物理卷·2018届河北省石家庄市第二中学高二上学期期中考试（2016-11）

物理卷·2018届河北省石家庄市第二中学高二上学期期中考试（2016-11）

命题人：皮建立 审题人：刘凤国 考试时间为90分钟，总分120分 一、选择题（共15小题，每小题5分，共75分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）‎ ‎1.下列关于电场和磁场的说法中正确的是（　　）‎ A．电场线和磁感线都是封闭曲线 B．电场线和磁感线都是不封闭曲线 C．通电导线在磁场中一定受到磁场力的作用 D．电荷在电场中一定受到电场力的作用 ‎2. 19世纪20年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流，安培考 虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是由绕地球的环形电 流引起的．则该假设中的电流方向是（　　）‎ A．由西向东垂直磁子午线 B．由东向西垂直磁子午线 C．由南向北沿磁子午线 D．由赤道向两极沿磁子午线 ‎（注：磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线）‎ ‎3.如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时（　　）‎ A．穿过回路的磁通量为零 B．回路中感应电动势大小为2Blv0‎ C．回路中感应电流的方向为顺时针方向 D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相同 ‎4.甲、乙两个同心的闭合金属圆环位于同一平面内，甲环中通以顺时针方向电流I，如图所示，当甲环中电流逐渐增大时，乙环中每段导线所受磁场力的方向是（　　）‎ A．指向圆心 B．背离圆心 C．垂直纸面向内 D．垂直纸面向外 ‎5.如图所示，用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点联结并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且，先将线框拉开到如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦．下列说法正确的是（　　）‎ A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→a B．金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→a C．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等 D．金属线框最终将在有界磁场中做往复运动 ‎6.如图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量、电荷量以及速度大小如表所示．由以上信息可知，从图中a、b、c 处进入的粒子对应表中的编号分别为（ ）‎ A．3、5、4 B．4、2、5 C．5、3、2 D．2、4、5‎ ‎7.如图所示，虚线框中存在匀强电场E和匀强磁场B，它们相互正交或平行．有一个带负电的小球从该复合场上方的某一高度处自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过下列的哪些复合场区域（　　）‎ ‎8.如图所示，MN为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小的关系为B1=2B2，一带电荷量为+q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入B1磁场，则经过多长时间它将向下再一次通过O点（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎9.如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场．在该区域中，有一个竖直放置光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球．O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，bd 沿水平方向．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端a点由静止释放．下列判断正确的是（　　）‎ A．小球能越过与O等高的d点并继续沿环向上运动 B．当小球运动到c点时，洛仑兹力最大 C．小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大 D．小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小 ‎10.如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m，带正电，电荷量为q，电场强度为E、磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g．小球由静止开始下滑直到稳定的过程中（　　）‎ A．小球的加速度一直减小 B．小球的机械能和电势能的总和保持不变 C．下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是 D．下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是 ‎11.如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是（　　）‎ A．质谱仪可以用来分析同位素 B．速度选择中的磁场方向垂直纸面向外 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小 ‎12.如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计．电键S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有（　　）‎ A．a先变亮，然后逐渐变暗 B．b先变亮，然后逐渐变暗 C．c先变亮，然后逐渐变暗 D．b、c都逐渐变暗 ‎13.等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场．