2017-2018学年江西省南昌市第二中学高二上学期第三次月考物理试题

2017-2018学年江西省南昌市第二中学高二上学期第三次月考物理试题

南昌二中2017—2018学年度上学期第三次月考 高二物理试卷 命题人：王小亮 审题人：陈 洁 ‎ 一．选择题。（4分×12=48分）本大题共12小题，每小题4分，共48分．其中1-7题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，8-12题有多个选项是正确的，全选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分．把答案前的字母填在答题卡相应的表格中。‎ ‎1.指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说明正确的是（ ）‎ A.指南针可以仅具有一个磁极 B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场 ‎ C.指南针的指向不会受到附近铁块的干扰 D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转 ‎2. 如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是(　　)‎ A. o点处的磁感应强度为零 B. a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 C. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D. a、c两点处磁感应强度的方向不同 ‎3．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是(　　)‎ A.棒中的电流变大，θ角变大 ‎ B.两悬线等长变短，θ角变小 C.金属棒质量变大，θ角变大 D.磁感应强度变大，θ角变小 ‎4．在条形磁铁s极附近，放置一轻质等边三角形线圈abc，磁铁轴线经过 ‎ 三角形ab边中垂线，当线圈中通有顺时针方向电流 时，则线圈运动情况是 （ ）‎ A.ab边转向纸外，同时靠近s极 ‎ B.ab边转向纸外，同时远离s极 ‎ C.ab边转向纸里，同时靠近s极 ‎ D.ab边转向纸里，同时远离s极 ‎ ‎5．如图所示，在水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里。现将一个带正电的金属小球从M点以初速度v0水平抛出，小球着地时的速度为v1，在空中的飞行时间为t1。若将磁场撤除，其它条件均不变，那么小球着地时的速度为v2，在空中飞行的时间为t2。小球所受空气阻力可忽略不计，则关于v1和v2、t1和t2的大小比较，以下判断正确的是（ ）‎ A.v1＞v2，t1＞t2 B.v1＜v2，t1＜t2 ‎ C.v1=v2，t1＜t2 D.v1=v2，t1＞t2‎ ‎6.目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度．磁强计的原理如右图所示，电路有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动．两电极M、N均与金属导体的前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U.则磁感应强度的大小和电极M、N的正负为(　　) ‎ A.，M正、N负 B.，M正、N负 ‎ C.，M负、N正 D.，M负、N正 ‎7.空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场，其方向随时间做周期性变化，磁感应强度B随时间t变化的图象如图10所示．规定B>0时，磁场的方向穿出纸面．一电荷量q＝5π×10－7 C、质量m＝5×10－10 kg的带电粒子，位于某点O处，在t＝0时刻以初速度v0＝π m/s沿某方向开始运动．不计重力的作用，不计磁场的变化可能产生的一切其他影响．则在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于(　　)‎ A.π m/s ‎ B. m/s C.2 m/s ‎ D. 2m/s ‎8．如图所示，甲图中线圈A的a、b端加上如图乙所示的电压时，在0～t0时间内，线圈B中感应电流的方向及线圈B的受力方向情况是（ ） ‎ A.感应电流方向不变 B.受力方向不变 ‎ C.感应电流方向改变 D.受力方向改变 ‎9.如图所示,半径为R的半圆形区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B，半圆的左边垂直x轴放置一粒子发射装置，在-R≤y≤R的区间内各处均沿x轴正方向同时发射出一个带正电粒子，粒子质量均为m、电荷量均为q、初速度均为v，重力忽略不计，所有粒子均能穿过磁场到达y轴，其中最后到达y轴的粒子比最先到达y轴的粒子晚Δt时间，则(　　)‎ A.粒子到达y轴的位置一定各不相同 B.磁场区域半径R应满足 C.从x轴入射的粒子最先到达y轴 D.Δt=，其中角度θ的弧度值满足 ‎ ‎10．如图所示，在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系O－xyz，一质量为m，电荷量为q的带正电微粒从原点O以速度v沿x轴正方向出发，下列说法正确的是(　　)‎ A.若电场、磁场分别沿z轴正方向和x轴正方向，微粒只能做曲线运动 B.若电场、磁场均沿z轴正方向，微粒有可能做匀速圆周运动 C.若电场、磁场分别沿z轴负方向和y轴负方向，微粒有可能做匀速直线运动 D.若电场、磁场分别沿y轴负方向和z轴正方向，微粒有可能做平抛运动 ‎11．