物理北京西城区高二上期末物理试题及解析.docx
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物理北京西城区高二上期末物理试题及解析
2018-2019学年北京市西城区高二(上)期末物理试题
一、单选题(本大题共10小题,共30.0分)
1.下列物理量中属于标量的是( )
A.周期B.向心加速度C.线速度D.磁感应强度
2.两个质点之间万有引力的大小为F,如果将这两个质点之间的距离变为原来的2倍,那么它们之间万有引力的大小变为( )
A.2FB.4FC.
D.
3.一辆汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N行驶,速度大小不变。
下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向,可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
4.自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径都不一样,它们的边缘有三个点A、B、C,如图所示。
正常骑行时,下列说法正确的是( )
A.A点的角速度大于B点的角速度
B.A点的线速度与B点的线速度大小相等
C.C点的角速度小于B点的角速度
D.C点的线速度与B点的线速度大小相等
5.
如图所示,在水平长直导线的正下方,有一只可以自由转动的小磁针.现给直导线通以由 a向b的恒定电流I,若地磁场的影响可忽略,则小磁针的N极将( )
A.保持不动B.向下转动
C.垂直纸面向里转动D.垂直纸面向外转动
6.在磁场中的同一位置放置一根直导线,导线的方向与磁场方向垂直。
先后在导线中通入不同的电流,导线所受的力也不一样。
下图中的几幅图象表现的是导线受力的大小F与通过导线的电流I的关系。
a、b各代表一组F、I的数据。
在甲、乙、丙、丁四幅图中,正确的是( )
A.甲、乙、丙、丁都正确B.甲、乙、丙都正确
C.乙、丙都正确D.只有丙正确
7.如图所示为一阴极射线管,接通电源后,电子射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线,若要加一磁场使荧光屏上的亮线向上(z轴正方向)偏转,则所加磁场方向为( )
A.沿z轴正方向B.沿z轴负方向C.沿y轴正方向D.沿y轴负方向
8.如图1所示,100匝的线圈(图中只画了2匝)两端A、B与一个理想电压表相连。
线圈内有指向纸内方向的磁场,线圈中的磁通量在按图2所示规律变化。
下列说法正确的是( )
A.电压表的示数为150V,A端接电压表正接线柱
B.电压表的示数为
,A端接电压表正接线柱
C.电压表的示数为150V,B端接电压表正接线柱
D.电压表的示数为
,B端接电压表正接线柱
9.交变电源与电阻R、交流电压表按图1所示的方式连接,R=10Ω.交变电源产生正弦式电流,图2是电源输出电压的u-t图象。
交流电压表的示数是10.0V.则( )
A.通过R的电流峰值为
,频率为50Hz
B.通过R的电流峰值为
,频率为100Hz
C.通过R的电流峰值为
,频率为50Hz
D.通过R的电流峰值为
,频率为100Hz
10.
如图所示,在探究影响通电导线受力的因素的实验中,三块相同的蹄形磁铁并列放在桌上,可以认为磁极间的磁场是均匀的。
将一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间,导线的方向与磁感应强度的方向(由下向上)垂直。
若导线质量为m,导线中的电流为I,处于磁场中通电部分的长度为L,导线静止时悬线与竖直方向的夹角为θ,则导线所处空间磁场的磁感应强度大小为( )
A.
B.
C.
D.
二、多选题(本大题共4小题,共12.0分)
11.一理想变压器原、副线圈匝数比n1:
n2=11:
5.原线圈与正弦交变电源连接,输入电压为220V.副线圈仅接一个10Ω的电阻。
则( )
A.变压器的输出电压为100VB.流过电阻的电流是22A
C.原线圈中的电流是22AD.变压器的输入功率是
12.
在两平行金属板间,有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场。
α粒子(氦原子核)以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入,恰好能沿直线匀速通过。
下列说法正确的是( )
A.若电子以速度
沿相同方向射入,电子将向下偏转
B.若质子以速度
沿相同方向射入,质子将沿直线匀速通过
C.若质子以大于
的速度沿相同方向射入,质子将向下偏转
D.若质子以大于
的速度沿相同方向射入,质子将向上偏转
四、计算题(本大题共4小题,共40.0分)
13.
有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥,如图所示。
汽v车到达桥顶时速度为5m/s。
取重力加速度g=10m/s2。
(1)画出汽车经过桥顶时,在竖直方向上的受力示意图;
(2)求汽车经过桥顶时,汽车对桥的压力的大小;
(3)汽车对桥面的压力过小是不安全的,请分析说明汽车在经过该拱桥时,速度大些比较安全,还是小些比较安全。
14.
