【物理】湖北省黄冈市黄梅国际育才高级中学2019-2020学年高二10月月考试题（解析版）

【物理】湖北省黄冈市黄梅国际育才高级中学2019-2020学年高二10月月考试题（解析版）

‎2019年秋季高二年级10月月考 物理试卷 一、单选题（4*8 =32分）‎ ‎1.关于磁感应强度,下列说法正确的是(   )‎ A.一小段通电导体放在磁场处,受到磁场力比处的大,说明处磁感应强度比处的磁感应强度大 B.由可知,某处的磁感应强度大小与放入该处通电导线所受磁场力成正比,与导线的成反比 C.一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零 D.小磁针极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 ‎2.在如图所示垂直于纸面的匀强磁场中,有一个电子源S,它向纸面的各个方向发射等速率的电子,已知电子质量为m、电荷量为e,纸面上S、P两点间距为L。则(   )‎ A.能击中点的电子的最小速率为 B.能击中点的电子的最大速率为 C.能击中点的电子的最小速率为 D.只要磁场足够大,无论电子速率多大,总有电子可以击中点 ‎3.为了降低潜艇噪音可用电磁推进器替代螺旋桨。如图为直线通道推进器示意图。推进器前后表面导电,上下表面绝缘,规格为: a×b×c=0.5m×0.4m×0.3m。空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场,其磁感应强度B=10.0T、方向竖直向下,若在推进器前后方向通以电流,方向如图。则下列判断正确的是(   )‎ A.推进器对潜艇提供向左的驱动力,大小为4.0×103N B.推进器对潜艇提供向右的驱动力,大小为4.0×103N C.推进器对潜艇提供向左的驱动力,大小为3.0×103N D.推进器对潜艇提供向右的驱动力,大小为3.0×103N ‎4.如图甲所示,等离子气流(由高温高压的等电荷量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度射入和两极间的匀强磁场中,由于在线圈A中加入变化的磁场,导线和导线在内相互排斥,内相互吸引,规定向左为磁感应强度B的正方向,线圈A内磁感应强度B随时间t变化的图像可能是图乙中的( )‎ A. C C. D ‎ ‎5.如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m，长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角处于平衡状态。为了使棒平衡在该位置上，所需的最小磁感应强度是( )‎ ‎ A．、竖直向下 B．、竖直向上 ‎ C．、平行悬线向下 D．、平行悬线向上 ‎6.在光滑水平面上,一质量为m、边长为的正方形导线框abcd,在水平向右的恒力F的作用下穿过某匀强磁场,该磁场的方向竖直向下,宽度为L(L>),俯视图如图所示,已知dc边进入磁场时的速度为v0,ab边离开磁场时的速度仍为v0,下列说法正确的是(   )‎ A.线框进入和离开磁场时产生的感应电流方向相同 B.线框进入和离开磁场时受到的安培力方向相反 C.线框穿过磁场的过程中一直做匀速直线运动 D.线框穿过磁场过程中恒力F做的功等于线框产生的焦耳热 ‎7.小强同学利用如图所示的装置探究了磁场对电流的作用，导体棒用两软导线悬挂且水平地放在蹄形磁铁之间，忽略磁铁外部磁场对导体棒的影响，当a、b两端与电源相接构成闭合回路 时，导体棒向右摆动，软导线偏离竖直方向一个小角度。则下列说法正确的是 A.如果将电源的正负极对调同时将磁场反向，导体棒向左摆动 B.如果仅将电源的正负极对调，导体棒向左摆动 C.如果仅将磁场反向，导体棒仍向右摆动 D.如果仅撤走一蹄形磁铁，则软导线偏离竖直方向的角度不变 ‎8.磁流体发电是一项新兴技术，如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负电荷的等离子体，沿图等离示方向喷入磁场，把两板与用电器相连，则：（ ）‎ A. 增大磁感应强度可以增大电路中的电流 B. 减小两板之间距离可以增大电流 C. 增加板长可以增大电流 D. 电路中电流沿逆时针方向 二、多选题（5*4=20分）‎ ‎9‎ 如图所示，水平放置的两根相距为L的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一定值电阻R，导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体棒，与ab垂直，其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内），导体棒MN以速度v向右匀速运动，下列说法正确的是（ ）‎ A. M端电势高于N端电势 B. MN两端电压的大小为 C. 