如图所示，带负电的物块A放在足够长的不带电的绝缘小车B上，两者均保持静止，置于垂直于纸面向里的匀强磁场中，在t＝0时刻用水平恒力F向左推小车B.已知地面光滑，A、B接触面粗糙，A所带电荷量保持不变，下列四图中关于A、B的v－t图象及A、B之间摩擦力Ff—t图像大致正确的是( )‎ ‎12.如图所示，和为平行的虚线，上方和下方都是垂直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场，两点都在上。带电粒子从点以初速与成斜向上射出，经过偏转后正好过点，经过点时速度方向也斜向上，不计重力。下列说法中正确的是（ ）‎ A.带电粒子经过点时的速度一定跟在点的速度相同；‎ B.若将带电粒子在点时的初速度变大（方向不变），它仍能经过点；‎ C.若将带电粒子在点时的初速度方向改为与成角斜向上，它就不一定经过点；‎ D.粒子一定带正电荷；‎ 二、填空题（本大题2小题,每空2分,共16分）‎ ‎13．（8分）用以下器材测量待测电阻RX的阻值 A．待测电阻RX：阻值约为200Ω B．电源E：电动势约为3.0V，内阻可忽略不计 C．电流表A1：量程为0～10mA，内电阻r1=20Ω；‎ D．电流表A2：量程为0～20mA，内电阻约为r2≈8Ω；‎ E．定值电阻R0：阻值R0=80Ω；‎ F．滑动变阻器R1：最大阻值为10Ω；‎ G．滑动变阻器R2：最大阻值为200Ω；‎ H．单刀单掷开关S，导线若干；‎ ‎（1）为了测量电阻RX，现有甲、乙、丙三位同学设计了以下的实验电路图，你认为正确的是 ；（填“甲”、“乙”或“丙”）‎ ‎（2）滑动变阻器应该选______；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于 端；（填“a”或“b”）‎ ‎（3）若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2。则RX的表达式为：RX=__ _‎ ‎14．(8分)图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；为电流表；S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。‎ 完成下列主要实验步骤中的填空：‎ ‎（1）①按图接线。‎ ‎②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。‎ ‎③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D________；然后读出________，并用天平称出此时细沙的质量m2。‎ ‎④用米尺测量D的底边长度L。‎ ‎(2)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B＝________。‎ ‎(3)判定磁感应强度方向的方法是：若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。‎ ‎三、计算题（本大题共5小题,共46分．解答本题时,要求写出必要的文字说明和重要的演算步骤,只写出答案的不给分）‎ ‎15．(8分)如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m、质量为6×10－2 kg的通 电直导线，电流大小I＝1 A、方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T、方向竖直向上的磁场中，设t＝0时，B＝0，求需要几秒，斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)‎ ‎16．（8分）如图所示，在真空室中平面直角坐标系的y轴竖直向上，x轴上的P点与Q点关于坐标原点O对称，PQ间的距离d=30cm。坐标系所在空间存在一个垂直于xOy平面的圆形有界匀强磁场，一带电粒子在xOy平面内，从P点与x轴成30°的夹角射出，该粒子将做匀速直线运动，已知带电粒子以速度v=2.0m/s射出，质量m=10×10-27kg，所带电荷量q=1.0×10-19C，使带电粒子通过Q点，且其运动轨迹关于y轴对称。已知磁场的磁感应强度大小为B=2.0×10-7T。(不计带电粒子重力)求：‎ ‎（1）油滴在磁场中运动的时间t；‎ ‎（2）圆形磁场区域的最小面积S。‎ ‎17．（8分）在高能物理研究中，粒子加速器起着重要作用，而早期的加速器只能使带电粒子在高压电场中加速一次，因而粒子所能达到的能量受到高压技术的限制。1930年，Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理论，他设想用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转，多次反复地通过高频加速电场，直至达到高能量。图12甲为Earnest O. Lawrence设计的回旋加速器的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条狭缝；两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S 处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速；为保证粒子每次经过狭缝都被加速，应设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致。如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度后被束流提取装置提取出。