2019～2020學年度第一學期期中六校聯考高二物理一、單項選擇題（本題共5小題，每題5分，共25分。每小題只有一個選項符合題意）1.如圖所示，我國“北斗衛星導航系統”由5顆靜止軌道衛星（地球同步衛星）和30顆非靜止軌道衛星組成，衛星軌道半徑大小不同，其運行速度、周期等參量也不相同，下面說法正確的是（）A.衛星軌道半徑越大，環繞速度越大B.衛星的線速度可能大于7.9km/sC.衛星軌道半徑越小，向心加速度越大D.衛星軌道半徑越小，運動的角速度越小【答案】C【解析】【詳解】人造地球衛星在繞地球做圓周運動時，由地球對衛星的引力提供圓周運動的向心力，故有得，，A．由，知衛星的軌道半徑越大，環繞速度越小；故A錯誤；B．衛星的線速度小于第一宇宙速度7.9km/s，故B錯誤。C．根據，軌道半徑越小，向心加速度越大，故C正確；D．根據，知軌道半徑越小，角速度越大，故D錯誤。2.隨著太空技術的飛速發展，人類登陸其它星球成為可能。假設未來的某一天，宇航員登上某一星球后，測得該星球質量是地球質量的8倍，而該星球的平均密度與地球的相等，則該星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（）A.0.5倍 B.2倍 C.4倍 D.8【答案】B【解析】【詳解】根據萬有引力等于重力，列出等式：其中M是星球的質量，R星球的半徑根據根據密度與質量關系得：星球的密度跟地球密度相同，星球質量是地球質量的8倍，則半徑是地球半徑的2倍；由可知該星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍。A．0.5倍,與結論不相符，選項A錯誤；B．2倍，與結論相符，選項B正確；C．4倍,與結論不相符，選項C錯誤；D．8倍,與結論不相符，選項D錯誤；3.我國首個火星探測器將于2020年在海南文昌發射場用“長征”五號運載火箭實施發射，一步實現火星探測器的“繞、著、巡”，假設將來中國火星探測器探測火星時，經歷如圖所示的變軌過程，關于這艘飛船的下列說法正確的是（）A.飛船在軌道Ⅱ上運動時，經過P點時的速度小于經過Q點時的速度B.飛船在軌道Ⅱ上運動時的機械能大于在軌道Ⅲ上運動時所具有的機械能C.飛船在軌道Ⅲ上運動到P點時的加速度大于飛船在軌道Ⅱ上運動到P點時的加速度D.飛船在軌道I上經過P點時的速度小于飛船在軌道Ⅱ上經過P點時的速度【答案】D【解析】【詳解】A．根據開普勒定律知飛船在橢圓軌道Ⅱ上運動時，在離火星最近的P點速度大于最遠的Q點的速度，故A錯誤；B．飛船往高軌道運動需要點火加速，飛船在軌道Ⅱ上運動時的機械能小于在軌道Ⅲ上運動時所具有的機械能，故B錯誤；C．不管在那個軌道上，飛船在P點受到萬有引力是相等的，所以加速度相等，故C錯誤；D．飛船從軌道I上變軌到軌道Ⅱ上，需要在P點加速，所以軌道I運動時的速度小于軌道Ⅱ上速度，故D正確。4.如圖，光滑斜面上放置一根通有恒定電流導體棒，空間有垂直斜面向上的勻強磁場B，導體棒處于靜止狀態。現將勻強磁場的方向沿圖示方向緩慢旋轉到水平方向，為了使導體棒始終保持靜止狀態，勻強磁場的磁感應強度應同步A.增大 B.減小 C.先增大，后減小 D.先減小，后增大【答案】A【解析】【詳解】對導體棒進行受力分析如圖:當磁場方向緩慢旋轉到水平方向，安培力方向緩慢從圖示位置轉到豎直向上，因為初始時刻安培力沿斜面向上，與支持力方向垂直，最小，所以安培力一直變大，而安培力：，所以磁場一直增大，BCD錯誤A正確5.在如圖所示的平行板器件中，電場強度E和磁感應強度B相互垂直．一帶電粒子（重力不計）從左端以速度v沿虛線射入后做直線運動，則該粒子（）A.一定帶正電B.速度C.若速度，粒子在板間的運動是類平拋運動D.若此粒子從右端沿虛線方向進入平行板，仍做直線運動【答案】B【解析】若粒子帶負電，則受到豎直向上的電場力和豎直向下的洛倫茲力，可以做直線運動，若粒子帶正電，受到豎直向下的電場力和豎直向上的洛倫茲力，可以做直線運動，故A錯誤；因為做直線運動，所以在豎直方向上合力為零，故，解得，B正確；若，則，使粒子偏轉，做曲線運動；但洛倫茲力方向不斷變化，故合力不恒定，不是類似平拋運動，C錯誤；此粒子從右端沿虛線方向進入，電場力與洛倫茲力在同一方向，不能做直線運動，D錯誤．【點睛】在速度選擇器中，從左邊射入，速度滿足條件，電場力與洛倫茲力平衡與電量、電性無關．