2024-2025學(xué)年山東省青島市高二上冊期中物理檢測試題（A卷）附答案

2024-2025學(xué)年山東省青島市高二上學(xué)期期中物理檢測試題（A卷）一、單項選擇題：本題包括8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個選項中只有一項是符合題目要求的。1．（3分）如圖所示，將甲、乙兩條形磁鐵隔開一段距離，靜置于光滑的水平桌面上，甲的極正對著乙的極，甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量。現(xiàn)同時釋放甲和乙，在它們相互接近過程中的任一時刻A．甲的動量大小比乙的大 B．甲的動量大小比乙的小 C．甲的速度大小比乙的大 D．甲的速度大小比乙的小2．（3分）圖示是“研究電容器兩極板正對面積對電容大小影響”的實驗裝置，實驗中保持電容器電荷量不變，當(dāng)左極板稍向上移動時A．極板間電勢差減小 B．極板間電場強度減小 C．電容器的電容減小 D．靜電計張角減小3．（3分）宇宙中存在大量帶電粒子，這些帶電粒子經(jīng)過地球時，地球的磁場使它們發(fā)生偏轉(zhuǎn)。若比荷相同的粒子均以同一速度垂直地面射入地磁場區(qū)域，有A．從同一地點射入的正、負粒子，在地磁場的作用下偏轉(zhuǎn)方向相同 B．從同一地點射入的正、負粒子，在地磁場的作用下偏轉(zhuǎn)方向相反 C．在極地附近射入的粒子，受到的地磁場作用力更大 D．在赤道附近射入的粒子，受到的地磁場作用力更小4．（3分）如圖所示為手機指紋識別功能的演示，此功能的一個關(guān)鍵元件為指紋傳感器。其部分原理為：在一塊半導(dǎo)體基板上集成有上萬個相同的小極板，極板外表面絕緣。當(dāng)手指指紋一面與絕緣表面接觸時，指紋的凹點與凸點分別與小極板形成一個個正對面積相同的電容器，若每個電容器的電壓保持不變，則A．指紋的凹點與小極板距離遠，電容大 B．指紋的凸點與小極板距離近，電容大 C．手指擠壓基板的絕緣表面，指紋凹點與小極板形成的電容器帶電荷量減小 D．手指擠壓基板的絕緣表面，指紋凹點與小極板形成的電容器帶電荷量不變5．（3分）如圖所示，帶電粒子僅在靜電力的作用下繞固定的帶電粒子沿橢圓軌道按逆時針方向運動，為橢圓的中心，為橢圓的長軸，、關(guān)于對稱。則A．在、兩點，的電勢能相等 B．從到，靜電力對先做正功后做負功 C．從到與從到，運動時間相等 D．從到，的動能先減小后增大6．（3分）如圖所示，水平放置的平行板電容器接在電路中、兩點，現(xiàn)將滑動變阻器的滑片向左移動一小段距離后停止滑動，則與滑片滑動前比A．電容器中的點電勢將升高 B．電路中點電勢將升高 C．電源內(nèi)阻消耗的功率增大 D．電源消耗的總功率減小7．（3分）如圖所示，光滑絕緣圓管豎直固定在水平勻強磁場中，一帶正電小球從管口由靜止開始下落，圓管對小球的沖量隨下落時間的平方或下落高度的關(guān)系圖像中正確的是A． B． C． D．8．（3分）某靜電場中軸上電場強度隨變化的關(guān)系如圖所示，設(shè)軸正方向為電場強度的正方向。一帶電荷量大小為的粒子從坐標(biāo)原點沿軸正方向運動，結(jié)果粒子剛好能運動到處，假設(shè)粒子僅受電場力作用，和已知，則A．粒子可能帶負電 B．粒子的初動能大小為 C．粒子沿軸正方向運動過程中電勢能先增大后減小 D．粒子沿軸正方向運動過程中最大動能為二、多項選擇題：本題包括4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．（4分）如圖所示，電動勢為、內(nèi)阻為的電池與定值電阻、滑動變阻器串聯(lián)，已知，滑動變阻器的最大阻值是。當(dāng)滑動變阻器的滑片由端向端滑動時，下列說法中正確的是A．路端電壓變大 B．電源的輸出功率先變大后變小 C．滑動變阻器消耗的功率變小 D．定值電阻上消耗的功率變大10．（4分）光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)與內(nèi)阻不計、電動勢為的電源相連，一根質(zhì)量為的導(dǎo)體棒，用長為的絕緣細線懸掛，懸線豎直時導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌良好接觸且細線處于張緊狀態(tài)，如圖所示，系統(tǒng)空間有勻強磁場。當(dāng)閉合開關(guān)時，導(dǎo)體棒被向右擺出，擺到最大高度時，細線與豎直方向成角，則A．磁場方向一定豎直向下 B．磁場方向豎直向下時，磁感應(yīng)強度最小 C．導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前通過棒的電量為 D．