辽宁市抚顺市第二中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理模拟试卷

抚顺二中期中考试模拟一 一、单选题 1．利用霍尔效应传感器可以设计出自行车速度计。如图甲所示，一块磁铁安装在自行车前轮上，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。如图乙所示，为霍尔元件的工作原理图，电源输出电压为。当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差，称为霍尔电势差。下列说法正确的是（　　） A．图乙中霍尔元件的载流子带正电 B．自行车的车速变大，霍尔电势差不变 C．传感器的电源输出电压变小，霍尔电势差变大 D．已知自行车车轮的半径，再根据霍尔电势差的大小，即可求得车速大小 2．如图所示，电源电动势E=9V，内阻不计，定值电阻R1=4Ω，R2=8Ω，R3=12Ω。M点和N点之间接有定值电阻R5=10Ω和水平放置的平行板电容器，电容器的电容C=80μF，R4为变阻箱，将其阻值由2.4Ω调整到12Ω，下列说法正确的是（　　）    A．R4=2.4Ω时M点的电势高于N点的电势 B．R4=12Ω时电容器两端的电压为5V C．变阻箱的阻值改变前后，电路消耗的总电功率之比为9:11 D．变阻箱的阻值改变前后，通过电阻R5的电荷量为 3．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，、为定值电阻，为滑动变阻器，C为平行板电容器，A1、A2、A3为理想电流表，V1、V2为理想电压表，电路处于稳定状态。当的滑片向左移动一小段距离，电路再次稳定时，以下说法正确的是（　　） A．电容器C两极板电势差变小 B．电流表A1示数变小 C．电压表V1的变化量与V2的变化量之比不变 D．电流表A2的变化量与A3的变化量之比变大 4．如图所示的电路中，电源的电动势、内阻及各电阻的阻值都标记在了图中，电压表和电流表均为理想电表，电压表V、和的示数分别为U、和，三个电压表变化量的绝对值分别、和，电流表A的示数为I（电流表示数变化量的绝对值为，当滑动变阻器的滑片P向a端移动时，下列说法中正确的是（　　） A．和均增大 B．电源的总功率和效率均增大 C． D．如果设流过电阻的电流变化量的绝对值为，流过滑动变阻器的电流变化量的绝对值为，则 5．质谱仪可用来分析带电粒子的基本性质，其示意图如图所示。a、b是某元素的两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷量，不同的质量。a、b两种带电粒子持续从容器A下方的小孔飘入加速电场，初速度几乎为0，加速后从小孔射出，又通过小孔，沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片D上并被吸收。测得a、b打在底片上的位置距小孔的距离分别为、，a、b打在底片上的强度（数值上等于单位时间内打在底片上某处的粒子的总动能）分别为、。不计原子核的重力及相互作用力，下列说法正确的是（　　） A．a、b的质量之比 B．a、b分别形成的等效电流之比 C．a、b对底片的作用力大小之比 D．a、b在磁场中运动时间之比 6．如图所示的电路中，电源电动势为E．内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻阻值均为R．电压表为理想电表，K为单刀双掷开关，当开关由1位置掷到2位置时，下列说法中正确的是（　　） A．L1亮度不变，L2将变暗 B．L1将变亮，L2将变暗 C．电源内阻的发热功率将变小 D．电压表示数将变小 7．一电动自行车动力电源上的铭牌标有“36V、10A·h”字样，假设工作时电源（不计内阻）的输出电压恒为36V，额定输出功率为180W，由于电动机发热造成损耗（其他损耗不计），电动自行车的效率为80％，则下列说法正确的是（　　） A．额定工作电流为10A B．电池充满电后总电量为3.6×103C C．自行车电动机的内阻为7.2Ω D．自行车保持额定功率行驶的最长时间是2h 8．在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R1，滑动变阻器为R。