石室中学高2019届2017～2018学年度上期半期考试试题物理（满分100分，考试时间100分钟）第Ⅰ卷（40分）一.本题共8小题，每小题3分，共24分。
在每小题给出的四个选项中只有一项是正确的。
1．在研究长度为L、横截面积为S的均匀导体中电流时，在导体两端加上电压U，导体中有匀强电场产生，在导体中移动的自由电子（带电量e）受匀强电场作用而加速，并和做热运动的正离子碰撞而减速，反复碰撞且向前移动。
假定阻碍电子向前运动的阻力大小与电子移动的平均速率v成正比，其大小可表示成kv（k是恒量）。
当电场力和碰撞的阻力相平衡时，导体中自由电子定向运动的速率v为一定值。
这一定值为（）A．B．C．D．2．某静电场沿x轴方向的电势分布如图所示，如果仅考虑x轴上的电场情况，则（）0l2l3l4l5lA．0～l 和2l～3l之间均为匀强电场，且0～l之间的场强一定比2l～3l之间的场强大B．l～2l和3l～4l之间均为匀强电场，且这两处的电场方向一定相反C．l～2l和4l～5l之间均为非匀强电场，且这两处的电场方向一定相同D．3l～4l和4l～5l之间均为匀强电场，且3l～4l之间的场强一定比4l～5l之间的场强大3．如图所示，将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧，两球在空间形成了稳定的静电场，实线为电场线，虚线为等差等势线。
A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D 两点关于直线AB对称，则（）A．A点和B点的电势相同B．C点和D点的电场强度相同C．正电荷从A点移至B点，电场力做正功D．负电荷从C点移至D点，电势能增大4．无限长导线，均通以恒定电流I。
直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点O处不形成磁场，则图乙中O处磁感应强度和图甲中O处磁感应强度相同的是（）5．在如图（a）所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（最大阻值20 Ω）。
闭合电键S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表（内阻极大）的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图（b）所示。
则下列说法正确的是（）A．图线甲是电压表V1示数随电流变化的图线B．电源内电阻的阻值为10ΩC．电源的最大输出功率为1.5WD．滑动变阻器R2的最大功率为0.9W6．如图所示，平行板电容器AB两极板水平放置，A在上方，B在下方。
现将其和二极管串联接在电源上，已知A和电源正极相连，二极管具有单向导电性，一带电小球沿AB中心水平射入，打在B极板上的N点，小球的重力不能忽略，现通过上下移动A板来改变两极板AB间距（两极板仍平行），则下列说法正确的是（）A．若小球带正电，当AB间距增大时，小球打在N的右侧B．若小球带正电，当AB间距增大时，小球打在N的左侧C．若小球带负电，当AB间距减小时，小球打在N的右侧D．若小球带负电，当AB间距增大时，小球打在N的左侧o图甲a bo o o oC D图乙7．如图所示，BD是竖直平面内圆上的一条竖直直径，AC是该圆的另一条直径，该圆处于匀强电场中，场强方向平行于圆周平面。
将带等量负电荷的相同小球从O点以相同的动能射出，射出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点，在这些所有的点中，到达A点时小球的动能总是最小。
忽略空气阻力，小球重力不能忽略，则下列说法中正确的是（）A．可以断定电场方向由O点指向圆弧AEB上的某一点B．到达B点时小球的动能和电势能之和总是最小C．到达C点时小球的电势能总是最小D．到达圆上的所有小球中，机械能最小的小球应落在圆弧CFD上的某一点8．某种角速度计，其结构如图所示。
当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器（传感器内阻无限大）接收相应的电压信号。
已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。
滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度转动时，不计摩擦，则（）A．电路中电流随角速度的增大而增大B．电路中电流随角速度的增大而减小C．弹簧的伸长量为D．输出电压U与的函数式为二. 本题共4小题，每小题4分，共16分。
在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。
全部选对得4分，选不全得2分，有选错或不答得0分。
9．如图所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速度放置一质量为0.1kg、电荷量为q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。
现对木板施加方向水平向左，大小为0.6N的恒力，（g=10m/s2），则（）A．木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动B．滑块开始做匀加速直线运动，然后做加速度减小的变加速运动，最后做匀速运动C．最终木板做加速度为2m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10m/s的匀速运动D．最终木板做加速度为3m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10m/s的匀速运动10．如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b（截面可视为点）。
a被水平放置在倾角为的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x。