導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前電源提供的電能大于11．（4分）某化工廠的排污管末端安裝如圖所示的電磁流量計。流量計處于方向豎直向下的勻強磁場中，其測量管由絕緣材料制成，長為、直徑為，左右兩端開口，在前后兩個內(nèi)側(cè)面、固定有金屬板作為電極。當(dāng)污水（含有大量的正、負離子）充滿管口從左向右流經(jīng)該測量管時，穩(wěn)定后、兩端的電壓為，顯示儀器顯示污水流量（單位時間內(nèi)排出的污水體積）。下列說法正確的是A．勻強磁場的磁感應(yīng)強度 B．側(cè)電勢比側(cè)電勢高 C．污水中離子濃度越高，顯示儀器的示數(shù)越大 D．污水流量與成正比，與、無關(guān)12．（4分）回旋加速器在科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用，其工作原理如圖所示，和是兩個中空的半圓形金屬盒，置于與盒面垂直的勻強磁場中，將它們接在電壓為的高頻交流電源上，一質(zhì)量為、電荷量為的帶電粒子從加速器的某處由靜止開始加速。已知形盒的半徑為，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為，不計粒子的重力，忽略粒子在電場中的加速時間，不考慮相對論效應(yīng)。下列說法正確的是A．粒子第次被加速前、后的軌道半徑之比為 B．高頻交流電源的周期為 C．粒子的最大動能為 D．若只增大交變電壓，則粒子的最大動能會增大三、實驗題，本題共2小題，共14分。把答案填在答題卡相應(yīng)位置或按題目要求做答。13．（6分）某探究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖甲所示的電路來測量某電源電動勢及電阻的阻值。實驗器材有：待測電源（內(nèi)阻不計）；待測電阻定值電阻；電流表（量程為，內(nèi)阻不計）；電阻箱；單刀單擲開關(guān)，單刀雙擲開關(guān)，導(dǎo)線若干。（1）按照圖甲所示的電路圖將圖乙中的實物連接補充完整。（2）閉合，將切換到，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)和對應(yīng)的電流表示數(shù)，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖乙所示的圖線，則電源電動勢，電阻（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）。14．（8分）某同學(xué)設(shè)計了一個驗證動量守恒定律的實驗，實驗步驟如下，請完成填空．（1）用游標(biāo)卡尺測出遮光片的寬度，如圖甲所示，則．（2）如圖乙，將遮光片固定在小車上，光電門1、2固定在長木板的一側(cè)，長木板下墊著小木片，使得小車運動時通過兩個光電門的時間相等，這樣做的目的是．（3）保持（2）中長木板的傾角不變，如圖丙，在小車的前端粘有橡皮泥，推動小車使之運動，并與原來靜止在前方的小車相碰，碰后粘合成一體繼續(xù)運動，用數(shù)字毫秒計分別讀出遮光片通過光電門1、2的時間、．（4）已測得小車和橡皮泥的質(zhì)量，小車的質(zhì)量，則碰前兩小車的總動量為，碰后兩小車的總動量為（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．比較碰撞前后的總動量，完成驗證．四、計算題，本題共4小題，共46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。15．（8分）如圖所示，在與水平方向成角的金屬導(dǎo)軌間連一電源，電源電動勢，內(nèi)阻，在相距的平行導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌放一重的金屬棒，棒在兩導(dǎo)軌間電阻，其余電阻不計，磁場方向豎直向上，導(dǎo)軌和金屬棒之間的摩擦因數(shù)，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，導(dǎo)體棒靜止，，，求：（1）流過金屬棒的電流強度大小；（2）勻強磁場的磁感應(yīng)強度取值范圍。16．（8分）某一具有速度選擇器的質(zhì)譜儀原理如圖所示，甲部分為粒子加速器，加速電壓為；乙部分為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應(yīng)強度為，兩板間距離為，兩板間電壓為；丙為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強度為。今有一電荷量為的正粒子（不計重力），從靜止開始經(jīng)加速后，該粒子恰能沿直線通過速度選擇器，粒子進入分離器后做勻速圓周運動。