【物理】宁夏银川市兴庆区长庆高级中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】宁夏银川市兴庆区长庆高级中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

长庆高级中学2019-2020学年高二上学期期末考试物理试卷 一、单项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对的得3分，选错的或不选的得0分。）‎ ‎1.关于地磁场，下列叙述正确的是（ ）‎ A. 地球的地磁两极和地理两极重合 B. 我们用指南针确定方向，指南的一极是指南针的北极 C. 地磁的北极与地理的南极重合 D. 地磁的北极在地理南极附近 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ACD．地球本身是一个巨大的磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理的北极附近，但磁极和地理两极并不重合，存在一定的偏角，故AC错误，D正确；‎ B．在地球表面地磁场的磁感线从地理南极指向地理北极，故我们用指南针确定方向，指南的一极是指南针的南极。故B错误。故选：D。‎ ‎2.为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】要知道环形电流的方向首先要知道地磁场的分布情况：地磁的南极在地理北极的附近，故右手的拇指必需指向南方，然后根据安培定则四指弯曲的方向是电流流动的方向从而判定环形电流的方向．‎ ‎【详解】地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西．故B正确．‎ ‎【点睛】主要考查安培定则和地磁场分布，掌握安培定则和地磁场的分布情况是解决此题的关键所在．另外要掌握此类题目一定要乐于伸手判定．‎ ‎3.如图所示，三条长直导线都通以垂直纸面向外的电流，且I1=I2=I3，则距三条导线等距离的A点处磁场方向为（ ）‎ A. 向上 B. 向下 C. 向左 D. 向右 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由安培定则知电流和，在A点的磁感线方向相反，距离又相等，所以合场强为零，在A点的电场线方向水平向右，故A点的磁感线方向向右，D正确．‎ ‎4.磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　　)‎ A. a、b两处磁感应强度的大小不等，Ba＞Bb B. a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb C. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大 D. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出Ba>Bb，所以A正确，B错误；‎ CD．安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小B、电流大小I、导线长度L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误．‎ ‎5. 如图，把一条导线平行地放在磁针的正上方附近，当导线通有水平向右的电流时：‎ A. 磁针所在区域磁场方向垂直纸面向里； B. 磁针所在区域磁场方向垂直纸面向外；‎ C. 磁针不会发生偏转； D. 磁针发生偏转，S极向里，N极向外．‎ ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：由右手螺旋定则可知，在电流的正下方磁场方向垂直纸面向里，A对；B错；小磁针静止时N极所指为磁场方向，因此N极向里转，CD错；故选A 考点：考查右手螺旋定则 点评：难度较小，本题重点在于弄清楚电流与小磁针在空间上的位置关系 ‎6.磁通量可以形象地理解为“穿过磁场中某一面积的磁感线条数”．在图所示磁场中，s1、s2、s3 为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过s1、s2、s3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3且都不为0．下列判断正确的是( )‎ A. Φ1最大 B. Φ2 最大 C. Φ3 最大 D. Φ1、Φ2、Φ3相等 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 判断磁通量的变化可根据穿过磁感线条数多少来定性判断，也可从公式Φ=BS来判断．‎ ‎【详解】从图中看出，线圈S1穿过的磁感线条数最多，所以磁通量最大．故B、C、D错误，A正确．‎ ‎【点睛】解决本题的关键是掌握判断磁通量变化的方法，一是根据穿过磁感线条数多少来定性判断，二是根据公式Φ=BS来判断．‎ ‎7.‎ ‎ 在匀强磁场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线，如图所示．每条导线的两个端点间的距离相等，问所受磁场力最大的导线是 （ ）‎ A. 甲线最大 B. 乙线最大 C. 丙线最大 D. 三条线一样大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 解：由题意可知，三个图中导线的有效长度相同，而且均垂直与磁场，故根据公式F=BIL可知，三条线所受安培力一样大，故ABC错误，D正确．‎ 故选D．‎ ‎【点评】对于物理中的基本公式，要明确公式的适用条件以及公式中各个物理量的含义．‎ ‎8.