1、2013-2014江苏省扬大附中高二上学期期中考试物理试卷与答案（选修）（带解析） 选择题 某同学做三种导电元件的导电性实验，他根据所测量数据分别绘制了三种元件的 I-U图像如图所示，则下述判断正确的是 ( ) A只有乙图像是正确的 B甲、丙图像是曲线，肯定误差太大 C甲、丙为线性元件，乙为非线性元件 D甲、乙、丙三个图像都可能是正确的，并不一定有较大误差 答案： D 试题分析：不同的电学元件的伏安特性曲线是不同的，二极管加正向电压时，随电压增大电阻变小，图像如甲图所示，金属元件的电阻与温度有关，随电压增大电功率增大发热增多，最终温度升高电阻率变大电阻变大，图像如图丙，而定值电阻的阻值是不会变
2、化的，伏安特性曲线是一条倾斜的直线如图乙，所以选项 ABC错 D对。 考点：伏安特性曲线 （ 1）用游标为 50分度的卡尺（测量值可精确到 0.02 mm）测定某圆筒的内径时，卡尺上的示数如图甲所示，可读出圆筒的内径为 _mm。 （ 2）图乙中给出的是用螺旋测微器测量一金属薄板厚度时 的示数，此读数应为_mm。 答案： (1)54.14 (2) 试题分析： (1)游标卡尺的读数分两部分，一部分是从游标尺零刻度线左侧读出主尺上毫米的整数部分即 54mm，另一部分是从游标尺上找出与主尺对齐的刻度线乘以精确度即 ，最终读数为 （ 2）螺旋测微器的读数主要有固定刻度和可动刻度构成，固定刻度可读出0.5
3、mm的整数倍即 ，可动刻度与主尺对齐的刻度线估读一位乘以精确度即，最终读数为 考点：游标卡尺和螺旋测微器的读数 环形对撞机是研究高能离子的重要装置，如图所示正、负离子由静止经过电压为 U 的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。 (两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞 )为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是 ( ) A对于给定的加速电压，带电粒子的比荷 越大，磁感应强度 B越小 B对于给定的加速电压，带电粒子的比荷 越大，磁感应强度 B越
4、大 C对于给定的带电粒子， 不管加速电压 U多大，粒子运动的周期都不变 D对于给定的带电粒子，加速电压 U越大，粒子运动的周期越小 答案： AD 试题分析：在直线加速器运动过程只有电场力做功，根据动能定理有，要在环状空腔中的匀速圆周运动，即半径等于空腔半径，根据洛伦兹力提供向心力有 ，综上得 ，对于给定的加速电压，带电粒子的比荷 越大，磁感应强度 B越小选项 A对 B错。对于给定的带电粒子，圆周运动的半径是一定的，所以圆周运动的周期，可见加速电压越大，粒子运动的周期越小，选项 C 错 D 对。 考点：带电粒子在匀强磁场中的运动 如图，质量为 m、长为 L的直导线用两绝缘细线悬挂于 O、 O，并
5、处于匀强磁场中，当导线中通以沿 x正方向的电流 I，且导线保持静止时， 悬线与竖直方向夹角为 。则磁感应强度方向和大小可能为 ( ) A y正向， B z正向， tan C z负向， tan D沿悬线向上， sin 答案： AC 试题分析：若磁场方向沿 y正向，则安培力方向竖直向上，要使金属棒保持平衡，则细线拉力为 0，安培力 即 选项 A对。若磁场 z正向则安培力方向为 y负向，根据重力竖直向下，细线拉力斜向左上方，直导线无法平衡选项 B错。若磁场 z负向，安培力方向 水平向右，重力竖直向下，要使得直导线平衡，需要满足 即 ,选项 C 对。若磁场沿悬线向上，安培力垂直细线斜向左下方，重力竖直
6、向下，细线拉力斜向左上方，直导线无法平衡选项 D错。 考点：共点力的平衡 安培力 如图所示，质量为 m、长为 L的导体棒电阻为 R，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为 E，内阻不计。匀强磁场的磁感应强度为 B，其方向与轨道平面成 角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则 ( ) A导体棒向左运动 B开关闭合瞬间导体棒 MN 所受安培力为 C开关闭合瞬间导体棒 MN 所受安培力为 D开关闭合瞬间导体棒 MN 的加速度为 答案： BD 试题分析：内阻不计则闭合回路电流 ，而电流方向和磁场方向垂直，根据安培力的计算公式有 选项 B对 C 错。根据安培左手定则判断，安培力的方向斜向右下方，与竖
7、直方向夹角为 ，竖直方向重力支持力即安培力的竖直分力 相互平衡，而在水平方向，安培力的水平分力方向向右，导体棒将向右运动，选项 A错。导体棒的加速度，即 选项 D对。 考点：安培力 如图所示，直线 A为电源的 U-I图线，直线 B和 C分别为电阻 R1和 R2的U-I 图线， 用该电源分别与 R1、 R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为 P1、P2，电源的效率分别为 1、 2，则 ( ) A P1P2 B P1 P2 C 12 D 1 B B 答案： C 试题分析：电子以速度 v0从 A点沿 AB方向射入匀强磁场后做匀速圆周运动，半径 ，电子恰好能经过 BC 边时运动轨迹与 BC 变相切，
