山西省山西大學(xué)附屬中學(xué)2015-2016學(xué)年高二物理2月模塊診斷考試試題

1、山西大學(xué)附中20152016學(xué)年高二第二學(xué)期2月（總第六次）模塊診斷物理試題考查時(shí)間：80分鐘 考查內(nèi)容：電磁場(chǎng)、直流電路、電磁感應(yīng) 一、選擇題（本題共 12 小題，每小題4 分，共48分，在每小題給出的 4 個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得 4 分，選不全的得 2 分，有錯(cuò)選或不答的得 0 分.）1如圖所示，帶正電的粒子以一定的初速度v0沿兩板的中線進(jìn)入水平放置的平行金屬板內(nèi)，恰好沿下板的邊緣飛出，已知板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間的距離為d，板間電壓為U，帶電粒子的電荷量為q，粒子通過平行金屬板的時(shí)間為t，不計(jì)粒子的重力，則A在粒子下落前和后的過程中，電場(chǎng)力做功之比

2、為21B在粒子下落前和后的過程中，電場(chǎng)力做功之比為12C在前時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做的功為 D在后時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做的功為Uq2.如圖3所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有ABc三點(diǎn)在以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形中，a30°、c90°,電場(chǎng)方向與三角形所在平面平行已知Ab和c點(diǎn)的電勢(shì)分別為V、V和2 V該三角形的外接圓上最低、最高電勢(shì)分別為（ ）A0 V、4 V B0 V、V  CV、DV、V   3.如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片緩慢地從最左端向右移動(dòng)一段距離的過程中，電壓表示數(shù)的變化量為U，電流表示數(shù)的變化量為I，電

3、流表的示數(shù)為I，電容器的帶電量為Q，則在這個(gè)過程中，下列圖象正確的是（ ）4.如下圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E12V，內(nèi)阻r3，R01，直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻R01 ，當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1時(shí)可使甲電路輸出功率最大，調(diào)節(jié)R2時(shí)可使乙電路輸出功率最大，且此時(shí)電動(dòng)機(jī)剛好正常工作（額定輸出功率為P02W），甲圖電流為I1，乙圖電流為I2，則下列選項(xiàng)正確的是（ ） AI1=2A, I2=1A BI1=2A, I2=2A CR1=2，R2=2 DR1=2，R2=1.55.如圖所示，有一垂直于紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)（邊界上有磁場(chǎng)），其邊界為一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的三角形，A、C、D為三角形的頂點(diǎn)今有一質(zhì)量為m、電荷量為

4、+q的粒子（不計(jì)重力），以速度v=從AD邊上某點(diǎn)P既垂直于AD邊、又垂直于磁場(chǎng)的方向射人磁場(chǎng)，然后從CD邊上某點(diǎn)Q（圖中未畫出）射出若從P點(diǎn)射入的該粒子能從Q點(diǎn)射出，則（ ）A |PD|L B |PD|L C|QD|L D|QD|L 6.如圖所示，一帶電小球質(zhì)量為m，用絲線懸掛于O點(diǎn)，并在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，最大擺角為60°，水平磁場(chǎng)垂直于小球擺動(dòng)的平面，當(dāng)小球自左方擺到最低點(diǎn)時(shí)，懸線上的張力恰為零，則小球自右方擺到最低點(diǎn)時(shí)懸線上的張力為（ ）A0 B2mg C 6mg D4mg 7如圖所示，L1和L2為平行虛線，L1上方和L2下方有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A、B兩點(diǎn)都在

5、L2上。帶電粒子從A點(diǎn)以初速度v與L2成30°角斜向上射出，經(jīng)偏轉(zhuǎn)后正好過B點(diǎn)，經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度方向也斜向上，粒子重力不計(jì)。下列說法中正確的是（ ）A帶電粒子經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度不一定與在A點(diǎn)時(shí)的速度相同B若將帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)的初速度變大（方向不變），它仍能經(jīng)過B點(diǎn)C若將帶電粒子在A點(diǎn)的初速度方向改為與L2成60°角斜向上，它也一定經(jīng)過B點(diǎn)D粒子一定帶正電荷8.如圖所示，帶正電的物塊A放在足夠長(zhǎng)的不帶電小車B上，兩者均保持靜止，處在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在t=0時(shí)用水平恒力F向右拉小車B，t=t1時(shí)A相對(duì)B開始滑動(dòng)，t=t2以后B作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知地面光滑、AB間粗糙，A

6、帶電荷量保持不變，則關(guān)于A、B的圖象，下圖大致正確的是（ ）9.如圖所示，邊長(zhǎng)為2l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)線框的一條對(duì)角線和虛線框的一條對(duì)角線恰好在同一直線上從t0開始，使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿對(duì)角線方向移動(dòng)進(jìn)入磁場(chǎng)，直到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)區(qū)域用I表示導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流(以逆時(shí)針方向?yàn)檎?則下列表示It關(guān)系的圖線中，正確的是：()10.電磁脈沖傳感器是汽車防抱死剎車（ABS）系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置，它能測(cè)定車輪是否還在轉(zhuǎn)動(dòng)如果測(cè)出車輪不再轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)自動(dòng)放松制動(dòng)機(jī)構(gòu)，讓輪子仍保持緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)圖甲中，B是一根永久磁鐵，外面

