湖北省荆州中学高二期末考试(物理).doc

荆州中学2007～2008学年度（上）期末考试
高二物理试卷
命题：张 明 审题：彭 军（考试时间：90分钟 分值：120分）

一、 不定项选择题（每小题5分，共50 分）
1．真空中甲、乙两个固定的点电荷，相互作用力为F，若甲的带电量变为原来的2倍，乙的带电量变为原来的8倍，要使它们的作用力仍为F，则它们之间的距离应变为原来的( )
A．2倍 B．4倍
图1
C．8倍 D．16倍

2．如图1，虚线a、b、c是某静电场中的三个等势面。它们的电势分别为Ua、Ub、Uc，且Ua>Ub>Uc。一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知( )
　　A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功
　　B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功
　　C．粒子从K到L的过程中，静电势能增加
图2
　　D．粒子从L到M的过程中，动能减少

3．如图所示，电路两端的电压保持不变，当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时，三个灯泡亮度的变化情况是( )
A．L1变亮，L2和L3皆变暗
B．L1变暗，L2不能确定，L3变暗
z
y
x
0
图3
C．L1变暗，L2变亮，L3变亮
D．L1变亮，L2变亮，L3变暗

4．在如图3所示的虚线区域内存在匀强电场和匀强磁场。取坐标如图。一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度E和磁场强度B的方向可能是( )
A．E和B都沿x轴方向
B．E沿y轴正方向，B沿z轴正方向
C．E沿z轴正方向，B沿y轴正方向
D．E、B都沿z轴方向

5．在高纬度地区的高空，大气稀薄，常出现五颜六色的弧状、带状或幕状的极其美丽壮观的发光现象，这就是我们常说的“极光”。“极光”是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的。假如我们在北极地区忽然发现正上方的高空出现了射向地球的、沿顺时针方向生成的紫色弧状极光（显示带电粒子的运动轨迹）。则关于引起这一现象的高速粒子的电性及弧状极光的弯曲程度的说法中，正确的是( )
A．高速粒子带负电 B．高速粒子带正电
C．轨迹半径逐渐减小 D．轨迹半径逐渐增大

6．下列说法正确的是：
A．两根平行导线当通有同向电流时，相互之间会产生吸引力
B．通电导线受到的安培力一定垂直于磁场，但可以不垂直于导线
C．在磁感应强度为B的匀强磁场中，通过一个面积为S的线圈的磁通量为BS
D．磁电式电表中，磁极与圆柱间形成的磁场是匀强磁场。

B
U
A
S
a
b
c
D
图4
7．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图4所示为质谱仪的原理示意图。现利用这种质谱议对氢元素进行测量。氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S，无初速度飘入电势差为U的加速电场。加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序，和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是( )
A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕
B．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕
C．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氘、氚、氕
D．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕

图5
N
S
8．如图5，一光滑的平面上，右方有一条形磁铁，一金属环以初速度v沿磁铁的中线向右运动，则以下说法正确的是（ ）
A．环的速度越来越小
B．环保持匀速运动
C．环运动的方向将逐渐偏向条形磁铁的N极
D．环运动的方向将逐渐偏向条形磁铁的S极

9．图6中A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，A线圈中通有如图（a）所示的交流电i，则( )
A．在t1到t2时间内A、B两线圈相吸
B．在t2到t3时间内A、B两线圈相斥
C．t1时刻两线圈间作用力为零
D．t2时刻两线圈间吸力最大

10．如图7所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3s时间拉出，外力所做的功为W1，通过导线截面的电量为q1；第二次用0.9s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电量为q2，则( )
图7
A．W1＜W2，q1＜q2
B．W1＜W2，q1=q2
C．W1＞W2，q1=q2
D．W1＞W2，q1＞q2
图8
二、 实验题（18分）
11．（6分）如图8所示为描绘电场中等势线的实验：
　 （1）在两接线柱A、B连线上等距离找出5个基准点a、b、c、d、e．灵敏电流表G的黑探针接在c点，红探针接在f点，则电流表指针向_______（填“左或右”）偏．为找到与c点电势相等的点，接f点的探针应向_______（填“左或右”）移．
　 （2）今有100μA、1mA、10mA电流表各一块供选用，则应选 ______的电流表较好．

12．（12分）有一段粗细均匀的导体，现要用实验的方法测定这种导体材料的电阻率，若已测得其长度和横截面积，还需要测出它的电阻值Rx。
①有两位同学所设计的测量电路的一部分分别如图9甲、乙所示，若分别用这两个电路进行实验，则测量值比真实值偏小的应是___________图所示的电路。（选填“甲”或“乙”）
甲
A
V
Rx
乙
A
V
Rx
图9

