湖北省武汉市武汉中学2020-2021学年高二上学期期中考试物理试题Word版含答案.docx

湖北省部分重点中学2022-2021学年度上学期高二期中考试
物 理 试 卷
命题人：武汉市四十九中学 郭浩 审题人：武汉四中 阮国栋
一、选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，1~6只有一个选项正确，7~10有的有两个或两个以上的选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．）
1、物理学家通过艰苦的试验来探究自然的物理规律，为人类的科学做出了巨大贡献，值得我们仰慕．下列描述中符合物理学史实的是
A．法拉第提出一种观点，认为在电荷的四周存在着由它产生的电场
B．洛伦兹通过试验测定了磁场对电流的作用力
C．奥斯特发觉了电流的磁效应并提出了分子电流假说
D．安培最早测定了元电荷e的数值
2．关于磁场中的磁感应强度，以下说法正确的是(　　)
A．一电流元或一运动电荷在某一区域不受力，则表明该区域不存在磁场
B．磁感应强度是反映磁场本身性质的物理量，与放入其中电流元或小磁针无关
C．若电流元探测到磁场力，则该力的方向即为磁场的方向
D．当一电流元在磁场中某一位置探测到磁场力F时，可以利用公式B＝求出磁感应强度的大小
3、有两只完全相同的电流表，其中一只改装成安培表，另一只改装成伏特表，假如做试验时误把这两只安培表、伏特表串联起来接入电路（ ）
A．安培表确定损坏 B．伏特表确定损坏
C．两表指针偏转角不同 D．两表指针偏转角相同
4、如图所示，一束质量和电荷量可能不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，结果发觉有些离子保持原来的运动方向，未发生偏转．假如让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中，发觉这些离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，可得出结论(　　)
A．它们的动能确定不相同 B．它们的电荷量确定不相同
C．它们的质量确定不相同 D．它们的比荷确定不相同
5、如图所示，电源的电动势为E，内电阻为r．开关S闭合后，灯泡L1、L2均能发光．现将滑动变阻器R的滑片P稍向下移动，则（ ）
A．灯泡 L1变亮，L2变暗
B．灯泡 L1、L2均变暗
C．电流表的示数变大
D．电源的总功率变小
6、两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图．若不计粒子的重力，则下列说法正确的是(　　)
A．a粒子带正电，b粒子带负电
B．a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大
C．b粒子动能较大
D．b粒子在磁场中运动时间较长
7、在真空中，有一平行板电容器，两极板M、N所带电荷量分别为+Q 和-Q，如图所示．带电小球(电量为+q，质量为m)，用绝缘丝线悬挂在两金属板之间，平衡时丝线与M板夹角为θ．极板M固定不动，将极板N移近M一些，且不与带电小球接触，则：
A．电容器的电容ｃ变大
B．丝线与极板M之间的夹角变大
C．若将丝线剪断，小球在电场中将会做类平抛运动
D．若将丝线剪断，小球在电场中做匀变速直线运动
8、如图甲所示，一条电场线与Ox轴重合，取O点电势为零，Ox方向上各点的电势φ随x变化的状况如图乙所示，若在O点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则 （ ）
A．电子的电势能将增大
B．电子将沿Ox方向运动
C．电子运动的加速度恒定
D．电子运动的加速度先减小后增大
9、如图所示，真空中存在范围足够大的匀强电场，A、B为该匀强电场的两个等势面．现有三个完全相同的带等量正电荷的粒子a、b、c，从等势面A上的某点同时以相同速率v0向不同方向开头运动，其中a的初速度方向垂直指向等势面B；b的初速度方向平行于等势面；c的初速度方向与a相反．经过一段时间，三个粒子先后通过等势面B．已知三个粒子始终在该匀强电场中运动，不计重力，则下列推断正确的是
A．等势面A的电势高于等势面B的电势
B．a、c两粒子通过等势面B时的速度相同
C．开头运动后的任一时刻，a、b两粒子的动能总是相同
D．开头运动后的任一时刻，三个粒子电势能总是相等
10、如图所示，一足够长的矩形区域abcd内布满方向垂直纸面对里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角=30°、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，则粒子不能从ab边上射出磁场的v0为
A． B． C． D．
二、试验题（本题共2小题．11题6分，12题10分，共16分．把答案填写在答题卡题中的横线上．）
11、（6分）用游标卡尺测得某样品的长度如左图所示，其读数L＝________mm；用螺旋测微器测得该样品的外边长如右图所示，其读数a＝________mm.

12、（10分）老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻，所给的试验器材有：待测电源E，定值电阻R1(阻值未知)，电压表V(量程为3.0V，内阻很大)，电阻箱R(0～99.99Ω)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．
某同学连接了一个如图所示的电路，他接下来的操作是：
a．拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如图甲所示的位置后，将S2接到A，闭合S1，记录下对应的电压表示数为2.20V，然后断开S1；
b．保持电阻箱示数不变，将S2切换到B，闭合S1，记录此时电压表的读数(电压表的示数如图乙所示)，然后断开S1．
(1)请你解答下列问题：
图实甲所示电阻箱的读数为________Ω，图乙所示的电压表读数为________V．由此可算出定值电阻R1的阻值为________Ω．(计算结果取3位有效数字)
(2)在完成上述操作后，该同学连续以下的操作：
将S2切换到A，多次调整电阻箱，闭合S1，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图丙所示的 — 图像．由此可求得该电池组的电动势E及内阻r，其中E＝________ V，电源内阻r＝________ Ω．(计算结果保留3位有效数字)
三、计算题(共44分)（解答写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最终答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位．）
13、（8分）如图所示，一带电荷量为＋q、质量为m的小物块处于一倾角为的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止，求：
(1)若将电场强度减小为原来的，物块的加速度是多大；
(2)电场强度变化后物块下滑距离L时的速度为多少．

