甘肃省永昌四中2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）

甘肃省永昌四中2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）

甘肃省永昌四中2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析） ‎ 一、选择题 ‎1.关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是(　　)‎ A. 磁感线从磁体N极出发，终止于S极 B. 磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向 C. 沿磁感线方向，磁场逐渐减弱 D. 磁感线是闭合的曲线 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、磁体外部磁感线由N极指向S极，而内部磁感线由S极指向N极；故A错误；‎ B、通电导体受力方向与磁场方向相互垂直；故B错误；‎ C、磁场的方向不能决定磁场的强弱，只有磁感线的疏密才能说明磁场的强弱，故C错误；‎ D、磁感线分布特点：在磁体外部磁感线从N极出发进入S极，在磁体内部从S极指向N极，磁感线是闭合的曲线，故D正确。‎ ‎2.产生感应电流的条件，以下说法中正确的是（ ）‎ A. 闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流 B. 闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流 C. 穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流 D. 穿过闭合电路的磁通量发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 位于磁场中的闭合线圈，只有磁通量发生变化，才一定会产生感应电流．故A 错误．闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，而闭合电路中磁通量却没有变化，则闭合电路中就没有感应电流．故B错误．穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中磁通量的变化率最大，故产生感应电流．故C错误．穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化，磁通量一定发生变化，则闭合电路中就有感应电流．故D正确．故选D.‎ ‎【点睛】感应电流产生的条件细分有两点：一是电路要闭合；二是穿过电路的磁通量发生变化，即穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化．‎ ‎3.如图所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知sinα＝，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为(　　)‎ A. BS B. BS C. BS D. BS ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】矩形线圈abcd水平放置，匀强磁场方向与水平方向成α角向上，因此可将磁感应强度沿水平方向与竖直方向分解，所以B⊥＝Bsinα，由于sinα，则穿过矩形线圈的磁通量是Φ＝B⊥S，因此ACD错误；B正确。‎ ‎4.如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则MN所受安培力大小(　　)‎ A. F＝BId B. F＝BIdsinθ C. F＝ D. F＝BIdcosθ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，AB与CD相距为d，此时切割磁场的导线的长度为，此时受到的安培力的电场线为F=BIL=BI，方向垂直于MN向下，故C正确；故选C.‎ 点睛：本题是安培力的分析和计算问题．安培力大小的一般计算公式是F=BILsinα，α是导体与磁场的夹角，当B、I、L互相垂直的时候安培力最大为F=BIL.‎ ‎5.用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图所示，当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有(　　)‎ A. 两导线环相互吸引 B. 两导线环相互排斥 C. 两导线环无相互作用力 D. 两导线环先吸引后排斥 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据平行的通电直导线，当通入方向相同的电流时，相互吸引，当通入方向相反的电流时，相互排斥，可把两导线环分割成很短很短的无数段，对照平行通电直导线进行理解即可；‎ ‎【详解】‎ 根据左手定则合右手定则可知：平行的通电直导线，当通入方向相同的电流时，相互吸引，当通入方向相反的电流时，相互排斥；可把两导线环分割成很短很短的无数段，则平行靠近的两端可看做通电直导线的情况，当通入方向相同的电流时，相互吸引，故A正确，BCD错误。‎ ‎【点睛】考查了左手定则判断安培力的方向，右手定则判断磁场方法，得出通电导线间的相互作用，注意结论的应用：同向电流相吸，异向电流相斥。‎ ‎6.如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈，C是电容相当大的电容器，下列说法正确的是(　　)‎ A. S闭合时，A逐渐变亮，然后逐渐熄灭 B. S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭 C. S闭合足够长时间后，B发光，而A熄灭 D. S闭合足够长时间后，B熄灭，而A发光 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、S闭合之后，由于L的阻碍作用AB立即亮，之后，由于L的直流电阻为零，A被短路，所以A灯逐渐熄灭，B一直发光，故AB错误；‎ CD、S闭合足够长时间后，L线圈相当于导线，则A熄灭，而B正常发光，故C正确，D错误。‎ ‎7. 某磁场中的磁感线如图所示，有铜线圈自图示A位置落至B位置，在下落的过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是（ ）‎ A. 始终顺时针 B. 始终逆时针 C. 先顺时针再逆时针 D. 先逆时针再顺时针 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：在下落过程中，磁感应强度先增大后减小，所以穿过线圈的磁通量先增大后减小，A处落到O处，穿过线圈的磁通量增大，产生感应电流磁场方向向下，所以感应电流的方向为顺时针．