2017-2018学年吉林省长春外国语学校高二上学期期末考试物理试题 解析版

2017-2018学年吉林省长春外国语学校高二上学期期末考试物理试题 解析版

长春外国语学校2017-2018学年第一学期期末考试高二年级 物理试卷（理科）‎ 一、单项选择题： ‎ ‎1. 如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是( )‎ A. 将开关突然断开的瞬间 B. 通电时，使变阻器的滑片P匀速移动 C. 通电时，使变阻器的滑片P加速移动 D. 线圈中通以恒定的电流 ‎【答案】D ‎【解析】A.要使铜环A中没有感应电流，则环没有磁通量发生变化。开关突然断开的瞬间，线圈中有磁通量变化，环中产生感应电流，选项A错误；‎ B.通电时，只要滑片P移动，则环中有磁通量变化，环中产生感应电流，选项BC错误；‎ D.只有当线圈中通以恒定的电流，环中无磁通量变化，不产生感应电流，选项D正确。‎ 故选：D。‎ ‎2. 关于楞次定律，下列说法中正确的是( )‎ A. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱 B. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强 C. 感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化 D. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化 ‎【答案】C ‎【解析】根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，而不是阻碍原磁场的减弱、增强等变化，选项ABD错误、C正确。‎ 故选：C。‎ ‎3. 如图所示，L 为一个自感系数很大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是( )‎ A. 小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭 B. 小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭 C. 小灯立即亮，小灯立即熄灭 D. 小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭 ‎【答案】A ‎【解析】闭合开关时，由于线圈的自感现象，小灯逐渐变亮；断开开关的瞬间，由于电路没有回路，小灯立即熄灭，选项A正确、BCD错误。‎ 故选：A。‎ 点睛：根据楞次定律，自感现象产生的感应电流总是阻碍电流的变化，增反减同；必须形成回路，才有电流。‎ ‎4. 关于通电直导线所受的安培力F、磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系，下列说法中正确的是（ ）‎ A. F、B、I的三者必定均相互垂直 B. F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于I C. B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于I D. I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：根据左手定则拇指，四指以及磁场方向的关系判断 根据左手定则可知安培力的方向一定垂直于磁场和电流方向，但是磁场方向不一定和电流方向垂直，B正确．‎ ‎5. 目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，以下说法不正确的是(　　) ‎ A. B板带正电 B. A板带正电 C. 其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大 D. 其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大 ‎【答案】B ‎【解析】AB.根据左手定则，可判断出正电荷向B板，选项A正确、B错误；‎ CD.根据洛伦兹力等于电场力，可得，故有，选项CD正确。‎ 本题选择错误选项,故选B。‎ ‎6. 如图，一束带负电的粒子（不计重力）以不同的速率沿图示方向飞入横截面是正方形的匀强磁场，则粒子 （ ） ‎ A. 速率越大，在磁场中运动时间越长 B. 在磁场中运动时间越长，其轨迹弧线越长 C. 在磁场中运动的轨迹线所对应的圆心角最大是π D. 在磁场中运动时间相同，其轨迹线一定重合 ‎【答案】C ‎【解析】A.根据粒子在磁场中运动的周期公式可知，粒子在磁场中运动的轨迹线所对应的圆心角最大时，运动时间最长。而当速率较大时，圆心角却较小，选项A错误；‎ BD. 当运动时间最长时，其轨迹弧线并不是最长，同时圆心角相同时，可有多个运动轨迹，选项BD错误。‎ C.在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角最大是，运动的时间最长，选项C正确；‎ 故选：C。‎ ‎7. 如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是（ ）‎ A. 水平向左 B. 水平向右 C. 竖直向下 D. 竖直向上 ‎【答案】D ‎【解析】解：首先根据安培定则判断通电螺线管在A处产生的磁场方向：水平向左．‎ 根据左手定则判断可知：A受到通电螺线管磁场的作用力的方向：竖直向上，故ACD错误，B正确．‎ 故选：B．‎ ‎【点评】本题考查安培定则和左手定则综合应用的能力，对于几种定则关键要搞清两点：一是何时用；二是怎样用．‎ ‎8. 