2017-2018学年山东省寿光市第一中学高二上学期12月月考物理试题 解析版

2017-2018学年山东省寿光市第一中学高二上学期12月月考物理试题 解析版

山东省寿光市第一中学2017-2018学年高二12月月考物理试题 一．选择题(本题共16个小题，每小题4分，共64分)‎ ‎1. 认识物理规律的发现过程，并学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下说法符合物理学史的是( )‎ A. 焦耳发现了电流磁效应的规律 B. 法拉第发现了电磁感应现象，打开了电气时代的大门 C. 楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕 D. 牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动 ‎【答案】B ‎【解析】焦耳发现了电流热效应的规律，选项A错误； 法拉第发现了电磁感应现象，打开了电气时代的大门，选项B正确； 奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，选项C错误；伽利略将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动，选项D错误；故选B.‎ ‎2. 如图2甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示.在时间内，直导线中电流向上，则在时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是( )‎ A. 感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左 B. 感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右 C. 感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右 D. 感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左 ‎【答案】C ‎【解析】在时间内，直线电流方向向下，根据安培定则，知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流．根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向右，右边受到的安培力水平向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属框所受安培力的合力水平向右．故C正确，ABD错误。‎ ‎3. 下列关于磁感应强度的说法中，正确的是（ ）‎ A. 某处磁感应强度的方向就是一小段通电导线放在该处时所受磁场力的方向 B. 通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大 C. 小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 D. 一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处磁感应强度一定为零 ‎【答案】C ‎【解析】根据左手定则可知，某处磁感应强度的方向与一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向垂直，故A错误；由安培力公式F=BILsinα，知通电导线在磁感应强度大的地方受力不一定大，还与导线与磁场方向的夹角有关，故B错误；根据物理学上的规定知，小磁针N极受磁场力的方向就是该处的磁场方向，也就是该处的磁感应强度的方向，故C正确；一小段通电导线在某处不受安培力的作用，该处磁感应强度可能不为零，可能由于导线与磁场方向平行，故D错误。所以C正确，ABD错误。‎ ‎4. 如图3所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行金属导轨，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B．一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则（　　）‎ A. 如果B增大，vm将变大 B. 如果α变大，vm将变大 C. 如果R变大，vm将变大 D. 如果m变小，vm将变大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：金属杆从轨道上由静止滑下的过程中，切割磁感线产生感应电流，金属棒将受到安培力作用，安培力先小于重力沿斜面向下的分力，后等于重力的分力，金属棒先做变加速运动，后做匀速运动，速度达到最大，由平衡条件和安培力公式得到最大速度的表达式，再进行分析．‎ 当金属杆做匀速运动时，速度最大，则有，又安培力大小为，联立得，当B增大时，将变小；当增大，将变大；当R增大，将变大，故C正确。‎ ‎5. 如图4所示是创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》.两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上，与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置，当用手左右摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千．以下说法正确的是（　　）‎ A. P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向（从右向左看）‎ B. P向右摆动的过程中，Q也会向右摆动 C. P向右摆动的过程中，Q会向左摆动 D. 若用手左右摆动Q，P会始终保持静止 ‎【答案】AB ‎【解析】试题分析：P向右摆动的过程中，穿过P的磁通量减小，根据楞次定律，P中有顺时针方向的电流（从右向左看）．故A正确．P向右摆的过程中，P中的电流方向为顺时针方向，则Q下端的电流方向向外，根据左手定则知，下端所受的安培力向右，则Q向右摆动．同理，用手左右摆动Q，P会左右摆动．故B正确，C错误，D也错误．故选AB。