通过定值电阻R的感应电流 D. 电阻R中的热功率为 ‎10.如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线,中的电流方向向左，中的电流方向向上；的正上方有a、b两点，它们相对于对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为和，方向也垂直于纸面向外。则( )‎ A．流经的电流在b点产生的磁感应强度大小为 B．流经的电流在a点产生的磁感应强度大小为 C．流经的电流在b点产生的磁感应强度大小为 D．流经的电流在a点产生的磁感应强度大小为 ‎11.如图所示,圆形区域半径为R,区域内有一垂直纸面的匀强磁场.磁感应强度的大小为为磁场边界上的最低点.大量质量均为m,电荷量绝对值均为q的带负电粒子,以相同的速率v从P点沿各个方向射入磁场区域.粒子的轨道半径,为圆形区域水平直径的两个端点,粒子重力不计,空气阻力不计,则( )‎ A.粒子射入磁场的速率为 B.粒子在磁场中运动的最长时间为 C.不可能有粒子从C点射出磁场 D.若粒子的速率可以变化,则可能有粒子从A点水平射出 ‎12.如图所示，轨道分粗糙的水平段和光滑的圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心，半径.两轨道之间的宽度为0.5 m，匀强磁场方向竖直向上，大小为 0.5 T.质量为0.05 kg、长为0.5 m的金属细杆置于轨道上的M点，当在金属细杆内通以电流强度恒为2 A的电流时，金属细杆沿轨道由静止开始运动.已知金属细杆与水平段轨道间的滑动摩擦因数；,N、P为导轨上的两点，ON竖直、OP水平，且，g取10,则( )‎ A.金属细杆开始运动时的加速度大小为4‎ B.金属细杆运动到P点时的速度大小为 C.金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为8‎ D.金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.9N 三、计算题 ‎13.水平面上有电阻不计的U形金属导轨,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨放一根质量为m、接入电阻为R的金属棒,并加一个范围足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为θ,且斜指向右上方,如图所示.重力加速度为g,求:‎ ‎1.当棒静止时,棒受到的支持力和摩擦力各为多少;‎ ‎2.若B的大小和方向均能改变,则要使棒所受支持力为零,B的最小值及其方向.‎ ‎14.如图，在平面坐标系xOy内，第Ⅱ、Ⅲ象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，第Ⅰ、Ⅳ象限内存在半径为L的圆形边界匀强磁场，磁场圆心在M（L，0）点，磁场方向垂直于坐标平面向外。带电量为q、质量为m的一带正电的粒子（不计重力）从Q（-2L，-L)点以速度v0沿x轴正方向射出，恰好从坐标原点O进入磁场，从P（2L，0）点射出磁场。求：‎ ‎①电场强度E的大小；‎ ‎②磁感应强度B的大小；‎ ‎③粒子在磁场与电场中运动时间之比。‎ ‎15如图,两条相距的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度随时间t的变化关系为,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为,方向也垂直于纸面向里。某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在时刻恰好以速度越过 ‎,此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。求:‎ ‎1.在到时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值; 2.在时刻穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。‎ ‎16.如图所示，在匝数N=100匝、截面积的多匝线圈中存在方向竖直向下的匀强磁场，均匀变化。两相互平行、间距L=0.2m的金属导轨固定在倾角为30°的斜面上，线圈通过开关S与导轨相连。一质量m=0.02Kg、阻值的光滑金属杆锁定在靠近导轨上端的MN位置，M、N等高．一阻值的定值电阻连接在导轨底端。导轨所在区域存在垂直于斜面向上的磁感应强度B=0.5T的匀强磁场。金属导轨光滑且足够长，线圈与导轨的电阻忽略不计。重力加速度取．‎ ‎①闭合开关S时，金属杆受到沿斜面向下的安培力为0.4N，请判断磁感应强度的变化趋势是增大还是减小，并求出磁感应强度的变化率．‎ ‎②断开开关S，解除对金属杆的锁定，从MN处由静止释放，求金属杆稳定后的速度以及此时电阻两端的电压．