【物理】湖北省武汉市钢城第四中学2020-2021学年高二上学期9月月考试卷

【物理】湖北省武汉市钢城第四中学2020-2021学年高二上学期9月月考试卷

钢城第四中学2020-2021学年高二上学期9月月考 物理试卷 一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。. 每小题只有一项符合题目要求。 9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)‎ ‎1. 关于磁场，下列说法正确的是 ( )‎ A．磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质 B．磁场是客观存在的一种特殊物质形态 C．磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无 D．磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致 ‎2. 光滑的平行导轨（图中粗线）与电源连接后，倾斜放置，导轨上放一个质量为m的金属导体棒。通电后，导体棒电流垂直纸面向外，在棒所在区域内加一个合适的匀强磁场，可以使导体棒静止平衡，下面四个图中分别加了不同方向的磁场，其中一定不能平衡的是（ ）‎ I I I I B B B B A B C D ‎3．如图所示，abcd四边形闭合线框，a、b、c三点坐标分别为(0，L,0)， (L，L,0)，(L,0,0)，整个空间处于沿y轴正方向的匀强磁场中，通入电流I，方向如图所示，关于四边形的四条边所受到的安培力的大小，下列叙述中正确的是 A．ab边与bc边受到的安培力大小相等 B． ad边不受安培力作用 C．cd边与ad边受到的安培力大小相等 D．cd边受到的安培力最大 ‎4．通电闭合直角三角形线框abc处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，电流方向如图所示，那么三角形线框受到的磁场力的合力为 ( )‎ A.方向垂直于ab边斜向上 B.方向垂直于ac边斜向上 ‎ C. 为零 D. 方向垂直于bc边向下 ‎5．如图，长为、质量为的直导线用两绝缘细线悬挂于，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿正方向的电流，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为。则当该磁场的磁感应强度最小时，其方向为（ ）‎ A．沿悬线向下 B．正向 C．负向 D．正向 ‎6．如图所示，真空中狭长区域内的匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，区域宽度为d，边界为CD和EF，速度为v的电子从边界CD外侧沿垂直于磁场方向射入磁场，入射方向跟CD的夹角为θ，已知电子的质量为m、带电荷量为e，为使电子能从另一边界EF射出，电子的速率应满足的条件是（ 　）‎ A． B． C． D．‎ ‎7． 如图所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成的。当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度。如图的各俯视图中正确表示磁场B方向的是 ‎8．质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图两种虚线所示，下列表述正确的是( )‎ A．M的运行时间大于N的运行时间 B．M的速率小于N的速率 C．洛伦兹力对M、N做正功 D．M带负电，N带正电 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)‎ ‎9．如图所示为一种获得高能粒子的装置，由光滑绝缘材料围成的环形区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的均匀磁场（环形区域的宽度非常小）。质量为m、电荷量为+q的粒子可在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的距离很近的极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A板准备进入AB之间时，A板电势升高为+U， B板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速。每当粒子离开B板时，A板电势又降为零。粒子在电场中一次次加速下动能不断增大，而在环形磁场中绕行半径R不变。（设极板间距远小于R）下列说法正确的是（ ）‎ A．粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行N圈后回到A板时获得的总动能为NqU B．粒子在绕行的整个过程中，每一圈的运动时间为 C．粒子绕行第N圈时所受向心力为 ‎ D．粒子获得的最大速度与加速次数无关，由R决定。‎ ‎10.如图所示为足够大空间内存在水平方向的匀强磁场，在磁场中A、B两物块叠在一起置于光滑水平面上，物块A带正电，物块B不带电且表面绝缘，A、B接触面粗糙。自t =0时刻起用水平恒力F作用在物块B上，由静止开始做匀加速直线运动。右图图象的横轴表示时间，则纵轴y可以表示（ ）‎ A．A所受洛伦兹力大小 B． A对B的摩擦力大小 C．A对B压力大小 D．B对地面压力大小 ‎11．