1、2012-2013学年湖北武汉部分重点中学高二上期中考试物理试卷与答案（带解析） 选择题 如图所示，蹄形磁体用悬线悬于 O 点，在磁体的正下方有一水平放置的长直导线，当导线通以由左向右的电流时，蹄形磁体的运动情况将是 ( ) A静止不动 B向纸外运动 C N 极向纸外转动， S级向纸内转动 D N 极向纸内转动， S级向纸外转动 答案： C 试题分析：根据右手定则可得，导线上方的磁场方向垂直纸面向外，所以 N 极向纸外转动， S极向纸内转动， C正确， 考点：本题考查了安培定则以及磁场作用规律 点评：本题的关键是对安培定则的正确使用，判断出电流产生磁场的方向， 如图，空间某一区域内存在着相互垂
2、直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由 A点进入这个区域沿直线运动，从 C点离开区域；如果这个区域只有电场，则粒子从 B点离开场区；如果这个区域只有磁场，则粒子从D点离开场区；设粒子在上述三种情况下，从 A到 B点、 A到 C点和 A到 D点所用的时间分别是 t1、 t2和 t3，比较 t1、 t2和 t3的大小，则有 (粒子重力忽略不计 ) ( ) A t1=t2=t3 B t2t2 答案： C 试题分析：先看 ，由于只有电场时，电场方向与小球初速度垂直不改变 A到达 B点的直向速度（类似于平抛运动） ，再看 ，由于磁场不改变速度大小， A到 C和 D的速度大小都相同，显然 A到
3、 D的距离远，即 ，综上 ， C正确， 考点：本题考查了带电粒子在电磁场中的运动 点评：当带电粒子在电磁场中发生偏转时，需要弄清楚粒子受力情况，从而得出在各个方向上的运动性质， 一电子在匀强磁场中，以一固定的正电荷为圆心，在圆形轨道上运动，磁场方向垂直于它的运动平面，电场力恰是磁场力的三倍 .设电子电量为 e，质量为 m，磁感强度为 B，那么电子运动的可能角速度应当是 ( ) A B C D 答案： BD 试题分析：由于不知道磁场方向和电荷运动方向，但是知道洛伦兹力和速度垂直，因此分洛伦兹力指向圆心和背离圆心两种情况进行分析，然后根据向心力公式列方程即可求解 当洛伦兹力方向和电场力方向相同时，
4、有 其中： ，联立解得 当洛伦兹力方向和电场力方向相反时，有： 其中： ，联立解得 所以 BD正确， 考点：本题在电磁场中结合电场力和洛伦兹力考查了圆周运动问题， 点评：此类型的题目关键是熟练运用向心力 公式的各种表达式正确解答 如图所示，两平行金属板中有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，带正电的粒子（不计粒子的重力）从两板中央垂直电场、磁场入射它在金属板间运动的轨迹为水平直线，如图中虚线所示若使粒子飞越金属板间的过程中向上板偏移，则可以采取下列的正确措施为 ( ) A使入射速度增减小 B使粒子电量增大 C使电场强度增大 D使磁感应强度增大 答案： D 试题分析：此时带电粒子在金属板间运动的轨迹为
5、水平直线，所以 ，所以要使粒子飞越金属板间的过程中向上板偏移，则减小粒子的入射速度，可使 ，使粒子向下偏， A错误，使粒子的电量增大，仍满足 ，B错误，使电场强度增大，则 ，使粒子向下偏， C错误，使磁感应强度增大，则使 ， D正确， 考点：本题考查了带电粒子在电磁场中的偏转问题 点评：此类型的题目属于带电粒子在复合场中的运动，关键是先判断粒子的受力情况，然后结合牛顿定律分析 如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的左上方固定一直导线，导线与磁场垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则 （ ） A磁铁对桌面压力增大 B磁场对桌面压力减小 C桌面对磁铁没有摩擦力 D桌面对磁铁摩擦力向右 答案
6、： A 试题分析：以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向做上方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向右下方，磁铁对桌面压力增大，磁铁有向右运动的趋势，所以受到的摩擦力方向向左， A正确， 考点：本题考查灵活运用牛顿第三定律选择研究对象的能力 点评：本题的关键是根据左手定则研究导线所受安培力 质量为 m，电量为 q的带正电小物块在磁感强度为 B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为 的绝缘水平面以初速度 v0开始向左运动，如图所示物块经时间 t移动距离 S后停了下来，设此 过程中， q不变，则 （ ） A S B S C t D t 答案： BC 试题分析