‎ 考点：楞次定律 ‎【名师点睛】本题考查了楞次定律和左手定则的综合，掌握楞次定律判断感应电流方向的一般步骤，以及会通过左手定则判断安培力的方向，不能与右手定则混淆。‎ ‎6. 如图5所示，边长为L、总电阻为R的均匀正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上，其cd边右侧紧邻两个磁感应强度为B、宽度为L、方向相反的有界匀强磁场.现使线框以速度v0匀速通过磁场区域，从开始进入，到完全离开磁场的过程中，下列图线能定性反映线框中的感应电流（以逆针方向为正）和a、b两点间的电势差随时间变化关系的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】试题分析：线圈进入左侧磁场过程：位移为0—L的过程中，感应电动势，感应电流，由右手定则可知电流方向为逆时针方向，为正值，a的电势比b的电势高，ab间的电势差；位移为L—2L的过程中，感应电动势，感应电流，由右手定则可知电流方向为顺时针方向，为负值，a的电势比b的电势高，ab间的电势差；位移为2L—3L的过程中，感应电动势，感应电流 ‎，由右手定则可知电流方向为逆时针方向，为正值，a的电势比b的电势低，ab间的电势差； 综上所述，故A、C正确，B、D错误。‎ 考点：法拉第电磁感应定律的综合应用 ‎7. 如图所示圆环导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下列表述正确的是（　　）‎ A. 线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量变大 C. 线圈a有收缩的趋势 D. 线圈a对水平桌面的压力F将变小 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：解此题的关键是明确通过滑动变阻器滑片的滑动，改变线圈b中的电流，然后根据楞次定律判断出线圈a中感应电流的方向，进一步分析运动趋势。‎ 若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，则电路中电流减小，螺线管产生的磁场减小，即穿过线圈向下的磁场减小，穿过线圈a的磁通量减小，根据楞次定律可得线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流，有扩张趋势，ABC错误；由于线圈a中的电流和螺线管中的电流方向都为顺时针，故两者相吸，线圈a对水平桌面的压力F将变小，D正确。‎ ‎【点睛】楞次定律有两种描述：一种是感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍原磁场的变化；第二种是相对运动的描述，即增缩减扩，来拒去留。‎ ‎8. 如图电路(a)、(b)中，电阻R和自感线圈L的电阻值相同，接通K，使电路达到稳定，灯泡S发光.则( )‎ A. 在电路(a)中，断开K，S将渐渐变暗 B. 在电路(a)中，断开K，S将先变得更亮，然后渐渐变暗 C. 在电路(b)中，断开K，S将渐渐变暗 D. 在电路(b)中，断开K，S将先变得更亮，然后渐渐变暗 ‎【答案】AD ‎【解析】在电路（a）中，断开K，由于线圈阻碍电流变小，导致S将逐渐变暗，故AB错误；在电路（b）中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值相同，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开K时，由于线圈阻碍电流变小，导致S将变得更亮，然后逐渐变暗,故C错误，D正确。所以AD正确，BC错误。‎ ‎9. 如图所示，匀强磁场垂直于金属导轨平面向里，导体棒ab与导轨接触良好，当导体棒ab在金属导轨上做下述哪种运动时，能使闭合金属线圈c向右摆动( )‎ A. 向右加速运动 B. 向右减速运动 C. 向左加速运动 D. 向左减速运动 ‎【答案】BD ‎【解析】导线ab加速向右运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，螺线管产生的磁场增大，穿过环C中的磁通量增大，则环C远离螺线管，以阻碍磁通量的增加，故A错误；导线ab减速向右运动时，导线ab产生的感应电动势和感应电流减小，螺线管产生的磁场减小，穿过环C中的磁通量减小，则环C向螺线管靠近，以阻碍磁通量的减小，故B正确；导线ab加速向左运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，螺线管产生的磁场增大，穿过环C中的磁通量增大，则环C远离螺线管，以阻碍磁通量的增加，故C错误；导线ab减速向左运动时，导线ab产生的感应电动势和感应电流减小，螺线管产生的磁场减小，穿过环C中的磁通量减小，则环C向螺线管靠近，以阻碍磁通量的减小，故 D正确。所以BD正确，AC错误。‎ ‎10. 如图所示，有一固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨，其电阻不计，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻R，把一个质量为m的金属棒（电阻也不计）放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直．用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中，以下结论正确的有（　　）‎ A. 恒力F做的功等于电路产生的电能 B. 恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能 C. 克服安培力做的功等于电路中产生的电能 D. 恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和导体棒获得的动能之和 ‎【答案】CD 考点：动能定理；安培力的功.‎ ‎11. 如图所示，闭合导体框abcd从高处自由下落，进入匀强磁场，从bc边开始进入磁场到ad边即将进入磁场的这段时间里，下列表示线圈运动情况的速度一时间图象可能的有（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】ACD ‎【解析】在bc边刚进入磁场时，若重力恰好等于安培力，则物体受力平衡，做匀速直线运动，故A正确；在bc边刚进入磁场时，如果重力大于安培力，加速度向下，线圈进入磁场做加速运动，由于速度增加会所得感应电流增加，安培力增加，所以线圈的合力是在减小的，加速度也在减小，这个过程是变加速运动．