②请在方框中画出测量这段导体电阻值的实验电路图（要求直接测量量的变化范围尽可能大一些）。
③若已知这段导体的电阻约为30Ω，要尽量精确地测量其电阻值，除了需要导线、开关以外，在以下备选器材中应选用的是__________。（只填写字母代号）
图10
U/V
I/A
O
M
N
P
A．电池（电动势14 V、内阻可忽略不计）
B．电流表（量程0～0.6 A，内阻约0.12Ω）
C．电流表（量程0～100m A，内阻约12 Ω）
D．电压表（量程0～3 V，内阻约3 kΩ）
E．电压表（量程0～15 V，内阻约15 kΩ）
F．滑动变阻器（0～10Ω，允许最大电流2.0A）
G．滑动变阻器（0～500 Ω，允许最大电流0.5 A）
④根据测量数据画出该导体的伏安特性曲线如图10所示，发现MN段明显向上弯曲。若实验的操作、读数、记录和绘图描点等过程均正确无误，则出现这一弯曲现象的主要原因是_____________________________________________________________

三、 计算题（52分）
13．（10分）如图11所示，用30cm的细线将质量为4×10-3㎏的带电小球P悬挂在Ｏ点下，当空中有方向为水平向右，大小为1×104N/C的匀强电场时，小球带动细线偏转37°处于静止状态。(g取10m/s2)
（1）分析小球的带电性质
（2）求小球的带电量
（3）求细线的拉力
O
P
E
图11
图12

14．（12分）如图12所示，带正电量为q的液滴，处在水平方向的匀强磁场中，磁感应强度为B，液滴运动速度为v，若要液滴在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，则：
（1）所施加匀强电场的电场强度大小和方向如何？
（2）液滴的绕行方向怎样？

h
d
l
1
2
3
4
v0
v0
v
图（13）
15．（12分）如图13所示，水平的平行虚线间距为d=50cm，其间有B=1.0T的匀强磁场。一个正方形线圈边长为l=10cm，线圈质量m=100g，电阻为R=0.020Ω。开始时，线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm。将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等。取g=10m/s2，求：⑴线圈进入磁场过程中产生的电热Q；⑵线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v。
R
A
x
0
v0
30°

图14

16．（18分）如图14所示，间距L=1m的足够长的光滑平行金属导轨（电阻不计）与水平面成θ=30°角放置，导轨上端连有阻值R=0.8Ω的电阻和理想电流表，磁感应强度为B=1T的匀强磁场垂直导轨平面。现有质量m=1kg、电阻r=0.2Ω的金属棒，从导轨底端以10m/s的初速度v0沿平行导轨向上运动。现对金属棒施加一个平行于导轨平面向上且垂直于棒的外力F，保证棒在向上做匀减速运动的整个过程中，每1s内在电阻R上的电压总是变化1.6V。g取10m/s2。求：
（1）电流表读数的最大值；
（2）从金属棒开始运动到电流表读数为零的过程中，棒的机械能如何变化，变化了多少？
（3）棒的加速度用符号a表示，请推导出外力F随金属棒在导轨上的位置x变化关系的表达式。结果用题中所给物理量的符号表示。

荆州中学2007～2008学年度（上）期末考试
高二物理试卷评分标准
命题：张 明 审题：彭 军

四、 不定项选择题（每小题5分，共50 分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
AC
D
AB
BC
A
D
A
ABC
C

A
V
Rx
S
E
二、实验题（18分）
11．每空2分，共6分。（1）右，左 （2）100μA
12．①甲（3分）　
　 ②ABEF（3分）
③如图所示（共3分，其中：分压电路正确得1分；
电流表外接法正确得1分，其它正确得1分）
④随着导体中的电流增大，温度升高，电阻率增大，电阻增大（共3分，其中电流、温度、电阻三层含义各占1分）

三、计算题（52分）
13.（10分）（1）小球受力如图，故带正电。（2分）
F
qE

mg
　 （2）小球受力平衡，在水平方向：
　　 ，得
　 　　（4分）
（3）如受力图可知=5×10N　　　（４分）

14．（12分）（1）电场力必须平衡重力：
qE=mg （2分）
又∵qvB=m （2分）
∴E=g （2分）
方向：竖直向上， （2分）
（2）逆时针 （4分）

15．（12分）⑴线圈完全处于磁场中时不产生电热，所以线圈进入磁场过程中产生的电热Q 就是线圈从图中2到4位置产生的电热，而2、4位置动能相同，
由能量守恒：Q=mgd=0.50J (6分)
⑵3位置时线圈速度一定最小，而3到4线圈是自由落体运动因此有
v02-v2=2g(d-l)，得v=2m/s (6分)

16．（18分）（1）金属棒速度最大时，感应电动势E最大，电流I最大，有：
（4分）
（2）设棒运动速度为v时，棒上感应电动势为E，有E=BLv （1分）
由闭合电路欧姆定律得E=I（R+r） （1分）
设电阻R两端电压为U，由欧姆定律U=IR得，式中R、r、B、L均为定值故 （1分）
m/s2 = 2m/s2 （1分）
由速度位移关系得：
m （1分）
取金属棒初始位置所在的水平面为零势能面，则有：
（1分）
机械能增加值 （1分）
（3）设金属杆到达处时，速度的大小为v则 （1分）
金属杆的电动势 （1分） 回路中的电流 （1分）
金属棒受到的安培力FA=BIL （1分）
由牛顿第二定律： FA＋mg sin－F=ma （2分）
F= mg sin+－ma （1分）

7