8、根据几何关系，初末位置的半径如图中红线所示，半径 ，要使得运动轨迹经过 BC 边，需要 ，即 得 选项 C对。 考点：带电粒子在匀强磁场中的运动 在如图甲所示的电路中，电源电动势为 3.0 V，内阻不计， L1、 L2、 L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，当开关 S闭合后 ( ) A通过 L1的电流为通过 L2的电流的 2倍 B L1的电阻为 7.5 C L1消耗的电功率为 0.75 W D L2消耗的电功率为 0.375 W 答案： C 试题分析： 是规格相同的灯泡，串联分压，二者电压相等，与 并联所以有 ,电源电动势为 3.0 V，内阻不计 ,即 ，对照电流随
9、电压变化的图像可得 ， ，对照可得选项 A错。 L1的电阻为 选项 B错。 L1消耗的电功率为选项 C对。 L2消耗的电功率为 选项 D错。 考点：电功率 伏安特性曲线 如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关 S闭合后，在变阻器 R0的滑动端向下滑动的过程中 ( ) A电压表与电流表的示数都增大 B电压表与电流表的示数都减小 C电压表的示数增大，电流表的示数减小 D电压表的示数减小，电流表的示数增大 答案： B 试题分析：变阻器 R0的滑动端向下滑动电阻 变小，并联电阻变小，总电阻 变小，干路电流 变大，路端电压 变小即电压表示数变小，并联电压 变小，电流表示数 变小 ，对照选项 B对。 考点：
10、闭合回路欧姆定律 电路动态变化 电阻 R和电动机 M串联接到电路时，如图所示，已知电阻 R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作。设电阻 R和电动机 M两端的电压分别为 U1和 U2，经过时间 t，电流通过电阻 R做功为 W1，产生热量 Q1，电流通过电动机做功为 W2，产生热量为 Q2，则有 ( ) A U1Q2 D W1W2， Q1Q2 答案： A 试题分析：根据电流做功的计算公式 ，可得电流对电阻 R 做功 ，电流对电动机做功 ，根据焦耳定律，电阻 R产生的热量 ，电动机产生的热量 所以有 。对电阻 R为纯电阻电路，电流做的功都转化为内能，消耗的内能 ，即 ，而电动机除发热
11、外还要对外做功即 ，可得 ,综上， 选项 A对 BCD错。 考点：红色字体 实验题 要测量一电源的电动势 E（小于 3 V)和内阻 r(约 1 )，现有下列器材：电压表 V(3V和 15 V两个量程 )、电阻箱 (0 999.9 )、定值电阻 R0 3 、开关和导线。某同学根据所给器材设计如图甲的实验电路。 （ 1）电路中定值电阻 R0的作用是 _。 （ 2）请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路。 （ 3）该同学调节电阻箱阻值 R，读出对应的电压表读数 U，得到两组数据： R1 2.0 时 U1 2.37 V； R2 4.0 时 U2 2.51 V。由这两组数可求得电源的电动势为
12、E V，内阻为 r 。 （ 4）为使最终测量结果更精确，在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下，请 你对该同学提一条建议 。 答案：（ 1）保护电源 防止短路 （ 2） （ 3） 2.94 1.2 （ 4）多测量几组数据， 分别求出对应的电动势和内阻，再求电动势的平均值和内阻平均值 试题分析：（ 1）由于 存在，不论电阻箱如何调整，电源都不会短路， （ 2）连接时注意从电源正极出发连接电阻箱，定值电阻和开关，串联关系，最后再把电压表并联在电阻箱和定值电阻两端。电动势小于 3v所以电压表量程选择 。 （ 3）根据闭合回路欧姆定律有 ,带入数据即可得， ，联立可解得 考点：测量电源电动势和内阻实
13、验设计探究 某学习小组用伏安法测量一未知电阻 R的阻值，给定器材及规格为： 电流表 (量程 0 5 mA，内阻约为 10 )； 电压表 (量程为 0 3 V，内阻约为 3 k)； 最大阻值约为 100 的滑动变阻器； 电源 E(电动势约 3 V)； 开关 S、导线若干。 （ 1）由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图甲电路试测，读得电压表示数大约为 2.5 V，电流表示数大约为 5 mA，则未知电阻阻值 Rx大约为_； （ 2）经分析，该电路测量误差较大，需作改进。请直接在原图甲上改画； 在不需要的连线上画 “”表示， 补画上需要添加的连线； （ 3）对改进的电路进行测量，并根据测量数据画出
