【期中真题】湖北省黄冈中学2022-2023学年高一上学期期中模拟物理试题(二).zip

黄冈中学2022年秋季鄂东南高二期中考试物理模拟试题（2）

一．选择题（本题共11小题，每题给出的四个选项中，1-7题只有一个选项正确，8-11题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分有选错的得0分）

1. 下列有关物理概念、物理公式的说法中正确的是（　　）

A. 元电荷是一种带电量最小的带电体，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍

B. 点电荷是一种带电量极小、体积极小的带电体，是一种现实存在的模型

C. 理论上，应用和静电力的叠加原理可求出任意两种带电体间的作用力

D. 由电场强度公式说明E与F成正比、与q成反比，E与F方向相同

【答案】C

【解析】

【详解】A．元电荷是最小的电荷量，不是一种带电体，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，A错误；

B．点电荷是一种理想模型，当带电体的大小、形状对研究的问题影响可忽略不计时，就可以把带电体看成一个点电荷，带电量不一定很小，B错误；

C．理论上，应用库仑定律

与静电力叠加原理可求出任意两种带电体间的作用力，C正确；

D．电场的定义式

该定义是比值定义，电场强度E是由电场本身决定的，与F、q无关，D错误。

故选C。

2. 相距为L的点电荷A、B带电荷量分别为＋4q和－q，如图所示，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置是（　　）

A. －q，在A左侧距A为L处

B. －2q，在A左侧距A为处

C. ＋2q，在B右侧距B为处

D. ＋4q，在B右侧距B为L处

【答案】D

【解析】

【详解】因为点电荷A、B带异种电荷，如第三个点电荷放在中间位置，受到电场力同向，不可能为零，所以不符。又因为点电荷A所带电量大，根据库仑力公式

可知第三个点电荷应放在靠近带电量小的一侧，设在B右侧距B为，对第三个点电荷进行受力分析有

解得

再对点电荷B进行受力分析有

解得

点电荷B受到A的库仑力向左，所以第三个点电荷对点电荷B库仑力向右，所以带正电。

故选D。

3. 如图所示，A、B是半径为r的圆上两点，空间存在平行于圆面的匀强电场，将质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从圆心处以大小均为v0的初速度向各个方向射出，结果粒子到达A、B两点时动能均减少了，已知∠AOB=120°，不计粒子的重力，则匀强电场的电场强度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据题意可知，A、B两点等电势，电场线垂直于A、B连线，则有电场强度垂直于A、B连线，由于粒子在A、B的动能小于在O点的动能，因此粒子在A、B的电势能比在O点电势能大，由于粒子带正电，因此A、B电势比O点电势高，粒子从O点到A、B两点，由动能定理可得

O到AB连线的距离为

d=rsin30°

由匀强电场的电势差与电场强度的关系可知，匀强电场的电场强度大小为

A正确，BCD错误。

故选A

4. 如图所示，用细橡皮筋悬吊一轻质线圈，置于一固定直导线上方，线圈可以自由运动。当给两者通以图示电流时，线圈将（　　）

A. 靠近直导线，两者仍在同一竖直平面内

B. 远离直导线，两者仍在同一竖直平面内

C. 靠近直导线，同时旋转90°

D. 远离直导线，同时旋转90°

【答案】A

【解析】

【详解】由右手螺旋定则判断出直导线的磁场，在线圈所处所产生的磁场方向垂直纸面向外。

由左手定则判断线圈的受到的安培力情况，左右部分大小相等，方向相反（均指向导线框圆心），上下两边的安培力方向也相反（指向圆心），但由于直导线周围磁感应强度的大小与它到导线的距离成反比，则线圈下边受到的安培力比上边大，则线圈受到的安培力的合力向下，所以线圈向下运动靠近通电长直导线，而不会发生转动。

故选A。

5. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示，它的核心部分是两个D形金属，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速器分别加速氚核（）和粒子（）比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有（　　）

A. 加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大

B. 加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小

C. 加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小

D. 加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】只有加速器所加交流电源的周期与粒子在磁场中运动的周期相同时，粒子才能一直被加速，根据周期公式

结合氚核和粒子，可知，加速氚核的交流电源的周期较大，而在回旋加速器工作时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由

得

带电粒子射出时的动能

知粒子获得的最大动能较大，氚核获得的最大动能较小。B正确。

故选B。

6. 如图所示，在真空中，半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一束质子在纸面内以相同的速度射向磁场区域，质子的电荷量为e，质量为m，速度为，则以下说法正确的是（　　）