二、多項選擇題（本題共3小題，每題5分，共15分。每題多個選項符合題意，全選對得5分，選對但不全得3分，錯選多選不得分）6.有a、b、c、d四顆地球衛星，a還未發射，在地球赤道上隨地球表面一起轉動，b處于地面附近近地軌道上正常運動，c是地球同步衛星，d是高空探測衛星，各衛星排列位置如圖所示。則下列說法正確的是（）A.a的向心加速度小于地表重力加速度gB.b在相同時間內轉過的弧長最長C.c在4h內轉過的圓心角是D.d的運動周期有可能是23h【答案】AB【解析】【詳解】A．a受萬有引力和支持力作用，靠兩個力的合力提供向心力，向心加速度小于重力加速度g，故A正確。B．根據得，由于rb＜rc＜rd，則vb＞vc＞vd，a、c的角速度相等，根據v=rω知，c的線速度大于a的線速度，可知b的線速度最大，則相同時間內轉過的弧長最長，故B正確。C．c為同步衛星，周期為24h，4h內轉過圓心角故C錯誤。D．根據得，d的軌道半徑大于c的軌道半徑，則d的周期大于c的周期，可知d的周期一定大于24h，故D錯誤。7.如圖所示為回旋加速器的示意圖．兩個靠得很近的D形金屬盒處在與盒面垂直的勻強磁場中，一質子從加速器的A處開始加速．已知D形盒的半徑為R，磁場的磁感應強度為B，高頻交變電源的電壓為U、頻率為f，質子質量為m，電荷量為q.下列說法正確的是（）A.質子的最大速度不超過2πRfB.質子的最大動能為C.質子的最大動能與電壓U無關D.只增大磁感應強度B，可增大質子的最大動能【答案】ACD【解析】【詳解】A．質子出回旋加速器的速度最大，此時的半徑為R，則有：．所以最大速度不超過2πfR．故A正確。BC．根據洛倫茲力充當向心力，有：則質子的最大動能為：與電壓無關，故C正確，B錯誤；D．由可知，只增大磁感應強度B，可增大質子的最大動能，選項D正確。8.如圖，在水平面上有半徑為r的圓形邊界磁場，磁場垂直于水平面，磁感應強度大小為B.在磁場邊界上某點（未面出)有大量同種帶電粒子（不計重力及粒子間的相互作用)以相同速度在水平面上沿各方向射入磁場，已知在磁場中運動時間最長的粒子的運動時間為其在磁場中圓周運動周期的，下面說法正確的是A.在磁場中運動時間最長的粒子離開磁場的速度方向與入射速度方向的夾角為B.粒子的比荷為C.粒子在磁場中的軌道半徑為rD.粒子在磁場中圓周運動的周期為【答案】BD【解析】A、粒子在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，在磁場中運動時間最長，對應的弦長最長，故弦長等于2r，在磁場中運動時間最長的粒子的運動時間為其在磁場中圓周運動周期的，由幾何關系可得在磁場中運動時間最長的粒子離開磁場的圓心角為，故A錯誤；BC、由幾何關系可，由可得粒子的比荷為，故B正確，C錯誤；D、粒子在磁場中圓周運動的周期為，故D正確；故選BD?！军c睛】粒子在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，在磁場中運動時間最長，對應的弦長最長，在磁場中運動時間最長的粒子的運動時間為其在磁場中圓周運動周期的，由幾何關系可得在磁場中運動時間最長的粒子離開磁場的圓心角為。三、填空題和實驗題（本題共3小題，每空3分，共12分）9.有一種新型發電機叫磁流體發電機，如圖所示表示它的發電原理．將一束等離子體（高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負電的粒子，而從整體來說呈中性）沿圖中所示方向噴射入磁場，等離子體的速度為v，磁感應強度為B，磁場中有兩塊金屬板A、B，板間距為d，這時金屬板上就聚集了電荷，磁極配置如圖所示，該發電機的電動勢為____________【答案】Bdv【解析】【詳解】[1]．根據左手定則知，正電荷向下偏，負電荷向上偏，則A板帶負電，B板帶正電；當電荷處于平衡有：解得：E=Bdv；10.物理學界最新觀測成果是引力波的發現，這對物理學的理論產生了重大的影響。引力波可認為是兩個黑洞繞著共同的圓心做勻速圓周運動時產生的。如果觀測到一對黑洞產生的引力波的頻率為f（引力波的頻率與兩個黑洞做勻速圓周運動的頻率相同），這對黑洞間的距離為L，萬有引力常量為G，則可估算這對黑洞的總質量為M=____________?！