7、繞有線圈，左端靠近一個(gè)鐵質(zhì)齒輪，齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪是同步的圖乙是車輪轉(zhuǎn)速為n時(shí)，輸出電流隨時(shí)間變化的圖象若車輪轉(zhuǎn)速變?yōu)閚/2,其圖象符合條件的是11.如圖所示，用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)和2L的兩只閉合線框a和b，以相同的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中勻速地拉到磁場(chǎng)外，若外力對(duì)環(huán)做的功分別為Wa、Wb，則WaWb為()A11B12 C14 D不能確定12、如圖所示，一水平放置的矩形閉合線框abcd在細(xì)長(zhǎng)磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，由圖中位置經(jīng)過位置到位置，位置和位置都很接近位置，這個(gè)過程中線圈感應(yīng)電流()A 沿abcd流動(dòng) C.先沿abcd流動(dòng)，后沿dcb

8、a流動(dòng) B 沿dcba流動(dòng) D先沿dcba流動(dòng)，后沿abcd流動(dòng)2、 填空題（每空2分，共14分）13.霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一，近期我國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究上取得了突破性進(jìn)展。如圖丙所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，在M、N間出現(xiàn)電壓UH，這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，UH稱為霍爾電壓，且滿足，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)。某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)。若該半導(dǎo)體材料是空穴（可視為帶正電粒子）導(dǎo)電，電流與磁場(chǎng)方向如圖丙所示，該同學(xué)用電壓表測(cè)量UH時(shí)，應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與_(填“M”或“N”)端通過導(dǎo)線相連。已知薄片厚度d=0.40

9、mm，該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.10T不變，改變電流I的大小，測(cè)量相應(yīng)的UH值，記錄數(shù)據(jù)如下表所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內(nèi)（見答題卡）畫出UHI圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為_（保留2位有效數(shù)字）。該同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，使半導(dǎo)體薄片中的電流反向再次測(cè)量，取兩個(gè)方向測(cè)量的平均值，可以減小霍爾系數(shù)的測(cè)量誤差，為此該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖丁所示的測(cè)量電路，S1、S2均為單刀雙擲開關(guān)，虛線框內(nèi)為半導(dǎo)體薄片（未畫出）。為使電流從Q端流入，P端流出，應(yīng)將S1擲向_（填“a”或“b”）, S2擲向_（填“c”或“d”）。為了保證測(cè)量安全，該同學(xué)改進(jìn)了測(cè)量電路，將一合適的定值電阻串聯(lián)在電路中。在保持其它連接不

10、變的情況下，該定值電阻應(yīng)串聯(lián)在相鄰器件_和_(填器件代號(hào))之間。三、計(jì)算題（本題共 3小題，共38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(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）14.（12）如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l0.5 m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒質(zhì)量均為m0.02 kg，電阻均為R0.1 ，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下

11、，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能夠保持靜止取g10 m/s2，問：(1)通過棒cd的電流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每產(chǎn)生Q0.1 J的熱量，力F做的功W是多少？15（12分）如題圖所示，在半徑為a的圓柱空間中（圖中圓為其橫截面）充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的均勻磁場(chǎng)，其方向平行于軸線遠(yuǎn)離讀者在圓柱空間中垂直軸線平面內(nèi)固定放置一絕緣材料制成的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=16a的剛性等邊三角形框架DEF，其中心O位于圓柱的軸線上DE邊上S點(diǎn)（）處有一發(fā)射帶電粒子的源，發(fā)射粒子的方向皆在題圖中截面內(nèi)且垂直于DE邊向下。發(fā)射粒子的電量皆為q（0），質(zhì)量皆為m，但速度v有各種不同的數(shù)值。若

12、這些粒子與三角形框架的碰撞無能量損失（不能與圓柱壁相碰），電量也無變化，且每一次碰撞時(shí)速度方向均垂直于被碰的邊。試問：（1）帶電粒子經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間第一次與DE邊相碰？（2）帶電粒子速度v的大小取哪些數(shù)值時(shí)可使S點(diǎn)發(fā)出的粒子最終又回到S點(diǎn)？（3）這些粒子中，回到S點(diǎn)所用的最短時(shí)間是多少？16.（14分）如圖所示，在xOy平面內(nèi)，以O(shè)1(0,R)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1，x軸下方有一直線ab，ab與x軸相距為d，x軸與直線ab間區(qū)域有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，在ab的下方有一平行于x軸的感光板MN，ab與MN間區(qū)域有垂直于紙平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2。在0y2R的區(qū)域內(nèi)，質(zhì)量