质量为m的通电细杆位于倾角为θ的斜面上，在如图所示的四个图中，细杆与斜面间摩擦力可能为零的是( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据左手定则，知细杆受到的安培力方向水平向右，细杆受重力、支持力和安培力能够处于平衡，摩擦力可能为零，故A正确；‎ B．根据左手定则，知细杆受到的安培力方向竖直向下，受重力和支持力不可能处于平衡状态，所以受到摩擦力作用，故B错误；‎ C．根据左手定则，知细杆受到的安培力方向水平向左，受重力、支持力不可能处于平衡状态，所以受到摩擦力作用，故C错误；‎ D．根据左手定则，知细杆受到的安培力方向竖直向下，受重力和支持力不可能处于平衡状态，所以受到摩擦力作用，故D错误。‎ 故选：A。‎ ‎9.通电直导线穿过闭合线圈L，如图所示，则(　　)‎ A. 当电流I增大时，线圈L中有感应电流 B. 当L左右平动时，L中有感应电流 C. 当L上下平动时，L中有感应电流 D. 以上各种情况都不会产生感应电流 ‎【答案】D ‎【解析】通电直导线周围的磁感线是一些垂直导线的同心圆，满足安培定则，所以当线圈L垂直长直导线时，通电长直导线的磁感线与线圈平面平行，即穿过线圈L的磁通量为0，A、B、C中的三种运动，都没有改变穿过L的磁通量的大小，即磁通量始终为零，故没有感应电流产生，D正确．故选D.‎ ‎【点睛】解决本题的关键要掌握安培定则，熟练运用来判断直导线产生的磁场方向，并根据产生感应电流的条件进行判断．‎ ‎10.将闭合通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，则在通电圆环从刚进入到完全进入磁场的过程中，所受的安培力的大小 A. 逐渐增大 B. 逐渐变小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 ‎【答案】C ‎【解析】通电圆环受到的安培力大小，其中I、B分别为所通电流大小、磁感应强度大小，L指有效长度，它等于圆环所截边界线的长度．由于L先增大后减小，故安培力先增大后减小，C正确；ABD错误；故选C．‎ ‎11.如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场．一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从b点射出．下列说法正确的是 ‎ ‎ A. 粒子带正电 B. 粒子在b点速率大于在a点速率 C. 若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出 D. 若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短 ‎【答案】C ‎【解析】由左手定则确粒子的电性，由洛伦兹力的特点确定粒子在b、a两点的速率，根据确定粒子运动半径和运动时间．‎ 由题可知，粒子向下偏转，根据左手定则，所以粒子应带负电，故A错误；由于洛伦兹力不做功，所以粒子动能不变，即粒子在b点速率与a点速率相等，故B错误；若仅减小磁感应强度，由公式得：，所以磁感应强度减小，半径增大，所以粒子有可能从b点右侧射出，故C正确，若仅减小入射速率，粒子运动半径减小，在磁场中运动的偏转角增大，则粒子在磁场中运动时间一定变长，故D错误．‎ ‎12.一带负电的小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，达到的最大高度为h1；若加上水平方向的匀强磁场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h2；若加上水平方向的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h3，若加上竖直向上的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h4，如图所示．不计空气阻力，则（ ）‎ A. h1=h3 B. h1＜h‎4 ‎C. h2与h3无法比较 D. h2＜h4‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】第1个图：由竖直上抛运动的最大高度公式得：．第3个图：当加上电场时，由运动的分解可知：在竖直方向上有，v02=2gh3，所以h1=h3．故A正确；而第2个图：洛伦兹力改变速度的方向，当小球在磁场中运动到最高点时，小球应有水平速度，设此时的球的动能为Ek，则由能量守恒得：mgh2+Ek=mv02，又由于mv02=mgh1，所以 h1＞h2．h3＞h2，所以C错误．第4个图：因小球带负，受电场力向下，则h4一定小于h1；由于无法明确电场力做功的多少，故无法确定h2和h4之间的关系；故BD错误.‎ 二、多项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分）。‎ ‎13.磁感应强度B在国际单位制中的单位是特斯拉（符号：T），下列单位中与磁感应强度单位一致的是( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】根据磁感应强度的定义式得，‎ 由，则单位可以为，由公式安培力的单位是N，而电流的单位是A，‎1A=1，长度的单位为m，则单位的换算可得 由公式得 又 联立解得 故选AD。‎ ‎14.如图所示,可自由转动小磁针上方有一根长直导线,开始时二者在纸面内平行放置。当导线中通以如图所示电流I时,发现小磁针的N极向里,S极向外,停留在与纸面垂直的位置上。这一现象说明(　　) ‎ A. 小磁针感知到了电流的磁场 B 小磁针处磁场方向垂直纸面向里 C. 小磁针处磁场方向垂直纸面向外 D. 