7、： A、 B假设物块不受洛伦兹力根据动能定理，得得 ，因为物块带正电，受到向下的洛伦兹力，摩擦力增大，滑行的距离减小，则 ， A错误， B正确， C、 D假设洛伦兹力是恒力，大小为 保持不变，则由动量定理，得，解得 ，因为物块向左做减速运动，洛伦兹力减小，加速度减小，滑行时间变长，故 ， C正确， 考点：本题考查应用动能定理和动量定理研究变力情况的能力 点评：在中学阶段，动能定理和动量定理，一般用来研究恒力作 用情况，本题采用假设法，将变力与恒力情况进行比较得出答案： 如图所示，相距为 d的两带电平行板间同时存在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为 m，带电量为 q的小球由下
8、板边缘沿水平方向射入该区域，带电小球恰能在两板间做匀速圆周运动，则 （ ） A小球一定带负电 B小球一定带正电 C两板间电压为 D小球在两板间的运动时间为 答案： BC 试题分析：要使小球在复合场中作匀速圆周运动，必须满足重力与电场力平衡，即 ，方向相反，所以电场方向向上，故小球一定带正电， A错误 B正确，根据 可得 ，所以 ， C正确，小球在两板间的运动时间为整个圆周运动周期的一半，即 ， D错误， 考点：本题考查了带电粒子在电磁场中的偏转问题 点评：此类型的题目属于带电粒子在复合场中的运动，关键是先判断粒子的受力情况，然后结合牛顿定律分析 设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强
9、磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自 A点沿曲线 ACB运动，到达 B点时速度为零， C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是 ( ) A这离子必带负电荷 B A点和 B点位于同一高度 C离子在 C点 时速度最大 D离子到达 B点时，将沿原曲线返回 A点 答案： BC 试题分析：离子从静止开始运动的方向向下，电场强度方向也向下，所以离子必带正电荷， A错误；因为洛伦兹力不做功，只有静电力做功， A、 B两点速度都为 0，根据动能定理可知，离子从 A 到 B运动过程中，电场力不做功，故 A、B位于同一高度， B正确； C点是最低点，从 A到 C运动过程中电场力
10、做正功做大，根据动能定理可知离子在 C点时速度最大， C正确；到达 B点时速度为零，将重复刚才 ACB的运动，向右运动，不会返回，故 D错误 考点：本题主要考查了带电粒子在混合场中 运动的问题， 点评：此类型的题目要求同学们能正确分析粒子的受力情况，再通过受力情况分析粒子的运动情况，要注意洛伦兹力永不做功，难度适中 如图所示，两平行金属导轨 CD、 EF 间距为 L，与电动势为 E 的电源相连，质量为 m、电阻为 R的金属棒 ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成 角，回路其余电阻不计。为使 ab棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感强度的最小值及其方向分别为 ( ) A ，水平向右
11、B ，垂直于回路平面向上 C ，竖直向下 D ，垂直于回路平面向下 答案： D 试题分析：对导体棒受力分 析，受重力、支持力和安培力，如图 从图象可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小； 故安培力的最小值为： 。故磁感应强度的最小值为,根据欧姆定律，有 ,所以 ,方向垂直于回路平面向下， D正确， 考点：本题是三力平衡中动态分析问题， 点评：其中第一个力大小和方向都不变，第二个力方向不变，大小可变，则当地三个力与第二个力垂直时，第三个力取最小值；同时要结合欧姆定律、安培力公式列式求解 下列与磁场有关的物理概念中，正确的是 （ ） A磁感线的切线方向表示磁场的方向，其疏密表示磁感应强度的大小
