2024-2025学年天津市南开大学附中高二（上）期中物理试卷（含答案）

第=page11页，共=sectionpages11页2024-2025学年天津市南开大学附中高二（上）期中物理试卷一、单选题：本大题共8小题，共24分。1.下列关于电场与磁场的说法正确的是(

)A.电场与磁场看不见、摸不到，它们是人为假想不存在的

B.法拉第提出用电场线描述电场、用磁感线描述磁场，电场线与磁感线都是闭合曲线

C.电荷放入电场中所受电场力的方向就是该位置电场强度的方向

D.小磁针放入磁场中受力静止时，N极指向就是该位置磁感应强度的方向2.两个相同的金属小球A和B均带电，小球A带正电，电荷量为2q(q>0)。小球B带负电，电荷量为−q。A和B均可以看成点电荷，当两球距离为r时，两球之间的库仑力大小为F。现将A、B接触后再放回原来的位置，两球之间的库仑力大小为F′。则下列说法正确的是(

)A.小球所带电荷量可能为任意的数值B.金属小球A和B接触时，正电荷从小球A向小球B转移

C.F′=F83.如图所示，真空中固定着两等量正点电荷，两电荷的连线和中垂线的交点为O，一带负电的试探电荷沿中垂线移动时，经过M点时受到的电场力最大，图中N点与M点关于O点对称。若取无穷远处电势为零，不计试探电荷的重力，则下列说法正确的是(

)A.中垂线上O点的电势最高

B.试探电荷在M点具有的电势能比在O点小

C.若将试探电荷从M点由静止释放，该电荷将做曲线运动

D.试探电荷经过M点时的加速度与经过N点时的加速度相同4.如图所示，实线是电场中的一组电场线，虚线是一个试探电荷在电场中的运动轨迹，若试探电荷是从a处运动到b处，且只在电场力作用下，以下判断正确的是(

)A.电荷一定带正电 B.电荷从a到b动能增大

C.电荷从a到b电势能减小 D.电荷从a到b加速度增大5.地球周围地磁场分布示意图如图，下面说法错误的是(

)A.地球内部也存在磁场，地磁北极在地理南极附近

B.在赤道位置放置一小磁针，静止时小磁针N极指向地理的南极附近

C.结合地球自转方向，可以判断出地球带负电

D.因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线沿南北方向放置时实验现象最明显6.如图所示，MN表示一块非常薄的金属板，带电粒子(不计重力)在匀强磁场中运动并垂直穿过薄金属板，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)虚线表示其运动轨迹，由图可知粒子(

)A.带正电荷 B.沿e→d→c→b→a方向运动

C.穿越金属板后，轨迹半径变大 D.穿越金属板后，所受洛伦兹力不变7.磁流体发电机的发电原理如图所示：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，而从整体来说呈中性)沿图示方向以速度v喷射入磁场，磁感应强度为B，磁场中有两块金属板A、B(A板在上，B板在下，且正对)，板间距为d，这时金属板上就聚集了电荷。下述说法正确的是(

)A.A板带正电荷

B.有电流从a经用电器流向b

C.金属板A、B间的最大电势差为Bvd

D.等离子体发生偏转的原因是离子所受电场力大于所受洛伦兹力8.如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为B)和匀强电场(电场强度为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(磁感应强度为B′)，最终打在A1A2上，下列表述正确的是A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里

B.所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间都相同

C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于EB

D.粒子打在A1A二、多选题：本大题共4小题，共20分。9.如图所示，平行板电容器和电源连成回路，电容器两极板间距离为d，电容器两极板正对面积为S，先接通电键使电容器充电。当执行下列操作时，有关电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差U、电容器两极板间场强E的变化情况正确的是(

)A.保持电键闭合，减小S，则Q变小，C变小，U不变，E不变

B.保持电键闭合，减小S，则Q变小，C不变，U不变，E变小

C.断开电键，增大d，则Q不变，C变小，U变大，E不变

D.断开电键，增大d，则Q不变，C变大，U变小，E变小10.下列关于磁场的相关判断和描述正确的是(

)

A.甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示不符合物理事实

B.乙图中如果长为l、通过电流为I的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为F，则可测出该处磁感应强度必为B=FIl

C.丙图中导线通电后，其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实

11.如图所示，金属杆ab的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为θ角斜向上，结果ab静止于水平导轨上。下列说法正确的是(

)A.金属杆ab所受安培力水平向右

B.金属杆ab所受安培力大小为F=BlI

C.金属杆受ab到的摩擦力f=BlIsinθ，方向水平向左

D.金属杆对导轨的压力大小为N=mg−BIlcosθ12.笔记本电脑机身和显示屏分别安装有磁体和霍尔元件。当显示屏闭合时霍尔元件靠近磁体，屏幕熄灭电脑休眠。如图为显示屏内的霍尔元件：宽为a、长为c，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面方向向下的匀强磁场中，此时元件的前后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。下列关于该元件的说法正确的是(

