， 总电流变小，电源内电压变小，选项 A 对。总电流变小，灯泡变暗选项 B 错。内电压变小，灯泡电压变小，并联电压变大，灯泡电流变大，根据并联各支路电流之和等于总电流，总电流变小，所以流过滑动变阻器的电流变小，电流表示数变小选项C 对。于灯泡 L 1 的冷态电阻大于电源内阻，灯泡发光后电阻变大，即外电阻大于电源内阻，随外电阻增大，输出功率减小，外电阻越接近电源内阻电源输出功率越大，选

15、项D对。考点：动态电路10. 有两个匀强磁场域I 和II ，II中的磁感应强度是I 中的a 倍，两个速率相同的电子分别在两磁场区域做匀速圆周运动。与I 中运动的电子相比，II 中的电子（）A.运动轨迹的半径是I 中的a 倍B. 向心力的大小是 I 中的 a 倍C. 做圆周运动的周期是I 中的 a 倍D. 做圆周运动的角速度是I 中的 a 倍【答案】 BD【解析】设 中的磁感应强度为 B，则 中的磁感应强度为 aB，A. 根据电子在磁场中运动的半径公式可知， 中的电子运动轨迹的半径为， 中的电子运动轨迹的半径为，所以 中的电子运动轨迹的半径是 中的 1/a 倍，故 A 错误；B. 电子在磁场运动

16、的洛伦兹力作为向心力，所以 中的电子的向心力大小为qvB ， 中的电子的向心力大小为 aqvB，所以 的电子的向心力大小是 中的 a 倍，故 B 正确；C. 根据电子在磁场中运动的周期公式可知， 中的电子运动周期为， 中的电子运动周期为，所以 中的电子运动轨迹的周期是 中的 1/a 倍，故 C 错误；D. 做圆周运动的角速度=2/T中的电子运动角速度为qB/m，中的电子运动角速度为aqB/m，所以在 的电子做圆周运动的角速度是 中的 a 倍，故 D 正确；故选： BD.点睛：电子在磁场中做的圆周运动，洛伦兹力作为向心力，根据圆周运动的周期公式和半径公式逐项分析即可11. 如图所示，某空间存在正

17、交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a 点进入电磁场并刚好能沿ab 直线向上运动，下列说法正确的是（）A. 微粒一定带负电B. 微粒动能一定减小C. 微粒的电势能一定增加D. 微粒的机械能一定增加【答案】 AD【解析】试题分析：对带电粒子进行受力分析，受到竖直向下的重力，水平方向的电场力和垂直于虚线的洛伦兹力，由于带电粒子做直线运动，所以洛伦兹力只能垂直于虚线向上，从而可判断粒子的电性（带负电），同时可知电场力的方向向左，再根据各力的做功情况，即可判断各选项的正误解：根据做直线运动的条件和受力情况（如图所示）可知，微粒一定带负电，且做匀速直线运动，所以选

18、项A正确，选项B 错误由于电场力向左，对微粒做正功，电势能一定减小，选项C 错误由能量守恒可知，电势能减小，机械能一定增加，所以选项D 正确故选AD 【点评】带电粒子在重力场、电场、磁场的复合场中，只要是做直线运动，一定是匀速直线运动（v 与 B不平行）若速度是变的，洛伦兹力会变，合力就是变的，合力与速度不在一条直线上，带电体就会做曲线运动12. 如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面为一正方形的匀强磁场区，在从ab 边离开磁场的电子中，下列判断正确的是（）A. 从 b 点离开的电子速度最大B. 从 b 点离开的电子在磁场中运动时间最长C. 从 b 点离开的电子速度偏转角最大D

19、. 在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合【答案】 AD【解析】试题分析：由轨道半径的大小确定速度的大小，由偏转角的大小确定时间的大小解：电子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，则有：evB=得： R=电子在磁场中的运动时间为：t=为转过的圆心角，也是速度的偏向角A 同为电子， B 也相同，故R 越大， v 也越大从b 点离开时半径最大故A 正确B 、 C 从 b 点离开时，偏转角最小（为）；从 a 点离开时，偏转角为最大（为）故 C 错误从b 点出来速度的偏向角最小，故时间最小故B 错误D 若运动时间相同，则偏转角相同，为同一轨迹故D 正确故选： AD【点评】粒子运动的轨道半径的公式为R

20、=，得 R 大， V 大用 t=可求出在磁场中的运动时间二、实验题（每空 1 分，共 12 分）13. 在如图所示的电路中，四节干电池串联作为电源，小灯泡A 、 B 的规格均为 “ 3.8V0.3A ”，合上开关 S后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，A 、B 灯都不亮（电路中只有一处故障）(1) 用多用电表的直流电压挡检查故障 选择开关置于下列量程的_挡较为合适 ( 用字母序号表示 )A 2.5VB10VC 50VD 250V 测得 c、d 间电压约为5.8V ， e、 f 间电压为 0，则故障是（ _）A A 灯丝断开BB 灯丝断开C d、e 间连线断开D B 灯被短路(2) 接着利用欧姆表

21、的 “ 挡1”测电阻，欧姆表经过欧姆调零 测试前，一定要将电路中的开关S_； 测c、 d 间和e、 f 间的电阻时， 某次测量结果如图所示，读数为_，此时测量的是_间电阻根据小灯泡的规格计算出的电阻为_，它不等于测量值，原因是：_.【答案】(1). B(2). A(3).断开(4). 6(5). e、 f(6). 12.7(7).欧姆表测量时小灯泡未工作，小灯泡温度低，电阻小【解析】试题分析： （ 1）选择的量程要安全，以及要使指针指在中间附近结合电源的电动势选择合适的量程根据测得的电压判断故障的原因（ 2）欧姆表测量电阻时，开关 S 需断开欧姆表的读数等于表盘读数乘以倍率根据欧姆定律求出灯泡