现闭合开关S，滑动变阻器R的滑动触头P从M端向N端滑动时，则电路中连接的电压表及电流表示数的变化情况分别是（　　） A．先变大后变小，一直变大 B．先变小后变大，一直变小 C．先变大后变小，先变小后变大 D．先变小后变大，先变大后变小 二、多选题 9．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照射强度下路端电压U和电流I的关系图（电池电动势不变，内阻不是常量），图线b是某电阻的U－I图像，倾斜虚线是过a、b交点的切线。在某光照强度下将它们组成闭合回路时，下列相关叙述正确的是（    ） A．此时硅光电池的内阻为 B．此时硅光电池的总功率为0.72W C．此时硅光电池的输出效率约为56% D．若把内阻为的直流电动机接到该电池上，电动机的输出功率为0.4W 10．在如图所示的电路中，电源内阻与定值电阻的阻值均为，滑动变阻器总电阻，电压表均为理想表。闭合开关，当滑动变阻器的滑片从滑到的过程中（    ）    A．的示数一直增大 B．的示数一直增大 C．电源的效率先增大后减小 D．电源的输出功率先增大后减小 11．如图所示，平面直角坐标系第一、第二象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，第三、第四象限内存在与x轴正方向成角的匀强电场。一质量为m、电荷量为的带电粒子从坐标系内的（a，0）点以大小为、方向与x轴正方向成角的速度射入匀强磁场，然后第一次经过x轴进入电场，粒子第三次经过x轴的位置为（，0），第四次经过x轴的位置为（，0），粒子重力不计，下列说法正确的是（　　） A．匀强磁场的磁感应强度大小为 B．匀强电场的电场强度大小为 C．粒子从射入磁场到第四次经过x轴所用的时间为 D．若仅将第一、第二象限的磁场反向，然后在粒子第二次经过x轴时又将磁场方向变为垂直纸面向里（不考虑磁场变化产生的电场对粒子的影响），则粒子第四次经过x轴的位置为（，0） 三、实验题 12．某研究性学习小组想精确测量一个电阻约为150Ω的电子元件Rx的阻值，实验室提供如下器材: A．电流表（量程为50mA，内阻r1=100Ω） B．电流表（量程为200mA，内阻r2约为20Ω） C．电压表（量程为3V，内阻r3约为3000Ω） D．电压表（量程为15V，内阻r4约为5000Ω） E.定值电阻R0=80Ω F.滑动变阻器R1（最大阻值约为20Ω） G.滑动变阻器R2（最大阻值约为5000Ω） H.电源E（电动势为12V） I.开关S J.导线若干 （1）为保证滑动变阻器便于调节，滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”）。 （2）请帮该小组同学设计测量电子元件Rx的实验电路图并画在方框中 （请标注出所选元件的符号）。 （3）写出需要记录的物理量 。 （4）根据记录的物理量，得出测量Rx的表达式 。 13．如图所示为一简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻，其中R3=20Ω，R0为滑动变阻器。表头G的满偏电流为I0=250 μA、内阻为r0=600Ω。A端和B端分别与两表笔相连，该多用电表有5个挡位，其中直流电流挡有1 mA和2.5 mA两挡。为了测量多用电表内电池电动势和内阻，还备有电阻箱R（最大阻值为99999.9Ω）。 (1)由以上条件可算出定值电阻R1 = Ω、R 2= Ω。 (2)将选择开关与“3”相连，滑动R6的滑片到最下端b处，将两表笔A、B接在电阻箱上，通过调节电阻箱的阻值R，记录不同阻值R和对应的表头示数I。在坐标纸上，以R为横坐标轴，以 为纵坐标轴，把记录各组I和R描绘在坐标纸上，平滑连接，所得图像为一条不过原点的直线。测得其斜率为k、纵截距为b，则多用电表内电池的电动势和内阻分别为 和 。 （用k、b和已知数据表示） 四、解答题 14．在电子技术中，科研人员经常通过在适当的区域施加磁场或电场束控制带电粒子的运动。如图所示，位于M板处的粒子源不断产生质量为m、电荷量为q的粒子，粒子经小孔S1不断飘入电压为U的加速电场，其初速度可视为零；然后经过小孔S2射出后沿x轴方向从坐标原点O垂直于磁场方向进入x轴上方（含x轴正半轴）的有界匀强磁场控制区，磁场的磁感应强度为B。