14、（11分）如图所示，两平行金属导轨间距l=0.5m，导轨与水平面成=37°，导轨电阻不计．导轨上端连接有E=6V、r=1Ω的电源和滑动变阻器．长度也为l的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好，金属棒的质量m=0.2kg、电阻R0=1Ω，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒始终静止在导轨上．g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8求：
a
b
R
θ
E,r
B
θ
（1）当滑动变阻器的阻值R1=1Ω时金属棒刚好与导轨间无摩擦力，电路中的电流；
（2）当滑动变阻器接入电路的电阻为R2=4Ω时金属棒受到的摩擦力．

15、（11分）如图所示，电源电动势E=3V，内阻r=3Ω，定值电阻R1=1Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω，求：
（1）当滑动变阻器的阻值R2为多大时，电阻R1消耗的功率最大？电阻R1消耗的最大功率是多少？
（2）当变阻器的阻值R2为多大时变阻器消耗功率的最大？变阻器消耗的最大功率是多少？
（3）当变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大？电源输出的最大功率是多少？电源的效率为多大？

16、（14分）如图所示，水平放置的平行金属板A和D间的距离为d，金属板长为L=d，两板间所加电压为U，D板的右侧边缘恰好是倾斜挡板NM上的一个小孔K，NM与水平挡板NP成60o角，且挡板足够长，K与N间的距离为．现有一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从A、D的中点O沿平行于金属板方向以某一速度射入，不计粒子的重力．该粒子穿过金属板后恰好穿过小孔K：
（1）求该粒子从O点射入时的速度大小v0；
（2）若两档板所夹的整个区域存在一垂直纸面对外的匀强磁场，粒子经过磁场偏转后能垂直打在水平挡板NP上，求该磁场的磁感应强度的大小B0；
（3）若磁场方向变为垂直纸面对里，且只存在于两档板所夹间的某一区域内，同样使该粒子经过磁场偏转后能垂直打在水平挡板NP上（之前与挡板没有碰撞），求满足条件的磁感应强度的最小值Bmin.

湖北省部分重点中学2022-2021学年度上学期高二期中考试
物 理 答 题 卷
一、选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，1~6只有一个选项正确，7~10有的有两个或两个以上的选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
B
C
D
D
C
AD
BD
AB
BC
二、试验题（本题共2小题．11题6分，12题10分，共16分．把答案填写在答题卡题中的横线上．）
11、 50.15 ， 5.691~5.695
12、 20.00 ， 2.80 ， 5.45 ， 2.86 ， 0.260(0.264)
三、计算题(共44分)（解答写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最终答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位．）
13、（8分）设原电场为E，对小物块由平衡条件得：
（2分）
当电场减为原来的时，由牛顿其次定律得：
（2分）
解得： （1分）
由动能定理得： （2分）
解得： （1分）
14、（11分）（1）依据闭合电路欧姆定律，当滑动变阻器的电阻为R1=1Ω时，
mg
FN
F
θ
电流I1==2A （3分）
（2）金属棒受重力mg、安培力F和支持力FN如图．（1分）
依据平衡条件可得，mgsinθ=F1cosθ （1分）
又F1=BI1l （1分）
联立上式，解得磁感应强度B= =1.5T（1分）
当滑动变阻器的电阻为R2=4Ω时，电流I2==1A
又F2=BI2l
Mgsinθ＞F2cosθ，故金属棒受到沿导轨平面对上的摩擦力Ff （1分）
依据平衡条件可得，mgsinθ=F2cosθ+Ff （2分）
联立解得 Ff =mgsinθ—F2cosθ=0.6N （1分）
15、（11分）（1）变阻器的阻值R2=0时，R1消耗的功率最大 （1分）
由闭合电路的欧姆定律得： （1分）
电阻R1消耗的最大功率：W （1分）
（2）由闭合电路的欧姆定律得： （1分）
变阻器消耗的功率： （2分）
当Ω时，变阻器消耗的功率最大W （1分）
（3）电源输出功率：
当时，电源输出功率最大
Ω，=0.75W （2分）
电源的效率 （2分）
16、（14分）（1）粒子在电场中做类平抛运动：

代入可得：
(2)射入的粒子在进入K时竖直方向的分速度为
水平方向： 竖直方向：
可得：
即：，粒子垂直MN板入射………………….2分
粒子到达K点时速度……………………….1分
由几何关系可得：粒子圆周运动半径为：
且满足：
可得：
(3)磁场反向，如图，粒子从K点入射后做匀速直线运动从D点开头进入磁场，依据对称性，需偏转300o后从E点射出，做匀速直线运动垂直打到NP挡板上．
依据：可得：
要使B最小，则需使半径r最大，临界状况是轨迹刚好和挡板相切由几何关系可得：
可得：
解得：