22、正常发光时的电阻，通过温度升高，电阻率变大，分析计算出的电阻与测量电阻不等的原因解： 因为电源的电动势大约6V ，要使电压档选择的量程要安全以及准确，则选择开关选择10V 的量程故B 正确故选： B 测得 c、d 间电压约为5.8V ，接近电源电动势，e、f 间电压为0，可知灯泡A 断路故A 正确故选： A（ 2）用欧姆表测量电阻时，电键应断开，使得待测电阻与电源不相连欧姆表的读数为61=6，因为cd间断路，知测量的是ef间的电阻根据R=得，小灯泡的电阻为R=它不等于测量值，原因是温度高时金属丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻（或测量出的电阻是常温下的电阻）故答案为：（ 1） B 、

23、 A （ 2） 断开， e、 f； 12.7，温度高时金属丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻（或测量出的电阻是常温下的电阻）【点评】解决本题的关键掌握欧姆表的使用方法和注意事项，以及会进行故障分析14. 同学们想用物理上学到的知识来测定某种型号电池的电动势和内阻，已知这个电池的电动势约为11 13V ，内阻小于3，由于直流电压表量程只有3V ，需要将这只电压表通过连接一固定电阻(用电阻箱代替 )，改装为量程为15V的电压表， 然后再用伏安法测电池的电动势和内阻，以下是他们的实验操作过程：(1) 把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，实验步骤如下，完成填空第一步：按电路图连接实物第二步

24、：把滑动变阻器滑片移到最右端，把电阻箱阻值调到零第三步：闭合开关，把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为3V第四步：把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为_V第五步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为15V的电压表(2) 实验可供选择的器材有：A 电压表 (量程为 3V ，内阻约2k )B 电流表 (量程为 3A ，内阻约 0.1 )C电阻箱 (阻值范围0 9999 )D 电阻箱 (阻值范围0 999 )E滑动变阻器(阻值为 020，额定电流2A)F滑动变阻器(阻值为 0 20k ，额定电流0.2A)电阻箱应选 _，滑动变阻器应选_(3) 用该扩大了量程

25、的电压表 (电压表的表盘没变 )，测电池电动势 E 和内阻 r，实验电路如图乙所示，得到多组电压U 和电流I 的值，并作出U I 图线如图丙所示，可知电池的电动势为_V ，内阻为_.【答案】(1). 0.6V(2). C(3). E(4). 11.5(5). 2.5【解析】闭合电键，把滑动变阻器滑动片调到适当位置，使电压表读数为3V ，要使电压表量程变为原来的五倍，把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为。电压表（量程为3V ，内阻2k） ，要将其改装成15V的电压表，需串联8K 的电阻，电阻箱应选C电阻箱（阻值范围09999）因为电路中要有明显的电流，滑动变阻器应选择E滑动变阻器（阻值为0 2

26、0，额定电流2A ）根据 U-I 图线的纵截距和斜率可得：点睛： U-I 图线纵轴的起点往往不是零，即图线与横轴交点不表示短路电流。三、计算题（共40 分）15.如图所示， 在 x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场 一个不计重力的带正电粒子从坐标原点 O 处以速度 v 进入磁场， 粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成 60角若粒子穿过 y 轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为a，则：(1)该粒子的比荷(2)该粒子在磁场中的运动时间【答案】 （1）（ 2）【解析】（1）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由左手定则可以判断出洛伦兹力斜向左上方，粒子运动轨迹如图

27、所示 :根据牛顿第二定律得：，粒子的轨道半径，由图示，粒子穿过 y 轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为 a，根据几何知识可知，则带电粒子在匀强磁场中运动的半径为：R=2a/3，则该粒子的比荷为；（ 2）由粒子运动的轨迹图可知，粒子在匀强磁场中运动的圆心角为，则该粒子在磁场中的运动周期的 2/3 ，又带电粒子在匀强磁场中运动的半径为：R=2a/3 ，则带电粒子在磁场中的运动的时间为：。16. 在 EF 为边界的空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外。如图所示，纸面内有E、 F、 G 三点， GEF=30， EFG=135先使带有电荷量为q（ q0）的点电荷 a 在纸面内垂

28、直于EF从 F点射入，其轨迹经过G 点；再使另一个带有同样电荷量的点电荷b 在纸面内与 EF 成一定角度从E 点射入，其轨迹也经过 G 点，两点电荷从射出到经过G 点所用的时间相同，且经过G 点时的速度方向也相同。已知点电荷 a 的质量为 m，轨道半径为 R，不计重力，求：(1) 点电荷 a 从射出到经过 G 点所用的时间；(2) 求电荷 b 的质量 mb；(3) 点电荷 b 的速度大小。【答案】(2)【解析】（1）设点电荷a 的速度大小为v，由牛顿第二定律的由式得：设点电荷a 做圆周运动的周期为T，有如图， O和 O1 分别是 a 和 b 的圆轨道的圆心。设 a 在磁场中偏转的角度为，由几何关系得故 a 从开始运动到经过G点所用的时间t 为电荷 b 的速度大小为v1，轨道半径为R1，b 在磁场中偏转的角度为，依题意有由式得由于两轨道在G点相切，所以过G点的半径 OG在同一直线上。由几何关系和题给条件得R1=2R联立式，解得v1=点睛：找出圆心，画出轨迹，由几何关系找出偏转角，根据公式t=求在磁场中的偏转时间；根据两点电荷从射出到经过 G点所用的时间相同，且经过 G点时的速度方向也相同，画