物理卷·2019届宁夏银川市育才中学学益校区高二上学期12月月考试题（解析版）

物理卷·2019届宁夏银川市育才中学学益校区高二上学期12月月考试题（解析版）

宁夏育才中学学益校区2017-2018学年高二12月月考物理试题 一、单项选择题 ‎1. 下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是（　　）‎ A. 磁场中某处磁感应强度的方向就是该处磁场的方向 B. 某处磁感应强度的方向是一小段通电导线放在该处时所受磁场的安培力方向 C. 小磁针S极受的磁场力方向就是该处磁感应强度的方向 D. 垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是该处磁感应强度的方向 ‎【答案】A ‎【解析】解：A、磁场中某处磁感应强度的方向就是该处磁场的方向，故A正确；‎ B、根据左手定则可知，某处磁感应强度的方向与一小段通电导线放在该处时所受磁场的安培力方向垂直，故B错误；‎ C、小磁针N极受的磁场力方向就是该处磁感应强度的方向．故C错误；‎ D、根据左手定则，垂直于磁场放置的通电导线的受力方向与该处磁感应强度的方向垂直．故D错误；‎ 故选：A ‎【点评】小磁针N极受力方向或静止时所指方向就是磁场方向，也是磁感应强度方向，也可以是磁感线某点的切线方向．磁感线的疏密体现磁场强弱．‎ ‎2. 下列各图中，已标出电流及电流的磁场方向，其中正确的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】根据右手定则可知，D正确，ABC错误。故选：D。‎ ‎3. 如图表示一条放在磁场里的通电直导线，图中分别标明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量的方向，关于三者方向的关系，选项中正确的是( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】磁场方向垂直纸面向里，电流方向水平向右，根据左手定则，安培力的方向竖直向上，故A错误；磁场方向垂直纸面向外，电流方向垂直纸面向里，电流方向与磁场方向平行，不受安培力，故B错误；磁场方向竖直向下，电流方向垂直纸面向里，根据左手定则，安培力的方向水平向左，故C正确；磁场方向水平向左，电流方向垂直纸面向外，根据左手定则，安培力的方向竖直向下，故D错误。所以C正确，ABD错误。‎ ‎4. 两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB是固定的，另一条导线CD能自由转动.它们通以图示方向的直流电时，CD导线将（　　）‎ A. 逆时针方向转动，同时离开导线AB B. 顺时针方向转动，同时靠近导线AB C. 逆时针方向转动，同时靠近导线AB D. 顺时针方向转动，同时离开导线AB ‎【答案】C ‎【解析】导线产生的磁场磁感线为左图的黑圆线：‎ 红色的为CD导线，由左手定则可判断CD左侧受力向下，右侧受力向上，所以CD棒会逆时针旋转；‎ AB导线和CD导线靠近还是远离可以从右判断，AB产生的磁场如图所示，由左手定则可判断CD导线受力指向AB导线，故CD导线会靠近AB导线。所以C正确。‎ 故选：C.‎ 点睛：AB通入电流后就会在周围产生磁场，所以通电的CD在磁场中就会受到安培力的作用，在安培力的作用下，判断CD导线将怎样运动，关键是看安培力的方向．‎ ‎5. 已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B=k ，即磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比．如图，两根互相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、方向相同的电流．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点处的磁感应强度最大 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、b、c、d四点处磁感应强度的大小相等，方向不同 ‎【答案】B ‎【解析】A. 根据右手螺旋定则，M处导线在o点产生的磁场方向竖直向下，N处导线在o点产生的磁场方向竖直向上，合成后磁感应强度等于零。故A错误；‎ B. M在a处产生的磁场方向竖直向下，在b处产生的磁场方向竖直向下，N在a处产生的磁场方向竖直向上，b处产生的磁场方向竖直向上，根据场强的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相反，故B正确；‎ C. M在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下，在d出产生的磁场方向垂直dM偏下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏上，在d处产生的磁场方向垂直于dN偏上，根据平行四边形定则，知c处的磁场方向水平向右，d处的磁场方向水平向左，且合场强大小相等，故C错误；‎ D. 