粒子发生270°偏转后离开磁场竖直向下打在水平放置的荧光屏上，已知N板到y轴、荧光屏到x轴的距离均为L，不考虑粒子重力及粒子间的相互作用。 （l）求粒子在磁场中运动半径的大小； （2）求粒子从N板射出到打在荧光屏上所需的时间； （3）实际上加速电压的大小会在U±范围内微小变化，粒子以不同的速度进入磁场控制区域，均能发生270°偏转竖直打在荧光屏上，求有界磁场区域的最小面积S。 15．如图所示，坐标系x轴水平，y轴竖直。在第二象限内有半径R=5cm的圆，与y轴相切于点Q点（0，cm），圆内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向外。在x=-10cm处有一个比荷为=1.0×108C/kg的带正电的粒子，正对该圆圆心方向发射，粒子的发射速率v0=4.0×106m/s，粒子在Q点进入第一象限。在第一象限某处存在一个矩形匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向外，磁感应强度B0=2T。粒子经该磁场偏转后，在x轴M点（6cm，0）沿y轴负方向进入第四象限。在第四象限存在沿x轴负方向的匀强电场。有一个足够长挡板和y轴负半轴重合，粒子每次到达挡板将反弹，每次反弹时竖直分速度不变，水平分速度大小减半，方向反向（不考虑粒子的重力）。求： (1)第二象限圆内磁场的磁感应强度B的大小； (2)第一象限内矩形磁场的最小面积； (3)带电粒子在电场中运动时水平方向上的总路程。 16．在如图所示的空间区域里，y轴左方有一匀强电场，场强方向跟y轴负方向成30°角，大小为，y轴右方有一垂直纸面的匀强磁场，有一质子以速度由x轴上A点（OA =10cm）先后两次进入磁场，第一次沿x轴正方向射入磁场，第二次沿x轴负方向射入磁场，回旋后都垂直射入电场，最后又进入磁场，已知质子质量m为，不计质子重力，求： （1）匀强磁场的磁感应强度大小和方向； （2）质子两次在磁场中运动的时间之比； （3）质子两次在电场中运动的时间各为多少？ 17．如图所示，边长为L＝0.3m正方形边界abcd中有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B0=0.5T的匀强磁场，一质量m=8×10-26kg、电荷量q＝8×10-19C的粒子（重力不计）从边界ad上某点D以某个速度射入。粒子从cd中点P孔射出，再经小孔Q进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域，区域宽度为2L，电场强度大小E＝5×105V/m，磁感应强度大小B1＝1T、方向垂直纸面向里，已知粒子经过QM正中间位置时有一段时间Δt撤去了匀强电场。虚线ef、gh之间存在着水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B2＝0.25T（图中未画出）。有一块折成等腰直角的硬质塑料板ABC（不带电，宽度很窄，厚度不计）放置在ef、gh之间（截面图如图），CB两点恰在分别位于ef、gh上，AC＝AB＝0.3m，a＝45°。粒子恰能沿图中虚线QM进入ef、gh之间的区域，π取3。 （1）Dd距离； （2）已知粒子与硬质塑料相碰后，速度大小不变，方向变化遵守光的反射定律，粒子从Q到gh过程中的运动时间和路程分别是多少。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$抚顺二中期中考试模拟一 一、单选题 1．利用霍尔效应传感器可以设计出自行车速度计。如图甲所示，一块磁铁安装在自行车前轮上，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。如图乙所示，为霍尔元件的工作原理图，电源输出电压为。当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差，称为霍尔电势差。下列说法正确的是（　　） A．图乙中霍尔元件的载流子带正电 B．自行车的车速变大，霍尔电势差不变 C．传感器的电源输出电压变小，霍尔电势差变大 D．已知自行车车轮的半径，再根据霍尔电势差的大小，即可求得车速大小 【答案】B 【详解】A．根据电流方向及左手定则可以判定该霍尔元件载流子为负电荷，A错误； B．