求：（1）粒子的比荷；（2）粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑的大小。17．（14分）如圖所示，坐標(biāo)系內(nèi)有一邊長為的立方體空間立方體空間內(nèi)及邊界附近存在沿軸正方向的勻強電場和勻強磁場（圖中未畫出），、、和分別是、、和的中點。當(dāng)從點向點射出速率為、質(zhì)量為、電荷量為的帶電微粒恰能通過點。不計空氣阻力，已知重力加速度為。（1）該區(qū)域的勻強電場的場強和勻強磁場的磁感應(yīng)強度；（2）若該微粒在點沿方向以速度射入?yún)^(qū)域，求微粒離開立方體空間時的位置坐標(biāo)；（3）僅將電場反向，大小不變。若該微粒從點沿方向以速度射入?yún)^(qū)域，求微粒離開立方體空間時的位置坐標(biāo)。18．（16分）如圖所示，水平傳送帶的右端靠近相同高度光滑平臺的左端（平臺不影響傳送帶的正常轉(zhuǎn)動），平臺右側(cè)的光滑水平面上有一小車緊靠平臺，且小車的上表面與平臺等高，物體靜止在平臺上。傳送帶在電機的帶動下以的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，將物體從傳送帶的最左端由靜止釋放，滑上平臺后與物體發(fā)生彈性碰撞，碰后物體無摩擦地滑上小車，恰好沒從小車上滑落。已知小車的質(zhì)量，物塊的質(zhì)量，物塊的質(zhì)量，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)，物塊與小車上表面之間的動摩擦因數(shù)，傳送帶兩轉(zhuǎn)軸之間的距離，重力加速度取，物塊均可看成質(zhì)點。求：（1）物塊第一次通過傳送帶的過程中，傳送帶摩擦力對它的沖量大小；（2）物塊與碰撞后，兩物塊的速度大小、；（3）小車的長度；（4）物塊與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量。

答案與試題解析題號12345678答案DCBBDDAB一、單項選擇題：本題包括8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個選項中只有一項是符合題目要求的。1．（3分）如圖所示，將甲、乙兩條形磁鐵隔開一段距離，靜置于光滑的水平桌面上，甲的極正對著乙的極，甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量?，F(xiàn)同時釋放甲和乙，在它們相互接近過程中的任一時刻A．甲的動量大小比乙的大 B．甲的動量大小比乙的小 C．甲的速度大小比乙的大 D．甲的速度大小比乙的小【正確答案】【分析】根據(jù)動量守恒定律可知物體動量相等，根據(jù)質(zhì)量的關(guān)系可判斷速度大小。解：、同時釋放甲和乙后，對甲、乙構(gòu)成的系統(tǒng)進行分析，系統(tǒng)所受外力的合力為0，系統(tǒng)的動量守恒，由于系統(tǒng)初始狀態(tài)的總動量為0，可知甲、乙的動量大小相等，故錯誤；、結(jié)合上述分析可知由于甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，則有即甲的速度大小比乙的小，故錯誤，正確。故選：。【點評】會用動量守恒定律判斷物體的動量和速度之間的關(guān)系。2．（3分）圖示是“研究電容器兩極板正對面積對電容大小影響”的實驗裝置，實驗中保持電容器電荷量不變，當(dāng)左極板稍向上移動時A．極板間電勢差減小 B．極板間電場強度減小 C．電容器的電容減小 D．靜電計張角減小【正確答案】【分析】根據(jù)電容的決定式分析電容的變化情況，結(jié)合電容器所帶電荷量不變，由電容的定義式分析極板間電勢差的變化，即可再確定靜電計指針的偏角變化情況。根據(jù)分析兩板間電場強度的變化。解：、根據(jù)平行板電容器電容的決定式可知，左極板稍向上移動時，兩極板正對面積減小，電容器的電容減小，故正確；、根據(jù)電容器的定義式可知，電容器電荷量不變時，極板間電勢差增大，故錯誤；、極板間電勢差增大，板間距離不變，根據(jù)可知，兩板間電場強度增大，故錯誤；、靜電計與電容器并聯(lián)，外殼和指針間電壓與電容器兩極板電壓相等，則知靜電計張角增大，故錯誤。故選：。【點評】本題是電容動態(tài)變化分析問題，抓住電容器的電荷量不變，根據(jù)電容的決定式、電容的定義式以及公式相結(jié)合分析。3．（3分）宇宙中存在大量帶電粒子，這些帶電粒子經(jīng)過地球時，地球的磁場使它們發(fā)生偏轉(zhuǎn)。若比荷相同的粒子均以同一速度垂直地面射入地磁場區(qū)域，有A．