级高二上学期第二次阶段性考试试题第1版万有引力+磁场+电磁感应+动量.docx
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级高二上学期第二次阶段性考试试题第1版万有引力+磁场+电磁感应+动量.docx
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级高二上学期第二次阶段性考试试题第1版万有引力+磁场+电磁感应+动量
绝密★启用前试卷类型:
A
2018级高二上学期第二次阶段性考试
物理试题2019.11
注意事项:
1.本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共X页,共X题,满分X分,考试时间X分钟。
答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答第Ⅰ卷时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。
写在本试卷上无效。
3.回答第Ⅱ卷时,将答案写在答题卡上的相应区域。
答案写在本试卷上和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后将答题卡交回。
第Ⅰ卷
一、选择题(共14小题,共42分,1-9为单项选择题,每小题3分;10-14为不定项选择题,每题3分,在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求,漏选得2分,选错不得分)
1.牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上,总结出牛顿运动定律和万有引力定律,建立了完整的经典力学体系,物理学从此成为一门成熟的自然科学,下列有关说法正确的是( )
A.牛顿认为力的真正效应是维持物体的速度
B.牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础
C.牛顿巧妙地利用扭秤装置,第一次在实验室里测出了引力常量的数值
D.经典力学的建立标志着近代自然科学进入了微观世界
2.2018年7月25日消息称,科学家们在火星上发现了第一个液态水湖,这表明火星上很可能存在生命.目前,美国的“洞察”号火星探测器正飞往火星,假设该探测器在着陆火星前贴近火星表面运行一周用时为T,已知火星的半径为R1,地球的半径为R2,地球的质量为M,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G,则火星的质量为( )
A.
B.
C.
D.
3.如图所示,AC是四分之一圆弧,O为圆心,D为弧AC中点,A、D、C处各有一垂直纸面的通电直导线,电流大小相等,A、C两处电流垂直纸面向里,D处电流垂直纸面向外,整个空间再加一个大小为B的匀强磁场,O处的磁感应强度刚好为零,如果将D处电流反向,其他条件都不变,则O处的磁感应强度大小为( )
A.(3+2
)BB.2(
+1)B
C.2BD.0
4.电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示.现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )
A.从a到b,上极板带正电
B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电
D.从b到a,下极板带正电
5.如图所示,在赤道处,将一小球向东水平抛出,落地点为a;给小球带上电荷后,仍以原来的速度抛出,考虑地磁场的影响,下列说法正确的是( )
A.无论小球带何种电荷,小球仍会落在a点
B.无论小球带何种电荷,小球下落时间都会延长
C.若小球带负电荷,小球会落在更远的b点
D.若小球带正电荷,小球会落在更远的b点
6.如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度.下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长MN相等,将它们分别挂在天平的右臂下方.线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态.若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是( )
7.如图所示,直角坐标系中y轴右侧存在一垂直纸面向里、宽为a的有界匀强磁场,磁感应强度为B,右边界PQ平行于y轴,一粒子(重力不计)从原点O以与x轴正方向成θ角的速率v垂直射入磁场,当斜向上射入时,粒子恰好垂直PQ射出磁场,当斜向下射入时,粒子恰好不从右边界射出,则粒子的比荷及粒子恰好不从右边界射出时在磁场中运动的时间分别为( )
A.
B.
C.
D.
8.如图所示,在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板,A球在水平面上静止放置,B球向左运动与A球发生正碰,B球碰撞前、后的速率之比为3∶1,A球垂直撞向挡板,碰后原速率返回.两球刚好不发生第二次碰撞,则A、B两球的质量之比为( )
A.1∶2B.2∶1
C.1∶4D.4∶1
9.如图所示,半径为r的金属环绕通过其直径的轴OO′以角速度ω匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B.从金属环的平面与磁场方向平行时开始计时,在转过30°角的过程中,金属环中产生的电动势的平均值为( )
A.2Bωr2B.2
Bωr2
C.3Bωr2D.3
Bωr2
10.关于冲量,下列说法正确的是( )
A.冲量是物体动量变化的原因
B.作用在静止的物体上的力的冲量一定为零
C.动量越大的物体受到的冲量越大
D.冲量的方向与力的方向相同
11.为了研究小球由静止释放后撞击地面弹跳的规律,某同学利用运动传感器采集数据并作出了如图所示的v-t图象,小球质量为0.6kg,空气阻力不计,重力加速度
