河北省安平中学2020学年高二物理上学期期中试题（普通班）

河北省安平中学2020学年高二物理上学期期中试题（普通班）

安平中学2020学年上学期期中考试 ‎ 高二物理试题 ‎(考试时间:90分钟 分值:110分)‎ 一、选择题：本题共15个小题，有的小题只有一项符合题目要求，有的小题有多项符合题目要求.全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.满分共60分.‎ ‎1.如图所示，闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，当磁感应强度逐渐增大时，以下说法正确的是(　　)‎ A．线圈中产生顺时针方向的感应电流 B．线圈中产生逆时针方向的感应电流 C．线圈中不会产生感应电流 D．线圈面积有缩小的倾向 ‎2.如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中(　　)‎ A．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥 B．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥 C．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引 D．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引 ‎3.在水平面内有一固定的U型裸金属框架，框架上静止放置一根粗糙的金属杆ab，整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，如图所示。下列说法中正确的是(　　)‎ A．只有当磁场方向向上且增强，ab杆才可能向左移动 B．只有当磁场方向向下且减弱，ab杆才可能向右移动 C．无论磁场方向如何，只要磁场减弱，ab杆就可能向右移动 D．当磁场变化时，ab杆中一定有电流产生，且一定会移动 ‎4.如图所示，当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时，线圈c向右摆动，则ab的运动情况是(　　)‎ A．向左或向右匀速运动 B．向左或向右减速运动 C．向左或向右加速运动 D．只能向右匀加速运动 ‎5.‎ 如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆，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(垂直纸面向里)。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小，下列说法正确的是(　　)‎ A．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由b经R到d B．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由d经R到b C．MN受到的安培力大小FA＝，方向水平向右 D．MN受到的安培力大小FA＝，方向水平向左 ‎6.（多选）如图甲所示，abcd是匝数为100匝、边长为10 cm、总电阻为0.1 Ω的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的是(　　)‎ A．导线圈中产生的是大小和方向都不变的恒定电流 B．在t＝2.5 s时导线圈产生的感应电动势为1 V C．在0～2 s内通过导线横截面的电荷量为20 C D．在t＝1 s时，导线圈内电流的瞬时功率为10 W ‎7.（多选）如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN始终保持静止，则0～t2‎ 时间内(　　)‎ A．电容器C的电荷量大小始终不变 B．电容器C的a板先带正电后带负电 C．MN所受安培力的大小始终不变 D．MN所受安培力的方向先向右后向左 ‎8.如图甲所示,单匝矩形线圈abcd垂直固定在匀强磁场中。规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,以逆时针方向为电流正方向,以向右方向为安培力正方向,下列关于bc段导线中的感应电流i和受到的安培力F随时间变化的图象正确的是( )‎ A B C D ‎.‎ ‎9.如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5 m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1‎ ‎ Ω。一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2 kg，接入电路的电阻为1 Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8 T。将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6)(　 　)‎ A．2.5 m/s　1 W　　　　　　　 B．5 m/s　1 W C．7.5 m/s　9 W D．15 m/s　9 W ‎10.（多选）如图所示，固定在倾角为θ＝30°的斜面内的两根平行长直光滑金属导轨的间距为d＝1 m，其底端接有阻值为R＝2 Ω的电阻，整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度大小为B＝2 T的匀强磁场中。一质量为m＝1 kg(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触。现杆在沿斜面向上、垂直于杆的恒力F＝10 N作用下从静止开始沿导轨向上运动距离L＝6 m时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为r＝2 Ω，导轨电阻不计，重力加速度大小为g＝10 m/s2。则此过程(　　 )‎ A．杆的速度最大值为5 m/s B．流过电阻R的电量为6 C C．在这一过程中，整个回路产生的焦耳热为17.5 J D．流过电阻R电流方向为由c到d ‎11.（多选）‎ 竖直放置的平行光滑导轨，其电阻不计，磁场方向如图所示，磁感应强度B＝0.5 T，导体ab及cd长均为0.2 m，电阻均为0.1 Ω，重均为0.1 N，现用竖直向上的力拉导体ab，使之匀速上升(与导轨接触良好)，此时释放cd，cd恰好静止不动，那么ab上升时，下列说法正确的是(　 　)‎ A．