浙江省杭州第十四中学2020-2021学年度第一学期阶段性测试高二物理试卷

浙江省杭州第十四中学2020-2021学年度第一学期阶段性测试高二物理试卷

杭十四中2020学年第一学期阶段性测试 高二年级物理学科试卷 ‎1．首先发现电流磁效应的科学家是（　　）‎ A．麦克斯韦 B．赫兹 C．奥斯特 D．法拉第 ‎2．下列关于磁感线说法正确的是（　　）‎ A．磁感线是真实存在的 ‎ B．沿磁感线方向，磁场越来越弱 ‎ C．所有磁感线都是闭合的 ‎ D．磁感线与电场线一样在空间都能相交 ‎3．如图所示，三根通电长直导线P、O、R互相平行，垂直纸面放置，其间距均为L；电流均为I’方向垂直纸面向里。O点为P、Q的中点，RO垂直于PQ，则O点的磁感强度方向为（　　）‎ A．方向指向x轴正方向 B．方向指向y轴正方向 ‎ C．方向指向x轴负方向 D．方向指向y轴负方向 ‎4．如图所示，一导体棒ab静止在U型磁铁的两臂之间。闭合开关S给导体棒通以由a到b的电流时，导体棒受到的安培力方向（　　）‎ A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 ‎5．在如图所示的电路中，ab为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈，E为电源，S为开关；关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是（　　）‎ A．断开开关，a逐渐熄灭、b先变得更亮后再与a同时熄灭 ‎ B．断开开关，b逐渐熄灭、a先变得更亮后再与b同时熄灭 ‎ C．合上开关，a先亮，b后亮；稳定后a、b一样亮 ‎ D．合上开关，b先亮，a后亮；稳定后b比a更亮一些 ‎6．在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度。具体做法是：在一根南北方向放置的直导线的正下方10cm处放一个罗盘。导线没有通电时罗盘的指针（小磁针的N极）指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度。现已测出此地的地磁场水平分量Be＝5.0×10﹣5T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置（如图所示）。由此测出该通电直导线在其正下方10cm处产生磁场的磁感应强度大小为（　　）‎ A．5.0×10﹣5T B．7.07×10﹣5T C．8.66×10﹣5T D．1.0×10﹣4T ‎7．扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界震动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小震动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右震动的衰减最有效的方案是（　　）‎ A． B． ‎ C． D．‎ ‎8．如图所示，相距为d的水平金属板M、N的左侧有一对竖直金属板P、Q，板P上的小孔S正对板Q上的小孔O．M、N间有垂直纸面向里的匀强磁场，在小孔S处有一带电的负粒子，其重力和初速不计．当变阻器的滑动触头在AB的中点时，粒子恰能在M、N间做直线运动．当滑动变阻器滑片滑到A点后，则（　　）‎ A．粒子在M、N间运动的过程中．动能将减小 ‎ B．粒子在M、N间运动的过程中，动能将增大 ‎ C．粒子在M、N间将做圆周运动 ‎ D．粒于在M、N间运动的过程中．电势能将不断增大 ‎9．处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动，将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值（　　）‎ A．与粒子电荷量成正比 ‎ B．与粒子的运动速率无关 ‎ C．与粒子质量成正比 ‎ D．与磁场的磁感应强度成正比 ‎10．如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v1＝2v2，在先后两种情况下（　　）‎ A．线圈中的感应电流之比为I1：I2＝2：1 ‎ B．线圈中的感应电流之比为I1：I2＝1：2 ‎ C．线圈中产生的焦耳热之比Q1：Q2＝1：2 ‎ D．通过线圈某截面的电荷量之比q1：q2＝1：1‎ ‎11．如图甲，家用电磁炉已走进千家万户。图乙为电磁炉中安装的旋涡状线圈，当通以高频交流电流时，线圈产生的磁感线的条数和方向会随电流的强度和方向的变化而变化，导致电磁炉上方的铁锅产生感应电流，从而使其发热。下列说法正确的是（　　）‎ A．磁场变化的频率越高，电磁炉的加热效果越好 ‎ B．由上往下看，图乙线圈中该时刻电流方向为顺时针 ‎ C．