当安培力增加到等于重力，线圈就做匀速运动，故线圈不可能做匀加速运动，故B错误；若bc刚进入磁场时F＜mg，mg-F=ma，金属棒加速运动，速度增大则F增大，则a减小，即金属棒做加速度减小的加速运动，C正确；若bc刚进入磁场时F＞mg，mg-F=ma，金属棒减速运动，速度减小则F减小，则a减小，即金属棒做加速度减小的减速运动，D正确。所以ACD正确，B错误。‎ ‎12. 如图所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有( )‎ A. 闭合电键K后，把R的滑片向右移 B. 闭合电键K后，把R的滑片向左移 C. 闭合电键K后，把P中的铁心从左边抽出 D. 闭合电键K后，把Q靠近P ‎【答案】BD ‎【解析】闭合电键，在P中的磁场从左向右穿过Q；闭合电键K后，把R的滑片右移，则电流减小，Q中的磁场方向从左向右减小，根据楞次定律，左边导线电流方向向上．故A错误；同理可判断把R的滑片左移，则电流增加，Q中的磁场方向从左向右增加，根据楞次定律，左边导线电流方向向下．故B正确；闭合电键K后，将P中的铁心从左边抽出，Q中的磁场方向从左向右减小，根据楞次定律，左边导线电流方向向上．故C错误．闭合电键，将Q靠近P，Q中的磁场方向从左向右，且在增强，根据楞次定律，左边导线的电流向下．故D正确．故选BD.‎ ‎13. 如图所示，一根阻值为R的金属导体棒从图示位置ab分别以v1、v2的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到位置，若v1:v2=1:2，则在这两次过程中说法正确的是( ) ‎ A. 回路电离I1：I2=1:2‎ B. 产生的热量Q1:Q2=1:4‎ C. 通过任一截面的电荷量q1:q2=1:1‎ D. 外力的功率P1:P2=1:2‎ ‎【答案】AC ‎ ‎ ‎14. 如下图所示，为粒子速度选择器的原理示意图，如果粒子所具有的速率，以下说法正确的是( )‎ A. 只有带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过 B. 只有带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能沿直线通过 C. 不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过 D. 不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都能沿直线通过 ‎【答案】AC ‎【解析】带正电粒子沿ab方向从左侧进入场区，所受的电场力竖直向下，由左手定则判断可知，洛伦兹力方向竖直向上，两个力能平衡，粒子能沿直线通过，若粒子ba方向进入场区，洛伦兹力方向竖直向下，与电场力方向相同，两力不能平衡，则粒子向下偏转，故A正确；带负电粒子沿ba方向从右侧进入场区，所受的电场力竖直向上，由左手定则判断可知，洛伦兹力方向竖直向上，粒子向上偏转，不能沿直线通过场区，带负电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过，故B错误；由上分析得知，不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过，故C正确，D错误。所以AC正确，BD错误。‎ ‎15. 目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电荷负电的粒子。而从整体来说呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷，在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的是( )‎ A. A板带正电 B. 有电流从B经用电器流向A C. 金属板A、B间的电场方向向下 D. 等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力 ‎【答案】BD ‎【解析】根据左手定则知，正电荷向下偏，负电荷向上偏，则A板带负电，故A错误；因为B板带正电，A板带负电，所以电流的流向为B经用电器流向A，故B正确；因为B板带正电，A板带负电，所以金属板间的电场方向向上，故C错误；等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力，故D正确。所以BD正确，AC错误。‎ ‎16. 如图所示，为一圆形区域的匀强磁场，在O点处有一放射源，沿半径方向射出速度为v的不同带电粒子，其中带电粒子1从A点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力，则（　　）‎ A. 带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为1：3‎ B. 带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为 C. 带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为2：1‎ D. 带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为2：3‎ ‎【答案】C ‎【解析】粒子在磁场中做圆周运动，运动轨迹如图所示：‎ 由数学知识可知，粒子做圆周运动转过的圆心角分别是：φA=120°，φB=60°，设粒子的运动轨道半径为rA，rB，，解得：；。洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，可得，则粒子1与粒子2的比荷值为：，故A B错误；粒子运动的周期，，粒子运动的时间：，带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为：，故C错误，D正确。所以D正确， ABC错误。‎ 二、填空题(本题共1小题，每空4分，共8分)‎ ‎17. 