O处落到B处，穿过线圈的磁通量减小，产生感应电流磁场方向向上，所以感应电流的方向为逆时针；综上所述，故C正确，ABD错误．故选C。‎ 考点：楞次定律 ‎【名师点睛】解决本题关键掌握楞次定律的内容：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化；熟练掌握用楞次定律来判断感应电流方向的步骤．‎ ‎8.如图所示，两根相距为L平行放置的光滑导轨，与水平面的夹角为θ，导轨处于磁感应强度为B、方向垂直导轨向上的匀强磁场中，一根质量为m，电阻为r的通电金属杆ab位于导轨上，若ab恰好在导轨上处于静止状态，则关于通过ab的电流的方向和大小的说法正确的是(　　)‎ A. 方向由b到a，大小I＝‎ B. 方向由b到a，大小I＝‎ C. 方向由a到b，大小I＝‎ D. 方向由a到b，大小I＝‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】金属杆静止时，所受的安培力F沿斜面向上，由左手定则知杆ab中电流方向由b到a，杆受力如图所示：‎ 由平衡条件得：F＝mgsinθ，又 F＝BIL，联立解得：，故A正确，BCD错误。‎ ‎9.如图所示的各图中，表示通电直导线在匀强磁场中所受磁场力的情况，其中磁感应强度B、电流I、磁场力F三者之间的方向关系不正确的是(　　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、磁场向上，电流向里，根据左手定则可得，安培力的方向水平向右，所以A正确；‎ B、磁场向外，电流向上，根据左手定则可得，安培力的方向向右，所以B正确；‎ C、磁场向左，电流向里，根据左手定则可得，安培力方向向上，所以C错误；‎ D、磁场向里，电流向右上方，根据左手定则可得，安培力的方向向左上方，所以D正确；‎ 本题选不正确的，故选C。‎ ‎10.某物质发射的射线在磁场中分裂为如图所示的三束，向右偏转的粒子带电情况为(　　)‎ A. 带正电 B. 带负电 C. 不带电 D. 带正、负电都可以 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据左手定则可知，磁场的方向向里，粒子运动的方向向上，向右偏转的粒子带负电，向左偏转的粒子带正电，不偏转的粒子不带电。故B正确，ACD错误 ‎11.如图所示，一个有弹性金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将(　　)‎ A. S增大，l变长 B. S减小，l变短 C. S增大，l变短 D. S减小，l变长 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍；二是用远离直导线的方法进行阻碍，故D正确．‎ ‎12.如图甲所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图所示。当磁场的磁感应强度B随时间t做如图乙所示的变化时，选项图中能正确表示线圈中感应电动势E变化的是(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在B-t图像中，设磁感应强度的最大值为，在0﹣1s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示箭头方向相同，为正值；在1﹣3s内，磁感应强度不变，感应电动势为零；在3﹣5s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，为负值。故A正确，B、C、D错误。‎ ‎13.平面OM和平面ON之间的夹角为，其横截面纸面如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外一带电粒子的质量为m，电荷量为粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成角已知粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场不计重力粒子离开磁场的射点到两平面交线O的距离为　　‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：粒子进入磁场做顺时针方向的匀速圆周运动，轨迹如图所示，‎ 根据洛伦兹力提供向心力，有解得; 根据轨迹图知PQ＝2R＝2，∠OPQ=60°‎ 粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为OP＝2PQ＝，D正确，ABC错误．故选D．‎ 考点：带电粒子在磁场中的运动 ‎【名师点睛】本题考查了带电粒子在磁场中的运动，分析清楚粒子运动过程、作出粒子运动轨迹，由牛顿第二定律求出粒子的临界轨道半径即可正确解题。‎ ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎14.如图甲所示线圈的匝数n＝100，横截面积S＝‎50 cm2，线圈总电阻r＝10 Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化，则在开始的0.1 s内(　　)‎ A. 磁通量变化量为0.25 Wb B. 磁通量的变化率为2.5 Wb/s C. a、b间电压为零 D. 在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为‎0.25 A ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、在开始的0.1s内，磁通量的变化量为：△∅＝△B•S＝（0.4+0.1）×50×10﹣4＝0.0025Wb，故A错误；‎ B、磁通量的变化率为：2.5×10﹣2Wb/s，故B错误；‎ C、由法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势E为：E＝nS＝10050×10﹣4V＝2.5V，当a、b间未接负载时电压为2.5V，故C错误；‎ D、由法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势E为：E＝n100×2.5×10﹣2＝2.5V，由闭合电路欧姆定律可得感应电流I大小为：I，故D正确；‎ ‎15.‎ ‎ 如图（a）所示，半径为r的带缺口刚性金属圆环固定在水平面内，缺口两端引出两根导线，与电阻R构成闭合回路。若圆环内加一垂直于纸面变化的磁场，变化规律如图（b）所示。规定磁场方向垂直纸面向里为正，不计金属圆环的电阻。