g=10m/s2,由图可知( )
A.横轴上每一小格表示的时间是0.1s
B.小球下落的初始位置离地面的高度为3.6m
C.小球第一次反弹的最大高度为1.25m
D.小球第一次撞击地面时地面对小球的平均作用力大小为66N
12.法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是( )
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动
C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
13.据中国卫星导航系统管理办公室公布的计划,在2020年,我国将完成35颗北斗三号卫星的组网,向全球提供相关服务.北斗三号卫星导航系统空间段由5颗地球同步轨道卫星(以下简称“同卫”)和30颗中轨道卫星(以下简称“中卫”)组成,中轨道卫星轨道高度为同步卫星轨道高度的
.下列说法正确的是( )
A.“同卫”和“中卫”的轨道都必须是在赤道上空
B.“同卫”的机械能不一定大于“中卫”的机械能
C.若“同卫”与“中卫”质量相等,则两者动能之比为3∶5
D.“同卫”的运行周期大于“中卫”的运行周期
14.如图所示,匀强电场的电场强度方向与水平方向夹角为30°且斜向右上方,匀强磁场的方向垂直于纸面(图中未画出).一质量为m、电荷量为q的带电小球(可视为质点)以与水平方向成30°角斜向左上方的速度v做匀速直线运动,重力加速度为g.则( )
A.匀强磁场的方向可能垂直于纸面向外
B.小球一定是负电荷
C.电场强度大小为
D.磁感应强度的大小为
二、实验填空题(15题每空2分,16题第
(1)
(2)问每空2分,第(3)问4分,共12分)
15.把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接起来,中间夹一被压缩了的轻弹簧,置于摩擦可以忽略不计的水平桌面上,如图所示。
现烧断细线,观察两球的运动情况,进行必要的测量,探究金属球间发生相互作用时的不变量。
测量过程中,实验仪器有:
白纸、复写纸、图钉、细线、铅锤、木板
(1)还必须添加的器材有___________,_____________。
(2)需直接测量的数据是_______,______,______,______。
(3)需要验证的表达式为__________________________。
16.如图(a)所示,冲击摆是一个用细线悬挂着的摆块,弹丸击中摆块时陷入摆块内,使摆块摆至某一高度,利用这种装置可以测出弹丸的发射速度。
实验步骤如下:
①用天平测出弹丸的质量m和摆块的质量M;
②将实验装置水平放在桌子上,调节摆绳的长度,使弹丸恰好能射入摆块内,并使摆块摆动平稳,同时用刻度尺测出摆长;
③让摆块静止在平衡位置,扳动弹簧枪的扳机,把弹丸射入摆块内,摆块和弹丸推动指针一起摆动,记下指针的最大偏角;
④多次重复步骤③,记录指针最大偏角的平均值;
⑤换不同挡位测量,并将结果填入下表。
挡位
平均最大偏角θ(角度)
弹丸质量m(kg)
摆块质量M(kg)
摆长l(m)
弹丸的速度v(m/s)
低速挡
15.7
0.00765
0.0789
0.270
5.03
中速挡
19.1
0.00765
0.0789
0.270
6.77
高速挡
0.00765
0.0789
0.270
7.15
完成下列填空:
(1)现测得高速挡指针最大偏角如图(b)所示,请将表中数据补充完整:
θ=________。
(2)用上述测量的物理量表示发射弹丸的速度v=___________。
(已知重力加速度为g)
(3)为减小实验误差,每次实验前,并不是将指针置于竖直方向的零刻度处,常常需要试射并记下各挡对应的最大指针偏角,每次正式射击前,应预置指针,使其偏角略小于该挡的最大偏角。
请写出这样做的一个理由:
_______________________________。
三、计算简答题(共有4小题,共46分;解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
17.(8分)如图所示,在水平平行放置的两根光滑长直导轨MN与PQ上,放着一根直导线ab,ab与导轨垂直,它在导轨间的长度L=20cm,这部分的电阻r=0.02Ω.导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=0.20T,电阻R=0.08Ω,其他电阻不计,ab的质量为0.02kg.
(1)断开开关S,ab在水平恒力F=0.01N的作用下,由静止沿导轨滑动,经过多长时间速度才能达到10m/s?
(2)当ab的速度达到10m/s时,闭合开关S,为了保持ab仍能以10m/s的速度匀速运动,水平拉力应变为多少?
18.(12分)如图所示,在直角坐标系xOy的第一象限中分布着沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限中分布着方向向里垂直纸面的匀强磁场.一个质量为m、电荷量为+q的微粒,在A点(0,3)以初速度v0=120m/s平行x轴正方向射入电场区域,然后从电场区域进入磁场,又从磁场进入电场,并且先后只通过x轴上的P点(6,0)和Q点(8,0)各一次.已知该微粒的比荷为
=102C/kg,微粒重力不计,求:
(1)微粒从A到P所经历的时间和加速度的大小;
(2)电场强度E和磁感应强度B的大小.
19.(14分)如图所示,半径为R的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定在水平地面上,下端与水平地面在P点相切.一个质量为2m的物块B(可视为质点)静止在水平地面上,左端固定有轻弹簧,Q点为弹簧处于原长时的左端点,P、Q间的距离为R,PQ段地面粗糙,与物块间的动摩擦因数为μ=0.5,Q点右侧水平地面光滑,现将质量为m的物块A(可视为质点)从圆弧轨道的最高点由静止开始下滑,重力加速度为g,求:
(1)物块A沿圆弧轨道滑至最低点P时对轨道的压力大小;
(2)弹簧被压缩后的最大弹性势能(未超过弹性限度);
(3)物块A最终静止时的位置到Q点的距离.