已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R，狭缝之间的距离为d。设正离子从离子源出发时的初速度为零。‎ ‎(1）试计算上述正离子从离子源出发被第一次加速后进入下半盒中运动的轨道半径；‎ ‎(2）尽管粒子在狭缝中每次加速的时间很短但也不可忽略。试计算上述正离子在某次加速过程当中从离开离子源到被第n次加速结束时所经历的时间；‎ ‎18．（10分）如图所示，在xOy平面内，有一个圆形区域的直径AB与x轴重合，圆心O'的坐标为（2a，0），其半径为a，该区域内无磁场． 在ｙ轴和直线x＝3a之间的其他区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．一质量为ｍ、电荷量为q的带正电的粒子从y轴上某点射入磁场．不计粒子重力． ‎ ‎（1）若粒子的初速度方向与ｙ轴正向夹角为60°，且粒子不经过圆形区域就能到达B点，求粒子的初速度大小v１； ‎ ‎（2）若粒子的初速度方向与ｙ轴正向夹角为60°，在磁场中运动的时间为Δt＝，且粒子也能到达B点，求粒子的初速度大小v２； ‎ ‎19．（14分）为了使粒子经过一系列的运动后，又以原来的速率沿相反方向回到原位，可设计如下的一个电磁场区域（如图所示）：水平线QC以下是水平向左的匀强电场，区域Ⅰ(梯形PQCD)内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；区域Ⅱ(三角形APD)内的磁场方向与Ⅰ内相同，但是大小可以不同，区域Ⅲ(虚线PD之上、三角形APD以外)的磁场与Ⅱ内大小相等、方向相反．已知等边三角形AQC的边长为2l，P、D分别为AQ、AC的中点．带正电的粒子从Q点正下方、距离Q点为l的O点以某一速度射出，在电场力作用下从QC边中点N以速度v0垂直QC射入区域Ⅰ，再从P点垂直AQ射入区域Ⅲ，又经历一系列运动后返回O点．（粒子重力忽略不计）求： ‎ ‎（1）该粒子的比荷．‎ ‎（2）粒子从O点出发再回到O点的整个运动过程所需时间．‎ 南昌二中2017—2018学年度上学期第三次月考 高二物理试卷参考答案 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ B C A B D C C AD AD BCD AC AB 一、选择题 二、填空题 ‎13.答案（1）乙（2）R1，b（3）‎ ‎14.答案③重新处于平衡状态；电流表的示数I；④D的底边长度L ‎(3)　(4)m2>m1‎ ‎15.斜面对导线支持力为零时导线受力如图所示．‎ 由图知FTcos37°＝F FTsin37°＝mg 解得：F＝＝0.8 N.‎ 由F＝BIL得：B＝＝ T＝2 T，‎ 由B＝0.4t T得t＝5 s.‎ ‎16.（1）设其做匀速圆周运动设圆周运动的半径为R、运动周期为T、油滴在磁场中运动的时间为t，根据牛顿第二定律：‎ ‎ 所以 m ‎ 所以 s 设带电粒子从M点进入磁场，从N点射出磁场，由于粒子的运动轨迹关于y轴对称，如图所示，根据几何关系可知，所以，带电油滴在磁场中运动的时间s ‎ 由题意可知，油滴在P到M和N到Q的过程中做匀速直线运动，且运动时间相等。根据几何关系可知，‎ ‎ 所以 粒子在P到M和N到Q过程中的运动时间s ‎ 则油滴从P到Q运动的时间s………………‎ ‎（3）连接MN，当MN为圆形磁场的直径时，圆形磁场面积最小，如图所示。根据几何关系圆形磁场的半径 m 其面积为m2 m2 ‎ ‎17.（1）设正离子经过窄缝被第一次加速后的速度为v1，由动能定理得 ‎ 正离子在磁场中做匀速圆周运动，半径为r1，由牛顿第二定律得 由以上两式解得 ‎ ‎(2）设正离子经过窄缝被第n次加速后的速度为vn，由动能定理得 (1分）‎ 粒子在狭缝中经n次加速的总时间 ‎ 由牛顿第二定律 由以上三式解得电场对粒子加速的时间 ‎ 正离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律 又 粒子在磁场中做圆周运动的时间 由以上三式解得 ‎ 所以，粒子从离开离子源到被第n次加速结束时所经历的时间+ ‎ 18. ‎（1）粒子不经过圆形区域就能达到B点，故粒子到达B点时的速度竖直向下，圆心必在x轴正半轴上，设粒子圆周运动的半径为r 1‎ ‎ ， 由几何关系得：r 1 sin30°=3a－r 1 （3分）；又qv 1 B=m 解得：v 1 = （2）粒子在磁场中运动的周期T= ， 故粒子在磁场中的运动轨迹的圆心角为α= =60° 粒子到达B点的速度与x轴夹角β=30°（1分） 设粒子做圆周运动的半径为r 2 由几何关系得：3a=2r 2 sin30°+2acos 2 30° 又qv 2 B=m ，解得：v 2 = ‎ ‎19.（1）根据牛顿第二定律和洛仑兹力表达式有　　‎ ‎（2分）代入R＝l 解得： ‎ ‎（2）带电粒子在电磁场中运动的总时间包括三段：电场中往返的时间t0、区域Ⅰ中的时间t1、区域Ⅱ和Ⅲ中的时间t2＋t3 根据平抛运动规律有 t0＝ ‎ 设在区域Ⅰ中的时间为t1，则 t1＝=2×‎ ‎①若粒子在区域Ⅱ和Ⅲ内的运动如图甲所示，‎ 则总路程为（2n + 5/6）个圆周，根据几何关系有 AE＝(4nr + r)＝l 解得： r＝l/(4n + 1) 其中n＝0，1，2……‎ 区域Ⅱ和Ⅲ内总路程为 s＝（2n +5/6）×2πr t2＋t3＝＝ ‎ 总时间t＝t0+t1+t2+t3＝‎ ‎ ②若粒子在区域Ⅱ和Ⅲ内运动如图乙所示，‎ ‎ 则总路程为（2n +1＋1/6）个圆周，根据几何关系有：‎ ‎ AP＝(4nr +3r)＝l 解得： r＝ l/(4n + 3) 其中n＝0，1，2……‎ 区域Ⅱ和Ⅲ内总路程为 s＝（2n +1＋1/6）×2πr＝‎ 总时间t＝t0+t1+t2+t3＝‎ ‎ ‎