2024-2025學(xué)年天津市南開大學(xué)附中高二（上）期中物理試卷（含答案）

第=page11頁，共=sectionpages11頁2024-2025學(xué)年天津市南開大學(xué)附中高二（上）期中物理試卷一、單選題：本大題共8小題，共24分。1.下列關(guān)于電場(chǎng)與磁場(chǎng)的說法正確的是(

)A.電場(chǎng)與磁場(chǎng)看不見、摸不到，它們是人為假想不存在的

B.法拉第提出用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)、用磁感線描述磁場(chǎng)，電場(chǎng)線與磁感線都是閉合曲線

C.電荷放入電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力的方向就是該位置電場(chǎng)強(qiáng)度的方向

D.小磁針放入磁場(chǎng)中受力靜止時(shí)，N極指向就是該位置磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向2.兩個(gè)相同的金屬小球A和B均帶電，小球A帶正電，電荷量為2q(q>0)。小球B帶負(fù)電，電荷量為?q。A和B均可以看成點(diǎn)電荷，當(dāng)兩球距離為r時(shí)，兩球之間的庫侖力大小為F?，F(xiàn)將A、B接觸后再放回原來的位置，兩球之間的庫侖力大小為F′。則下列說法正確的是(

)A.小球所帶電荷量可能為任意的數(shù)值B.金屬小球A和B接觸時(shí)，正電荷從小球A向小球B轉(zhuǎn)移

C.F′=F83.如圖所示，真空中固定著兩等量正點(diǎn)電荷，兩電荷的連線和中垂線的交點(diǎn)為O，一帶負(fù)電的試探電荷沿中垂線移動(dòng)時(shí)，經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力最大，圖中N點(diǎn)與M點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱。若取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，不計(jì)試探電荷的重力，則下列說法正確的是(

)A.中垂線上O點(diǎn)的電勢(shì)最高

B.試探電荷在M點(diǎn)具有的電勢(shì)能比在O點(diǎn)小

C.若將試探電荷從M點(diǎn)由靜止釋放，該電荷將做曲線運(yùn)動(dòng)

D.試探電荷經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的加速度與經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的加速度相同4.如圖所示，實(shí)線是電場(chǎng)中的一組電場(chǎng)線，虛線是一個(gè)試探電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，若試探電荷是從a處運(yùn)動(dòng)到b處，且只在電場(chǎng)力作用下，以下判斷正確的是(

)A.電荷一定帶正電 B.電荷從a到b動(dòng)能增大

C.電荷從a到b電勢(shì)能減小 D.電荷從a到b加速度增大5.地球周圍地磁場(chǎng)分布示意圖如圖，下面說法錯(cuò)誤的是(

)A.地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，地磁北極在地理南極附近

B.在赤道位置放置一小磁針，靜止時(shí)小磁針N極指向地理的南極附近

C.結(jié)合地球自轉(zhuǎn)方向，可以判斷出地球帶負(fù)電

D.因地磁場(chǎng)影響，在進(jìn)行奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí)，通電導(dǎo)線沿南北方向放置時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯6.如圖所示，MN表示一塊非常薄的金屬板，帶電粒子(不計(jì)重力)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)并垂直穿過薄金屬板，粒子的能量逐漸減小(帶電荷量不變)虛線表示其運(yùn)動(dòng)軌跡，由圖可知粒子(

)A.帶正電荷 B.沿e→d→c→b→a方向運(yùn)動(dòng)

C.穿越金屬板后，軌跡半徑變大 D.穿越金屬板后，所受洛倫茲力不變7.磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理如圖所示：將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的粒子，而從整體來說呈中性)沿圖示方向以速度v噴射入磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B(A板在上，B板在下，且正對(duì))，板間距為d，這時(shí)金屬板上就聚集了電荷。下述說法正確的是(

)A.A板帶正電荷

B.有電流從a經(jīng)用電器流向b

C.金屬板A、B間的最大電勢(shì)差為Bvd

D.等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受電場(chǎng)力大于所受洛倫茲力8.如圖所示，一束帶電粒子以一定的初速度沿直線通過由相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)和勻強(qiáng)電場(chǎng)(電場(chǎng)強(qiáng)度為E)組成的速度選擇器，然后粒子通過平板S上的狹縫P進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′)，最終打在A1A2上，下列表述正確的是A.速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里