如图所示为质谱仪的示意图,在容器A中存在若干种电荷量相同而质量不同的带电粒子,它们可从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,它们的初速度几乎为0,然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上。
若这些粒子中有两种电荷量均为q、质量分别为m1和m2的粒子(m1<m2)。
(1)分别求出两种粒子进入磁场时的速度v1、v2的大小;
(2)求这两种粒子在磁场中运动的轨道半径之比;
(3)求两种粒子打到照相底片上的位置间的距离。
1.A
解:
A、标量是只有大小没有方向的物理量。
周期是标量,故A正确。
BCD、矢量是既有大小又有方向的物理量,向心加速度、线速度和磁感应强度都是矢量,故BCD错误。
故选:
A。
标量是只有大小没有方向的物理量,矢量是既有大小又有方向的物理量。
根据有无方向确定。
矢量与标量明显的区别是:
矢量有方向,标量没有方向。
要掌握物理量的矢标性。
2.D
解:
根据万有引力定律公式F=
得将这两个质点之间的距离变为原来的2倍,则万有引力的大小变为原来的
.故ABC错误,D正确。
故选:
D。
根据万有引力定律公式F=
进行判断。
解决本题的关键掌握万有引力定律的公式,并能灵活运用。
3.D
解:
汽车在水平公路上转弯,汽车做曲线运动,沿曲线由M向N行驶,汽车所受合力F的方向指向运动轨迹内测;由图可知,合力的方向指向运动轨迹的内测的只有D,故D正确、ABC错误。
故选:
D。
做曲线运动的物体所受合力与物体速度方向不在同一直线上,速度方向沿曲线的切线方向,合力方向指向曲线的内测(凹的一侧),分析清楚图示情景,然后答题。
做曲线运动的物体,合力的方向指向运动轨迹弯曲的内侧,当物体速度大小不变时,合力方向与速度方向垂直,当物体速度减小时,合力与速度的夹角要大于90°,当物体速度增大时,合力与速度的夹角要小于90°。
4.B
解:
AB、AB两点在传送带上,是同缘传动的边缘点,所以两点的线速度相等,根据v=ωr,角速度与半径成反比,A点的角速度小于B点的角速度,故A错误,B正确;
CD、BC两点属于同轴转动,故角速度相等,根据v=ωr,线速度与半径成正比,C点的线速度大于B点的线速度,故CD错误;
故选:
B。
大齿轮与小齿轮是同缘传动,边缘点线速度相等;小齿轮与后轮是同轴传动,角速度相等;结合线速度与角速度关系公式v=ωr列式求解。
本题考查灵活选择物理规律的能力。
对于圆周运动,公式较多,要根据不同的条件灵活选择公式。
5.C
解:
当通入如图所示的电流时,根据右手螺旋定则可得小磁针的位置的磁场方向是垂直纸面向里,由于小磁针静止时N极的指向为磁场的方向,所以小磁针的N极将垂直于纸面向里转动。
故选:
C。
小磁针能体现出磁场的存在,且小磁针静止时N极的指向为磁场的方向,即为磁感应强度的方向.也可为磁感线在该点的切线方向.而电流周围的磁场由右手螺旋定则来确定磁场方向.
右手螺旋定则也叫安培定则,让大拇指所指向为电流的方向,则四指环绕的方向为磁场方向.当导线是环形时,则四指向为电流的方向.
6.C
解:
在匀强磁场中,当电流方向与磁场垂直时所受安培力为:
F=BIL,由于磁场强度B和导线长度L不变,因此F与I的关系图象为过原点的直线,故甲丁错误,乙丙正确。
故C正确,ABD错误。
故选:
C。
由于a、b导线的方向均与磁场垂直,根据安培力公式F=BIL写出表达式即可正确求解。
本题比较简单,考查了安培力公式F=BIL的理解和应用,考查角度新颖,扩展学生思维。
7.D
解:
电子受到的洛伦兹力方向沿z轴正方向,亮线向上偏转,根据左手定则,且由于电子带负电,则加一沿y轴负方向的磁场,故D正确,ABC错误。
故选:
D。
电子射线由阴极沿x轴方向射出,形成的亮线向上(z轴正方向)偏转,说明电子受到的洛伦兹力方向向上,根据左手定则判断分析,选择可行的磁场方向。
本题考查电偏转与磁偏转方向判断的能力,负电荷运动的方向与电流方向相反,洛伦兹力方向由左手定则判断,同时要将左手定则与右手定则的区别开来。
8.B
解:
线圈相当于电源,由楞次定律可知A相当于电源的正极,B相当于电源的负极。
故A应该与理想电压表的+号接线柱相连。
由法拉第电磁感应定律得:
E=n
=100×
V=50V,故B正确,ACD错误。
故选:
B。
根据楞次定律判断感应电流的方向。
线圈相当于电源,即可判断电压表的接法;由图求出磁通量的变化率。
根据法拉第电磁感应定律求出回路中感应电动势,得到电压表的读数。
此题根据法拉第电磁感应定律求感应电动势,由楞次定律判断感应电动势的方向,是常见的陈题。
9.C
解:
由欧姆定律可知,通过电阻R的有效值:
I=
=
=1.0A,电流的峰值:
Im=
I=
A≈1.4A;
由图2所示图线可知,电流的周期:
T=0.02s,频率:
f=