如图所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，第一种情况是虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场．第二种情若整个空间都有向外的匀强磁场，金属环的摆动情况是( )‎ A. 第一种先停下来 B. 第二种先停下来 C. 两种情况都经过相同的时间停下来 D. 无法确定 ‎【答案】A ‎【解析】当金属环在第一种情况运动，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场，故金属环离开磁场及进入磁场过程中，都有感应电流产生，动能减小；而第二种情整个空间都有向外的匀强磁场，金属环在摆动过程中无感应电流产生，故第一种情况金属环摆动先停下来，选项A正确、BCD错误。‎ 故选：A。‎ 点睛：从产生感应电流的条件判断是否产生感应电流。由感应电流，机械能就要减小。‎ ‎9. 如图所示，环形金属软弹簧所处平面与某一匀强磁场垂直，将弹簧沿半径方向向外拉成圆形，则以下措施不能使该金属弹簧中产生电磁感应现象的是( )‎ A. 保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成方形 B. 保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成三角形 C. 保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成长方形 D. 保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成正三角形 ‎【答案】CD ‎【解析】A. 保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成方形，面积发生变化，闭合电路的磁通量发生变化，从而产生感应电流，故A能产生；‎ B. 保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成三角形，面积发生变化，闭合电路的磁通量发生变化，从而产生感应电流，故B能产生；‎ C. 保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成方形，则穿过闭合电路的磁通量不变，不会产生感应电流，故C不能产生；‎ D. 保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成三角形，则穿过闭合电路的磁通量不变，不会产生感应电流，故D不能产生；‎ 本题选择不能产生电磁感应现象的，故选：CD.‎ 点睛：解决此题的关键是知道闭合电路中的导体产生感应电流的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化．‎ ‎10. 如图所示，一根通有电流I的直铜棒MN，用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于紧张状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零（ ）‎ A. 适当增大电流I B. 使电流反I向并适当增大I C. 保持电流I不变，适当增大B D. 使电流I反向，适当增大B ‎【答案】AC ‎【解析】A．根据左手定则，判断导线受到的安培力方向向上，当增大安培力，可使悬线中张力为零，根据公式F=BIL知，适当增大电流I或者保持电流I不变，适当增大B，可使悬线中张力为零，选项AC正确；‎ B．若使电流I反向，则安培力向下，悬线中的张力不可能为零，选项BD错误。‎ 故选：AC。‎ 点睛：要使悬线中张力为零，安培力向上，大小等于重力。根据左手定则，电流方向反向，安培力反向。‎ ‎11. 两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力的作用而做匀速圆周运动，则下列判断正确的是 ( )‎ A. 若速率相等，则半径必相等 B. 若质量相等，则周期必相等 C. 若动能相等，则半径必相等 D. 若比荷相等，则周期必相等 ‎【答案】BD B．根据可知，两个粒子质量相等时，两粒子比荷相等，周期相等，故B正确；‎ C．若动能相等，无法得出半径关系，故C错误；‎ D．根据可知，两粒子比荷相等时，周期也必然相等，故D正确；‎ 故选：BD。‎ 点睛：同一磁场中，半径大小与比荷和速度都有关系，周期大小取决于比荷，与速度大小无关。‎ ‎12. 如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的是( )‎ A. A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的 B. A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的 C. A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的 D. A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的 ‎【答案】AD ‎【解析】试题分析：由题意可知，小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度，故说明小球在B管时受到阻力作用；其原因是金属导体切割磁感线，从而使闭合的导体中产生感应电流，由于磁极间的相互作用而使小球 受向上的阻力；故B管应为金属导体，如铜、铝、铁等，而A管应为绝缘体，如塑料、胶木等，故AD正确，BC错误.‎ 考点：楞次定律的应用 ‎【名师点睛】本题是电磁感应中的力学问题；解题时应注意在发生电磁感应时，由于安培力的作用而消耗了机械能产生了电能，故磁体受到的一定为阻力，磁性小球在下滑中会使金属导体产生电磁感应从而使小球的下落变慢，而绝缘体不会发生电磁感应，故磁性小球做自由落体运动。