從同一地點射入的正、負粒子，在地磁場的作用下偏轉(zhuǎn)方向相同 B．從同一地點射入的正、負粒子，在地磁場的作用下偏轉(zhuǎn)方向相反 C．在極地附近射入的粒子，受到的地磁場作用力更大 D．在赤道附近射入的粒子，受到的地磁場作用力更小【正確答案】【分析】根據(jù)左手定則，可判斷從同一地點射入的正、負粒子，在地磁場的作用下偏轉(zhuǎn)方向；由洛倫茲力公式，可知在不同位置射入的粒子，垂直于地面射入時，受到的地磁場作用力的相對大小。解：、由左手定則，可知從同一地點射入的正、負粒子，在地磁場的作用下偏轉(zhuǎn)方向相反，故錯誤，正確；、由洛倫茲力公式，其中為與的夾角，由題意可知速度方向垂直于地面，結(jié)合地磁場方向，可知在極地附近，與接近共線，更?。辉诔嗟栏浇?，與接近垂直，更大；即極地附近的洛倫茲力更小，赤道附近的洛倫茲力更大，故錯誤。故選：。【點評】本題考查帶電粒子在磁場中受到的力，注意分析洛倫茲力表達式中的速度與磁感應(yīng)強度的方向之間的角度。4．（3分）如圖所示為手機指紋識別功能的演示，此功能的一個關(guān)鍵元件為指紋傳感器。其部分原理為：在一塊半導(dǎo)體基板上集成有上萬個相同的小極板，極板外表面絕緣。當(dāng)手指指紋一面與絕緣表面接觸時，指紋的凹點與凸點分別與小極板形成一個個正對面積相同的電容器，若每個電容器的電壓保持不變，則A．指紋的凹點與小極板距離遠，電容大 B．指紋的凸點與小極板距離近，電容大 C．手指擠壓基板的絕緣表面，指紋凹點與小極板形成的電容器帶電荷量減小 D．手指擠壓基板的絕緣表面，指紋凹點與小極板形成的電容器帶電荷量不變【正確答案】【分析】根據(jù)電容的決定式判斷電容大小的變化，結(jié)合電容器的電壓保持不變，根據(jù)電容的定義式分析電容器帶電荷量的變化。解：、根據(jù)電容的決定式可知，指紋的凹點處與小極板距離遠，電容小。指紋的凸點處與小極板距離近，電容大，故錯誤，正確；、手指擠壓絕緣表面，電容器兩極間的距離減小，電容器的電容增大，結(jié)合電容器的電壓不變，根據(jù)電容的定義式分析可知，電容器帶電荷量增大，故錯誤。故選：?！军c評】本題是電容動態(tài)變化分析問題，抓住電容器的電壓不變，根據(jù)電容的決定式、電容的定義式相結(jié)合分析。5．（3分）如圖所示，帶電粒子僅在靜電力的作用下繞固定的帶電粒子沿橢圓軌道按逆時針方向運動，為橢圓的中心，為橢圓的長軸，、關(guān)于對稱。則A．在、兩點，的電勢能相等 B．從到，靜電力對先做正功后做負功 C．從到與從到，運動時間相等 D．從到，的動能先減小后增大【正確答案】【分析】根據(jù)，先確定兩點的電勢關(guān)系，再根據(jù)，確定兩點的電勢能關(guān)系；粒子從到，靜電力為吸引力，且粒子靠近場源電荷，據(jù)此判斷；粒子做橢圓運動，類比衛(wèi)星做橢圓運動，結(jié)合，即可分析判斷；先確定電場力做功情況，再結(jié)合動能定理分析動能如何變化。解：場源電荷為帶電粒子，、兩點離場源電荷距離不等，由可知，兩點的電勢不等，由可知，粒子在、兩點的電勢能不相等，故錯誤；粒子從到，靜電力為吸引力，且粒子靠近場源電荷，則靜電力一直做正功，故錯誤；粒子做橢圓運動，類比衛(wèi)星做橢圓運動可知，從到線速度較大，從到線速度較小，兩運動的軌跡長度相等，由可知，從到的運動時間小于從到的運動時間，故錯誤；粒子從到，靜電力為吸引力，且粒子先遠離場源電荷后靠近場源電荷，則靜電力先做負功后做正功，由動能定理可知，粒子的動能先減小后增大，故正確；故選：?！军c評】本題主要考查對電場中功能關(guān)系的掌握，解題時需注意，電場力做正功，電勢能減小，電場力做負功，電勢能增大。6．（3分）如圖所示，水平放置的平行板電容器接在電路中、兩點，現(xiàn)將滑動變阻器的滑片向左移動一小段距離后停止滑動，則與滑片滑動前比A．電容器中的點電勢將升高 B．電路中點電勢將升高 C．電源內(nèi)阻消耗的功率增大 D．電源消耗的總功率減小【正確答案】【分析】由題意可知，電容器與并聯(lián)，根據(jù)閉合電路歐姆定律可確定隨著滑片左移，電阻的變化，導(dǎo)致電壓的變化，從而判定電阻的電壓變化，再根據(jù)電功率的計算判斷電功率的變化。解：、電容器兩板間電壓等于兩端電壓。當(dāng)滑片向左移動時，總電阻增大，則總電流減小，兩端電壓減小，電路中點電勢將升高，電容器兩板間電壓減小，根據(jù)可知減小，根據(jù)，可知電容器中的點電勢將減小，故錯誤。、總電流減小，根據(jù)，可知電源內(nèi)阻消耗的功率減小，故錯誤。、總電流減小，根據(jù)，可知電源消耗的總功率減小，故正確。故選：?！军c評】考查電容器的動態(tài)分析，涉及到閉合電路的歐姆定律，同時要加強對電功率不同公式的計算。7．