14、了如图乙所示的 U-I图像，得 Rx _。 (保留 3位有效数字 ) 答案：（ 1） 500 （ 2） （ 3） 600 试题分析：（ 1）分析甲图电路，电压表测量电阻两端电压，电流表测量通过电阻的电流，根据欧姆定律有 （ 2）甲图测量电阻时，电流表外接，此时，电流表测量的是电阻和电压表的总电流。故有误差，根据 “大内偏大，小外偏小 ”， ，所以电流表应该选择内接法，此时误差较小。 （ 3）根据绘制的电压随电流变化的图像，斜率即电阻阻值，有乙图可得考点 2：伏安法测电阻 计算题 （ 15分）一台小型电动机在 3 V电压下工作，用此电动机提升所受重力为4 N 的物体时，通过它的电流是 0.2 A
15、。在 30 s内可使该物体被匀速提升 3 m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求： （ 1）电动机的输入功率； （ 2）在提升重物的 30 s内，电动机线圈所产生的热量； （ 3）线圈的电阻。 答案：（ 1） 0.6w (2)6J (3) 试题分析：（ 1）电动机输入功率即 （ 2）电动机做功一部分用来做机械功一部分用来发热， 30 s内电动机做功 对外做机械功 所以电动机线圈产生的热量 （ 3）根据焦耳定律 ，带入数据可计算得 30 s内电动机线圈所产生的热量 计算得 考点：非纯电阻电路电功 焦耳热的计算 （ 15 分）如图所示，电源内阻 ， 。当电键闭合时，电流表和电压表的示数分别为
16、 1.5A和 2V。求： （ 1）电源电动势； （ 2） 的阻值； （ 3）电键断开时，干路上的电流强度。 答案：（ 1） 4.8v（ 2） （ 3） 0.8A （ 16分）如图所示，在磁感应强度为 B的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒 OO在竖直平面内垂直于磁场方向放置，细棒与水平面夹角为 。一质量为 m、带电荷量为 q的圆环 A套在 OO棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为 ，且 tan，现让圆环 A由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中： （ 1）圆环 A的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？ （ 2）圆环 A能够达到的最大速度为多大？ 答案：（ 1） （ 2） 试题分析： (1
17、)由于 ，即 所以环将由静止开始沿棒下滑。环 A沿棒运动的速度为 时，受到重力 、洛伦兹力 、杆的弹力 和摩擦力 。 根据牛顿第二定律，对圆环 A受力分析有 沿棒的方向： （ 2分） 垂直棒的方向： （ 2分） 所以当 (即 )时 a有最大值 ，且 此时 （ 2分） 解得： 。（ 2分） (2)设当环 A 的速度达到最大值 时， 环受杆的弹力为 ，摩擦力为 。 此时应有 ，即 （ 3分） 在垂直杆方向上 （ 3分） 解得： （ 2分） 考点：洛伦兹力 牛顿第二定律 （ 18分）如图所示，真空中有以 (r,0)为圆心，半径为 r的圆柱形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向里
18、，在 y r的实线上方足够大的范围内，有方向水平向左的匀强电场，电场强度的大小为 E，从 O 点向不同方向发射速率相同的质子，质子的运动轨迹均在纸面内，设质子在磁场中的偏转半径也为 r，已知质子的电量为 e，质量为 m，不计重力及阻力的作用，求： （ 1）质子射入磁场时的速度大小。 （ 2）速度方向沿 x轴正方向射入磁场的质子，到达 y轴所需的时间。 （ 3）速度方向与 x轴正方向成 30角 (如图所示 )射入磁场的质子，到达 y轴的位置坐标。 答案：（ 1） （ 2） （ 3） 试题分析：（ 1）质子进入匀强磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力即可得 （ 2）速度方向沿 x轴正方向射入磁场
19、的质子运动轨迹也是半径 r的圆周，根据洛伦兹力方向判断圆心在 y轴上，根据几何关系可得在匀强磁场中运动四分之一圆周，垂直于电场的方向进入匀强电场，轨迹如下图 匀强磁场中圆周运动周期 ,那 么此磁场中运动的时间 离开磁场进入匀强电场后，初速度竖直向上，电场力水平向左，为类平抛运动， 水平方向初速度 0的匀加速直线运动： 时间 到达 y轴所需的时间即 （ 3）速度方向与 x轴正方向成 30角 射入磁场的质子，磁场中运动轨迹仍是半径 r的圆周，根据洛伦兹力提供向心力轨迹如图 根据几何关系四边形 是菱形，根据几何关系转过的圆心角为 从 C点离开磁场垂直电场线进入电场。 C点到 y轴的距离 质子进入电场后仍是类平抛运动 水平方向 得 竖直方向匀速直线运动，电场中竖直方向位移 质子进入电场前 Y轴方向位移为半径 r 质子到达 y轴的位置为 所以到达 Y轴的坐标位置为 考点：带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动