‎ 二、填空题：‎ ‎13. 在匀强磁场中，有一段5㎝的导线和磁场垂直，当导线通过的电流是1A时，受磁场的作用力是0.1N，那么磁感应强度B=_____T；现将导线长度增大为原来的3倍，通过电流减小为原来的一半，那么磁感应强度B=_______T，导线受到的安培力F=______N。‎ ‎【答案】 (1). 2； (2). 2； (3). 0.15；‎ ‎【解析】根据磁感应强度的定义式：，可得该处的磁感应强度为2T ‎，这与导线的放置、长短、电流大小等因素无关，即该处的磁感应强度有磁场本身决定，所以该处的磁感应强度为仍然为2T；根据安培力公式：F=BI1L1=2×0.15×0.5N=0.15N.‎ ‎14. 边长为a的正方形，处于有界磁场如图，一束电子水平射入磁场后，分别从A处和C处射出，则vA：vC=________；所经历的时间之比tA：tB=________。. ‎ ‎【答案】 (1). 1:2； (2). 2:1；‎ ‎【解析】电子从C点射出，A为圆心，Rc=L，圆心角θc=π/2由，‎ 得；运动时间为四分之一周期，即：‎ 电子从A点射出，OA中点为圆心，RA=L/2,圆心角θA=π，‎ 所以，‎ 由于运动的周期与速度无关，是相等的，故vA:vC=1:2,tA:tC=2:1，‎ 故答案为：1:2；2:1；‎ 点睛：由几何关系可知从两孔射出的粒子的运动半径，则由洛仑兹力充当向心力可得出粒子的速度关系；由周期公式及转过的角度可求得时间之比．‎ ‎15. 长为L的水平通电直导线放在倾角为的光滑的斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，若磁场方向竖直向上，则电流为I1时导线平衡，若磁场方向垂直于斜面向上，则电流为I2时导线平衡，那么样I1：I2= _________ 。‎ ‎【答案】1：cos； ‎ ‎【解析】试题分析：若磁场方向竖直向上，则安培力水平方向．由平衡条件可得：‎ 若磁场方向垂直于斜面向上，则安培力沿斜面向上．由平衡条件可得：‎ 则 考点：安培力；共点力平衡的条件及其应用．‎ 点评：学会区分左手定则与右手定则，前者是判定安培力的方向，而后者是判定感应电流的方向．‎ 三、论述计算题：‎ ‎16. 如图为质谱仪原理图，加速电场电压为U1。速度选择器内是正交的电场和磁场，其中磁感应强度为B1，板间距离为d。最下面为磁感应强度为B2的偏转磁场（速度分离器），今有一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子（不计重力），加速后该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动。求： （1）粒子进入速度选择中的速度为多大？ ‎ ‎（2）速度选择器的电压U2＝？ ‎ ‎（3）粒子的比荷的表达式为？ ‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）；‎ ‎【解析】(1)由动能定理：qU1=,v=‎ ‎...............‎ ‎(3)进入偏转磁场，洛伦兹力提供向心力：B2qv=m ‎∴=‎ ‎17. 电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，某工厂制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s），若轨道宽2m，长为100m，通以恒定电流10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦）‎ ‎【答案】55T；1.1×107W；‎ ‎【解析】根据运动学公式有：，由牛顿第二定律F=ma及安培力公式F=BIL，可解得轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为B=55T。‎ 磁场力的最大功率P=Fv，安培力F=BIL，代入数据可得P=1.1×107W ‎18. 圆盘发电机的构造如图 甲水平放置的金属圆盘在竖直向下的匀强磁场中绕与圆盘平面垂直且过圆盘中心O点的轴匀速转动，从a、b两端将有电压输出．现将此发电机简化成如图乙所示的模型： 固定的金属圆环水平放置，金属棒OP绕圆环中心O以角速度ω匀速转动，金属棒的P端与圆环无摩擦紧密接触，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中．已知圆环半径OP＝20 cm，圆环总电阻为R1＝0.4 Ω，金属棒的电阻R2＝0.1 Ω，金属棒转动的角速度为ω＝500 rad/s，磁感应强度B＝1 T，外接负载电阻R＝0.3 Ω.求：‎ ‎(1)金属棒OP中产生的感应电动势的大小为多少？ O、P两点哪点电势高？‎ ‎(2)负载电阻上的最大功率与最小功率各为多少？‎ ‎【答案】（1）10 V ；O点电势高；（2）120 W；‎ ‎【解析】(1)金属棒OP产生的感应电动势为：E＝BL`v＝BL＝BL2ω，代入数据得E＝10 V.‎ 根据右手定则可判断感应电流的方向为P→O，所以O点电势高.‎ ‎(2)当P点与Q点重合时，电路中的总电阻最小，R总＝R＋R2＝(0.1＋ 0.3)Ω＝ 0.4‎ ‎ Ω，电路中的总电流最大，其最大值为I1＝＝ A ＝25 A，则电阻R上消耗的最大功率为P1＝ R＝187.5W.‎ 设金属棒转到某位置时，QP间电阻为Rx，另一部分电阻为Ry，圆环接入电路的电阻为R圆环＝.当Rx＝Ry＝＝0.2 Ω时，圆环接入电路的电阻最大，其最大值为0.1 Ω，此时通过负载电阻的电流最小，其最小值为I2＝＝ A＝20 A，则电阻R上消耗的最小功率为P2＝R＝120 W.‎ ‎ ‎