辽宁省辽阳市集美学校2018-2019学年高二上学期期中考试物理试题

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辽宁省辽阳市集美学校2018-2019学年高二上学期期中考试物理试题

集美高中2018~2019学年度上学期月考试卷 高二物理 一、 单选题(共7道题,每题4分,共28分)‎ ‎1.在地球赤道上空,沿东西方向水平放置一根通以由西向东电流的直导线,则此导线受到的安培力方向( )‎ A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 由南向北 D. 由西向东 ‎2.如图所示,把一根柔软的弹簧悬挂起来,使它的下端刚好和槽中的水银接触,按图示连接电路,通电后,会看到弹簧上下跳动,关于这个现象,下列说法正确的是:‎ A. 弹簧上下跳动的原因是通电后弹簧受到电场力 B. 将滑动变阻器的滑片向左移动时,弹簧将跳动得更加明显 C. 将电源的正、负极对调一下,弹簧的跳动现象将消失 D. 若换一劲度系数更大的弹簧,则弹簧将跳动得更加明显 ‎3.两相邻的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度大小分别为B和2B,方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力),在匀强磁场Ⅰ区域中运动一段圆弧后,又进入Ⅱ区域的匀强磁场继续运动,则 A. 速率加倍,周期减半 B. 角速度加倍,轨道半径减半 C. 速率不变,加速度减半 D. 速率不变,周期不变 ‎4.如图,在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于纸面向里.许多质量为m带电量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射入磁场区域.不计重力,不计粒子间的相互作用.下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域,其中.哪个图是正确的:( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎5.如图所示,空间存在垂直纸面向里的匀强磁场,一带负电的物块在水平外力F作用下沿粗糙水平面向右做匀加速直线运动,下列关于外力F随时间变化的图象可能正确的是( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎6.如图所示, 厚度为h,宽度为d的金属导体,当磁场方向与电流方向垂直时,在导体上下表面会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。下列说法正确的是(  )‎ A. 上表面的电势高于下表面电势 B. 仅增大h时,上下表面的电势差增大 C. 仅增大d时,上下表面的电势差减小 D. 仅增大电流I时,上下表面的电势差减小 ‎7.如图所示,两块水平放置的金属板间距离为d,用导线与一个n匝线圈连接,线圈置于方向竖直向上的磁场B中。两板问有一个质量为m,电荷量为+q的油滴恰好处于平衡状态,则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是 A. 正在减弱: B. 正在增强:‎ C. 正在减弱: D. 正在增强:‎ 二、多选题(共5道题,每题4分,共20分)‎ ‎8.如图,通电导体棒质量为m,置于倾角为的导轨上,导轨和导体棒之间不光滑,有电流时杆静止在导轨上,下图是四个侧视图,标出了四种匀强磁场的方向。(表示电流方向垂直纸面向里),其中摩擦力可能为零的是(   )‎ A. B. C. D. ‎ ‎9.矩形导线框abcd放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图所示,t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里。若规定导线框中感应电流逆时针方向为正,安培力方向取向上为正。则在0~4 s时间内,线框中的感应电流I、ab边所受安培力F随时间变化的图象正确的是( )‎ ‎ ‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎10.有两束均由质子和氘核混合组成的粒子流,第一束中的质子和氘核具有相同的动量,第二束中的质子和氘核具有相同的动能。现打算将质子和氘核分开,有以下一些做法,这些方法中可行的是( )‎ A. 让第一束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出 B. 让第一束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出 C. 让第二束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出 D. 让第二束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出。‎ ‎11.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.如图所示为质谱仪的原理示意图.现利用这种质谱议对氢元素进行测量.氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场.加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中.氢的三种同位素最后打在照相底片D上,形成a、b、c三条“质谱线”.关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序以及a、b、c三条“质谱线”的排列顺序,下列判断正确的是(  )‎ A. 进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 B. 进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕 C. a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氕,氘、氚 D. a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕 ‎12.如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为R,L1和L2为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R,电压表和电流表均为理想电表,K为单刀双掷开关,当开关由1位置扳到2位置时( )‎ A.电压表读数将变大 B.电源内阻的发热功率将变大 C.电流表的读数将变小 D.L2亮度将变亮 三、实验题(共16分)‎ ‎13.(4分)英国物理学家法拉第在1831年发现了“磁生电”现象.现在某一课外活动小组的同学想模仿一下法拉第实验,于是他们从实验室里找来了两个线圈A、B,两节干电池、电键、电流计、滑动变阻器等器材,如图所示.请同学们帮助该活动小组,用笔画线代替导线,将图中的器材连接成实验电路。‎ ‎14.