当两细棒中均通以大小为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止（近似认为b在a处产生的磁感应强度处处相等，且与到b的距离成反比），则下列说法正确的是（）A．b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向竖直向上B．b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度大小为C．电流不变，若使b向上平移，a仍可能在原处保持静止D．电流不变，若使b向下平移，a将不能在原处保持静止11．如图所示电路中，电源的内电阻为r，R2、R3、R4均为定值电阻，电表均为理想电表。
闭合电键S，当滑动变阻器R1的滑动触头P向右滑动时，电流表和电压表的示数变化量的大小分别为、，下列说法正确的是（）A．电压表示数变大B．电流表示数变大C．D．12．如图所示，光滑绝缘水平桌面上有A、B两个带电小球（可以看成点电荷），A球带电量为+2q，B球带电量为-q，将它们同时由静止开始释放，A球加速度的大小为B球的3倍。
现在AB中点固定一个带电小球C（也可看作点电荷），再同时由静止释放A、B两球，释放瞬间两球加速度大小相等。
则C球带电量大小可能为（）A．B．C．D．第Ⅱ卷（60分）三．本题共2小题，共17分。
把答案填在题中的横线上或按题目要求作图。
13．（1）（5分）某同学设计如A图所示电路研究电源电流和内电压的关系，用伏特表测内电压U，用电流表测电流I，通过活塞改变内电阻r，做出如B图所示U-I图线。
若电池的电动势为E，外电路阻值R一定，则U M= ，斜率k= 。
U随I变化的表达式为，I M 表示r趋近（选“无限大”或“0”）的电流且I M= 。
（用E、R、U、I、r表示）（2）（2分）如图所示为欧姆表原理示意图，电流表满偏电流3mA，变阻器R0电阻调节范围为0~5000 Ω，内部电源标称值为6V，但实际电动势为5.4V，且内阻增大，但仍能调零，调零后测得电阻读数比实际值（填“偏大”、“偏小”）。
14．有一根细而均匀的管状导电原件（如图所示），此原件长L约为3cm，电阻约为100 Ω，已知这种材料的电阻率为，因该样品的内圆直径太小，无法直接测量，为了测量其内圆直径可先测其电阻R x，现提供以下实验器材：A．20分度的游标卡尺B．螺旋测微器C．电流表A1（量程50mA，内阻r1为100 Ω）D．电流表A2（量程100mA，内阻r2约为40 Ω）E．电流表A3（量程1A，内阻r3约为0.1 Ω）F．滑动变阻器R1（20 Ω，额定电流1A）G．滑动变阻器R2（0~20kΩ，额定电流0.1A）H．直流电源E（12V，内阻不计）I．导电材料样品R x（长约为3cm，电阻R x约为100 Ω）J．开关一只，导线若干（1）（4分）用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数L= mm；用螺旋测微器测得该样品的外径如图乙所示，其示数D=mm。
甲乙（2）（3分）为了尽可能精确地测量原件电阻R x ，请设计合适电路，选择合适电学仪器，在方框中画出实验电路图，所选器材注意角标区分。
（3）（3分）除了需要测量样品长度L 、外径D 外，还需要测量 ，用已知物理量的符号和测量的符号来表示样品的内径d= 。
四．本题共4小题，43分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。
只写出最后答案的不能得分。
有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（10分）如图所示，电源电动势E =30V ，内阻 ， ，滑动变阻器的总电阻。
间距d =0.1m 的两平行金属板M 、N 水平放置，闭合开关K ，板间电场视为匀强电场，板间竖直放置一根长也为d 的光滑绝缘细杆AB ，带负电小球C 穿过细杆，小球质量m =0.01kg 、电荷量 C （可视为点电荷，不影响电场的分布）。
调节滑动变阻器的滑片p ，使小球C 恰能静止在A 处，重力加速度g =10m/s 2。
（1）求M 、N 两极板间的电压以及滑动变阻器pb 段的阻值 ；（2）调节滑动变阻器，使pb 段的阻值 ，待电场重新稳定后释放小球C ，求ab pc A B O M Nd16．（10分）如图所示，沿水平方向放置一条平直光滑槽，它垂直穿过开有小孔的两平行薄板，板相距3.5L。
槽内有两个质量均为m的小球A和B，A球带电量为+q，B球带电量为-3q，两球由长为2L的轻杆相连，组成一带电系统。
最初A和B分别静止于左板的两侧，离板的距离均为L。
若视小球为质点，不计轻杆的质量，现在两板之间加上与槽平行，场强为E的向右的匀强电场后（设槽和轻杆由特殊绝缘材料制成，不影响电场的分布），带电系统开始运动。
试求：（1）从开始运动到B球刚进入电场时，带电系统电势能的改变量；（2）以右板电势为零，带电系统从开始运动到速度第一次为零时，A球所在位置的电势为多大？17．（11分）中国著名物理学家、中国科学院院士何泽慧教授曾在1945年首次通过实验观察到正、负电子的弹性碰撞过程。
有人设想利用电场、磁场控制正、负电子在云室中运动来再现这一过程。
实验设计原理如下：在如图所示的xOy平面内，A、C二小孔距原点的距离均为L，每隔一定的时间源源不断地分别从A孔射入正电子，C孔射入负电子，初速度均为v0，方向垂直x轴，正、负电子的质量均为m，电荷量分别为e和-e（忽略电子之间的相互作用及电子重力）。
在y轴的左侧区域加一水平向右的匀强电场，在y轴的右侧区域加一垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），要使正、负电子在y轴上的P（0，L）处相碰。
求：（1）磁感应强度B的大小和方向；（2）在P点相碰的正、负电子射入小孔的时间差；（3）由A孔射入电场的正电子，有部分在运动过程中没有与负电子相碰，最终打在x18．（12分）如图所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2。