【物理】吉林省通化梅河口市博文学校2019-2020学年高二上学期第二次月考试题（解析版）

【物理】吉林省通化梅河口市博文学校2019-2020学年高二上学期第二次月考试题（解析版）

博文高中2019----2020学年度上学期高二第二次考试 物理学科试题 本试题分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。考试结束后，只交答题卡，试题自己保留。第Ⅰ卷为选择题，共56分；第Ⅱ卷为非选择题共44分。满分100分，考试时间为90分钟。‎ 第Ⅰ卷选择题 一、单项选择题（每小题4分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，共32分）‎ ‎1.由定义式B=可知，磁场中某处的磁感应强度大小（ ）‎ A. 随IL的乘积的增大而减小 B. 随F的增大而增大 C. 与F成正比，与IL成反比 D. 与F及IL无关，由F和IL的比值确定 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】磁感应强度的是描述磁场固有属性的物理量，磁感应强度的大小与定义式中的和无关，磁场中某处磁感应强度一定，则和的比值是一个定值，故D正确，ABC错误。‎ 故选D。‎ ‎2.有一个轻质柔软的金属弹簧，全长为l0，如图所示。当通入电流I后，弹簧的长度为l，则l与l0的关系为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. 无法判断 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】通电螺线管中电流方向相同，导线之间相互吸引，所以弹簧长度变短，即，故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎3.直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈可以自由运动，当通过如图所示的电流时（同时通电）从左向右看，线圈将 （ ）‎ A. 顺时针转动，同时靠近直导线AB B. 顺时针转动，同时离开直导线AB C. 逆时针转动，同时靠近直导线ＡＢ D. 不动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据安培定则可知，通电导线在右侧产生的磁场方向垂直纸面向里．采用电流元法，将圆环分成前后两半，根据左手定则可知，外侧半圆受到的安培力向上，内侧受到的安培力向下，从左向右看，圆环将逆时针转动；又特殊位置：圆环转过时，通电直导线对左半圆环产生吸引力，对右半圆环产生排斥力，由于吸引力大于排斥力，圆环靠近，故C正确，ABD错误．‎ ‎【点睛】本题是磁场中典型问题：判断安培力作用下导体运动的方向．常用方法有：等效法、电流元法、特殊位置法等，根据安培定则判断通电导线产生的磁场方向，采用电流元法和特殊位置法分析圆环所受安培力，判断圆环的运动情况．‎ ‎4.如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为 v， 若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率（ ）‎ A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 条件不足，无法判断 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】未加磁场时，滑块受到重力、支持力，摩擦力，加磁场后，根据左手定则，多了一个垂直斜面向下的洛伦兹力．两种情况重力做功相同，洛伦兹力不做功，但加磁场时对斜面的正压力变大，摩擦力变大，克服摩擦力做功变多，根据动能定理，即可比较出两种情况到达底端的速率．解答：解：未加磁场时，根据动能定理，有．加磁场后，多了洛伦兹力，洛伦兹力不做功，但正压力变大，摩擦力变大，根据动能定理，有，，所以v′＜v．故B正确，A、C、D错误．‎ 故选B．‎ ‎5.如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图．若带电粒子只受磁场力的作用．则下列说法正确的是（ ）‎ A. a粒子动能最大 B. c粒子速率最大 C. a粒子在磁场中运动时间最短 D. 它们做圆周运动的周期 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．已知粒子初末速度的方向，通过作速度垂线定圆心，如图所示：‎ 洛伦兹力提供向心力：‎ 解得：，根据题意三个粒子的质量和电荷量相同，从图中可知c粒子的半径最大，则c粒子的速度最大，动能最大，故A错误，B正确；‎ CD．粒子在磁场中运动的周期：‎ 假设粒子在磁场中运动的圆心角，在磁场中运动的时间可表示为：‎ 根据题意可知三个粒子运动的周期相同，a粒子的圆心角最大，所以在磁场中运动的时间最长，故CD错误。‎ 故选B。‎ ‎6.如图所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁．当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是（ ）‎ A. 铝环有收缩趋势，对桌面压力小于重力 B. 铝环有收缩趋势，对桌面压力大于重力 C. 铝环有扩张趋势，对桌面压力小于重力 D. 