敬鸢浮俊窘馕觥俊驹斀狻縖1]．這一對黑洞產生的引力波的頻率為f，則它們的周期為①雙星靠相互間的萬有引力提供向心力，具有相同的周期．對1：即得：…②同理對2：…③又L=r1+r2④聯立解得雙星的總質量為：11.霍爾元件是一種重要的磁傳感器，常應用在與磁場有關的自動化控制和測量系統中。如圖所示，在一矩形半導體薄片的1、2間通入電流I，同時外加與薄片前后表面垂直的磁場B，當霍爾電壓UH達到穩定值后，UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關系式,其中比例系數RH稱為霍爾系數，僅與材料性質有關。（1）若半導體材料是電子導電，霍爾元件通過如圖所示電流I，接線端3的電勢比接線端4的電勢_______（填“高”或“低”）；（2）已知元件厚度為d，寬度為b，電流大小為I，磁感應強度大小為B，電子電量為e，單位體積內自由電子的個數為n，測量相應的UH值，則霍爾系數RH=______；【答案】(1).低(2).【解析】【詳解】（1）[1]．電流從1到2，則電子從2到1的方向，由左手定則可知，電子受洛倫茲力向上，偏向上極板3，即接線端3的電勢比接線端4的電勢低；（2）[2]．由題意得：解得：當電場力與洛倫茲力平衡時，有：解得UH=vbB，又有電流的微觀表達式：I=nevS=nevbd聯立解得：四、解答題（本題共3小題，12題14分，13題16分，14題18分）12.一名宇航員抵達一半徑為R的星球表面后，為了測定該星球的質量，做下實驗：將一個小球從該星球表面某位置以初速度v豎直向上拋出，小球在空中運動一間后又落回原拋出位置，測得小球在空中運動的時間為t，已知萬有引力恒量為G，不計阻力，試根據題中所提供的條件和測量結果，求：（1）該星球表面的“重力”加速度g的大小；（2）該星球的質量M；（3）如果在該星球上發射一顆圍繞該星球做勻速圓周運動的衛星，則該衛星運行周期T為多大？【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）由運動學公式得：解得該星球表面的“重力”加速度的大?。?）質量為m的物體在該星球表面上受到的萬有引力近似等于物體受到的重力，則對該星球表面上的物體，由牛頓第二定律和萬有引力定律得：mg＝解得該星球的質量為（3）當某個質量為m′的衛星做勻速圓周運動的半徑等于該星球的半徑R時，該衛星運行的周期T最小，則由牛頓第二定律和萬有引力定律解得該衛星運行的最小周期點睛：重力加速度g是天體運動研究和天體表面宏觀物體運動研究聯系的物理量．本題要求學生掌握兩種等式：一是物體所受重力等于其吸引力；二是物體做勻速圓周運動其向心力由萬有引力提供．13.如圖所示，在虛線PQ的上、下兩側均存在著方向垂直紙面向里的勻強磁場，上方磁場的磁感應強度為B，下方磁場的磁感應強度為2B．一質量為m、帶電量為q的粒子（不計重力）以初速度v0從PQ上的A點垂直于PQ射人上方的磁場區，經一段時間后粒子第二次向下穿過虛線記為B點。（1）判斷粒子的電性及求粒子在上方磁場中的軌跡半徑；（2）求AB間距離及粒子由A到B的時間t?！敬鸢浮浚?）；（2）AB間距離為，A到B的時間t為?！窘馕觥俊驹斀狻?1)粒子向右偏轉，根據左手定則可知粒子帶負電；洛倫茲力提供向心力：解得：(2)上方磁場的磁感應強度為B，下方磁場的磁感應強度為2B，所以粒子在上方做圓周運動的半徑是在下方做圓周運動的2倍；如圖可得AB的距離：粒子由A到M的時間：由M到N的時間：由N到B的時間等于t1故粒子由A到B的時間：14.如圖所示，坐標平面第Ⅰ象限內存在水平向左的勻強電場，在y軸左側區域存在寬度為a=0.3m的垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B（大小可調節）?，F有比荷為=2.5×109C/kg的帶正電粒子從x軸上的A點以一定初速度v0垂直x軸射入電場，且以v=4×107m/s，方向與y軸正向成60°的速度經過P點進入磁場，OP=OA，OA=（1）粒子在A點進入電場的初速度v0為多少；（2）要使粒子不從CD邊界射出，則磁感應強度B的取值范圍；（3）當磁感應強度為某值時，粒子經過磁場后，剛好可以回到A點，求此磁感應強度.【答案】（1）（2）（3）0.16T【解析】【詳解】（1）粒子在電場中只受水平向左的電