B.所有打在A1A2上的粒子，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′的磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相同

C.能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于EB

D.粒子打在A1A二、多選題：本大題共4小題，共20分。9.如圖所示，平行板電容器和電源連成回路，電容器兩極板間距離為d，電容器兩極板正對(duì)面積為S，先接通電鍵使電容器充電。當(dāng)執(zhí)行下列操作時(shí)，有關(guān)電容器所帶電荷量Q、電容C、兩板間電勢(shì)差U、電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況正確的是(

)A.保持電鍵閉合，減小S，則Q變小，C變小，U不變，E不變

B.保持電鍵閉合，減小S，則Q變小，C不變，U不變，E變小

C.斷開電鍵，增大d，則Q不變，C變小，U變大，E不變

D.斷開電鍵，增大d，則Q不變，C變大，U變小，E變小10.下列關(guān)于磁場(chǎng)的相關(guān)判斷和描述正確的是(

)

A.甲圖中導(dǎo)線所通電流與受力后導(dǎo)線彎曲的圖示不符合物理事實(shí)

B.乙圖中如果長(zhǎng)為l、通過電流為I的短直導(dǎo)線在該磁場(chǎng)中所受磁場(chǎng)力的大小為F，則可測(cè)出該處磁感應(yīng)強(qiáng)度必為B=FIl

C.丙圖中導(dǎo)線通電后，其正下方小磁針的旋轉(zhuǎn)方向符合物理事實(shí)

11.如圖所示，金屬桿ab的質(zhì)量為m，長(zhǎng)為l，通過的電流為I，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面為θ角斜向上，結(jié)果ab靜止于水平導(dǎo)軌上。下列說法正確的是(

)A.金屬桿ab所受安培力水平向右

B.金屬桿ab所受安培力大小為F=BlI

C.金屬桿受ab到的摩擦力f=BlIsinθ，方向水平向左

D.金屬桿對(duì)導(dǎo)軌的壓力大小為N=mg?BIlcosθ12.筆記本電腦機(jī)身和顯示屏分別安裝有磁體和霍爾元件。當(dāng)顯示屏閉合時(shí)霍爾元件靠近磁體，屏幕熄滅電腦休眠。如圖為顯示屏內(nèi)的霍爾元件：寬為a、長(zhǎng)為c，元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為e的自由電子，通入方向向右的電流時(shí)，電子的定向移動(dòng)速度為v。當(dāng)顯示屏閉合時(shí)元件處于垂直于上表面方向向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，此時(shí)元件的前后表面間出現(xiàn)電壓U，以此控制屏幕的熄滅。下列關(guān)于該元件的說法正確的是(

)A.前表面的電勢(shì)比后表面的低

B.前后表面間的電壓U與v有關(guān)

C.前后表面間的電壓U與c成正比

D.電壓穩(wěn)定后，自由電子受到的洛倫茲力大小為eUa三、填空題：本大題共3小題，共14分。13.如圖所示，將通電直導(dǎo)線AB用懸線水平懸掛在電磁鐵的正上方，直導(dǎo)線可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，則接通開關(guān)時(shí)A端向紙______運(yùn)動(dòng)(填“里”或“外”)，懸線張力變______(填“大”或“小”)。14.如圖所示，讓一價(jià)氫離子(H+)和二價(jià)氦離子(He2+)的混合物從O點(diǎn)由靜止開始經(jīng)過同一加速電場(chǎng)加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn)，最后都從加速電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)右側(cè)離開，圖中畫出了其中一種粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。則：

(1)在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的是______；15.回旋加速器核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒分別和一電壓為U的高頻交流電源兩極相接，從而在盒內(nèi)的狹縫中形成交變電場(chǎng)，使粒子每次穿過狹縫時(shí)都得到加速，兩盒放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于D形盒。粒子源A能不斷釋放出電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子(初速度可以忽略，重力不計(jì))。已知D形盒半徑為R，忽略粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，不考慮加速過程中引起的粒子質(zhì)量變化，則粒子從______獲得能量(填“電場(chǎng)”或“磁場(chǎng)”)，從D形盒出Ⅱ離開時(shí)的速度為______，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為______。四、計(jì)算題：本大題共3小題，共42分。16.如圖所示，傾角θ=37°斜面底端B平滑地連接著半徑r=0.40的豎直光滑圓軌道，質(zhì)量m=0.40kg的小物塊，從距離地面?=2.7m處沿斜面由靜止開始下滑，小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25，求：(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)