若把小磁针移走,该处就没有磁场了 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】当通入如图所示的电流时，发现小磁针偏转，说明电流周围存在磁场，即小磁针感知到了电流的磁场，根据右手螺旋定则可得小磁针的位置的磁场方向是垂直纸面向里，把小磁针移走，磁场仍然客观存在。‎ 故选AB。‎ ‎15.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地刺偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图，结合上述材料，下列说法正确的是( )‎ A. 地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B. 地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 C. 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D. 形成地磁场的原因可能是带负电的地球自转引起的 ‎【答案】ABD ‎【解析】A．根据题意可知，地理南、北极与地磁场存在一个夹角，为磁偏角，故两者不重合，故A正确；‎ B．地磁场的北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近，且地球内部也存在磁场，由地磁场的南极指向地磁场的北极，故B正确；‎ C．由于地磁场的磁场方向沿磁感线切线的方向，故只有赤道处地磁场的磁场方向才与地面平行，故C错误；‎ D．地球自转方向自西向东，地球的南极是地磁场的北极，由安培定则判断可知地球是带负电的，故D正确。‎ 故选ABD。‎ ‎16.如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd.则（ ）‎ A. 若线圈向右平动，其中感应电流方向是a→b→c→d B. 若线圈竖直向下平动，无感应电流产生 C. 当线圈以通电导线为轴转动时，其中感应电流方向是a→b→c→d D. 当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→d ‎【答案】BD ‎【解析】当导线框向右平移时，穿过线圈的磁通量减少，根据右手螺旋定则与楞次定律可知，感应电流方向是a→d→c→b，即顺时针方向．故A错误；若线圈竖直向下平动，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生．故B正确；当线圈以通电导线边轴转动时，由通电导线的磁场分布可知线圈的磁通量不变，因此没有感应电流；故C错误；当线圈向导线靠近时，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，其中感应电流方向是a→b→c→d．故D正确．故选BD．‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流周围的磁场方向，掌握感应电流的产生条件，会根据楞次定律判断感应电流的方向．‎ ‎17.某个电子以某一速度射入一电场或磁场，电子重力不计,下列说法正确的是( )‎ A. 若射入电场中，电子可能做匀速直线运动 B. 若射入电场中，电子可能做做匀速圆周运动 C. 若射入匀强磁场中，电子可能做匀速直线运动 D. 若射入匀强磁场中，电子可能做做匀速圆周运动 ‎【答案】BCD ‎【解析】电子射入电场，一定受到电场力作用，合力不为零，不可能做匀速直线运动，故A错误．电子射入点电荷产生电场，可能电场力等于向心力，做匀速圆周运动，故B正确．电子的速度方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，做匀速直线运动，故C正确．电子垂直射入匀强磁场，洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，故D正确．故选BCD．‎ 点睛：解决本题的关键知道匀速运动和圆周运动的条件，知道电荷在电场中一定受电场力，在磁场中可能受洛伦兹力，可能不受洛伦兹力．‎ ‎18.如图所示为速度选择器装置，场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直．一带电量为＋q，质量为m的粒子（不计重力）以速度v水平向右射入，粒子恰沿直线穿过，则下列说法正确的是 A. 若带电粒子带电量为＋2q，粒子将向下偏转 B. 若带电粒子带电量为－2q，粒子仍能沿直线穿过 C. 若带电粒子速度为2v，粒子不与极板相碰，则从右侧射出时电势能一定增大 D. 若带电粒子从右侧水平射入，粒子仍能沿直线穿过 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：粒子恰沿直线穿过，电场力和洛伦兹力均垂直于速度，故合力为零，粒子做匀速直线运动；根据平衡条件，有：，解得：，只要粒子速度为，就能沿直线匀速通过选择器；若带电粒子带电量为，速度不变，仍然沿直线匀速通过选择器；故A错误；若带电粒子带电量为，只要粒子速度为，电场力与洛伦兹力仍然平衡，仍然沿直线匀速通过选择器；故B正确；若带电粒子速度为，电场力不变，洛伦兹力变为2倍，故会偏转，克服电场力做功，电势能增加；故C正确；若带电粒子从右侧水平射入，电场力方向不变，洛伦兹力方向反向，故粒子一定偏转，故D错误．‎ 考点：带电粒子在复合场中的运动 ‎【名师点睛】在速度选择器中，粒子的受力特点：同时受到方向相反的电场力和洛伦兹力作用；粒子能匀速通过选择器的条件：电场力和洛伦兹力平衡，即，，只有速度为的粒子才能沿直线匀速通过选择器；若粒子从反方向射入选择器，所受的电场力和磁场力方向相同，粒子必定发生偏转．‎ 三、填空题（每空3分，共12分）‎ ‎19.质子(p)和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和R，周期分别为Tp和T，则Rp∶R＝_________，Tp∶T＝_________。