由上分析，a、b、c、d四点处磁感应强度方向都不同。‎ 设MN之间的距离为4r,abcd四个点的位置若取某特殊值,如Ma=MO=Ob=bN=r,则M在a点的磁感应强度：,N在a点产生的磁感应强度：‎ 所以a点的合磁感应强度：‎ c到M的距离：,sin∠cMO=‎ M在c点产生的磁感应强度：,该磁场沿水平方向的分量：，‎ 同理,N在c处产生的磁场也是,所以c点的和磁感应强度为2，‎ 故D错误。‎ 故选：B.‎ 点睛：根据安培定则判断两根导线在各点产生的磁场方向，根据平行四边形定则，进行合成，确定大小和方向的关系．在线段MN上只有O点的磁感应强度为零．‎ ‎6. 关于电荷所受的电场力和洛仑兹力，正确的说法是（　　）‎ A. 电荷在电场中一定会受到电场力的作用 B. 电荷在磁场中一定会受到洛仑兹力的作用 C. 电荷所受的电场力一定与该处的电场方向一致 D. 电荷所受的洛仑兹力不一定与磁场方向垂直 ‎【答案】A ‎【解析】电荷在电场中一定受电场力作用，而正电荷受力方向才与电场方向一致，选项A正确，C错误；只有运动电荷在磁场中才可能受洛伦兹力，而洛伦兹力的方向一定与磁场方向垂直，选项B、D错误.故选A.‎ ‎7. 如图所示，一水平导线通以电流I，导线下方有一带正电的微粒（不计重力），初速度方向与电流平行，高于微粒的运动情况，下述说法中，正确的是（　　）‎ A. 沿路径a运动，其轨道半径越来越大 B. 沿路径a运动，其轨道半径越来越小 C. 沿路径b运动，其轨道半径越来越大 D. 沿路径b运动，其轨道半径越来越小 ‎【答案】D ‎【解析】由右手螺旋定则可知，在直导线的下方的磁场的方向为垂直纸面向外，根据左手定则可以得知正电的微粒受到的力向上，所以微粒沿路径b运动；‎ 通电直导线电流产生的磁场是以直导线为中心向四周发散的,离导线越近,‎ 电流产生的磁场的磁感应强度越大,由半径公式可知，微粒的运动的轨迹半径越来越小，故D正确。‎ 故选：D ‎8. 质子和α粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动，质量之比为1:4，电荷量之比1:2，由此可知，质子的动能E1和α粒子的动能E2之比E1：E2等于（ ）‎ A. 4：1 B. 1：1 C. 1：2 D. 2：1‎ ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：质子和α粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径公式为，得，动能为，由题，半径r相同，则得到,而，，解得，B正确 考点：考查了带电粒子在匀强磁场中的运动 二、多项选择题 ‎9. 在如图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是（ ）‎ A. 电源的输出功率变小 B. 灯泡L变亮 C. 电容器C上电荷量增多 D. 电压表读数变小 ‎【答案】AC ‎【解析】当内、外电阻相等时，电源的输出功率功率最大．灯炮L的电阻大于电源的内阻，当R增大时，电源的输出功率减小，故A正确；当滑动变阻器滑片P向左移动，其接入电路的电阻增大，电路总电阻增大，电流I减小，电压表读数变大，灯泡的功率，不变，则灯泡变暗，故BD错误；变阻器两端电压增大，电容器与变阻器并联，电容器上电压也增大，根据，C不变，U变大可得其电荷量增大，C正确；‎ ‎【点睛】本题的难点在于确定电源的输出功率如何变化，可以用数学证明，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，这是很重要的结论．对于电容器，关键确定电压，记住这个结论很有必要：电容器与与它并联的电路电压相等．‎ ‎10. 如图所示的电路中，电源内阻一定，若调整可变电阻R的阻值，可使电压表V的示数减小△U，电流表A的示数增加△I（电压表与电流表均为理想电表），在这个过程中（　　）‎ A. 通过R1的电流减少量等于 B. R2两端的电压增加量等于△U C. 路端电压减少量等于△U D. 为定值 ‎【答案】AD ‎【解析】由欧姆定律 ‎，A对；R2和电源内阻电压都增大，增加量之和等于ΔU，B错；路端电压减小量为ΔU减去R2的电压增加量，C错；ΔU/ΔI=R2+r,D对；‎ ‎11. 一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是(　　) ‎ A. 磁铁对桌面的压力减小 B. 磁铁对桌面的压力增大 C. 磁铁受到向右的摩擦力 D. 磁铁受到向左的摩擦力 ‎【答案】AD ‎【解析】试题分析：以导线为研究对象，根据电流方向和磁场方向判断所受的安培力方向，再根据牛顿第三定律，分析磁铁所受的支持力和摩擦力情况来选择．