13、為m、電荷量為e的電子從任何位置從圓形區(qū)域的左側(cè)沿x軸正方向以速度v0射入圓形區(qū)域，經(jīng)過磁場(chǎng)B1偏轉(zhuǎn)后都經(jīng)過O點(diǎn)，然后進(jìn)入x軸下方。已知x軸與直線ab間勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小，ab與MN間磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度。不計(jì)電子重力。（1）求圓形區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小？（2）若要求從所有不同位置出發(fā)的電子都不能打在感光板MN上，MN與ab板間的最小距離h1是多大？（3）若要求從所有不同位置出發(fā)的電子都能打在感光板MN上，MN與ab板間的最大距離h2是多大？當(dāng)MN與ab板間的距離最大時(shí)，電子從O點(diǎn)到MN板，運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)是多少？山西大學(xué)附中20152016學(xué)年高二第二學(xué)期2月總（第一次）模塊診斷物理試題答案題號(hào)

14、123456789101112答案DABDBDBCDBCCDCCA13.M 如圖所示，1.5（1.4或1.6） b，c；S1，E14.解：(1)棒cd受到的安培力為：Fcd=IlB  棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡，則：Fcd=mgsin30°  由式，代入數(shù)據(jù)解得：I=1 A  根據(jù)楞次定律可知，棒cd中的電流方向由d至c  (2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等，即：Fab=Fcd 對(duì)棒ab，由共點(diǎn)力平衡知：F=mgsin30°+IlB  代入數(shù)據(jù)解得：F=0.2 N  (3)設(shè)在時(shí)間

15、t內(nèi)棒cd產(chǎn)生Q=0.1 J熱量，由焦耳定律知：Q=I2Rt  設(shè)棒ab勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E=Blv  由閉合電路歐姆定律知：  由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知在時(shí)間t內(nèi)，棒ab沿導(dǎo)軌的位移為：x=vt  力F做的功為：W=Fx 綜合上述各式，代入數(shù)據(jù)解得：W=0.4 J  15. 1. （2            （3）     &#

16、160;                （1）帶電粒子（以下簡(jiǎn)稱粒子）從S點(diǎn)垂直于DE邊以速度v射出后，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng) （1分）  得        （1分）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為：   （1分）將式代入，得：        

17、         （1分）粒子第一次與DE邊相碰：         （2分）（2）帶電粒子（以下簡(jiǎn)稱粒子）從S點(diǎn)垂直于DE邊以速度v射出后，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其圓心一定位于DE邊上，粒子每次與DEF的三條邊碰撞時(shí)都與邊垂直，且能回到S點(diǎn)，如題解圖所示，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圓的圓心一定位于的邊上，粒子繞過頂點(diǎn)D、E、F時(shí)的圓弧的圓心就一定要在相鄰邊的交點(diǎn)（即D、E、F）上。、的長(zhǎng)度應(yīng)是Rn的奇數(shù)倍即： 

18、(1，2，3，)                  （2分）此時(shí)為Rn的奇數(shù)倍的條件自然滿足。而粒子要能繞過頂點(diǎn)與的邊相碰，則粒子作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R不能太大，如圖題解圖，必須有：                    （2分）由圖

19、中的幾何關(guān)系計(jì)算可知：            （1分）將 1，2，3，分別代入式，得                        由于R1，R2，這些粒子在繞過的頂點(diǎn)E時(shí)，將從磁場(chǎng)邊界逸出，只有n4的粒子能經(jīng)多次碰撞繞過E、F、D點(diǎn)，最終

20、回到S點(diǎn)由此結(jié)論及、兩式可得與之相應(yīng)的速度：                      （4分）（3）由可知，在B及q/m給定時(shí)T與v無關(guān)。粒子從S點(diǎn)出發(fā)最后回到S點(diǎn)的過程中，與的邊碰撞次數(shù)愈少，所經(jīng)歷的時(shí)間就愈少，所以應(yīng)取n=4，如題解圖所示（圖中只畫出在邊框DE的碰撞情況），此時(shí)粒子的速度為v4，由圖可看出該粒子的軌跡包括3×13個(gè)半圓和3個(gè)圓心角為300°的圓弧

21、，所需時(shí)間為：  （3分）以式代入得：                                            （2分）16.（1）所有電子射入圓

22、形區(qū)域后做圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑大小相等，設(shè)為r，當(dāng)電子從位置y=R處射入的電子經(jīng)過O點(diǎn)進(jìn)入x軸下方，則r =R                                （1分）         &#

23、160;                 （2分）解得              （2分）                 

24、60;           （2）設(shè)電子經(jīng)電場(chǎng)加速后到達(dá)ab時(shí)速度大小為v, 電子在ab與MN間磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑為r1，沿x軸負(fù)方向射入電場(chǎng)的電子離開電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與水平方向成角，則    （2分）       （1分）    （1分）如果電子在O點(diǎn)以速度v0沿x軸負(fù)方向射入電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，不能打

25、在感光板上，則所有電子都不能打在感光板上。恰好不能打在感光板上的電子在磁場(chǎng)中的圓軌道圓心為O2如圖，則感光板與ab間的最小距離                                     （2分）解得，600                    &#