设霍尔元件的长为a，宽为b，高为c，稳定后电荷所受电场方和洛伦兹力平衡，即 解得 由电流微观表达式 n是是霍尔元件内的载流子数，q是单个载流子所带的电量，S是导体的横截面积，是载流子的运动速度，整理得 由于电流强度I和磁感强度B不变，因此霍尔电势差与车速大小无关，B正确； C．由可知，若传感器的电源电压变小，那么电流I减小，则霍尔电势差将减小，C错误； D．根据霍尔电势差的大小，不能求出单位时间内的脉冲数，因此不能求得车的速度大小，D错误。故选B。 2．如图所示，电源电动势E=9V，内阻不计，定值电阻R1=4Ω，R2=8Ω，R3=12Ω。M点和N点之间接有定值电阻R5=10Ω和水平放置的平行板电容器，电容器的电容C=80μF，R4为变阻箱，将其阻值由2.4Ω调整到12Ω，下列说法正确的是（　　）    A．R4=2.4Ω时M点的电势高于N点的电势 B．R4=12Ω时电容器两端的电压为5V C．变阻箱的阻值改变前后，电路消耗的总电功率之比为9:11 D．变阻箱的阻值改变前后，通过电阻R5的电荷量为 【答案】D 【详解】A．R4=2.4Ω时，R1两端电压为R4两端电压为 电路中电流方向为顺时针，沿电流方向电势降低。则M点的电势低于N点的电势，A错误； B．R4=12Ω时，同理A选项，则电容器两端的电压为B错误； C．R4=2.4Ω时，电路消耗的总电功率为 R4=12Ω时，同理得，电路消耗的总电功率为 电路消耗的总电功率之比为 C错误； D．R4=2.4Ω时，结合A选项，电容器两端的电压为 则变阻箱的阻值改变前后，电容器电势差变化量的大小为3V。则通过电阻R5的电荷量为 D正确。故选D。 3．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，、为定值电阻，为滑动变阻器，C为平行板电容器，A1、A2、A3为理想电流表，V1、V2为理想电压表，电路处于稳定状态。当的滑片向左移动一小段距离，电路再次稳定时，以下说法正确的是（　　） A．电容器C两极板电势差变小 B．电流表A1示数变小 C．电压表V1的变化量与V2的变化量之比不变 D．电流表A2的变化量与A3的变化量之比变大 【答案】C 【详解】B．当的滑片向左移动一小段距离，接入电路的电阻减小，总电阻减小， 根据闭合电路欧姆定律，电流表A1示数增大。B错误； A．电容器C两极板电势差增大，A错误； C．设干路电流变化量为 ，则 电压表V1的变化量与V2的变化量之比不变。C正确； D．由减小，不变，得减小。又又增大，电流表A2的变化量小于A3的变化量，电流表A2的变化量与A3的变化量之比变小。D错误。 故选C。 4．如图所示的电路中，电源的电动势、内阻及各电阻的阻值都标记在了图中，电压表和电流表均为理想电表，电压表V、和的示数分别为U、和，三个电压表变化量的绝对值分别、和，电流表A的示数为I（电流表示数变化量的绝对值为，当滑动变阻器的滑片P向a端移动时，下列说法中正确的是（　　） A．和均增大 B．电源的总功率和效率均增大 C． D．如果设流过电阻的电流变化量的绝对值为，流过滑动变阻器的电流变化量的绝对值为，则 【答案】D 【详解】A．由于当滑动变阻器的滑片P向a端移动时，增大，增大，根据 得 则不变，故A错误； B．当滑动变阻器的滑片P向a端移动时，增大，电路中总电阻增大，总电流减小，电源的总功率减小，故B错误； C．当滑动变阻器的滑片P向a端移动时，为正值，为负值，为正值，且 所以故C错误； D．当滑动变阻器的滑片P向a端移动时，增大，电路中总电阻增大，总电流减小，则通过的电流减小，通过的电流等于通过电阻电流和流过滑动变阻器的电流之和，且流过的电流增大，流过滑动变阻器的电流减小，所以故D正确。故选D。 5．质谱仪可用来分析带电粒子的基本性质，其示意图如图所示。a、b是某元素的两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷量，不同的质量。a、b两种带电粒子持续从容器A下方的小孔飘入加速电场，初速度几乎为0，加速后从小孔射出，又通过小孔，沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片D上并被吸收。测得a、b打在底片上的位置距小孔的距离分别为、，a、b打在底片上的强度（数值上等于单位时间内打在底片上某处的粒子的总动能）分别为、。