‎ 解：以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向左下方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向右上方，磁铁有向右运动的趋势，受到向左的摩擦力，同时磁铁对地的压力减小．故AD正确，BC错误．‎ 故选：AD．‎ ‎【点评】本题考查灵活运用牛顿第三定律选择研究对象的能力．关键在于先研究导线所受安培力．‎ ‎12. 如图所示，甲、乙两个带等量异种电荷而质量不同的带电粒子，以相同的速率经小孔P垂直磁场边界MN，进入方向垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动，并垂直磁场边界MN射出磁场，运动轨迹如图中虚线所示．不计粒子所受重力及空气阻力，下列说法正确的是（　　）‎ A. 甲带负电荷，乙带正电荷 B. 甲的质量大于乙的质量 C. 洛伦兹力对甲做正功 D. 甲在磁场中运动的时间大于乙在磁场中运动的时间 ‎【答案】BD ‎【解析】A. 在P点，速度向下，磁场向外，甲受向左的洛伦兹力，根据左手定则，甲带正电荷；‎ 同理，在P点，乙受向右的洛伦兹力，速度向下，磁场向外，根据左手定则，乙带负电荷；故A错误；‎ B. 粒子在磁场中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有：,故，由于q、v、B均相同，甲的轨道半径大，说明甲的质量也大，故B正确；‎ C. 根据左手定则，洛伦兹力与速度垂直，故洛伦兹力永不做功，故C错误；‎ D. 周期T=2Πr/v=2πm/(qB),由于t=T/2,故t=πm/（qB）；由于q、B均相同，甲的质量大于乙的质量，故甲运动时间大于乙运动的时间，故D正确。‎ 故选：BD.‎ 点睛：粒子垂直射入匀强磁场后，在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律列式分析轨道半径和公转周期，根据左手定则判断洛伦兹力方向．‎ ‎13. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其核心部分如图所示．匀强磁场垂直D 形盒底面，两盒分别与交流电源相连．则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 加速器的半径越大，粒子射出时获得的动能越大 B. 粒子获得的最大动能由交变电源的电压决定 C. 加速器中的电场和磁场都可以使带电粒子加速 D. 粒子在磁场中运动的周期与交变电压的周期同步 ‎【答案】AD ‎【解析】试题分析：粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，满足qvB=m，运动周期T==（电场中加速时间忽略不计）．对公式进行简单推导后，便可解此题．‎ 解：A、B、由qvB=m得v=，当r=R时，v最大，v=，所以最大动能EK=，由此可知质子的最大动能只与粒子本身的荷质比，加速器半径，和磁场大小有关，与加速电压无关，故A正确，B错误；‎ C、加速器中的电场可以使带电粒子加速，而磁场使粒子偏转，故C错误；‎ D、根据加速原理，当粒子在磁场中运动的周期与交变电压的周期同步时，才能处于加速状态．故D正确；‎ 故选：AD ‎【点评】理解回旋加速器工作原理，熟练运用相关公式，便可解出此题，特别注意加速获得的最大动能与电场的电压无关．‎ 三、实验题 ‎14. 某同学用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r， R 为电阻箱，实验室提供的器材如下：电压表(量程0-3V，内阻约3kΩ)电阻箱（阻值范围0-99.9Ω）；导线若干。‎ ‎(1)请根据图甲的电路图，在图乙中画出连线，将器材连接成实验电路________；‎ ‎(2)实验时，改变并记录电阻箱及的阻值，记录对应电压表的示数U，得到如下表示的若干组R、U的数据。根据图丙所示，表中第4组对应的电阻值读数是________Ω；‎ ‎（3）请推导与的函数关系式（用题中给的字母表示）_____.‎ ‎（4）根据实验数据绘出如图丁所示的-图线，由图线得出电池组的电动势E= __V，内电阻r= _____Ω。(所有结果保留三位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). (1).如图；‎ ‎ (2). (2). 13.7 (3). (3). (4). (4). 2.86 (5). 5.80-6.20‎ ‎【解析】(1)根据电路图连接实验电路如图所示， (2)电阻箱的示数：R=1×10Ω+3×1Ω+7×0.1Ω=13.7Ω (3)由原理图可知，本实验采用的是伏阻法，由闭合电路欧姆定律可得：； 则 ；故图象的斜率等于 ；截距 ； 所以此得出电池组的电动势 ，内电阻．由图像可知:b=0.35； ,解得E=2.86V； r=6.00Ω 点睛：本题求电动势和内阻的关键在于正确的由闭合电路欧姆定律得出函数关系，从而结合图象求出电动势和内阻．