A. 对着圆心入射的质子的出射方向的反向延长线不一定过圆心

B. 从a点比从b点进入磁场的质子在磁场中运动时间短

C. 所有质子都在磁场边缘同一点射出磁场

D. 若质子以相等的速率从同一点沿各个方向射入磁场，则它们离开磁场的出射方向可能垂直

【答案】C

【解析】

【详解】AC．质子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，可得

又

联立，可得

由几何关系可知，对着圆心入射的质子最后从O点正下方C点射出磁场，出射方向的反向延长线一定过圆心。再假设从任意点E水平射入的质子，做圆周运动的圆心为D，连接两交点及圆心。由于，且DE=OC,则四边形DEOC是平行四边形，所以DE=OC=R，从任意点水平射入的质子也从O点正下方C射出，由于磁场的半径与质子轨迹圆的半径相等，所以对着圆心入射的质子的出射方向的反向延长线一定过圆心。故A错误；C正确；

B．质子射入磁场中，受到向下的洛伦兹力而向下偏转，因质子的运动半径相同，故从a点比从b点进入磁场的质子在磁场中运动经过的弧长更长，则时间长。故B错误；

D．若质子以相等的速率从同一点沿各个方向射入磁场，质子运动的半径为

考虑两个极端情况，当质子的入射速度接近竖直向上或竖直向下时，质子射出磁场的偏转角的夹角小于90°，其轨迹如图，

最后离开磁场的速度夹角小于90°，所以不存在离开磁场的出射方向垂直的情况。故D错误。

故选C。

7. 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。图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子（可认为初速度为零），从狭缝进入电压为U的加速电场区加速后，再通过狭缝从小孔G垂直于MN射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN为切线、磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外半径为R的圆形匀强磁场，现在MN上的F点（图中未画出）接收到该粒子，且，则该粒子的比荷为（粒子的重力忽略不计）（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】设粒子被加速后获得的速度为，由动能定理有

根据题意，粒子在磁场中运动轨迹，如图所示

由几何关系可得，粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径

由牛顿第二定律有

解得

故选C。

8. 如图所示，直流电源的电动势为E，内阻为，、是两个完全相同的小灯泡；L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻不可忽略。以下说法正确的是（　　）

A. S闭合后的瞬间，B灯立刻亮

B. S闭合后瞬间，A灯立刻亮

C. S由闭合到断开后瞬间，A灯闪亮一下再熄灭

D. S断开后，、灯同时熄灭

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．根据题意可知，S闭合后的瞬间，A灯立刻亮，B灯所在支路由于有自感线圈的阻碍作用，则B灯逐渐亮，故A错误B正确；

CD．S由闭合到断开后瞬间，由于线圈的自感，线圈中电流逐渐减小，相当于电源，、是两个完全相同的小灯泡，且线圈的直流电阻不可忽略，所以不会出现闪亮，、灯同时逐渐熄灭，故C错误D正确。

故选BD。

9. 从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关，联系生活实际对物理基本概念的认识和理解，是学好物理的基础。下列有关电学知识的相关说法，正确的是（　　）

A. 图甲中超高压带电作业的工作人员，为了保证他们的安全，他们必须穿上橡胶制成的绝缘衣服

B. 图乙中家用煤气灶的点火装置，是根据尖端放电的原理而制成的

C. 图丙中避雷针的示意图，是在高大建筑物屋顶插入一根尖锐的导体棒地引线与接地装置连接可防止建筑物被雷击

D. 图丁为静电喷漆的示意图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带相同的电荷，这样使油漆与金属表面在静电斥力作用下喷涂更均匀

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．图甲中超高压带电作业的工作人员，为了保证他们的安全，他们必须穿上金属丝制成的衣服，以起到静电屏蔽的作用，选项A错误；