‎ ‎【答案】(1). 1:2 (2). 1:2‎ ‎【解析】[1]质子（）和α粒子（）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场中，均做匀速圆周运动 由公式 得 可知，半径与这两粒子的质量与电量的比值成正比。即 ‎[2]由公式可知，周期与这两粒子的质量与电量的比值成正比，即 ‎20.下图是等离子体发电机示意图，平行金属板间匀强磁场的磁感应强度 B=0.5T，两板间距离为‎0.2m ， 要使输出电压为220V，则等离子体垂直射入磁场的速度v0=________m/s，a是发电机的________极． (发电机内阻不计)‎ ‎【答案】 (1). 2200 (2). 正 ‎【解析】‎ ‎【详解】根据左手定则，正电荷向上偏，负电荷向下偏，所以上板带正电，即a是电源的正极．两板上有电荷，在两极板间会产生电场，电荷最终在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有：qvB=q，所以：．‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握等离子体进入磁场受到洛伦兹力发生偏转，根据左手定则，正电荷向上偏，负电荷向下偏，在两极板间会产生电场，电荷最终在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡．‎ 四、计算题（本题共3小题，21题8分，22题8分，23题12分，共28分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题目，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎21.磁场中放一与磁场方向垂直的导线,通入的电流是‎2.5 A,导线长‎1 cm,它受到的磁场力为5×10-2 N．问:‎ ‎（1）这个位置的磁感应强度是多大?‎ ‎（2）如果把通电导线中的电流增大到‎5 A时,这一点的磁感应强度是多大?此时导线受到的磁场力为多大？‎ ‎（3）如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,是否可以肯定这里没有磁场?‎ ‎【答案】（1）2T（2）0.1N（3）不能肯定此处没有磁场 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)磁感应强度的大小为 ‎(2)导线电流发生变化，不会影响磁场的变化，故磁场不变还是2T，安培力为 ‎(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行．‎ ‎22.如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场．一质子（质量为m、电荷量为e）以v的速度从点O与MN成30°角的方向射入磁场中，求：‎ ‎(1)质子从磁场中射出时距O点多远？‎ ‎(2)质子在磁场中运动的时间为多少？(要做出粒子运动轨迹图)‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】（1）根据粒子在磁场中运动的半径公式得出半径的大小，结合几何关系求出质子从磁场中射出时距O点的距离． （2）根据粒子在磁场中运动的周期公式，结合圆心角的大小，根据求出质子在磁场中运动的时间．‎ ‎【详解】（1）由左手定则可判断出质子应落在OM之间，根据几何关系可解得圆心角为300°， 根据evB＝得，‎ 则电子出射点距O点的距离等于质子的运动半径，为．‎ ‎ （2）质子在磁场中的运动时间应为 ‎【点睛】解决本题的关键掌握带电粒子在磁场中运动的半径公式和周期公式，结合几何关系进行求解，掌握圆心、半径的确定方法．‎ ‎23.如图甲所示，间距为d、垂直于纸面的两平行板P、Q间存在匀强磁场．取垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻，一质量为m、带电荷量为+q的粒子（不计重力），以初速度由Q板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区．当和取某些特定值时，可使时刻入射的粒子经时间恰能垂直打在P板上（不考虑粒子反弹）。上述为已知量。‎ ‎ ‎ ‎（1）若 ，求；‎ ‎（2）若，求粒子在磁场中运动时加速度的大小；‎ ‎（3）若，为使粒子仍能垂直打在P板上，求。‎ ‎【答案】（1）（2） （3） 或 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设粒子做匀速圆周运动的半径，由牛顿第二定律得 ‎ ……①‎ 据题意由几何关系得 ‎ ……②‎ 联立①②式得 ‎ ……③‎ ‎（2）设粒子做圆周运动的半径为，加速度大小为，由圆周运动公式得 ‎ ……④‎ 据题意由几何关系得 ‎ ……⑤‎ 联立④⑤式得 ‎ ……⑥‎ ‎（3）设粒子做圆周运动的半径为，周期为，由圆周运动公式得 ‎……⑦‎ 由牛顿第二定律得 ‎ ……⑧‎ 由题意知 ，代入⑧式得 ‎ ……⑨‎ 粒子运动轨迹如图所示，、为圆心，、连线与水平方向夹角为，在每个内，只有A、B两个位置才有可能垂直击中P板，且均要求，由题意可知 ‎ ……⑩‎ 设经历完整的个数为（，1，2，3．．．．．．）‎ 若在B点击中P板，据题意由几何关系得 ‎ ……⑪‎ 当n=0时，无解；‎ 当n=1时联立⑨⑪式得 或（）……⑫‎ 联立⑦⑨⑩⑫式得 ‎……⑬‎ 当时，不满足的要求；‎ 若在B点击中P板，据题意由几何关系得 ‎……⑭‎ 当时无解 当时，联立⑨⑭式得 ‎ 或（）……⑰‎ 联立⑦⑧⑨⑩⑰式得 ‎ ……⑱‎ 当时，不满足的要求。‎