如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动，下列说法正确的是 E B a b A．微粒一定带负电 B．微粒动能一定减小 C．微粒的机械能一定增加 D．微粒的电势能一定增加 ‎ ‎12. 如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时 A． 磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大 C．桌面受到向右的摩擦力作用 D．桌面受到向左的摩擦力作用 三、非选择题（本题共6小题，共60分。）‎ ‎13.（6分）一只电流表的满偏电流为Ig=3 mA，内阻为Rg=100Ω，若改装成量程为I=30mA的电流表，应并联的电阻阻值为 Ω；若将改装改装成量程为U=3V的电压表，应串联一个阻值为 Ω的电阻。‎ ‎14.（8分）某同学采用如下图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约2Ω，电压表(0～3V　内阻约3kΩ)，电流表(0～0.6A　内阻约1.0Ω)，滑动变阻器有R1(10Ω　2A)和R2(100Ω　0.1A)各一只．‎ ‎(1)实验中滑动变阻器应选用________(选填“R1”或“R2”)．‎ ‎(2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路．‎ ‎(3)在实验中测得多组电压和电流值，得到如图丙所示的U－I图像，由图可较准确地求出电源电动势E＝________V；内阻r＝________Ω.‎ ‎15．(7分)在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为1 cm，电流为0.5 A，所受的磁场力为5×10－4 N．求：‎ ‎(1)该位置的磁感应强度多大？‎ ‎(2)若将该电流撤去，该位置的磁感应强度又是多大？‎ ‎(3)若将通电导线跟磁场平行放置，该导体所受到的磁场力多大？‎ ‎16．(10分)如图所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电源内阻不计，问：若导轨光滑，电源电动势E为多大时才能使导体杆静止在导轨上？‎ ‎17．(14分)如图所示，abcd是一个边长为L的正方形，它是磁感应强度为B的匀强磁场横截面的边界线．一带电粒子从ad边的中点O与ad边成θ＝30°角且垂直于磁场方向射入．若该带电粒子所带电荷量为q、质量为m(重力不计)，则该带电粒子在磁场中飞行时间最长是多少？若要带电粒子飞行时间最长，带电粒子的速度必须符合什么条件？‎ ‎18．(15分)如图所示，一质量为m、电荷量为q带正电荷的小球静止在倾角为30°足够长的绝缘光滑斜面顶端时，对斜面的压力恰为零，若迅速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上滑行多远？‎ ‎【参考答案】‎ ‎1、B；2、C；3、D；4、C；5、A；6、B；7、B；8、D；9、AC；10、CD；11、AC；12、AD； 13、11.1 900 14、R1 1.75 1.87‎ ‎15．(1)0.1 T　(2)0.1 T　(3)0‎ 解析　(1)根据公式B＝得：B＝ T＝0.1 T.‎ ‎(2)该处的磁感应强度不变，B＝0.1 T.‎ ‎(3)电流元平行磁场放置时，所受磁场力为零，F＝0.‎ ‎16. 解析　由闭合电路欧姆定律得：E＝IR，导体杆受力情况如图所示，则由共点力平衡条件可得F安＝mgtan θ，F安＝BId，由以上各式可得出E＝.‎ ‎17.　v≤ 解析　从题设的条件中，可知带电粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，它做匀速圆周运动，粒子带正电，由左手定则可知它将向ab方向偏转，带电粒子可能的轨道如下图所示(磁场方向没有画出)，这些轨道的圆心均在与v方向垂直的OM上．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝，r＝①‎ 运动的周期为T＝＝②‎ 由于带电粒子做匀速圆周运动的周期与半径和速率均没有关系，这说明了它在磁场中运动的时间仅与轨迹所对的圆心角大小有关．由图可以发现带电粒子从入射边进入，又从入射边飞出，其轨迹所对的圆心角最大，那么，带电粒子从ad边飞出的轨迹中，与ab相切的轨迹的半径也就是它所有可能轨迹半径中的临界半径r0：r＞r0，在磁场中运动时间是变化的，r≤r0，在磁场中运动的时间是相同的，也是在磁场中运动时间最长的．由上图可知，三角形O2EF和三角形O2OE均为等腰三角形，所以有∠OO2E＝.‎ 轨迹所对的圆心角为a＝2π－＝ 运动的时间t＝＝ 由图还可以得到r0＋＝，r0＝≥ 得v≤ 带电粒子在磁场中飞行时间最长是；带电粒子的速度应符合条件v≤.‎ ‎18. 解析　由分析知：当小球静止在斜面顶端时，小球受重力mg、电场力Eq，且mg＝Eq，可得E＝ 当电场反向时，小球由于受到重力和电场力作用而沿斜面下滑，产生速度，同时受到洛伦兹力的作用，F＝qvB，方向垂直斜面向上．‎ 速度v是在不断增大的，直到mg和Eq的合力在垂直斜面方向上的分力等于洛伦兹力，小球就要离开斜面了，此时qvB＝(mg＋Eq)cos 30°，v＝ 又因为小球在下滑过程中只有重力和电场力做功，所以由动能定理可得：‎ ‎(mg＋Eq)h＝mv2，所以h＝ 所以小球在斜面上下滑的距离为x＝＝2h＝.‎