B．图乙中家用煤气灶的点火装置，是根据尖端放电的原理而制成的，选项B正确；

C．图丙中避雷针的示意图，是在高大建筑物屋顶插入一根尖锐的导体棒地引线与接地装置连接，把静电导入大地，可防止建筑物被雷击，选项C正确；

D．喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，可以使油漆与金属表面结合的更牢固，故D错误；

故选BC。

10. 如图所示，速度为v0、电荷量为q的正离子恰能沿直线飞出离子速度选择器，选择器中磁感应强度为B，电场强度为E，则（ ）

A. 若改为电荷量﹣q的离子，将往上偏（其它条件不变）

B. 若速度变为2v0将往上偏（其它条件不变）

C. 若改为电荷量+2q的离子，将往下偏（其它条件不变）

D. 若速度变为v0将往下偏（其它条件不变）

【答案】BD

【解析】

【详解】因为恰能沿直线飞出离子速度选择器，所以受力平衡，即．若改为电荷量－q的离子，依然沿直线飞出（因为电场力跟洛伦兹力均反向依然平衡），A错

若速度变为则2v0洛伦兹力大于电场力将往上偏，B对

平衡与电荷量以及电性无关，故C错

若速度变为v0将往下偏（因为洛伦兹力小于电场力），D对

11. 如图所示，同一竖直面内的正方形导线框a、b的边长均为l，电阻均为R，质量分别为2m和m。它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，在两导线框之间有一宽度为2l、磁感应强度大小为B、方向垂直竖直面的匀强磁场区域。开始时，线框b的上边与匀强磁场的下边界重合，线框a的下边到匀强磁场的上边界的距离为l，现将系统由静止释放，当线框b全部进入磁场时，a、b两个线框开始做匀速运动。不计摩擦和空气阻力，则（　　）

A. a、b两个线框匀速运动的速度大小为

B. 线框a从下边进入磁场到上边离开磁场所用时间为

C. 从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，线框a所产生的焦耳热为mgl

D. 从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，两线框共克服安培力做功为2mgl

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．设两线框匀速运动的速度为v，此时轻绳上的张力大小为FT，则对a有

对B有

其中、，解得

故A错误；

B．线框a从下边进入磁场后，线框a通过磁场时以速度v匀速运动，则线框a从下边进入磁场到上边离开磁场所用时间为

故B正确；

C．从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，线框a只在其匀速进入磁场的过程中产生焦耳热，设为Q，由功能关系有

得

故C正确；

D．设两线框从开始运动至a全部进入磁场过程中，两线框共克服安培力做的功为W，此过程中左、右两线框分别向上、向下运动2l的距离，对这一过程，由能量守恒定律有

得

故D错误。

故选BC。

二、实验题

12. 如图所示为使用半值法测量电流表内阻的实验电路图，其中G为待测电流表，它的内阻大约是几十欧，量程为。电源E两端电压约，为滑动变阻器，为可读出电阻数值的电阻箱，阻值范围为。首先断开开关，只闭合开关，调节，使得电流表G满偏（表针指到）。保持滑片P的位置不动，闭合开关，调节，使得电流表G半偏（表针指到），读出电阻箱的电阻值R为60Ω则

（1）电流表G的内阻为______；

（2）滑动变阻器的最大阻值至少为______；

（3）测量值R比电流表内阻的真实值______。（填偏大或偏小）

【答案】    ①. 60Ω    ②. 300Ω    ③. 偏小

【解析】

【详解】（1）[1]由半偏法原理可知，由于滑动变阻器阻值较大，当闭合开关S2后，可认为干路电流不变，故调节R2，使得电流表G半偏，此时两支路的电流相等，电流表G的内阻等于电阻箱R2的示数，即60Ω。

（2）[2]只闭合开关，电流表G满偏时，即

滑动变阻器的最大阻值至少为

（3）[3]因为当闭合开关时，与电流表并联，整个电路的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，通过的电流变大，干路电流大于，当通过电流表电流半偏时，通过电阻箱的电流大于15mA，由并联规律可知，此时电阻箱阻值R小于电流表内阻，即测量值偏小。

13. 某同学用图甲所示装置测量磁场的磁感应强度。含有大量一价的正、负离子导电液体流过水平管道，管道长为l、宽为d、高为h，置于竖直向上的匀强磁场中。管道上下两面是绝缘板，两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S、电阻箱R、灵敏电流表G（内阻为Rg）连接。管道内始终充满导电液体，忽略导电液体的电阻，液体以恒定速度v通过。闭合开关S，调节电阻箱的取值，记下相应的电流表读数。

（1）若侧面M导体板带正电，则液体通过管道的方向为___________（选填“自左向右”或“自右向左”）。

（2）如图乙所示为灵敏电流表G在某次指针所指的位置，其读数为___________μA。

（3）若某次电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表读数I，则磁感应强度B= ___________（用题中物理量字母I、R、Rg、d、v表示，且均为国际单位）。