（3分）如圖所示，光滑絕緣圓管豎直固定在水平勻強磁場中，一帶正電小球從管口由靜止開始下落，圓管對小球的沖量隨下落時間的平方或下落高度的關(guān)系圖像中正確的是A． B． C． D．【正確答案】【分析】根據(jù)小球在豎直方向的受力，可得到小球的速度、位移隨時間的變化情況；由小球在水平方向的受力分析，可知圓管對小球的力與小球受到的洛倫茲力的關(guān)系，結(jié)合沖量公式，即可得到?jīng)_量與時間的平方或下落高度的表達式，根據(jù)數(shù)學(xué)知識，即可判斷兩種圖像的特點。解：小球豎直方向只受重力，小球做自由落體運動，則有：，；小球下落過程中在水平方向?qū)⑹艿铰鍌惼澚Γ鶕?jù)水平方向受力平衡，可知圓管對小球的彈力大小始終等于小球所受洛倫茲力，即；圓管對小球的沖量：，聯(lián)立以上各式可得：，；由數(shù)學(xué)知識可知，小球的，圖像均為過原點的傾斜直線，故正確，錯誤。故選：。【點評】本題考查與洛倫茲力有關(guān)的沖量圖像，關(guān)鍵是得到?jīng)_量的表達式，由數(shù)學(xué)知識再判斷沖量與時間平方、下落高度之間的關(guān)系。8．（3分）某靜電場中軸上電場強度隨變化的關(guān)系如圖所示，設(shè)軸正方向為電場強度的正方向。一帶電荷量大小為的粒子從坐標(biāo)原點沿軸正方向運動，結(jié)果粒子剛好能運動到處，假設(shè)粒子僅受電場力作用，和已知，則A．粒子可能帶負電 B．粒子的初動能大小為 C．粒子沿軸正方向運動過程中電勢能先增大后減小 D．粒子沿軸正方向運動過程中最大動能為【正確答案】【分析】電場力與場強成正比，故圖中圖與軸包圍的面積在乘以即為電場力做功，電場力做功等于電勢能的減小量，根據(jù)動能定理列式分析即可。解：、若粒子帶負電，粒子一定先做減速運動后做加速運動，因此處的速度不可能為零，粒子一定帶正電，故錯誤；、動能定理得故正確；、粒子向右運動的過程中所受的電場力先做正功后做負功，所以粒子的電勢能先減小后增大，故錯誤；、粒子運動到處動能最大，有得故錯誤。故選：?！军c評】本題關(guān)鍵時明確圖中中圖象的物理意義，然后根據(jù)動能定理列式分析，注意電場力做功等于電勢能的減小量，不難。二、多項選擇題：本題包括4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．（4分）如圖所示，電動勢為、內(nèi)阻為的電池與定值電阻、滑動變阻器串聯(lián)，已知，滑動變阻器的最大阻值是。當(dāng)滑動變阻器的滑片由端向端滑動時，下列說法中正確的是A．路端電壓變大 B．電源的輸出功率先變大后變小 C．滑動變阻器消耗的功率變小 D．定值電阻上消耗的功率變大【正確答案】【分析】當(dāng)滑動變阻器的滑片由端向端滑動時，分析電路中總電阻的變化，判斷電路中電流和路端電壓如何變化。是定值電阻，只要分析電流如何變化就可得知道上消耗的功率變化情況。得到電源輸出功率與外電阻的關(guān)系，再電源的輸出功率變化情況?？蓪⒌刃У絻?nèi)電阻中去，采用同樣的方法分析滑動變阻器消耗的功率變化情況。解：、滑片由端向端滑動過程，滑動變阻器接入電路的電阻減小，電路總電阻減小，干路電流增大，內(nèi)電壓增大，則路端電壓減小，故錯誤；、電源的輸出功率為已知，滑動變阻器的最大阻值是，則外電阻大于小于，所以當(dāng)滑片由端向端滑動過程，接入電阻減小，則電源的輸出功率先變大后變小，故正確；、滑動變阻器消耗的功率為因滑動變阻器的最大阻值是，接入電阻始終小于，結(jié)合上述結(jié)論可知，滑動變阻器消耗的功率變小，故正確；、干路電流增大，即流過的電流增大，則定值電阻上消耗的功率變大，故正確。故選：?！军c評】本題采用函數(shù)法分析電源和滑動變阻器功率的變化情況，也可以根據(jù)結(jié)論：當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時，電源的輸出功率最大來分析。10．（4分）光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)與內(nèi)阻不計、電動勢為的電源相連，一根質(zhì)量為的導(dǎo)體棒，用長為的絕緣細線懸掛，懸線豎直時導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌良好接觸且細線處于張緊狀態(tài)，如圖所示，系統(tǒng)空間有勻強磁場。當(dāng)閉合開關(guān)時，導(dǎo)體棒被向右擺出，擺到最大高度時，細線與豎直方向成角，則A．磁場方向一定豎直向下 B．磁場方向豎直向下時，磁感應(yīng)強度最小 C．導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前通過棒的電量為 D．