电阻箱的读数方法，在计算电阻箱的读数时不要忘记乘以各指针所对应的倍数．‎ 四、计算题 ‎15. 如图所示，是一提升物体用的直流电动机工作时的电路图，电动机的内阻rM=0.8Ω，电路中另一电阻R=9Ω，电源电动势E=16V，电源的内阻r=1Ω，电压表的示数U=11V．试求：‎ ‎（1）通过电动机的电流；‎ ‎（2）电动机的输出功率．‎ ‎【答案】（1）0.5A（2）5.3W ‎【解析】（1）由闭合电路欧姆定律得， ‎ ‎ ‎ ‎（2）电动机的输入功率 P1=UI=5.5W ‎ 电动机内电阻的发热功率 P2=I2rM=0.2W ‎ 输出的机械功率 P3=P1﹣P2=5.3W ‎ ‎16. 质量为m=0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d=0.2m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，磁感应强度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示．现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？‎ ‎【答案】0.14A≤I≤0.46A ‎【解析】试题分析：当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下，当静摩擦力达到最大时，安培力最大，电流最大．当电流最小时，有向上的最大静摩擦力，根据共点力平衡，结合安培力的大小公式，求出通过ab杆的电流范围．‎ 当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下，当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值，此时通过ab的电流最大为；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为，电流为两种情况下的受力图如图所示，‎ 由平衡条件得：对第一种情况有：‎ ‎，，，‎ 解上述方程得：‎ 对第二种情况有：，，，，‎ 解上述方程得：‎ 则通过ab杆的电流范围为：‎ ‎17. 如图所示，分布在半径为R的圆形区域内的匀强磁场，磁感应 强度为B，方向垂直纸面向里．电荷量为负q、质量为m的带电粒子从磁场边缘A点沿圆半径AO方向射入磁场，粒子离开磁场时速度方向偏转了90°角．求：‎ ‎（1）画出粒子运动轨迹 ‎（2）粒子做圆周运动的半径和入射速度；‎ ‎（3）粒子在磁场中的运动时间．‎ ‎【答案】（1）如图；‎ ‎（2）R； （3） ‎ ‎【解析】（1）轨迹如图：‎ ‎（2）由几何知识得，粒子做匀速圆周运动的半径r=R ‎ ‎ 粒子以入射速度v做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：‎ 即：‎ ‎（3）匀速圆周运动的周期为：‎ 粒子轨迹所对的圆心角为：‎ 粒子在磁场中运动的时间为：‎ ‎18. 如图所示，一带电微粒质量为m=2.0×10﹣11kg、电荷量q=+1.0×10﹣5C（重力不计），从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角θ=30°，并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域．已知偏转电场中金属板长L=20cm，两板间距d=17.3cm．（注意：计算中取1.73）求：‎ ‎（1）带电微粒进入偏转电场时的速率v1；‎ ‎（2）偏转电场中两金属板间的电压U2；‎ ‎（3）为使带电微粒在磁场中的运动时间最长，B的取值满足怎样的条件？‎ ‎【答案】（1）1.0×104m/s；（2）100V；（3）B≥0.1T ‎【解析】（1）带电微粒经加速电场加速后速度为v，根据动能定理：qU1=mv12，‎ 代入数据解得：v1=1.0×104m/s；‎ ‎（2）带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动．在水平方向微粒做匀速直线运动，‎ 水平方向：t=L/v1，‎ 带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动，加速度为a，出电场时竖直方向速度为v2‎ 竖直方向：，‎ v2=at=，‎ 由几何关系：tanθ=，‎ U2=tanθ，‎ 代入数据得：U2=100V；‎ ‎（3）带电微粒进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设微粒轨道半径为R，由几何关系知：R+R/2=D 解得：R=2D/3，设微粒进入磁场时的速度为v′：v′=，‎ 由牛顿运动定律及运动学规律：，‎ 代入数据解得：B=0.1T，‎ 若带电粒子不射出磁场，磁感应强度B≥0.1T．‎ ‎ ‎