12、 B磁感应强度的方向跟放入磁场中的受磁场力作用的电流方向有关 C磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，是矢量 D电流的磁场的方向跟产生磁场的电流方向有关，与放入磁场中的受磁场力作用的电流也有关 答案： AC 试题分析：磁感线可以形象描述磁场的强弱和方向，磁感线的切线方向表示磁场的方向，其疏密表示磁感应强度的大小故 A正确磁感应强度的方向是由磁场本身决定的，与放入磁场中的受磁场力作用的电流方向无关故 BD错误磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量故 C正确 考点：本题考查对磁感应强度和磁感线的 理解， 点评：本题的关键是抓住磁感应强度描述磁场本身的特性的物理量，与放入磁场的电流元无关 等腰三
13、角形线框 abc与长直导线 MN 绝缘，且线框被导线分成面积相等的两部分，如图所示，接通电源瞬间有由 N 流向 M的电流，则在（ ） A线框中无感应电流 B线框中有沿 abca方向感应电流 C线框中有沿 acba方向感应电流 D条件不足无法判断 答案： C 试题分析： MN 右侧与 BC 左侧之间的区域 MNcb与 MN 较近，电流在区域MNcb产生的磁场的磁感线较多，所以通过区域 MNcb的磁通量增加较快，产生的感应电动 势较大，根据楞次定律和右手螺旋定则知，线框中有沿 acba方向感应电流， C正确 考点：本题考查了楞次定律和右手螺旋定则的应用 点评：本题的关键是判断出线圈 abc中总的磁
14、通量的变化，对于非匀强磁场穿过线圈的磁通量不能定量计算，可以根据磁感线的条数定性判断其变化情况 如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使 线框逐渐远离（平动）通电导线，则穿过线框的磁通量将 ( ) A逐渐增大 B逐渐减小 C保持不变 D不能确定 答案： B 试题分析：由题，通电直导线产生稳定的磁场，离导线越远磁场越弱，磁感线越疏，则当线框远离通电导线时，穿过线框的磁感线的条数越来越少，磁通量将逐渐减小 B正确， 考点：本题考查了对磁通量的变化的判断 点评：对于非匀强磁场穿过线圈的磁通量不能定量计算，可以根据磁感线的条数定性判断其变化情况 实验题 (12分 ) 现用伏安
15、法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约 45。热敏电阻 Rx和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪器和器具有：盛有热水 的热水瓶（图中未画出）、电源（ 3V、电阻可忽略）、直流电流表 A（内阻约 1）、直流电压表 V（内阻约 5k）、滑动变阻器 R（ 020）、开关 K、导线若干。 （ 1）在图（ a）中的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小。 （ 2）根据电路图，在图（ b）的实物图上连线。 （ 3）完成接线后的主要实验步骤正确的顺序是： _ A绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线。 B往保温杯中加入一些热
16、水，待温度稳定时读出温度计值； C重复前面步骤，测量不同温度下的数据； D调节滑动变阻器，快速测出几组电流表和电压表的值。 答案：（ 1）见（ 2）见 （ 3） BDCA 试题分析：（ 1） 因为待测热敏电阻的阻值约 45。电阻很小，所以采用电流表的外接法，避免电流表的分压，在描述导体的伏安特性曲线时需要电压从零开始，所以采用变阻器的分压接法，如图所示： （ 2）实物图如图所示： （ 3）实验时需要先加热水，然后调节滑动变阻器，快速测出几组电流表和电压表的值。然后再改变温度，再测出几组电流表和电压表的值。最后绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线。 考点：本题考查了用伏安法研究热 敏电阻实验
17、点评：本题的关键是明白：根据给出的仪器，怎么设计电路实验误差最小， （ 6分）右图为包含某逻辑电路的一个简单电路图， L为小灯泡。光照射电阻 R 时，其阻值将变得远小于 R。该逻辑电路是 门电路（填 “与 ”、 “或 ”或“非 ”）。当电阻 R 受到光照时，小灯泡将 （填 “发光 ”或 “不发光 ”）。答案：非 发光 试题分析：根据门电路的符号判断该门电路为非门；当输出端为高电势时，灯泡会发光，为低电势时，灯泡不发光，所以判断灯泡发光还是不发光，看输入端是高电势还是低电势 该逻辑电路为非门电路非门的特点输入状 态和输出状态相反，当电阻 R受到光照时，其阻值将变得远小于 R则 R 两端的电势差大