为观察电磁感应现象，某学生将电流表、螺旋管A和B ‎、电池组、滑动变阻器、电键接接成如图所示的实验电路：‎ ‎(1)该同学将线圈B放置在线圈A中，闭合、断开电键时，电流表指针都没有偏转，其原因是___A A.电键的位置接错 B.电流表的正、负接线柱上导线接反 C.线圈B的两个接线柱上导线接反 D.蓄电池的正、负极接反 ‎(2)电路连接的错误改正后，该同学在闭合电键时发现电流表指针向右偏转，则如果向右移动滑动变阻器的滑片（滑动变阻器接入电路的方式仍然如图中所示），则电流表的指针向_______右（选填“左”或“右”）偏转．‎ ‎【答案】 (1). A (2). 右 ‎【解析】（1）该同学将线圈B放置在线圈A中，线圈A中产生感应电动势；再闭合电键，磁通量不变，无感应电动势，故电流表指针不偏转；应改为电键闭合后，再将线圈B放置在线圈A中；或者将电键接在B线圈所在回路中，故选A。 （2）闭合电键时，磁通量增加，电流表指针向右偏转；向右移动滑动变阻器的滑片，电阻变小，电路电流变大，磁通量也增加，故感应电流相同，即电流表指针也向右偏转。‎ 三、计算题（本题共3道小题，第18题10分，第19题8分，第20题10分，共28分）‎ ‎18. 如图所示，在水平面内固定一光滑“U”型导轨，导轨间距L=1m，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.5T．一导体棒以v0=2m/s的速度向右切割匀强磁场，导体棒在回路中的电阻r=0.3Ω，定值电阻R=0.2Ω，其余电阻忽略不计．求：‎ ‎(1)回路中产生的感应电动势；‎ ‎(2)R上消耗的电功率；‎ ‎(3)若在导体棒上施加一外力F，使导体棒保持匀速直线运动，求力F的大小和方向．‎ ‎【答案】（1）1V （2）0.8W （3）1N ‎【解析】解：（1）回路中产生的感应电动势：‎ E=BLv0=0.5×1×2=1V；‎ ‎（2）电路中的电流：I===2A，‎ R上消耗的电功率P=I2R=0.8W；‎ ‎（3）安培力：FB=BIL=0.5×2×1=1N，‎ 由左手定则可知，安培力向左，‎ 由平衡条件得：F=FB=1N，‎ 力F的大小的方向水平向右． ‎ 答：（1）回路中产生的感应电动势为1V；（2）R上消耗的电功率为0.8W；（3）外力大小为你1N，方向向右．‎ ‎【点评】本题是一道电磁学、电学与力学的综合题，应用E=BLv、欧姆定律、电功率公式、平衡条件即可正确解题．‎ ‎19. 如图所示，竖直向上的匀强磁场，开始时磁感应强度B=0.5T，并且以在变化，水平轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽0.5m的导轨上放一电阻R0=0.1Ω的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量M=0.2kg的重物，轨道左端连接的电阻R=0.4Ω，图中的l=0.8m，求至少经过多长时间才能吊起重物．‎ ‎【答案】495 s ‎【解析】试题分析：根据左手定则可确定感应电流方向，并由法拉第电磁感应定律；穿过回路的磁感应强度均匀变化，知产生的电流恒定，则MN所受的安培力增大，当安培力等于m的重力时，重物被吊起，根据平衡求出被吊起时的磁感应强度的大小，再根据磁感应强度的变化率求出经历的时间．‎ 由法拉第电磁感应定律可求出回路感应电动势： ‎ 由闭合电路欧姆定律可求出回路中电流： ‎ 由于安培力方向向左，应用左手定则可判断出电流方向为顺时针方向（由上往下看）．再根据楞次定律可知磁场增加，在t时磁感应强度为： ‎ 此时安培力为：F安=B′Ilab ‎ 由受力分析可知   F安=mg ‎ 联立以上并代入数据可得：t=495s 点睛：解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律，知道磁感应强度的变化率恒定，电流则恒定，根据共点力平衡进行求解。‎ ‎20. 如图所示，质量m1=0.1kg，电阻R1=0.3Ω，长度L=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上．框架质量m2=0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，相距0.4m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM′．整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T．垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM′、NN′保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动．设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2．‎ ‎(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；‎ ‎(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q=0.1J，求该过程ab位移x的大小．‎ ‎【答案】（1）6m/s  （2）1.1m ‎【解析】试题分析：ab向右做切割磁感线运动，产生感应电流，电流流过MN，MN受到向右的安培力，当安培力等于最大静摩擦力时，框架开始运动．根据安培力、欧姆定律和平衡条件等知识，求出速度．依据能量守恒求解位移．‎ 解：（1）由题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力为：‎ F=μFN=μ（m1+m2）g ab中的感应电动势为：E=Blv MN中电流为：‎ MN受到的安培力为：F安=IlB 框架开始运动时有：F安=F 由上述各式代入数据，解得：v=6m/s ‎（2）导体棒ab与MN中感应电流时刻相等，由焦耳定律Q=I2Rt得知，Q∝R 则闭合回路中产生的总热量：=×0.1J=0.4J 由能量守恒定律，得：Fx=+Q总 代入数据解得：x=1.1m 答：（1）求框架开始运动时ab速度v的大小为6m/s；‎ ‎（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中ab位移x的大小为1.1m．‎ ‎【点评】本题是电磁感应中的力学问题，考查电磁感应、焦耳定律、能量守恒定律定律等知识综合应用和分析能力．‎ ‎ ‎ ‎ ‎