導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前電源提供的電能大于【正確答案】【分析】棒在通電瞬間受到安培力的作用，獲得動能，接著根據(jù)機械能守恒，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，當(dāng)磁場豎直向下，即有安培力的方向，從而得出獲得同樣高度時，此時安培力最小；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，則有電源提供的電能部分轉(zhuǎn)化為動能，另一部分轉(zhuǎn)化為電阻產(chǎn)生內(nèi)能，從而確定通過電量大小關(guān)系。解：、當(dāng)開關(guān)閉合時，導(dǎo)體棒向右擺起，說明其所受安培力水平向右或水平向右的分量，但安培力若有豎直向上的分量，應(yīng)小于導(dǎo)體棒所受重力，否則導(dǎo)體棒會向上跳起而不是向右擺起，由左手定則可知，磁場方向斜向下或豎直向下都成立，錯誤；、當(dāng)滿足導(dǎo)體棒“向右擺起”時，若磁場方向豎直向下，則安培力水平向右，在導(dǎo)體棒獲得的水平?jīng)_量相同的條件下，所需安培力最小，因此磁感應(yīng)強度也最小，正確；、設(shè)導(dǎo)軌棒右端的初動能為，擺動過程中機械能守恒，有，導(dǎo)體棒的動能是電流做功而獲得的，若回路電阻不計，則電流所做的功全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的動能，此時有，得，，題設(shè)條件有電源內(nèi)阻不計而沒有“其他電阻不計”的相關(guān)表述，因此其他電阻不可忽略，那么電流做的功就大于，通過導(dǎo)體棒的電荷量也就大于，故錯誤，正確。故選：?！军c評】考查左手定則來判定安培力的方向，并運用力的平行四邊形定則來得出安培力最小值的方向，同時掌握能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，注意電流做功大于棒獲得的動能。11．（4分）某化工廠的排污管末端安裝如圖所示的電磁流量計。流量計處于方向豎直向下的勻強磁場中，其測量管由絕緣材料制成，長為、直徑為，左右兩端開口，在前后兩個內(nèi)側(cè)面、固定有金屬板作為電極。當(dāng)污水（含有大量的正、負離子）充滿管口從左向右流經(jīng)該測量管時，穩(wěn)定后、兩端的電壓為，顯示儀器顯示污水流量（單位時間內(nèi)排出的污水體積）。下列說法正確的是A．勻強磁場的磁感應(yīng)強度 B．側(cè)電勢比側(cè)電勢高 C．污水中離子濃度越高，顯示儀器的示數(shù)越大 D．污水流量與成正比，與、無關(guān)【正確答案】【分析】根據(jù)污水中的正負離子從測量管中經(jīng)過時，電場力與洛倫茲力平衡，可得到磁感應(yīng)強度與污水流量的關(guān)系式，判斷污水流量（顯示器示數(shù)）影響因素；由左手定則，可知正負離子的偏轉(zhuǎn)方向，從而確定、電勢的高低。解：由題意可知流量：，污水中的正負離子從測量管中經(jīng)過時，電場力與洛倫茲力平衡，電勢差穩(wěn)定，即：，，聯(lián)立解得：，所以流量：，即流量與成正比，與也成正比，與離子濃度無關(guān)；磁感應(yīng)強度：；故正確，錯誤；由題意可知磁場方向豎直向下，由左手定則，污水中的正離子聚集到端，負離子聚集到端，側(cè)電勢比側(cè)電勢高，故正確；故選：。【點評】本題考查電磁流量計的分析，關(guān)鍵是利用電場力和洛倫茲力平衡，得到磁感應(yīng)強度與電壓之間的關(guān)系式。12．（4分）回旋加速器在科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用，其工作原理如圖所示，和是兩個中空的半圓形金屬盒，置于與盒面垂直的勻強磁場中，將它們接在電壓為的高頻交流電源上，一質(zhì)量為、電荷量為的帶電粒子從加速器的某處由靜止開始加速。已知形盒的半徑為，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為，不計粒子的重力，忽略粒子在電場中的加速時間，不考慮相對論效應(yīng)。下列說法正確的是A．粒子第次被加速前、后的軌道半徑之比為 B．高頻交流電源的周期為 C．粒子的最大動能為 D．若只增大交變電壓，則粒子的最大動能會增大【正確答案】【分析】根據(jù)粒子在回旋加速器中運動特點，可知離開回旋加速器時的速度最大，由洛倫茲力提供向心力，可計算其最大速度，結(jié)合動能表達式，可知最大動能；由最大動能表達式，可知其影響因素是否由加速電壓；由粒子每次進入加速電場時，應(yīng)該恰好加速，可知其在磁場中運動半周，則交變電場的電壓應(yīng)該反向，根據(jù)其在磁場中運動的時間，即可計算交變電壓的周期；由動能定理可計算粒子在第次加速前后的速度大小，由洛倫茲力提供向心力，可計算第次加速前后的半徑，從而得到半徑之比。