)A.前表面的电势比后表面的低

B.前后表面间的电压U与v有关

C.前后表面间的电压U与c成正比

D.电压稳定后，自由电子受到的洛伦兹力大小为eUa三、填空题：本大题共3小题，共14分。13.如图所示，将通电直导线AB用悬线水平悬挂在电磁铁的正上方，直导线可自由转动，则接通开关时A端向纸______运动(填“里”或“外”)，悬线张力变______(填“大”或“小”)。14.如图所示，让一价氢离子(H+)和二价氦离子(He2+)的混合物从O点由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，最后都从加速电场偏转电场右侧离开，图中画出了其中一种粒子的运动轨迹。则：

(1)在加速电场中运动时间较长的是______；15.回旋加速器核心部分是两个D形金属盒，两盒分别和一电压为U的高频交流电源两极相接，从而在盒内的狭缝中形成交变电场，使粒子每次穿过狭缝时都得到加速，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于D形盒。粒子源A能不断释放出电荷量为q、质量为m的带电粒子(初速度可以忽略，重力不计)。已知D形盒半径为R，忽略粒子在电场中运动的时间，不考虑加速过程中引起的粒子质量变化，则粒子从______获得能量(填“电场”或“磁场”)，从D形盒出Ⅱ离开时的速度为______，在磁场中运动的总时间为______。四、计算题：本大题共3小题，共42分。16.如图所示，倾角θ=37°斜面底端B平滑地连接着半径r=0.40的竖直光滑圆轨道，质量m=0.40kg的小物块，从距离地面ℎ=2.7m处沿斜面由静止开始下滑，小物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25，求：(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)

(1)小物块在斜面上运动时的加速度大小？

(2)小物块滑到斜面底端B时的速度为多大？

(3)小物块沿圆轨道已完成圆周运动，求到最高点A点时对圆轨道的压力大小。17.如图所示，在直角坐标系的第一象限，有方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场，在第四象限有垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴下方放置一长度为L的绝缘薄板PQ，挡板平面与x轴垂直且上端紧贴x轴。一质量为m，电荷量为q(q>0)的粒子从y轴上一点以大小为v0的速度水平向右射出，恰好从薄板上边缘P点处射入磁场，粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60°，之后粒子恰好未与薄板碰撞，不计粒子重力，求：

(1)粒子在y轴上的发射位置到P点的水平距离；

(2)匀强磁场磁感应强度B的大小；

(3)粒子在薄板右侧运动的时间t。18.如图是芯片制造过程中离子注入工作原理简化示意图，从离子源发出的某带正电的离子在电场加速后速度大小为v，沿虚线通过速度选择器，在14圆弧形的分析器(如图甲、乙)做半径为R1的匀速圆周运动，从P点沿直径PQ方向进入半径为R2的圆形匀强磁场区域，最后打在平行PQ放置且与PQ相距1.5R2的硅片上，完成离子注入。图甲静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，图乙磁分析器通道内为匀强磁场。已知离子质量m、电荷量q、速度v，速度选择器中电场强度E、R1、R2及电场和磁场方向。整个系统置于真空中，不计离子重力。求：

(1)速度选择器中磁感应强度B的大小；

(2)图甲中静电分析器通道内R1虚线处电场强度的大小E′和图乙中磁分析器通道内磁感应强度的大小B′；

(3)已知离子经在圆形磁场区域偏转后垂直打在硅片上M点，现在圆形磁场区域再加上垂纸面向里的大小也为E的匀强电场，离子会打在硅片上N参考答案1.D

2.C

3.A

4.D

5.B

6.B

7.C

8.C

9.AC

10.AC

11.BD

12.AD13.里

大

14.二价氦离子

1：1

15.电场

BqRm

πB16.解：(1)根据牛顿第二定律有

mgsinθ−μmgcosθ=ma

解得

a=4m/s2；

(2)设B端速度为v1，根据运动学规律有

v12=2a⋅ℎsinθ

代入数据解得

v1=6m/s；

(3)设A端速度为v2，从B到A根据动能定理有

−mg⋅2r=12mv22−12mv12

在A点根据牛顿第二定律有

N+mg=mv22r

17.解：(1)粒子在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动的规律可得，

粒子在水平方向上有：vx=v0，

粒子在竖直方向上有：vy=at，

根据牛顿第二定律可得：qE=ma，

粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60°，根据速度的分解可得：tan60°=v0vy，

发射位置到P点的水平距离即为：x=v0t，

联立以上式子，可得：x=3mv023qE；

(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，其运动轨迹如下图所示：

由洛伦兹力提供向心力，可得：qvB=mv2R，

根据速度分解可得，粒子在电场中运动的速度为：v=v0sin60∘，

由图，结合几何关系可得：Rcos30°=L2，

联立以上式子，可得：B=2mv0qL；

(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动，则粒子在磁场中运动的周期为：T=2πR v，

结合前面分析可知，粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为18.解：(1)粒子在速度选择器内：qBv=qE，解得：B=Ev；

(2)粒子在静电分析器中恰好做匀速圆周运动，由电场力提供向心力可知：qE′=mv2R1