【答案】    ①. 自左向右    ②. 160    ③. （凡是满足这种关系式都可以）

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]根据左手定则，液体通过管道的方向为自左向右。

(2)[2]最小刻度为5μA，准确到个位，读数为160μA。

(3)[3]根据闭合电路的欧姆定律得

在两板之间，带电粒子受力平衡，有

解得

三．计算题

14. 19世纪末汤姆孙发现电子以后，美国物理学家密立根进行了多次试验，比较准确地测定了电子的电量。某同学在真空环境下简化该实验，仅研究油滴比荷。如题图所示，用喷雾器将油滴喷入电容器的两块水平的平行电极板之间时，油滴经喷射后，一般都是带电的。实验中一油滴无初速度飘入小孔，当电场强度方向竖直向下，大小为E0时，油滴恰好静止在小孔边缘。撤去电场，油滴自小孔边缘自由下落，经时间t，立刻加一电场强度大小为E的匀强电场，又经过时间t，油滴返回小孔边缘。已知油滴向下运动过程恰好不与下板接触，已知油滴质量为m，重力加速度为g。

（1）判断油滴电性并求油滴电荷量；

（2）求油滴的比荷（用含E的式子表示）及两板间距离。在维持第一段时间t不变情况下，为使油滴返回小孔时速度为零，求加电场E的时间。

【答案】（1）油滴带负电，；（2），，

【解析】

【详解】（1）当电场强度方向竖直向下，大小为E0时，油滴恰好静止在小孔边缘，油滴受电场力和重力处于平衡状态，重力方向竖直向下，则电场力方向竖直向上，油滴带负电。

根据平衡条件有

解得油滴的电荷量为

（2）撤去电场E0油滴做自由落体运动，则有

，

经时间t后，立刻加一电场强度大小为E的匀强电场，油滴再经过时间t，油滴返回小孔边缘，则有

根据牛顿第二定律有

联立解得

，

油滴向下运动过程恰好不与下板接触，油滴向下做匀减速直线运动，末速度为零，则有

解得

两板间距离为

为使油滴返回小孔时速度为零，油滴先向上做初速度为零的匀加速直线运动，撤去电场E后做匀减速运动，根据向下和向上的对称性则有加电场E的时间为

15. 如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L=1m，一磁感应强度B=0.1T的匀强磁场，垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接一阻值为R=0.60Ω的电阻，电阻为r=0.30Ω的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g取10m/s2（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响），求

(1)金属棒ab运动的最大速度v的大小；

(2)金属棒达最大速度时a、b两端的电势差U；

(3)金属棒ab从静止开始运动的1.5s内，通过电阻R的电量q及电阻R上产生的热量Q。（结果保留两位有效数字）

【答案】(1)9m/s；(2)06V；(3)0.62C，0.10J

【解析】

【详解】(1)由图象可得：时金属棒匀速运动的速度

(2)金属棒产生的感应电动势

(3)由公式得

由图得x=5.6m，代入数据得

q=0.62C

电路中的感应电流

当金属棒匀速运动时，由平衡条件得

代入数据解得：

在内，金属棒的重力势能转化为金属棒的动能和电路的内能，设电路中产生的总热量为Q，根据能量守恒定律得：

代入数据解得

Q=0.155J

则

16. 如图所示，在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直于平面向里．一带正电的粒子（不计重力）从O点沿y轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，经时间从p点射出．

（1）求电场强度的大小和方向．

（2）若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度射入，经时间恰从半圆形区域的边界射出．求粒子运动加速度的大小．

（3） 若仅撤去电场，带电粒子仍从O点射入，且速度为原来的4倍，求粒子在磁场中运动的时间．

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

【详解】（1）设带电粒子的质量为m，电荷量为q，初速度为v，电场强度为E，可判断出粒子受到的洛伦磁力沿x轴负方向，于是可知电场强度沿x轴正方向
且有 ①
又②
则 ③
（2）仅有电场时，带电粒子在匀强电场中作类平抛运动
在y方向位移④
由②④式得⑤
设在水平方向位移为x，因射出位置在半圆形区域边界上，于是

又有 ⑥
得⑦
（3）仅有磁场时，入射速度，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，

设轨道半径为r，由牛顿第二定律有⑧
又 ⑨
由③⑦⑧⑨式得 ⑩
由几何关系（11）
即，所以（12）
带电粒子在磁场中运动周期
则带电粒子在磁场中运动时间，所以．

点睛：本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，要掌握住半径公式、周期公式，画出粒子的运动轨迹后，几何关系就比较明显了．