(1)小物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小？

(2)小物塊滑到斜面底端B時(shí)的速度為多大？

(3)小物塊沿圓軌道已完成圓周運(yùn)動(dòng)，求到最高點(diǎn)A點(diǎn)時(shí)對(duì)圓軌道的壓力大小。17.如圖所示，在直角坐標(biāo)系的第一象限，有方向豎直向下、場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第四象限有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在x軸下方放置一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的絕緣薄板PQ，擋板平面與x軸垂直且上端緊貼x軸。一質(zhì)量為m，電荷量為q(q>0)的粒子從y軸上一點(diǎn)以大小為v0的速度水平向右射出，恰好從薄板上邊緣P點(diǎn)處射入磁場(chǎng)，粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與PQ的夾角為60°，之后粒子恰好未與薄板碰撞，不計(jì)粒子重力，求：

(1)粒子在y軸上的發(fā)射位置到P點(diǎn)的水平距離；

(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；

(3)粒子在薄板右側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。18.如圖是芯片制造過程中離子注入工作原理簡(jiǎn)化示意圖，從離子源發(fā)出的某帶正電的離子在電場(chǎng)加速后速度大小為v，沿虛線通過速度選擇器，在14圓弧形的分析器(如圖甲、乙)做半徑為R1的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從P點(diǎn)沿直徑PQ方向進(jìn)入半徑為R2的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，最后打在平行PQ放置且與PQ相距1.5R2的硅片上，完成離子注入。圖甲靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻向分布的電場(chǎng)，圖乙磁分析器通道內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。已知離子質(zhì)量m、電荷量q、速度v，速度選擇器中電場(chǎng)強(qiáng)度E、R1、R2及電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向。整個(gè)系統(tǒng)置于真空中，不計(jì)離子重力。求：

(1)速度選擇器中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；

(2)圖甲中靜電分析器通道內(nèi)R1虛線處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E′和圖乙中磁分析器通道內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B′；

(3)已知離子經(jīng)在圓形磁場(chǎng)區(qū)域偏轉(zhuǎn)后垂直打在硅片上M點(diǎn)，現(xiàn)在圓形磁場(chǎng)區(qū)域再加上垂紙面向里的大小也為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，離子會(huì)打在硅片上N參考答案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

14.二價(jià)氦離子

1：1

15.電場(chǎng)

BqRm

πB16.解：(1)根據(jù)牛頓第二定律有

mgsinθ?μmgcosθ=ma

解得

a=4m/s2；

(2)設(shè)B端速度為v1，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有

v12=2a??sinθ

代入數(shù)據(jù)解得

v1=6m/s；

(3)設(shè)A端速度為v2，從B到A根據(jù)動(dòng)能定理有

?mg?2r=12mv22?12mv12

在A點(diǎn)根據(jù)牛頓第二定律有

N+mg=mv22r

17.解：(1)粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得，

粒子在水平方向上有：vx=v0，

粒子在豎直方向上有：vy=at，

根據(jù)牛頓第二定律可得：qE=ma，

粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與PQ的夾角為60°，根據(jù)速度的分解可得：tan60°=v0vy，

發(fā)射位置到P點(diǎn)的水平距離即為：x=v0t，

聯(lián)立以上式子，可得：x=3mv023qE；

(2)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖所示：

由洛倫茲力提供向心力，可得：qvB=mv2R，

根據(jù)速度分解可得，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度為：v=v0sin60°，

由圖，結(jié)合幾何關(guān)系可得：Rcos30°=L2，

聯(lián)立以上式子，可得：B=2mv0qL；

(3)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為：T=2πR?v，

結(jié)合前面分析可知，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)的圓心角為18.解：(1)粒子在速度選擇器內(nèi)：qBv=qE，解得：B=Ev；

(2)粒子在靜電分析器中恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由電場(chǎng)力提供向心力可知：qE′=mv2R1