另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度沿垂直于磁场方向穿过磁场，穿越过程中速度方向始终与AB边垂直且保持AC平行于OQ,关于线框中的感应电流，以下说法中不正确的是（　　）‎ A．开始进入磁场时感应电流最大 B．产生的电动势属于动生电动势 C．开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向 D．开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向 ‎14.如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于（　　）‎ A．棒的机械能增加量 B．棒的动能增加量 C．棒的重力势能增加量 D．电阻R上放出的热量 ‎15.如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置．今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb，到位置c时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a到b与b到c的间距相等，则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中（　　）‎ A．回路中产生的内能不相等 B．棒运动的加速度相等 C．安培力做功相等 D．通过棒横截面积的电荷量相等 第Ⅱ卷（非选择题 共45分）‎ 二、论述计算题（共3小题，共45分．解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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)‎ ‎16.（12分）如图所示，一轻绳绕过两轻滑轮，两端分别连接着矩形导线框A1和石块A2，线框A1的ab边长，l1=lm，bc边长l2=0.6m，电阻R=0.1Ω，质量m=0.5kg，石块A2的质量M=2kg，两水平平行虚线ef、gh之间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh的距离且s＞l2，（g取10m/s2）．问：‎ ‎（1）线框进入磁场前石块A2的加速度a多大；‎ ‎（2）线框进入磁场时匀速运动的速度v多大.‎ ‎17.（15分）一根电阻R=0.6Ω的导线弯成一个圆形线圈，圆半径r=1m，圆形线圈质量m=1kg，此线圈放在绝缘光滑的水平面上，在y轴右侧有垂直线圈平面的磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，如图所示．若线圈以初动能Ek0=5J沿x轴方向滑进磁场，当进入磁场0.5m时，线圈中产生的电能为E=3J．求：‎ ‎（1）此时线圈的运动速度的大小；‎ ‎（2）此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压；‎ ‎（3）此时线圈加速度的大小．‎ ‎18.（18分）如图所示，带电平行金属板相距为2R，在两板间半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，两板及其左侧边缘连线均与磁场边界刚好相切．一质子（不计重力）沿两板间中心线O1O2从左侧O1点以某一速度射入，沿直线通过圆形磁场区域，然后恰好从极板边缘飞出，在极板间运动时间为t0．若仅撤去磁场，质子仍从O1点以相同速度射入，经时间打到极板上．‎ ‎（1）求两极板间电压U；‎ ‎（2）求质子从极板间飞出时的速度大小；‎ ‎（3）若两极板不带电，保持磁场不变，质子仍沿中心线O1O2从左侧O1点射入，欲使质子从两板间左侧飞出，射入的速度应满足什么条件.‎ 石家庄二中2016～2017学年第一学期 高二期中考试物理试卷答案 一、 选择题：‎ ‎1. D 2. B 3. ABD 4.A 5.D 6.D 7.CD 8. B 9.D 10.CD 11.ABC 12.AD 13.C 14.A ‎15.AD ‎ ‎16.（12分）‎ 解：（1）因为石块A2的质量大于石块A1的质量，所以A1将向上运动，线框进入磁场前，线框A1受到细线的拉力F和重力mg，石块A2受到重力Mg和拉力F．‎ 由牛顿第二定律得，对线框A1有：F﹣mg=ma （2分）‎ 对石块有：Mg﹣F=Ma （2分）‎ 联立解得： （2分）‎ ‎（2）由题意可知线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动，所以石块受力到的合力为零，对线框abcd受力分析可知受到重力mg、线的拉力F′、安培力F安，‎ 其中 F′=Mg （1分） ‎ 列平衡方程得：F′-mg-F安=0． （2分）‎ ab边进入磁场切割磁感线，产生感应电动势为：E=Bl1v （1分）‎ 产生的感应电流为： （1分）‎ 受到的安培力：F安=BIl1 （1分）‎ 联立各式代入数据解得：v=6m/s （2分）‎ ‎17. （15分）‎ 解：（1）线圈的初动能为5J,进入磁场0.5m时的末动能为3J。设此时线圈的运动的速度为v,‎ 由能量守恒定律得： （2分）‎ 代入数据解得： （2分）‎ ‎（2）线圈进入磁场x=0.5m时，切割磁感线的有效长度由几何关系可得：‎ ‎ （2分）‎ 则感应电动势： （1分）‎ 由几何知识可得圆弧所对应的圆心角为：θ=120°‎ 线圈在磁场外的电阻为： （2分）‎ 线圈与磁场左边缘两交接点间的电压： （2分）‎ ‎（3）线圈受到的安培力： （2分）‎ 由牛顿第二定律得：‎ 代入数据解得： （2分）‎ ‎18. （18分）‎ 解：（1）设质子从左侧O1点射入的速度为v0，极板长为L，在复合场中作匀速运动，电场力等于洛伦兹力， 又因 则有 （1分）‎ 质子在电场中作类平抛运动，设类平抛运动的时间为t，则 水平方向： （1分）‎ 竖直方向： （1分）‎ 又因 （1分）‎ 撤去磁场后仅受电场力由题意得，竖直方向有 联立以上解得:、、 、 （2分）‎ ‎（2）质子从极板间飞出时对速度进行分解，沿电场方向分速度大小： （1分）‎ ‎ 联立， 可得 （2分）‎ 则从极板间飞出时的速度大小： （2分）‎ ‎（3）设质子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r，质子恰好从上极板左边缘飞出时速度的偏转角为α，由几何关系可知：‎ ‎ β=π﹣α=45°， （2分）‎ 因为，所以 （1分）‎ 根据向心力公式 解得： （2分）‎ 所以质子两板左侧间飞出的条件为 （2分）‎