不计原子核的重力及相互作用力，下列说法正确的是（　　） A．a、b的质量之比 B．a、b分别形成的等效电流之比 C．a、b对底片的作用力大小之比 D．a、b在磁场中运动时间之比 【答案】B 【详解】A．粒子在电场中加速过程，根据动能定理有， 粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有， 根据几何关系有，解得故A错误； D．粒子在磁场中做圆周运动的周期， 结合上述解得， 根据轨迹可知，粒子在磁场中运动时间为圆周运动的半个周期，则可解得 故D错误； B． a、b打在底片上的强度（数值上等于单位时间内打在底片上某处的粒子的总动能）分别为、，令对应强度含有单位时间内打在底片上的粒子数目分别为、，则有 ， 根据电流的定义式可知，a、b分别形成的等效电流分别为， 结合上述解得故B正确； C．结合上述，选择在时间内打在底片上的粒子为研究对象，根据动量定理有， 结合上述有，根据牛顿第三定律有， 结合上述解得故C错误。故选B。 6．如图所示的电路中，电源电动势为E．内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻阻值均为R．电压表为理想电表，K为单刀双掷开关，当开关由1位置掷到2位置时，下列说法中正确的是（　　） A．L1亮度不变，L2将变暗 B．L1将变亮，L2将变暗 C．电源内阻的发热功率将变小 D．电压表示数将变小 【答案】D 【详解】开关在位置1时，外电路总电阻R总=，电压表示数U=E=，同理，两灯电压U1=U2=E，电源内阻的发热功率为P热==． 开关在位置2时，外电路总电阻R总′=R，电压表示数U′=E=，灯泡L1的电压U1′=E，L2′的电压U2′=，电源内阻的发热功率为  ， A、由上可知，L1亮度不变，L2将变亮．故AB错误． C、电源内阻的发热功率将变大．故C错误 D、电压表读数变小．故D正确．故选D． 7．一电动自行车动力电源上的铭牌标有“36V、10A·h”字样，假设工作时电源（不计内阻）的输出电压恒为36V，额定输出功率为180W，由于电动机发热造成损耗（其他损耗不计），电动自行车的效率为80％，则下列说法正确的是（　　） A．额定工作电流为10A B．电池充满电后总电量为3.6×103C C．自行车电动机的内阻为7.2Ω D．自行车保持额定功率行驶的最长时间是2h 【答案】D 【详解】A．由可知，额定电流A错误； B．动力电源充满电后总电量B错误； C．电动自行车的热功率则由和可得C错误； D．根据电池容量和得D正确。故选D。 8．在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R1，滑动变阻器为R。现闭合开关S，滑动变阻器R的滑动触头P从M端向N端滑动时，则电路中连接的电压表及电流表示数的变化情况分别是（　　） A．先变大后变小，一直变大 B．先变小后变大，一直变小 C．先变大后变小，先变小后变大 D．先变小后变大，先变大后变小 【答案】A 【详解】由电路的结构可知，滑动变阻器R的滑动触头P两边的电阻并联，设PN部分的电阻为x，则并联电阻为 则当P从M端向N端滑动时，并联电阻先增大后减小，所以电路的总电阻先变大后减小，则总电流先减小后变大，根据 则路端电压先变大后变小，即电压表的示数先变大后变小，PN部分的电流为 则随着x的减小，Ix逐渐变大，即电流表示数一直变大，所以A正确；BCD错误；故选A。 二、多选题 9．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照射强度下路端电压U和电流I的关系图（电池电动势不变，内阻不是常量），图线b是某电阻的U－I图像，倾斜虚线是过a、b交点的切线。在某光照强度下将它们组成闭合回路时，下列相关叙述正确的是（    ） A．此时硅光电池的内阻为 B．此时硅光电池的总功率为0.72W C．此时硅光电池的输出效率约为56% D．若把内阻为的直流电动机接到该电池上，电动机的输出功率为0.4W 【答案】BC 【详解】A．由闭合电路欧姆定律得 当I=0时，E=U，由图线a与纵轴的交点可得电动势为E=3.6V，根据两图线交点处的状态可知，电阻R两端的电压为2.0V，电流为0.2A，则内阻故A错误； B．此时硅光电池的总功率为故B正确； C．