电磁炉的工作原理是应用电磁感应在锅体中产生涡流来工作 ‎ D．普通陶瓷砂锅也可利用电磁炉来煲汤 ‎12．随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用．一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理．如图所示，由地面供电装置（主要装置有线圈和电源）将电能传送至电动车底部的感应装置（主要装置是线圈），该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置之间通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传输效率只能达到90%左右．无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车、无需插电即可对电动车进行充电．目前，无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为15～25cm，允许的错位误差一般为15cm左右．下列说法正确的是（　　）‎ A．无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电车快速充电 ‎ B．车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 ‎ C．车身感应线圈中感应电流的磁场总是与地面发射线圈中电流的磁场方向相反 ‎ D．若线圈均采用超导材料则能量的传输效率有望达到100%‎ ‎13．如图是磁流体发电机的装置，a、b组成一对平行电极，两板间距为d，板平面的面积为S，内有磁感应强度为B的匀强磁场．现持续将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性），垂直喷入磁场，每个离子的速度为v，负载电阻阻值为R，当发电机稳定发电时，负载中电流为I，则（　　）‎ A．a板电势比b板电势低 ‎ B．磁流体发电机的电动势E＝Bdv ‎ C．负载电阻两端的电压大小为Bdv ‎ D．两板间等离子体的电阻率ρ＝‎ ‎14．法拉第圆盘发电机的示意图如图所示，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别于圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　）‎ A．若圆盘转动的角速度均匀增加，则电流大小恒定 ‎ B．若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿b到a的方向流过R ‎ C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化 ‎ D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的4倍 ‎15．如图所示，上下边界间距为l、方向水平向里的匀强磁场区域位于地面上方高处，质量为m、边长为l、电阻为R的正方形线框距离磁场的上边界处，沿水平方向抛出，线框的下边界进入磁场时加速度为零，则线框从抛出到触地的过程中（　　）‎ A．沿水平方向的分运动始终是匀速运动 ‎ B．磁场的磁感应强度为 ‎ C．产生的电能为2mgl ‎ D．运动时间为2‎ ‎16．如图所示的是“研究电磁感应现象”的实验装置。‎ ‎（1）将图中所缺导线补接完整。‎ ‎（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后将线圈A迅速从线圈B中拔出时，电流计指针将　 　（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）。‎ ‎17．如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为1．不计重力影响和离子间的相互作用。‎ ‎（1）试用已知量（U、1、v1）表示磁场的磁感应强度大小：‎ ‎（2）求甲、乙两种离子的比荷之比。‎ ‎18．小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡，线圈的水平边长L＝0.1m，竖直边长H＝0.3m，匝数为N1，线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B0＝1.0T，方向垂直线圈平面向里，线圈中通有可在0～2.0A范围内调节的电流I，挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量（重力加速度取g＝10m/s2）‎ ‎（1）为使电磁天平的量程达到0.5kg，线圈的匝数N1至少为多少？