ab受到的拉力大小为0.2 N B．ab向上的速度为2 m/s C．在2 s内，拉力做功转化的电能是0.8 J D．在2 s内，拉力做功为0.6 J ‎12.（多选）如图所示，一单边有界磁场的边界上有一粒子源，以与水平方向成θ角的不同速率，向磁场中射入两个相同的粒子1和2，粒子1经磁场偏转后从边界上A点出磁场，粒子2经磁场偏转后从边界上B点出磁场，OA＝AB，则(　 　)‎ A．粒子1与粒子2的速度之比为1∶2‎ B．粒子1与粒子2的速度之比为1∶4‎ C．粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶1‎ D．粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶2‎ ‎13.如图所示，有界匀强磁场边界线SP∥‎ MN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场，粒子的带电荷量相同，其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角，设两粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2，则t1∶t2为(重力不计)(　 　)‎ A．1∶3　　　　　　　　 B．4∶3‎ C．1∶1 D．3∶2‎ ‎14.（多选）在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子和，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子P＋在磁场中转过θ＝30°后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子和(　 　)‎ A．在电场中的加速度之比为1∶1‎ B．在磁场中运动的半径之比为2∶1‎ C．在磁场中转过的角度之比为1∶2‎ D．离开电场区域时的动能之比为1∶3‎ ‎15.（多选）如图是一个回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(12H)和氦核(24‎ He)，下列说法中正确的是(　　)‎ A．它们的最大速度相同 B．它们的最大动能相同 C．两次所接高频电源的频率相同 D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能 二.计算题：（本题共3个小题，共50分.要求写出必要的答题过程.）‎ ‎16.（10分）如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。不计带电粒子所受重力。‎ ‎(1)求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；‎ ‎(2)为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小。‎ ‎17.（20分）(1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L＝0.3 m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1＝0.5 T。一根直金属杆MN以v＝2 m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。杆MN的电阻r1＝1 Ω，导轨的电阻可忽略。求杆MN中产生的感应电动势E1。‎ ‎(2)如图乙所示，一个匝数n＝100的圆形线圈，面积S1＝0.4 m2，电阻r2＝1 Ω。在线圈中存在面积S2＝0.3 m2垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示。求圆形线圈中产生的感应电动势E2。‎ ‎(3)将一个R＝2 Ω的电阻分别与图甲和图乙中的a、b端相连接，然后b端接地。试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？并求出较高的电势φa。‎ ‎18.（20分）如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L＝1 m，电阻R＝0.4 Ω，导轨上停放一质量m＝0.25 kg 、电阻r＝0.1 Ω的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B＝0.25 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示。‎ ‎(1)求金属杆运动的加速度；‎ ‎(2)求第5 s末外力F的瞬时功率。‎ 高二物理答案（普通班）‎ 选择题：每题4分，部分2分，共60分 ‎1.C 2.B 3.C 4.B 5.A 6.CD 7.AD 8.B 9.B 10.AC ‎11.AB 12.AC 13.D 14.CD 15.AC ‎16.（10分）(1)　　(2)vB ‎(1)洛伦兹力提供向心力，有f＝qvB＝m 带电粒子做匀速圆周运动的半径R＝ 匀速圆周运动的周期T＝＝。‎ ‎(2)粒子受电场力F＝qE，洛伦兹力f＝qvB。粒子做匀速直线运动，则qE＝qvB 电场强度的大小E＝vB。‎ ‎17.（20分）答案：(1)0.3 V　(2)4.5 V　(3)与图甲中的导轨相连接a端电势高　φa＝0.2 V 解析：(1)杆MN做切割磁感线的运动，‎ 产生的感应电动势E1＝B1Lv＝0.3 V。‎ ‎(2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化，‎ 产生的感应电动势E2＝nS2＝4.5 V。‎ ‎(3)题图甲中φa>φb＝0，题图乙中φa<φb＝0，所以当电阻R与题图甲中的导轨相连接时，a端的电势较高。‎ 此时通过电阻R的电流I＝ 电阻R两端的电势差φa－φb＝IR a端的电势φa＝IR＝0.2 V。‎ ‎18.（20分）答案：(1)2 m/s2　(2)17.5 W 解析：(1)U＝ε·＝，U∝v，因U随时间均匀变化，故v也随时间均匀变化，金属杆做匀加速直线运动。‎ k＝＝·＝a· 解得：a＝＝ m/s2＝2 m/s2。‎ ‎(2)F＝F安＋ma＝BIL＋ma＝＋ma＝0.25t＋0.5‎ P＝Fv＝(0.25t＋0.5)at＝17.5 W。‎