=50Hz,故C正确,ABD错误;
故选:
C。
电压表测量的是电压的有效值,应用欧姆定律可以求出通过电阻电流的有效值,根据有效值与峰值间的关系求出电流的峰值;由图示图线求出电流的周期,然后求出电流的频率。
本题考查了求电流的峰值与周期问题,分析清楚图示图线是解题的前提,要求同学们能根据图象得出有效信息,电压表和电流表测量的都是有效值。
10.B
解:
通电导线静止处于平衡状态,由平衡条件得:
BIL=mgtanθ,解得:
B=
,故B正确,ACD错误;
故选:
B。
导线静止处于平衡状态,根据导线受力情况,应用平衡条件求出磁感应强度大小。
本题考查了求磁感应强度问题,通电导线静止处于平衡状态,应用安培力公式与平衡条件可以解题。
11.AD
解:
A、根据变压器的变压规律:
=
,求得U2=
=100V,选项A正确;
B、流过电阻的电流I2=
=10A,故选项B错误;
C、由P1=P2可求得原线圈的电流I1=
=
A,故选项C错误;
D、变压器的输入功率为原线圈的功率:
P1=U1I1=220×
W=1×103W,故选项D正确。
故选:
AD。
由图可读出最大值,周期,电表的示数为有效值,由输入功率等于输出功率可求得输入功率。
考查交流电的图象及表达式,明确输入功率等于输出功率,及电表的示数为有效值。
还涉及到变压器的原理,功率公式等问题,只要正确应用公式应该不难。
12.BD
解:
由于α粒子从左向右射入正交的电场和磁场空间,恰能做匀速直线运动,则两力平衡,即Eq=qvB,所以选择的速度v=
,与电性和电量无关,但有确定的进、出口。
A、若电子以相同的速度射入,相对α粒子电场力和洛仑兹力均反向,则电子仍将做匀速直线运动,所以选项A错误;
B、同理,质子以相同的速度射入时,相对α粒子电场力和洛仑兹力虽减小,但两力仍平衡,沿直线通过,所以选项B正确;
CD、若质子进入的速度变大,电场力不变,但向上的洛仑兹力变大,所以质子将向上偏转,选项C错误,选项D正确。
故选:
BD。
粒子受到向上的洛伦兹力和向下的电场力,二力平衡时粒子沿直线运动,当二力不平衡时,粒子做曲线运动,由公式qv0B=qE,电量与电性不会影响粒子的运动性质;再分析电子的受力情况,从而明确电子是否会发生偏转。
本题考查了利用质谱仪进行粒子选择原理,只要对粒子进行正确的受力分析即可解决此类问题,注意掌握粒子做直线运动,一定是匀速直线运动,且粒子的电量与电性均不会影响运动性质。
1.解:
(1)汽车经过桥顶时,在竖直方向上的受力情况如图所示
(2)以汽车为研究对象,根据牛顿第二定律
代入数据解得 FN=7600 N
根据牛顿第三定律,汽车对桥顶的压力大小FN′=FN=7600 N(1分)
(3)汽车对桥面的压力
,汽车的行驶速度越小,桥面所受压力越大,汽车行驶越安全。
答:
(1)画出汽车经过桥顶时,在竖直方向上的受力示意图(如上图所示);
(2)求汽车经过桥顶时,汽车对桥的压力的大小为7600N;
(3)汽车对桥面的压力过小是不安全的,汽车在经过该拱桥时,速度大些比较安全。
(1)竖直方向上受到重力以及桥的支持力的作用,按要求画出受力图;
(2)汽车到达桥顶时,由重力和支持力的合力提供向心力,根据向心力公式和牛顿第二定律可列式求出支持力,再得到汽车对桥的压力;
(3)根据上题中支持力的表达式分析过桥速度大小与安全系数的关系。
本题关键是找出汽车经过桥顶时向心力的来源,然后根据牛顿第二定律和向心力公式列式求解。
1.解:
(1)经过加速电场,根据动能定理得:
对m1粒子:
qU=
,m1粒子进入磁场时的速度:
v1=
,
对m2粒子有:
qU=
,m2粒子进入磁场时的速度:
v2=
;
(2)在磁场中,洛仑兹力提供向心力,
由牛顿第二定律得:
qvB=m
,
解得,粒子在磁场中运动的轨道半径:
R=
,
代入
(1)结果,可得两粒子的轨道半径之比:
R1:
R2=
;
(3)m1粒子的轨道半径:
R1=
,
m2粒子的轨道半径:
R2=
,
两粒子打到照相底片上的位置相距:
d=2R2-2R1,
解得,两粒子位置相距为:
d=
(
-
);
答:
(1)两种粒子进入磁场时的速度v1、v2的大小分别为:
、
;
(2)这两种粒子在磁场中运动的轨道半径之比为
;
(3)两种粒子打到照相底片上的位置间的距离为
(
-
)。
(1)带电粒子在电场中被加速,应用动能定理可以求出粒子的速度。
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律可以求出粒子的轨道半径,然后求出半径之比。
(3)两粒子在磁场中做圆周运动,求出其粒子轨道半径,然后求出两种粒子打到照相底片上的位置间的距离。
本题考查了粒子在电场与磁场中的运动,分析清楚粒子运动过程是正确解题的关键,应用动能定理与牛顿第二定律可以解题。
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