18、， R两端间的电势差小，则输入端为低电势，那么输出端为高电势，小灯泡 L发光 考点：本题考查了逻辑电路的应用 点评：解决本题的关键知道门电路的各种符号，以及非门的特点，即输入状态与输出状态相反 计算题 （ 8分）竖直放置的半圆形光滑绝缘管道处在如图所示的匀强磁场中，B=1.1T，管道半径 R=0.8m，其直径 POQ 在竖直线上，在管口 P处以 2m s的速度水平射入一个带电小球，可把它视为质点，其电荷量为 lO -4C(g=lOm s2)，试求： (1)小球滑到 Q 处的速度为多大 (2)若小球从 Q 处滑出瞬间，管道对它的弹力正好为零，小球的质量为多少 答案：（ 1） v0=6m s（ 2
19、） m=1.210-5kg 试题分析： (1)小球从 P滑到 Q 处的过程中，据机械能守恒定律有： mg2R= 代人数据得 v0=6m s (2)对 Q 处的小球受力分析如图所示， 据牛顿第二定律有： qvB-mg=m 代入数据得 m=1.210-5kg. 考点：本题考查了带电粒子在磁场中的圆周运动 点评：本题整合了动能定理、牛顿运动定律和类平抛运动等多个知识点，但难度不大，只要基本功扎实可以正确解答 （ 10分）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具 .它的构造原理如图所示，离子源 S产生电荷量为 q的某种正离子，离子产生时的速度很小，可以看作是静止的，离子经过电压 U加速后形成
20、离子流，然后垂直于磁场方向进入磁感应强度为 B的匀强磁场，沿着半圆周运动而到达记录它的照相底片 P上 .实验测得，它在 P上的位置到入口处 S1的距离为 a，离子流的电流为I.请回答下列问题 : (1)在时间 t内到达照相底片 P上的离子的数目为多少？ (2)单位时间内穿过入口 S1处离子流的能量为多大？ (3)试求这种离子的质量 m？ . 答案： (1)n=It/q(2) UI (3) = 试题分析： (1)根据公式 可得： n=It/q (2) 单位时间内穿过入口 S1处离子流的能量为 W=UIt= UI (3)粒子在电压为 U的电场中加速时，据动能定理得： qU= 粒子进入磁场后做圆周运
21、动，据牛顿第二定律有： qvB=m 解 得 =考点：本题考查了带电粒子在电磁场中的运动 点评：质谱仪是电场和磁场知识在科技中的应用利用质谱仪可以测定带电粒子的质量、比荷、分析同位素 （ 12分）如图，通电导体棒的质量为 60g，电流强度为 2A，导体棒插在两光滑绝缘圆环中，两环相距 1m，环的半径为 0.5m，处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度 B=0.4T。通电后棒恰好能在圆环上某一位置处于平衡状态，求在此位置棒对每一只圆环的压力是多大？该位置与环底的高度差是多少？（ g=10m/s2） 答案： 0.2m 试题分析：导体棒所受的安培力大小为： F=ILB；方向为水平方向 设每个圆环对导体
22、棒的支持 力为 FN,与竖直方向的夹角为 ，由物体的平衡条件得： ， ， m=0.2m 考点：本题考查了通电导线在磁场中受力的计算 点评：做此类型的题目，需要先进行受力分析，然后根据力的平衡条件列等式，进行计算 （ 14分）如图所示，在 y 0的空间中存在匀强电场，场强沿 y轴负方向；在 y 0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直 xy平面（纸面）向外。一电量为 q、质量为 m的带正电的运动粒子，经过 y轴上 y h处的点 P1时速率为 v0，方向沿 x轴正方向；然后，经过 x轴上 x 2h处的 P2点进入磁场，并经过 y轴上 y 处的 P3点 。不计重力。 求：（ l）电场强度的大小 （ 2
23、）粒子到达 P2时的速度 （ 3）磁感应强度的大小。 答案：（ 1） （ 2） （ 3） 试题分析：（ 1）粒子在电场、磁场运动的轨迹如图所示，设粒子从 P1到 P2的时间为 t,电场强度大小为 E，粒子在电场中的加速度为 a,由牛顿第二定律及运动学公式有 2 解得 (2)粒子到达 P2时速度沿 x方向的分量仍为 v0, 以 v1表示速度沿 y轴方向分量的大小， v表示速度的大小， 表示速度和 x轴的夹角，则有 + 45 (3)设磁场的磁感应强度为 B，在洛仑兹力作用下粒子作匀速圆周运动，由牛顿第二定律有 r是圆周的半径，此圆周与 x轴和 y轴的交点分别为 P2、 P3，因为 OP2 OP3 45，由几何关系可知，连线 P2P3为圆轨道的直径，由上此可求得 考点：本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题， 点评：此类型的题目要求同学们能正确分析粒子的受力情况，再通过受力情况分析粒子的运动情况，熟练掌握圆周运动及平抛运动的基本公式，难度适中