铝环有扩张趋势，对桌面压力大于重力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】条形磁铁向下迅速移动，穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知，圆环为了阻碍磁通量的增大，既会产生收缩的趋势，也会有远离磁铁的趋势（即圆环会受到竖直向下的作用力），所以铝环有收缩的趋势，并且对桌面的压力大于圆环的重力，故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎7.如图一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置I释放，环经过磁铁到达位置II设环经过磁铁上端和下端附近时环的加速度分别为和，则（ ）‎ A. ， B. ，‎ C. ， D. ，‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】圆环在I位置释放向下运动少许过程中，穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知，圆环为了阻碍磁通量的增大，会有向上运动的趋势，即圆环会受到竖直向上的作用力，所以加速度小于，即；圆环在II位置向下运动过程中，穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知，圆环为了阻碍磁通量的减小，会有向上运动的趋势，即圆环会受到竖直向上的作用力，所以加速度仍然小于，即，故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎8.如图甲矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示．若规定逆时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】以为例，闭合回路中的磁感线垂直纸面向里增大，根据楞次定律可知闭合回路中感应电流产生的磁感线垂直纸面向外，根据安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向；根据法拉第电磁感应定律：‎ 且图像中为定值，所以感应电动势恒定，电流大小恒定，同理可得出到内的电流方向，依次判断即可，故C正确，ABD错误。‎ 故选：C。‎ 二、多项选择题（每题6分，每小题可能有两个或三个正确答案。计24分）‎ ‎9.如图所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，一带电油滴P恰好处于静止状态，则下列说法正确的是 A. 若撤去磁场，P一定仍静止 B. 若撤去电场，P一定做匀加速直线运动 C. 若给P一初速度，P可能做匀速直线运动 D. 若给P一纸面内初速度，P一定做逆时针匀速圆周运动 ‎【答案】AC ‎【解析】A．油滴静止不动，粒子带负电，电场力和重力等大反向，根据平衡条件：‎ 撤去磁场后，受力不变，P一定仍静止，故A正确；‎ B．撤去电场，粒子从静止开始运动，除重力外还受到洛伦兹力，由于洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，改变速度的方向，所以粒子不可能做匀加速直线运动，故B错误；‎ C．若给粒子的初速度方向与磁感线方向平行，粒子不受洛伦兹力，仍然只受电场力和重力，二力平衡，做匀速直线运动，故C正确；‎ D．粒子带负电，若粒子速度平行于纸面，根据左手定则可知粒子做顺时针的匀速圆周运动，故D错误。故选AC。‎ ‎10.单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系图象如图所示，则(　　)‎ A. 在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大 B. 在t＝1×10－2s时刻，感应电动势最大 C. 在t＝2×10－2s时刻，感应电动势为零 D. 在0～2×10－2s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零 ‎【答案】BC ‎【解析】t=0时刻，线圈中磁通量最大，Φ的变化率达最小，感应电动势最小，故A错误；在t=1×10-2s时刻，磁通量为零，但Φ的变化率达最大，感应电动势最大，故B正确；在t=2×10-2s时刻，Φ的变化率为零，感应电动势为零，故C正确；在0-2×10-2s时间内，磁通量变化不为零，线圈中感应电动势的平均值不为零，故D错误．所以BC正确，AD错误．‎ ‎11.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 只减小磁场的磁感应强度可增大粒子离开时的最大动能 B. 只增大匀强电场间的加速电压可减少粒子在缝隙中被加速的次数 C. 只增大D形金属盒的半径可增大粒子离开时的最大动能 D. 只减小狭缝间的距离不会改变粒子离开时的最大动能 ‎【答案】BCD ‎【解析】AC．D形金属盒的半径为，粒子从金属盒中飞出时速度最大，洛伦兹力提供向心力：‎ 解得粒子的最大速度：，只减小磁感应强度，减小，最大动能减小，只增加金属盒半径，增大，最大动能增大，故A错误，C正确；‎ B．粒子在电场中加速，加速次后：‎ 只增大电压，动能最大值一定，加速次数减小，故B正确；‎ D．