解：根據(jù)粒子在回旋加速器中運動特點，可知離開回旋加速器時的速度最大；根據(jù)洛倫茲力提供向心力有：，可得粒子的最大速度為：，則粒子的最大動能為：，即；由最大動能表達式可知，粒子的最大動能與交變電壓無關(guān)，故正確，錯誤；由粒子每次進入加速電場時，應(yīng)該恰好加速，可知其在磁場中運動半周，則交變電場的電壓應(yīng)該反向；即高頻交流電源的周期等于粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期，即：，，解得：，故錯誤；根據(jù)動能定理可得粒子第次被加速前，加速次數(shù)為，由洛倫茲力提供向心力可知：；粒子第次被加速后有：，由洛倫茲力提供向心力可知：，所以：，故正確。故選：?！军c評】本題考查帶電粒子在回旋加速器中的運動，注意粒子在第次加速前后的加速次數(shù)不同。三、實驗題，本題共2小題，共14分。把答案填在答題卡相應(yīng)位置或按題目要求做答。13．（6分）某探究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖甲所示的電路來測量某電源電動勢及電阻的阻值。實驗器材有：待測電源（內(nèi)阻不計）；待測電阻定值電阻；電流表（量程為，內(nèi)阻不計）；電阻箱；單刀單擲開關(guān)，單刀雙擲開關(guān)，導(dǎo)線若干。（1）按照圖甲所示的電路圖將圖乙中的實物連接補充完整。（2）閉合，將切換到，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)和對應(yīng)的電流表示數(shù)，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖乙所示的圖線，則電源電動勢2.0，電阻（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）。【正確答案】（1）見解析；（2）2.0；2.0。【分析】（1）根據(jù)圖甲所示的電路圖連接實驗實物連接圖；（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律列出表達式，然后整理出關(guān)于與的函數(shù)表達式，再根據(jù)斜率和截距的概念即可求解。解：（1）根據(jù)圖甲電路圖，完整的實物連線如圖所示（2）閉合，將切換到，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得可得結(jié)合圖像可得，聯(lián)立解得，故（1）見解析；（2）2.0；2.0。【點評】本題考查測量電動勢和內(nèi)阻不計的實驗，本實驗應(yīng)明確：遇到根據(jù)圖象求解的問題，首先應(yīng)根據(jù)需要的物理規(guī)律列出公式，然后整理出關(guān)于縱軸與橫軸物理量的函數(shù)表達式，再根據(jù)斜率和截距的概念求解即可。14．（8分）某同學(xué)設(shè)計了一個驗證動量守恒定律的實驗，實驗步驟如下，請完成填空．（1）用游標(biāo)卡尺測出遮光片的寬度，如圖甲所示，則3.35．（2）如圖乙，將遮光片固定在小車上，光電門1、2固定在長木板的一側(cè)，長木板下墊著小木片，使得小車運動時通過兩個光電門的時間相等，這樣做的目的是．（3）保持（2）中長木板的傾角不變，如圖丙，在小車的前端粘有橡皮泥，推動小車使之運動，并與原來靜止在前方的小車相碰，碰后粘合成一體繼續(xù)運動，用數(shù)字毫秒計分別讀出遮光片通過光電門1、2的時間、．（4）已測得小車和橡皮泥的質(zhì)量，小車的質(zhì)量，則碰前兩小車的總動量為，碰后兩小車的總動量為（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．比較碰撞前后的總動量，完成驗證．【分析】（1）根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法讀數(shù)；（2）長木板下墊著小木片，使得小車，運動時通過兩個光電門的時間相等，即通過光電門的速度相同，則小車做勻速直線運動；（4）小車經(jīng)過光電門時間極短，可用平均速度代替瞬時速度，分別解得速度，再求動量。解：（1）游標(biāo)卡尺的精度為，主尺的讀數(shù)為：，游標(biāo)尺的讀數(shù)為游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為：（2）如圖乙，將遮光片固定在小車4上，光電門1、2固定在長木板的一側(cè)，長木板下墊著小木片，使得小車，運動時通過兩個光電門的時間相等，即通過光電門的速度相同，則小車做勻速直線運動，這樣做的目的是平衡摩擦力。