‎ ‎【参考答案】‎ 一、单选题 ‎2答案：A 解析：要使电子能击中P点,则电子有最小运动半径R,且,因此对应有最小速率,由得电子的最小速率A对 ‎3答案：B 解析：根据题意,结合左手定则,可判断磁场对推进器的作用力向左,根据牛顿第三定律可知,推进器对潜艇提供向右的驱动力,大小,故选项B正确。‎ ‎4.答案：B 解析：等离子气流由左方连续不断地以速度射入和两极板间的匀强磁场中,由左手定则可得正电荷向上偏转,负电荷向下偏转,上板带正电,下板带负电,且能在导线中形成稳定的电流,电流方向由a到b,导线和在内相互排斥,内相互吸引,则内中的电流方向由d到c,内中的电流方向由c到d,根据楞次定律判断,知B正确,A、C、D错误.‎ ‎5.答案：D ‎6.答案：D 解析：由楞次定律知,线框进入和离开进场时产生的感应电流方向相反,选项A错误;线框进入和离开磁场时均受到阻碍其向右运动的安培力,故安培力方向相同,选项B错误;线框全部进入磁场后,磁通量不再变化,故没有感应电流,受到的安培力为零,故一定要做一段匀加速直线运动,选项C错误;从dc边进入磁场到ab边离开磁场,线框的速度相同,故线框动能变化为零,由功能关系知,线框穿过进场过程中恒力F做的功等于线框产生的焦耳热,选项D正确。‎ ‎7.答案：B 解析：如果将电源的正负极对调同时将磁场反向，由左手定则可知，导体棒仍向右摆动，A错误;如果仅将电源的正负极对调，则电流的方向反向，由左手定则可知，导体棒向左摆动，B正确;如果仅将磁场反向，由左手定则可知，导体棒向左摆动，C错误;如果仅撤走一蹄形磁铁，则导体棒所受的安培力减小，软导线偏离竖直方向的角度减小.D错误。‎ ‎8.答案：D 解析：霍尔元件能够把磁学量转换为电学量.A错误;由于元件中的载流子为带负电的电荷,则负电荷的运动方向由F到E,由左手定则可知负电荷向左表面偏转,则右表面的电势高.B错误;如果用该元件测赤道处的磁场.由于地磁场与水平面平行,因此如果霍尔元件的平面保持水平,则无电压产生,C错误;根据得,,由电流的微观定义式(n是单位体积内的带电粒子数,q是单个带电粒子所带的电荷量,S是导体的横截面积,v是带电粒子运动的速度)整理得,联立解得,可知如果霍尔元件中的电流大小不变,则左右表面的电势差与磁感应强度成正比,D正确.‎ ‎9.答案：A 二、多选题 ‎10.答案：AC 解析：由题意可知，流经的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等，设为，流经的电流在a,b两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为，由磁场叠加原理有.联立解得，所以AC正确，BD错误。‎ ‎11.答案：ABD 解析：由洛伦兹力提供向心力,有,解得,根据题意,可得,故选项A正确;当粒子以圆形区域的直径为弦做圆周运动时,粒子在磁场中运动的时间最长,由几何关系可知此时轨迹对应的圆心角为,粒子运动的周期为,则粒子在磁场中运动的时间为,故选项B正确;粒子的轨道半径为,磁场的半径为R,粒子可能从C点射出,故选项C错误;当粒子的轨道半径为R时,竖直向上射出的粒子,可以从点水平射出,且速率满足,故选项D正确.‎ ‎12.答案：AC 解析：金属细杆开始运动时.根据牛顿第二定律,解得.选项A正确；根据动能定理,解得，选项B错误；金属细杆运动到P点时有,选项C正确；根据.解得,选项D错误.‎ ‎13.答案：AD 三、计算题 ‎14.答案：1.; 2.,方向水平向右 解析：1.从b向a看,金属棒受力如图所示,竖直方向有,水平方向有,而,,联立可得,.‎ ‎2.若棒受到的支持力为零,则,所以,当时,B有最小值,,此时,方向竖直向上,依据左手定则,可知此时磁感应强度方向向右.‎ ‎15.答案：1. 2.‎ 解析：1.在金属棒未超过之前,t时刻穿过回路的磁通量为① 设在从t时刻到的时间间隔内,回路磁通量的变化量为,流过电阻R的电荷量为,根据法拉第电磁感应有② 根据欧姆定律可得③‎ 根据电流的定义可得④ 联立①②③④可得⑤‎ 根据⑤可得在到的时间间隔内,该过电阻R的电荷量的绝对值为。‎ ‎2.当时,金属棒已越过,由于金属棒在右侧做匀速运动,有⑦‎ 式中,f是外加水平恒力,F是匀强磁场施加的安培力,设此时回路中的电流为I,F的大小为 ‎⑧‎ 此时金属棒与之间的距离为⑨ 匀强磁场穿过回路的磁通量为⑩‎ 回路的总磁通量为⑪ 式中,仍如①所示,由①⑨⑩⑪可得在时刻穿过回路的总磁通量为 ‎⑫‎ 在t到的时间间隔内,总磁通量的改变为⑬‎ 由法拉第电磁感应定律可得,回路感应电动势的大小为⑭‎ 由欧姆定律有⑮‎ 联立⑦⑧⑬⑭⑮可得⑯。‎ ‎16.答案：（1）闭合开关S时，金属杆受到沿斜面向下的安培力，空中金属杆中的电流由M流向N，根据楞次定律可知磁感应强度的趋势是增大 ‎ 线圈中的感应电动势 ‎ 导线中的电流为 金属杆受到的安培力为 得到： ‎ ‎（2）匀速时 得到： ‎ ; 得到