‎ ‎（2）进一步探究电磁感应现象，另选N2＝100匝、形状相同的线圈，总电阻R＝10Ω，不接外电流，两臂平衡，如图2所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d＝0.1m，当挂盘中放质量为0.01kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率．‎ ‎19．如图所示，a点距坐标原点的距离为L，坐标平面内有边界过a点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直坐标平面向里．有一电子（质量为m、电荷量为e）从a点以初速度v0平行x轴正方向射入磁场区域，在磁场中运行，从x轴上的b点（图中未画出）射出磁场区域，此时速度方向与x轴的正方向之间的夹角为60°，求 ‎（1）磁场的磁感应强度 ‎（2）磁场区域的圆心O1的坐标 ‎（3）电子在磁场中运动的时间．‎ ‎20．如图甲所示，电阻忽略不计的两根平行光滑金属导轨竖直放置，轨道间距为L＝1m，上端接有电阻R＝0.3Ω．在水平虚线MM'、NN'间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d＝2m。现将质量m＝0.3kg，电阻r＝0.2Ω的导体杆ab从MM'处垂直导轨由静止释放，释放同时获得一向下的外力作用，外力大小满足F＝0.5v+0.6（N）（v为导体棒运动的速度），杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，测得电阻两端电压随时间均匀增大。‎ ‎（1）分析并说明该导体杆在磁场中做何种运动；‎ ‎（2）求磁感应强度B的大小；‎ ‎（3）当导体杆下降1.5m时撤去外力，求导体杆穿过磁场全过程产生的焦耳热。（下落位移与外力的关系如图乙所示，F﹣x图象面积表示做功）‎ 参考答案与试题解析 ‎1．D。‎ ‎2．C。‎ ‎3．C。‎ ‎4．C。‎ ‎5． D。‎ ‎6． C。‎ ‎7． A。‎ ‎8． BC。‎ ‎9． BD。‎ ‎10． AD。‎ ‎11． AC。‎ ‎12． B。‎ ‎13． BD。‎ ‎14． D。‎ ‎15． ACD ‎16．‎ ‎（1）①将图中所缺导线补接完整如上图所示；‎ ‎（2）向左。‎ ‎17．解：（1）甲粒子在电场中加速，由动能定理得：q1U＝m1‎ 由题意可知，甲离子在磁场中做圆周运动的轨道半径：r1＝l 甲离子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：q1v1B＝‎ 解得：B＝‎ ‎（2）离子在电场中加速，由动能定理得：‎ 对甲：q1U＝m1‎ 对乙：q2U＝‎ 由题意可知，甲离子在磁场中做圆周运动的轨道半径：r1＝l 乙离子在磁场中做圆周运动的轨道半径：r2＝l 离子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：‎ 对甲：q1v1B＝‎ 对乙：q2v2B＝‎ 解得，甲乙离子的比荷之比：＝1：4‎ 答：（1）磁场的磁感应强度大小为。‎ ‎（2）甲、乙两种离子的比荷之比为1：4。‎ ‎18．解：（1）线圈受到安培力F＝N1B0IL，‎ 天平平衡有：mg＝N1B0IL，‎ 代入数据解得N1＝25匝 ‎（2）由电磁感应定律得，E＝，‎ 则E＝，‎ 由欧姆定律得，，‎ 线圈受到安培力F′＝N2B0I′L，‎ 天平平衡有：，‎ 代入数据解得．‎ 答：（1）线圈的匝数N1至少为25匝；‎ ‎（2）此时磁感应强度的变化率为0.1T/s．‎ ‎19．解：（1）粒子运动的轨迹如图得R＝2L 又，洛伦兹力提供向心力，得：‎ 所以：‎ ‎（2）由题意和上图的几何关系可得，过a、O、B三点的圆的圆心在aB连线的中点．所以：‎ x轴坐标x＝aO1sin60°＝‎ y轴坐标为y＝L﹣aO1sin60°＝‎ O1点坐标为（）‎ ‎（3）粒子在磁场中飞行时间为：‎ ‎20解：（1）导体棒切割磁感应线产生的感应电动势为E＝BLv，‎ 回路中的感应电流为I＝‎ 电阻两端电压为：U＝IR＝BLv，‎ 随时间均匀增大，说明速度v随时间均匀增大，根据a＝，‎ 所以导体棒在磁场中做匀加速直线运动；‎ ‎（2）导体棒受到的安培力大小为FA＝BIL＝‎ 根据牛顿第二定律：mg+F﹣＝ma a是一个定值，则＝0.5‎ 所以B＝0.5T；‎ ‎（3）根据mg+F﹣＝ma 得a＝12m/s2，‎ 导体杆下降1.5m时，根据v2＝2ax可得：v＝6m/s，导体杆恰好匀速，‎ 导体杆穿过磁场全过程，根据动能定理可得：‎ mgd+WF﹣Q总＝‎ 根据F﹣x图象与坐标轴围成的面积表示力F做的功可得：WF＝78×0.1×0.5J＝3.9J 所以Q总＝4.5J，‎ 导体杆上产生的焦耳热Q＝＝1.8J。‎