（4）小車經(jīng)過光電門時間極短，可用平均速度代替瞬時速度，則小車通過光電門1時的速度為：小車通過光電門2時的速度為：則碰前兩小車的總動量為碰后兩小車的總動量為故（1）3.35；（2）平衡摩擦力；（4）0.428，【點評】本題考查動量守恒定律實驗，解題關(guān)鍵掌握實驗原理，注意小車通過光電門速度的計算方法。四、計算題，本題共4小題，共46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。15．（8分）如圖所示，在與水平方向成角的金屬導(dǎo)軌間連一電源，電源電動勢，內(nèi)阻，在相距的平行導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌放一重的金屬棒，棒在兩導(dǎo)軌間電阻，其余電阻不計，磁場方向豎直向上，導(dǎo)軌和金屬棒之間的摩擦因數(shù)，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，導(dǎo)體棒靜止，，，求：（1）流過金屬棒的電流強度大小；（2）勻強磁場的磁感應(yīng)強度取值范圍?！菊_答案】（1）流過金屬棒的電流強度大小為；（2）勻強磁場的磁感應(yīng)強度滿足：?！痉治觥浚?）由閉合電路的歐姆定律，可計算流過金屬棒的電流強度大小；（2）由金屬棒剛好靜止，可根據(jù)受力分析得到有關(guān)安培力的關(guān)系式，從而計算安培力的取值范圍，根據(jù)安培力公式，可得到磁感應(yīng)強度的取值范圍。解：（1）由閉合電路的歐姆定律可得：，解得：；（2）由金屬棒剛好靜止，可知金屬棒受力平衡；當(dāng)導(dǎo)體棒有下滑趨勢時，則有：，由安培力公式可知，，聯(lián)立解得：；當(dāng)導(dǎo)體棒有上滑趨勢時，則有，由安培力公式可知，，聯(lián)立解得：；故磁感應(yīng)強度的取值范圍為：。答：（1）流過金屬棒的電流強度大小為；（2）勻強磁場的磁感應(yīng)強度滿足：。【點評】本題考查安培力作用下的平衡，注意摩擦力的方向不確定。16．（8分）某一具有速度選擇器的質(zhì)譜儀原理如圖所示，甲部分為粒子加速器，加速電壓為；乙部分為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應(yīng)強度為，兩板間距離為，兩板間電壓為；丙為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強度為。今有一電荷量為的正粒子（不計重力），從靜止開始經(jīng)加速后，該粒子恰能沿直線通過速度選擇器，粒子進入分離器后做勻速圓周運動。求：（1）粒子的比荷；（2）粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑的大小。【正確答案】（1）粒子的比荷；（2）做勻速圓周運動的半徑的大小為得【分析】（1）根據(jù)動能定理和直線通過速度選擇器的條件求比荷；（2）根據(jù)洛倫茲力提供向心力求做勻速圓周運動的半徑的大小。解：（1）粒子先經(jīng)過加速，電壓為速度大小為，由動能定理有粒子恰能沿直線通過速度選擇器，有聯(lián)立可得（2）粒子在磁場中做勻速圓周運動，有可得答：（1）粒子的比荷；（2）做勻速圓周運動的半徑的大小為得【點評】解決該題需要明確知道粒子在速度選擇器內(nèi)做的是勻速直線運動，洛倫茲力和電場力大小相等，方向相反。17．（14分）如圖所示，坐標(biāo)系內(nèi)有一邊長為的立方體空間立方體空間內(nèi)及邊界附近存在沿軸正方向的勻強電場和勻強磁場（圖中未畫出），、、和分別是、、和的中點。當(dāng)從點向點射出速率為、質(zhì)量為、電荷量為的帶電微粒恰能通過點。不計空氣阻力，已知重力加速度為。（1）該區(qū)域的勻強電場的場強和勻強磁場的磁感應(yīng)強度；（2）若該微粒在點沿方向以速度射入?yún)^(qū)域，求微粒離開立方體空間時的位置坐標(biāo)；（3）僅將電場反向，大小不變。若該微粒從點沿方向以速度射入?yún)^(qū)域，求微粒離開立方體空間時的位置坐標(biāo)?！菊_答案】（1）該區(qū)域的勻強電場的場強為，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為；（2）微粒離開立方體空間時的位置坐標(biāo)為；（3）微粒離開立方體空間時的位置坐標(biāo)為。【分析】（1）根據(jù)粒子在復(fù)合場中做圓周運動的條件以及圓周運動，公式求解；（2）根據(jù)速度分解求微粒離開立方體空間時的位置坐標(biāo)；（3）