山西省2019-2020学年高二上学期第四次月考物理试卷

一、单选题

1. 难度：简单

如图所示，直线为某电源的图线，曲线为某小灯泡的图线．用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是（    ）

A.， B.，

C.， D.，

2. 难度：中等

如图所示，R₁和R₂都是4W、100Ω的电阻，R₃是1W、100Ω的电阻，A、B两端允许消耗的最大电功率是（ ）

A.1.5W B.3W C.9W D.W

二、多选题

3. 难度：简单

根据磁感应强度的定义式B＝F/(IL)，下列说法中正确的是（     ）

A.在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比

B.一小段通电直导线在空间某处受磁场力F＝0，那么该处的B一定为零

C.磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同

D.一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力F也一定为零

三、单选题

4. 难度：简单

如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向里，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（  ）

A. a、b两点磁感应强度相同

B. c、d两点磁感应强度相同

C. a点磁感应强度最大

D. b点磁感应强度最大

5. 难度：简单

如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ．如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是

A.棒中的电流变大，θ角变大

B.两悬线等长变短，θ角变小

C.金属棒质量变大，θ角变大

D.磁感应强度变大，θ角变小

6. 难度：中等

如图所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场．其中穿过a点的粒子速度v₁与MN垂直；穿过b点的粒子速度v₂与MN成60°角，设粒子从S到A、B所需时间分别为t₁、t₂，则t₁∶t₂为(重力不计)(　　)

A.1∶3 B.4∶3 C.1∶1 D.3∶2

7. 难度：中等

现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子()在入口处从静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若换作粒子()在入口处从静止开始被同一电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的倍数是

A.  B.  C.  D.

8. 难度：中等

如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点．大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场．若粒子射入速率为v₁，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v₂，相应的出射点分布在三分之一圆周上．不计重力及带电粒子之间的相互作用．则v₂∶v₁为(　　)

A.∶2 B.∶1

C.∶1 D.3∶

9. 难度：简单

如图所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以在空间自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)(   )

A.顺时针方向转动，同时下降

B.顺时针方向转动，同时上升

C.逆时针方向转动，同时下降

D.逆时针方向转动，同时上升

10. 难度：困难

平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m，电荷量为q（q>0）。粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场。不计粒子重力。则粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为

A. B. C. D.

四、多选题

11. 难度：中等

如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r．将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表示数变化量的绝对值分别为，理想电流表示数变化量的绝对值，则

A.A的示数增大 B.的示数增大

C.与的比值大于r D.大于

五、解答题

12. 难度：简单

劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示。置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生的质子的质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是(    )

A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf

B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比

C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为∶1

D.不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能用于a粒子加速

六、多选题

13. 难度：中等

通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是(  )

A.线框有两条边所受的安培力方向相同

B.线框有两条边所受的安培力大小相等

C.线框所受的安培力的合力方向向左

D.线框所受的安培力的合力方向向右

14. 难度：简单

如图所示，一单边有界磁场的边界上有一粒子源，以与水平方向成θ角的不同速率，向磁场中射入两个相同的带正电粒子1和2，粒子1经磁场偏转后从边界上A点出磁场，粒子2经磁场偏转后从边界上B点出磁场，OA＝AB，不计重力，则(   )

A.粒子1与粒子2的速度之比为1∶2

B.粒子1与粒子2的速度之比为1∶4

C.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶1

D.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶2

七、实验题

15. 难度：中等

测小灯泡的伏安特性曲线的实验中，有以下器材：

A、小灯泡（2.5V，0.3A）    

B、电源（E=3V，内阻不计）

C、电流表量程0—0.6A—3A，内阻约为20Ω

D、电压表量程0—3—12V，内阻约为3kΩ

E、滑动变阻器，R₁：0—10Ω，额定电流2A

则电流表该选量程______________，电压表该选量程_______________

在方框中画出实验电路图______：

16. 难度：中等

为测量一未知电源的电动势和内阻，某同学设计了如图甲所示电路，电路中所用到的器材规格如下

待测电源：电动势约为5V，内阻约为几十欧姆

定值电阻：R₀=10Ω

定值电阻R₁：有两种规格可供选择，阻值分别为1kΩ和3kΩ

电阻箱R₂：0~9999Ω

电压表：量程0~3V，内阻R_V=3kΩ

开关、导线若干

(1)为了减小测量误差，定值电阻R₁应该选用的规格为________________；

(2)根据电路图连接电路，闭合开关后，将电阻箱的阻值由零开始逐渐调大，记录下若干组电阻箱R₂和电压表的读数；

(3)该同学将得到的数据在坐标系中描点连线，得到如图乙所示直线，直线与纵轴的截距为b=0.4，斜率k=8.0，则可求得电动势E=___________V，内阻r=___________Ω．(结果均保留2位有效数字)

八、解答题

17. 难度：简单

如图所示，已知电源电动势E=5 V，内阻r=2 Ω，定值电阻R₁=0.5 Ω，滑动变阻器R₂的阻值范围为0～10 Ω。求:

（1）当滑动变阻器R₂接入电路的阻值为多大时，电阻R₁消耗的功率最大，最大功率是多少。

（2）当滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率是多少。

（3）当滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，电源的输出功率最大，最大功率是多少。

18. 难度：中等

如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω．已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm，重力加速度大小取10m/s²．判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量．

19. 难度：中等

质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示．已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计．求：匀强磁场的磁感应强度B.

20. 难度：中等

如图为质谱仪的原理示意图,电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器,选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强电场的场强为E、方向水平向右.已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器,从G点垂直MN进入偏转磁场,该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场.带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片的H点.可测量出G、H间的距离为L.带电粒子的重力可忽略不计.求

（1）.粒子从加速电场射出时速度v的大小.

（2）.粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B₁的大小和方向.

（3）.偏转磁场的磁感强度B₂的大小.