以下说法正确的是 A. 0-1s内，流过电阻R的电流方向为a→b B. 1-2s内，回路中的电流逐渐减小 C. 2-3s内，穿过金属圆环的磁通量在减小 D. t=2s时，Uab＝‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：0-1s内，穿过线圈垂直纸面向里的磁场在增大，根据楞次定律可得流过电阻R的电流方向为b→a，A错误；1-2s内，回路中的电流，图像的斜率，在1-2s内磁通量变化率恒定，所以电流恒定，B错误；2-3s内，穿过金属圆环的磁通量垂直纸面向外在增大，C错误；法拉第电磁感应定律可知，在第2s内，D正确；‎ 考点：考查了楞次定律、法拉第电磁感应定律 ‎【名师点睛】注意磁通量变化量的方向，先判断穿过线圈的磁通量的变化情况，然后后根据楞次定律判断电流方向，此时线圈相当于一个电源，一定要注意这个电源有没有内阻 ‎16.质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成θ角从O点进入竖直平面内方向如图所示的正交匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒只在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A，下列说法中正确的是(　　)‎ A. 该微粒一定带负电 B. 微粒从O到A的运动可能是匀变速运动 C. 该磁场的磁感应强度大小为 D. 该电场的场强为Bvcos θ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ A、若粒子带正电，电场力向左，洛伦兹力垂直于OA线斜向右下方，则电场力、洛伦兹力和重力不能平衡．若粒子带负电，符合题意．所以A正确．B、粒子如果做匀变速运动，重力和电场力不变，而洛伦兹力变化，粒子不能沿直线运动，与题意不符．故B错误．D、粒子受力如图：‎ 由图qE=qvBsinθ，所以E=Bvsinθ．故D错误；C、由平衡条件得 qvBcosθ=mg，，故C正确；故选AC．‎ ‎【点睛】本题是带电粒子在复合场中运动的问题，考查综合分析和解决问题的能力，要抓住洛伦兹力与速度有关的特点．‎ 二、填空题 ‎17.一个20匝、面积为200 dm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在5 s内由1 T增加到5 T，在此过程中磁通量变化了_________磁通量的平均变化率是__________线圈中感应电动势的大小是_________。‎ ‎【答案】 (1). 4Wb (2). 0.8Wb/s (3). 16V ‎【解析】‎ ‎【详解】线圈在匀强磁场中，现让磁感强度在5s内由1T均匀地增加到5T，磁通量的变化量为：；磁通量的平均变化率为：；线圈中感应电动势的大小为：‎ ‎18.质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动，不计带电粒子所受重力。粒子做匀速圆周运动的半径R是__________和周期T是__________。‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由洛伦兹力公式，粒子在磁场中受力F，则有：F＝qvB，粒子做匀速圆周运动所需向心力为：，粒子仅受洛伦兹力做匀速圆周运动，有：F＝F向 ，联立得：，由匀速圆周运动周期与线速度关系有：，联立得：。‎ 三、计算题 ‎19.如图所示，水平放置的平行金属导轨相距L=‎0.50m,左端接一电阻R＝0.20Ω，磁感应强度B＝0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面, 导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻不计，当ab以v=‎4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时,求:‎ ‎(1).ab棒中感应电动势的大小?‎ ‎(2).回路中感应电流的大小?‎ ‎(3).维持ab棒作匀速运动的水平外力F的大小及方向?‎ ‎【答案】（1）E=BLV=0.80 V（2）I=E/R=‎4A（3）F=BIL=0.8N，方向水平向右 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，ab棒中的感应电动势为：E＝Blv 代入数据知：E＝0.80 V ‎（2）感应电流大小为I ，即I A＝4.0 A 方向：从b 到a ‎（3）由于ab棒受安培力：F＝IlB 代入数据知：F＝0.8 N ，方向水平向左；‎ 根据平衡条件知水平外力F′＝F＝0.8N，方向水平向右。‎ ‎20.如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定两间距L＝‎0.5 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E＝10 V，内阻r＝2 Ω，一质量m＝‎100 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度B＝1 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)。金属导轨是光滑的，取 g＝‎10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：‎ ‎(1)金属棒所受到的安培力大小；‎ ‎(2)滑动变阻器R接入电路中的阻值。‎ ‎【答案】(1)0.5 N　(2)8 Ω ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)作出金属棒的受力图，如图：‎ 则有F＝mgsin θ 解得F＝0.5 N ‎(2)根据安培力公式F＝BIL 得I＝＝‎‎1 A 设滑动变阻器接入电路的阻值为R′，根据闭合电路欧姆定律E＝I(R′＋r)‎ 得R′＝－r＝8 Ω。‎ ‎21.如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带正电离子，在D处沿图示方向以一定的速度射入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。结果离子正好从距A点为d的小孔C沿垂直于电场方向进入匀强电场，此电场方向与AC平行且向上，最后离子打在G处，而G处距A点为2d(AG⊥AC)。不计离子重力，离子运动轨迹在纸面内。求：‎ ‎（1）此离子在磁场中做圆周运动的半径r；‎ ‎（2）此离子在磁场中的速度 ‎（3）离子到达G处时的动能。‎ ‎【答案】(1)d(2) (3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)离子运动轨迹如图所示：‎ 圆周运动半径r满足：d＝r＋rcos 60°‎ 解得r＝d ‎(2)设离子在磁场中的运动速度为v0，则有：qv0B＝m 解得：r＝，‎ 因为r＝d，‎ 所以v0＝，‎ ‎(3)设电场强度为E，则有：qE＝ma d＝a 由动能定理得qEd＝EkG－mv 解得EkG＝‎