20.某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示,图乙为俯视图。
回旋加速器的核心部分为两个D形盒,分别为D1、D2。
D形盒装在真空容器里,整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中,磁场可以认为是匀强磁场,且与D形盒底面垂直。
两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过狭缝的时间可以忽略不计。
D形盒的半径为R,磁场的磁感应强度为B。
若质子从粒子源O处进入加速电场的初速度不计,质子质量为m、电荷量为+q。
加速器接入一定频率的高频交变电压,加速电压为U。
不考虑相对论效应和重力作用。
(1)求质子被加速后获得的最大动能Ekm和高频交变电压的频率f;
(2)质子在回旋加速器中运动时,随轨迹半径r的增大,同一D形盒中相邻轨迹的半径之差Δr如何变化?
为什么?
(3)若两D形盒狭缝之间距离为d,且d≪R,计算质子在电场中运动的总时间t1与在磁场中运动的总时间t2,并由此说明质子穿过电场的时间可以忽略不计的原因。
2018级高二上学期第二次阶段性考试
物理试题答案
一、选择题(共14小题,共42分,1-9为单项选择题,每小题3分;10-14为不定项选择题,每题3分,在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求,漏选得2分,选错不得分)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
B
A
B
D
D
A
C
D
C
AD
AC
AB
BD
BC
二、实验填空题(15题每空2分,16题第
(1)
(2)问每空2分,第(3)问4分,共12分)
15.答案:
(1)刻度尺、天平
(2)两球的质量m1、m2,两球碰后的水平射程x1、x2(3)m1x1=m2x2
16.[答案]
(1)22.4(22.1~22.7均正确)
(2)
三、计算简答题(解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
17.[解析]
(1)由牛顿第二定律F=ma,得
a=
=
m/s2=0.5m/s2,………………(2分)
t=
=
s=20s.………………(2分)
(2)导线ab保持以10m/s的速度运动,受到的安培力
F安=BIL………………(1分)
………………(1分)
且
………………(1分)
得F拉=F安=
=0.16N………………(1分)
18.解析
(1)微粒从平行x轴正方向射入电场区域,由A到P做类平抛运动,微粒在x轴正方向做匀速直线运动
由x=v0t,………………(1分)
得t=
=0.05s………………(1分)
微粒沿y轴负方向做初速度为零的匀加速直线运动,由y=
at2………………(1分)
得a=2.4×103m/s2………………(1分)
(2)vy=at,
tanα=
=1,………………(1分)
所以α=45°………………(1分)
轨迹如图
由qE=ma,………………(1分)
得E=24N/C………………(1分)
设微粒从P点进入磁场以速度v做匀速圆周运动,
v=
v0=120
m/s………………(1分)
由qvB=m
………………(1分)
得r=
由几何关系可知r=
m,………………(1分)
所以可得B=
=1.2T.………………(1分)
19.解:
(1)设其在P点时速度大小为vP,
由机械能守恒定律可得
mgR=
mv
,………………(1分)
在最低点P由牛顿第二定律可得
FN-mg=m
,………………(1分)
联立可解得FN=3mg,………………(1分)
由牛顿第三定律可知,………………(1分)
物块A在P点对轨道的压力大小为3mg.
(2)设物块A与弹簧接触前瞬间的速度大小为v0,由动能定理得
mgR-μmgR=
mv
,………………(1分)
解得v0=
.………………(1分)
设其共同速度为v,由动量守恒定律可得
mv0=3mv,………………(1分)
由能量守恒定律可得
mv
=
·3mv2+Epmax,………………(1分)
联立可解得Epmax=
mgR.………………(1分)
(3)设物块A与弹簧分离时,A、B的速度大小分别为v1、v2,
规定向右为正,则由动量守恒定律可得
mv0=-mv1+2mv2,………………(1分)
由能量守恒定律可得
mv
=
mv
+
·2mv
,………………(1分)
联立解得v1=
,………………(1分)
设物块A与弹簧分离后在PQ段上行驶的路程为x,由动能定理可得
-μmgx=0-
mv
,………………(1分)
解得x=
R,………………(1分)
故物块A最终静止时的位置到Q点的距离为
R.
20.
(1)设最大速度为vm,则
qvmB=m
,
Ekm=
mvm2
解得Ekm=
=T=
=
解得f=
。
(2)由2qU=
mvk+12-
mvk2,
又由rk=
则Δrk=
,
同理Δrk+1=
因rk+2>rk,故Δrk+1<Δrk,
即Δr随r增大而减小。
(3)质子在狭缝中加速时,有q
=ma
在电场中运动的总时间t1=
=
质子在磁场中运动的周期T=
设质子在电场中加速了n次,则有
nqU=Ekm
解得n=
质子在磁场中运动的总时间
t2=
T=
则
=
因为d≪R,得t1≪t2,故质子穿过电场的时间可以忽略不计。
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