根据上述分析可知，改变狭缝间距对粒子的最大速度无影响，不会改变粒子离开时的最大动能，故D正确。故选BCD。‎ ‎12.如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场．方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始络与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（ ）‎ ‎　 ‎ A. 感应电流方向不变 B. CD段直线始终不受安培力 C. 感应电动势最大值E＝Bav D. 感应电动势平均值 ‎【答案】ACD ‎【解析】A．在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确；‎ B．根据左手定则可以判断，受安培力向下，故B错误；‎ C．当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为a，这时感应电动势最大，C正确；‎ D．由法拉第电磁感应定律可得感应电动势平均值，故D正确．‎ 第Ⅱ卷填空计算题 三、填空题(每空2分，计12分)‎ ‎13.下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，进入速度选择器最后打在S板上。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。则此粒子带________电荷且经过速度选择器时的速度大小为________，选择器内磁场方向为垂直纸面________(填向外或向内)。‎ ‎【答案】 (1). 正电 (2). (3). 向外 ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]粒子能在加速电场中加速，根据极板的带电特点可知粒子带正电；‎ ‎[2]粒子在速度选择器中做匀速直线运动，根据平衡条件：‎ 速度大小为：；‎ ‎[3]粒子带正电，在速度选择器中电场力方向水平向右，洛伦兹力方向水平向左，根据左手定则可知磁场方向为垂直纸面向外。‎ ‎14.穿过单匝闭合线圈的磁通量随时间变化的Φ-t图象如图所示,由图知0-5s线圈中感应电动势大小为________V,5-10s线圈中感应电动势大小为________V,10-15s线圈中感应电动势大小为__________V．‎ ‎【答案】 (1). 1 (2). 0 (3). 2‎ ‎【解析】根据可得0～5 s线圈中感应电动势大小为 ‎5 s～10 s线圈中感应电动势大小 ‎10 s～15 s线圈中感应电动势大小为 三、计算题（15题10分，16题10分，17题12分。计32分）‎ ‎15.如图所示，一根长为l ‎、质量为m的导线AB，用软导线悬挂在方向水平、磁感应强度为B的匀强磁场中，先要使悬线张力为零，则导线AB通电方向怎样？电流是多大？‎ ‎【答案】A→B I=mg/BL ‎【解析】‎ ‎【分析】先对AB导线进行受力分析，由二力的平衡可知安培力的方向，结合左手定则可得知对流的方向，利用二力平衡列式求解可解得对流的大小．‎ ‎【详解】要使导线张力为零，说明AB应在重力和安培力的作用下平衡，即重力和安培力大小相等、方向相反，安培力的方向是竖直向上，磁场的方向是垂直纸面向里的，由左手定则可知，电流的方向为从A流向B．由二力平衡有：‎ BIL=mg 得：I=‎ ‎【点晴】该题主要课程了安培力的相关问题，对于安培力的大小，当电流方向与磁场方向相同或相反时，即α=0或π时，电流不受安培力作用．当电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大为F=BIL．B是磁感应强度，I是电流强度，L是导线垂直于磁感线的长度．对于方向，要根据左手定则：伸开左手，使拇指与其他四指垂直且在一个平面内，让磁感线从手心穿入，四指指向电流方向，大拇指指向的就是安培力方向（即导体受力方向）．‎ ‎16.如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，一个带电粒子质量m电量q(不计重力)，从A点沿半径方向以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并由B点射出，速度方向偏转了60°，求：‎ ‎(1)该粒子在磁场中运动的轨道半径；‎ ‎(2)磁场的磁感应强度。‎ ‎【答案】(1)；(2)。‎ ‎【解析】 (1)根据题意，确定粒子的圆心，粒子速度的偏转角等于圆心角：‎ 粒子运动的圆周运动半径为，根据几何关系：‎ 解得：‎ ‎(2)洛伦兹力提供向心力：‎ 解得：‎ ‎17.如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，经过一段时间后，金属杆达到最大速度vm。在这个过程中，电阻R上产生的热量为Q。导轨和金属杆接触良好，重力加速度为g。求：‎ ‎(1)磁感应强度的大小。‎ ‎(2)金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度。‎ ‎【答案】(1)；(2)。‎ ‎【解析】 (1)金属杆达到最大速度时，做匀速直线运动，根据平衡条件：‎ 根据闭合电路欧姆定律：‎ 此时导体切割磁感线电动势：‎ 联立方程解得：‎ ‎(2)金属棒下滑过程中能量守恒：mgh=+Q 解得金属杆下落高度：‎