此时硅光电池的输出功率 此时硅光电池的输出效率为故C正确； D．若把内阻为10Ω的直流电动机接到该电池上，电动机为非纯电阻电路，故电动机的输出功率小于0.4W，故D错误；故选BC。 10．在如图所示的电路中，电源内阻与定值电阻的阻值均为，滑动变阻器总电阻，电压表均为理想表。闭合开关，当滑动变阻器的滑片从滑到的过程中（    ）    A．的示数一直增大 B．的示数一直增大 C．电源的效率先增大后减小 D．电源的输出功率先增大后减小 【答案】BD 【详解】A．根据闭合电路的欧姆定律，的示数为 设滑片P滑动过程中，aP段电阻大小为x，则Pb段电阻大小为，则电路为与aP段电阻并联后，再与Pb与电源内阻r串联，总电阻为 根据数学关系可知在x从0到10的范围内，随着x增大不断减小，故电路中总电阻随着滑片P的移动逐渐变小，总电流一直增大，的示数一直减小，故A错误； B．滑动变阻器的滑片从滑到的过程中，aP阻值增大，则aP与并联后的电阻增大，bP部分电阻减小，则aP部分分得的电压增大，故示数一直增大，故B正确； C．电源的效率为滑动变阻器的滑片从滑到的过程中，总电流一直增大，电源的效率一直减小，故C错误； D．当电源外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大。P在a处时，外电阻为 P在b处时，外电阻为 滑动变阻器的滑片从滑到的过程中，外电阻一直减小，故P在移动时一定存在某一点，使外电阻等于内阻，电源输出功率最大。故电源输出功率先增大后减小，故D正确。故选BD。 11．如图所示，平面直角坐标系第一、第二象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，第三、第四象限内存在与x轴正方向成角的匀强电场。一质量为m、电荷量为的带电粒子从坐标系内的（a，0）点以大小为、方向与x轴正方向成角的速度射入匀强磁场，然后第一次经过x轴进入电场，粒子第三次经过x轴的位置为（，0），第四次经过x轴的位置为（，0），粒子重力不计，下列说法正确的是（　　） A．匀强磁场的磁感应强度大小为 B．匀强电场的电场强度大小为 C．粒子从射入磁场到第四次经过x轴所用的时间为 D．若仅将第一、第二象限的磁场反向，然后在粒子第二次经过x轴时又将磁场方向变为垂直纸面向里（不考虑磁场变化产生的电场对粒子的影响），则粒子第四次经过x轴的位置为（，0） 【答案】ACD 【详解】A．画出粒子运动的轨迹图，如图甲所示 由几何关系可得 结合 解得匀强磁场的磁感应强度大小 故A正确； B．设粒子从第三次经过轴到第四次经过轴所用时间为，由图甲可知，粒子从第三次经过轴到第四次经过轴的过程做类平抛运动，根据几何关系和类平抛运动的规律可得， 解得匀强电场的电场强度大小故B错误； C．设粒子在匀强磁场中运动的时间为，则把代入可得 设粒子从第一次经过轴到第二次经过轴所用时间为，由匀变速直线运动规律可得解得联立可得粒子从射入磁场到第四次经过轴所用的时间为 故C正确； D．若仅将第一、第二象限的磁场反向，然后在粒子第二次经过轴时又将磁场方向变为垂直纸面向里，作出粒子的运动轨迹，如图乙所示 可知粒子第四次经过轴的位置为（，），故D正确。故选ACD。 三、实验题 12．某研究性学习小组想精确测量一个电阻约为150Ω的电子元件Rx的阻值，实验室提供如下器材: A．电流表（量程为50mA，内阻r1=100Ω） B．电流表（量程为200mA，内阻r2约为20Ω） C．电压表（量程为3V，内阻r3约为3000Ω） D．电压表（量程为15V，内阻r4约为5000Ω） E.定值电阻R0=80Ω F.滑动变阻器R1（最大阻值约为20Ω） G.滑动变阻器R2（最大阻值约为5000Ω） H.电源E（电动势为12V） I.开关S J.导线若干 （1）为保证滑动变阻器便于调节，滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”）。 （2）请帮该小组同学设计测量电子元件Rx的实验电路图并画在方框中 （请标注出所选元件的符号）。 （3）写出需要记录的物理量 。 （4）根据记录的物理量，得出测量Rx的表达式 。 【答案】 R1 见解析 电流表和的示数I1和I2 -r1 【详解】(1)[1]最大阻值为5000Ω的滑动变阻器R2的阻值太大，与待测电阻不匹配，所以为保证滑动变阻器便于调节，滑动变阻器应选R1。 (2)[2]因为待测电阻比R1大很多，所以采用分压电路。电源电动势E=12V，待测电阻约为150Ω，流过待测电阻的最大电流约为80mA，因两电压表均有内阻，难以做到精确测量电阻值，需改装出一块新电压表，所以设计电路如图所示，R0的作用即改装电压表。 (3)[3]需要记录的物理量为电流表和的示数I1和I2。 (4)[4]测出电流表和的示数I1和I2后，根据欧姆定律有 13．如图所示为一简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻，其中R3=20Ω，R0为滑动变阻器。表头G的满偏电流为I0=250 μA、内阻为r0=600Ω。A端和B端分别与两表笔相连，该多用电表有5个挡位，其中直流电流挡有1 mA和2.5 mA两挡。为了测量多用电表内电池电动势和内阻，还备有电阻箱R（最大阻值为99999.9Ω）。 (1)由以上条件可算出定值电阻R1 = Ω、R 2= Ω。 (2)将选择开关与“3”相连，滑动R6的滑片到最下端b处，将两表笔A、B接在电阻箱上，通过调节电阻箱的阻值R，记录不同阻值R和对应的表头示数I。在坐标纸上，以R为横坐标轴，以 为纵坐标轴，把记录各组I和R描绘在坐标纸上，平滑连接，所得图像为一条不过原点的直线。测得其斜率为k、纵截距为b，则多用电表内电池的电动势和内阻分别为 和 。 （用k、b和已知数据表示） 【答案】 80 120 【详解】(1)[1][2]．选择开关与“1”、“2”相连时为电流表，量程分别为和。根据串、并联电路特点有 联立解得 。 (2)[3]．选择开关与“3”相连，量程为，根据并联电路特点可知、串联后与表头并联的总电阻为，通过电源的电流为通过表头电流的4倍。根据闭合电路欧姆定律有变形为由此可知横轴为，则纵坐标轴为。 [4][5]．斜率纵截距解得 四、解答题 14．在电子技术中，科研人员经常通过在适当的区域施加磁场或电场束控制带电粒子的运动。如图所示，位于M板处的粒子源不断产生质量为m、电荷量为q的粒子，粒子经小孔S1不断飘入电压为U的加速电场，其初速度可视为零；然后经过小孔S2射出后沿x轴方向从坐标原点O垂直于磁场方向进入x轴上方（含x轴正半轴）的有界匀强磁场控制区，磁场的磁感应强度为B。粒子发生270°偏转后离开磁场竖直向下打在水平放置的荧光屏上，已知N板到y轴、荧光屏到x轴的距离均为L，不考虑粒子重力及粒子间的相互作用。 （l）求粒子在磁场中运动半径的大小； （2）求粒子从N板射出到打在荧光屏上所需的时间； （3）实际上加速电压的大小会在U±范围内微小变化，粒子以不同的速度进入磁场控制区域，均能发生270°偏转竖直打在荧光屏上，求有界磁场区域的最小面积S。 【答案】（1），（2），（3）。 【详解】（1）粒子在加速电场中加速： 粒子进入磁场，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律：解得：； （2）粒子射出到坐标原点的时间：粒子在磁场中运动的时间： 离开磁场到达荧光屏的时间：粒子运动的总时间：； （3）粒子在电场中加速，根据：速率最小值： 速率最大值：粒子进入磁场后做轨迹为圆周的运动，根据： 最大速率对应的半径：最小速率对应的半径： 如图两圆弧之前的阴影部分即为所加磁场区域的最小面积： 根据几何知识：。 15．如图所示，坐标系x轴水平，y轴竖直。在第二象限内有半径R=5cm的圆，与y轴相切于点Q点（0，cm），圆内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向外。在x=-10cm处有一个比荷为=1.0×108C/kg的带正电的粒子，正对该圆圆心方向发射，粒子的发射速率v0=4.0×106m/s，粒子在Q点进入第一象限。在第一象限某处存在一个矩形匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向外，磁感应强度B0=2T。粒子经该磁场偏转后，在x轴M点（6cm，0）沿y轴负方向进入第四象限。在第四象限存在沿x轴负方向的匀强电场。有一个足够长挡板和y轴负半轴重合，粒子每次到达挡板将反弹，每次反弹时竖直分速度不变，水平分速度大小减半，方向反向（不考虑粒子的重力）。