(12分)某物理兴趣小组设计了如图甲所示的欧姆表电路,通过控制电键S和调节电阻箱,可使欧姆表具有和两种倍率。所用器材如下:‎ A.干电池:电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω B.电流表G:满偏电流,内阻 C.定值电阻 D.电阻箱R2和R3:最大阻值均为999.9Ω E.电阻箱R4:最大阻值为9999‎ F.电键一个,红、黑表笔各1支,导线若干 ‎(1)该实验小组按图甲正确连接好电路。当电键S断开时,将红、黑表笔短接,调节电阻箱R2=______ ,使电流表达到满偏,此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内,则R内=_________ ,欧姆表的倍率是_________(选填或)。‎ ‎(2)闭合电键S。‎ 第一步:调节电阻箱R2和R3,当R2=_________ ‎ 且R3=_________ 时,将红、黑表笔短接,电流表再次满偏;第二步:在红、黑表笔间接入电阻箱R4,调节R4,当电流表指针指向图乙所示的位置时,对应的欧姆表的刻度值为_________ 。‎ 四、解答题(共36分)‎ ‎15.(12分)质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.如图所示为一种质谱仪的示意图.已知离子的质量为m,带电量为q, 重力不计.速度选择器中电场强度为E,匀强磁场的磁感应强度为B1。 ‎ ‎(1) 为了使离子从静止开始经加速电场后沿直线穿过速度选择器,加速电压U应多大?‎ ‎(2) 离子进入匀强磁场区域B2后,要使离子打在乳胶底片上的位置距离射入点O的距离为L,B2应为多大?‎ ‎(3) 离子在匀强磁场区域B2中运动的时间多长?‎ ‎16.(10分)如图甲所示,不计电阻的平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=0.4m,上端接有电阻R=0.3Ω,虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感强度B=0.5T。现将质量m=0.05kg、电阻r=0.1Ω的金属杆ab,从OO′上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落过程中始终与导轨保持良好接触,杆下落过程中的v-t图像如图乙所示,0-1s内的v-t图像为过原点的直线,2s后的v-t图像为平行于t轴的横线,不计空气阻力,g取10m/s2,求:‎ ‎(1)金属杆ab刚进入磁场时感应电流的大小;‎ ‎(2)已知金属杆ab在t=2s时在磁场中下落了h=6.65m,则杆从静止下落2s的过程中电阻R产生的热量是多少?‎ ‎17.(14分)如图所示,一个半径为的圆形金属导轨固定在水平面上,一根长为r的金属棒ab的a端位于圆心,b端与导轨接触良好从a端和圆形金属导轨分别引出两条导线与倾角为、间距l=0.5m的平行金属导轨相连。质量、电阻的金属棒cd垂直导轨放置在平行导轨上,并与导轨接触良好,且棒cd与两导轨间的动摩擦因数为导轨间另一支路上有一规格为“”的小灯泡L和一阻值范围为的滑动变阻器整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为金属棒ab、圆形金属导轨、平行导轨及导线的电阻不计,从上往下看金属棒ab做逆时针转动,角速度大小为ω。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,已知,。‎ ‎(1)当ω=40rad/s时,求金属棒ab中产生的感应电动势E1,并指出哪端电势较高;‎ ‎(2)在小灯泡正常发光的情况下,求ω与滑动变阻器接入电路的阻值间的关系;已知通过小灯泡的电流与金属棒cd是否滑动无关 ‎(3)在金属棒cd不发生滑动的情况下,要使小灯泡能正常发光,求ω的取值范围.‎ ‎ ‎ 1. A 2. B 3. B 4. B 5. D 6. C 7. A 8. AB 9. AC 10. AD 11. AD 12. BD 1. ‎14.‎ ‎15.‎ ‎【答案】(1) (2) (3)‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)离子沿直线穿过速度选择器,则,可求出离子加速后的速度,对加速过程应用动能定理求出加速电压;(2)离子进入匀强磁场区域B2后,做匀速圆周运动,据几何关系求出离子做圆周运动的半径,再据离子在磁场中的半径公式求出磁场的磁感应强度;(3)据几何关系分析离子在磁场中运动时间与周期的关系,再据离子在磁场中的周期公式求出离子在磁场中运动的时间。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)离子沿直线穿过速度选择器,则,解得:‎ 对离子在加速电场中的加速过程应用动能定理得:,解得:‎ ‎(2)由几何关系可得:‎ 离子进入磁场区域B2后,洛伦兹力提供向心力,则:‎ 解得:‎ ‎(3)离子进入磁场区域B2后,做匀速圆周运动,设运动的时间为,则 又 解得:‎ ‎【点睛】‎ 速度选择器、质谱仪、回旋加速器是高频考点,对粒子在三个器材中的受力情况和运动规律要熟练掌握。‎ ‎16. 【答案】(1)I1=5A (2)QR=3.9J ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题首先通过对图像的分析,得到金属杆刚开始做匀加速直线运动,可以利用运动学公式与闭合电路的相关知识求解,其次抓住图中匀速可以列出平衡式子,对于非匀变速可以从能量角度列示求解。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由图乙可知,t=1s时,金属杆进入磁场 ‎ v1=gt E1=BLv1 ‎ ‎ 联立以上各式,代入数据得 I1=5A ‎(2)由第1问,v1=10m/s,2s后金属杆匀速运动,由:mg=BI2L E2 = BLv2,代入数据得:v2=5m/s 金属杆下落过程有:‎ 代入数据得QR=3.9J ‎【点睛】‎ 本题强化对图像的认识,图像中两段运动比较特殊,一段是匀加速,一段是匀速,这个是解题的突破口,可以用运动学公式结合电路相关公式求解问题。对于非匀变速突出从能量角度找突破口列示求解。‎ ‎17. 【答案】(1)3.2V,b端电势较高(2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由法拉第电磁感应定律得:‎ 由右手定则知,b端电势较高 由并联电路的特点可知,当小灯泡正常发光时,有:‎ 代入数据后解得:‎ 由于,所以当棒cd中无电流时,其无法静止 当较小,棒cd恰要向下滑动时,对其进行受力分析,受力示意图如图甲所示 x轴有:,y轴有:‎ 且 棒cd所受安培力 通过棒cd的电流 联立以上五式可得:‎ 当较大,棒cd恰要向上滑动时,对其进行受l力分析,受力示意图如图乙所示 同理可得:‎ 所以要使棒cd静止,‎ 由中结果可知:‎ 因为,即 解得小灯泡正常发光时,。‎ 综上所述,‎ ‎【点睛】‎ 本题重点考查了电磁感应定律的切割式、闭合电路的欧姆定律及平衡条件的应用,解答时,要注意临界状态的判断和变阻器调节范围的结合。‎
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