求： (1)第二象限圆内磁场的磁感应强度B的大小； (2)第一象限内矩形磁场的最小面积； (3)带电粒子在电场中运动时水平方向上的总路程。 【答案】(1)；(2)；(3) 【详解】粒子运动轨迹如图所示 (1)作垂直于PO，有几何关系知 所以设磁感应强度为B，由牛顿第二定律得 解得 (2)粒子在第一象限内转过圆周，设半径为，由牛顿第二定律得 图中的矩形面积即为最小磁场面积解得 (3)在水平方向上，粒子首先向左运动，撞到挡板，设加速度为a，第一次撞击挡板的水平速度为第1次反弹的水平速度第1次往返的水平路程 第2次反弹的水平速度 第2次往返的水平路程 第n次反弹的水平速度 第n次往返的水平路程 根据规律，总路程为 代入数据得解得 16．在如图所示的空间区域里，y轴左方有一匀强电场，场强方向跟y轴负方向成30°角，大小为，y轴右方有一垂直纸面的匀强磁场，有一质子以速度由x轴上A点（OA =10cm）先后两次进入磁场，第一次沿x轴正方向射入磁场，第二次沿x轴负方向射入磁场，回旋后都垂直射入电场，最后又进入磁场，已知质子质量m为，不计质子重力，求： （1）匀强磁场的磁感应强度大小和方向； （2）质子两次在磁场中运动的时间之比； （3）质子两次在电场中运动的时间各为多少？ 【答案】（1）0.1T，方向垂直纸面向里；（2）；（3）1.73×10-7s 【详解】（1）如图所示 设质子第一、第二次由B、C两点分别进入电场，轨迹圆心分别为O1、O2．由几何关系得得由 得方向垂直纸面向里 （2）从图中可知，第一、第二次质子在磁场中转过的角度分别为210°和30°，则 （3）两次质子以相同的速度和夹角进入电场，所以在电场中运动的时间相同，水平方向有 竖直方向有又联立解得 17．如图所示，边长为L＝0.3m正方形边界abcd中有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B0=0.5T的匀强磁场，一质量m=8×10-26kg、电荷量q＝8×10-19C的粒子（重力不计）从边界ad上某点D以某个速度射入。粒子从cd中点P孔射出，再经小孔Q进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域，区域宽度为2L，电场强度大小E＝5×105V/m，磁感应强度大小B1＝1T、方向垂直纸面向里，已知粒子经过QM正中间位置时有一段时间Δt撤去了匀强电场。虚线ef、gh之间存在着水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B2＝0.25T（图中未画出）。有一块折成等腰直角的硬质塑料板ABC（不带电，宽度很窄，厚度不计）放置在ef、gh之间（截面图如图），CB两点恰在分别位于ef、gh上，AC＝AB＝0.3m，a＝45°。粒子恰能沿图中虚线QM进入ef、gh之间的区域，π取3。 （1）Dd距离； （2）已知粒子与硬质塑料相碰后，速度大小不变，方向变化遵守光的反射定律，粒子从Q到gh过程中的运动时间和路程分别是多少。 【答案】(1）m；（2）见解析 【详解】（1）要使粒子能沿图中虚线PQ进入ef、gh之间的区域，则粒子所受到向上的洛伦兹力与向下的电场力大小相等，有解得 粒子在abcd磁场中做匀速圆周运动，设半径为，洛仑兹力提供向心力，则有 解得 作出粒子在磁场中轨迹图如图所示由几何知识可得 解得粒子射入点的位置在ad边上距d点为 （2）粒子从P以速度进入PQ、MN之间的区域，先做匀速直线运动，到平行板正中间做匀速圆周运动n圈，然后做匀速直线运动打到ab板上，以大小为的速度垂直于磁场方向运动．粒子运动到在磁感应强度大小的匀强磁场中做圆周运动，由洛仑兹力提供向心力有运动周期 粒子在正交的匀强电场和匀强磁场区域的运动时间 其中n为正整数；粒子将以半径R3在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，转动一周后打到ab板的下部。由于不计板的厚度，所以质子从第一次打到AC板到第二次打到AC板后运动的时间为粒子在磁场运动一周的时间，即一个周期，由， 解得 粒子在磁场中共碰到2块板，做圆周运动所需的时间为，粒子进入磁场中，在方向的总位移时间 从Q到gh过程的总时间为 从Q到gh过程的总路程为解得， 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$