【物理】山西省太原市第五十三中学2019-2020学年高二上学期12月月考试题（理）（解析版）

【物理】山西省太原市第五十三中学2019-2020学年高二上学期12月月考试题（理）（解析版）

山西省太原市第五十三中学2019-2020学年高二上学期 ‎12月月考物理试题（理）‎ 一、选择题（40）‎ ‎1.下列说法中正确的是(　　)‎ A. 磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定:把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值,即B=.‎ B. 通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零 C. 磁感应强度B=只是定义式,它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置,与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关 D. 通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定义磁感应强度，要注意该定义式的条件；故A错误。‎ B．通电导线在某点不受磁场力的作用，可能是导线的方向与磁场的方向平行，该点的磁感应强度不一定为零；故B错误。‎ C．磁感应强度是反映磁场力的性质的物理量，是采用比值的方法来定义的，该公式是定义式而不是决定式，磁场中各处的B值是唯一确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向无关；故C正确。‎ D．根据左手定则可知，磁感应强度的方向与安培力的方向垂直，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎2.关于电场强度与磁感应强度，以下说法正确的是（　　）‎ A. 电场强度是反映电场强弱和方向的物理量，与放入的试探电荷无关 B 由E＝可知，当r趋于0时，电场强度趋于无限大 C. 电流元在磁场中不受安培力则该处磁感应强度为零 D. 磁感应强度的方向与垂直磁场方向放入的通电导体受的安培力方向相同 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】电场强度是由电场本身决定的，与放入电场中的试探电荷无关，故A正确；根据库仑定律的使用条件可知，当r趋于0时，公式E＝不再成立．故B错误；电流元在磁场中不受安培力可知是电流元与磁场的方向平行，该处磁感应强度不一定为零．故C错误；根据左手定则可知，磁感应强度的方向与垂直磁场方向放入的通电导体受的安培力方向垂直，故D错误；故选A．‎ ‎3.如图，矩形线圈abcd的长与宽分别为2L和L，虚线内有界匀强磁场的磁感应强度为B，O1、O2分别为ad、bc的中点，下列判断正确的是（　　）‎ A. 此时穿过线圈abcd的磁通量为2BL2‎ B. 线圈绕ab边向纸外旋转60°角时，穿过线圈的磁通量为BL2‎ C. 线圈绕cd边向纸外旋转60°角时，穿过线圈的磁通量为BL2‎ D. 在线圈绕bc边向纸外旋转60°角的过程中，穿过线圈磁通量的变化量为BL2‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为Φ=BS，图中S有磁感线穿过线圈的面积，即为有效面积．当线圈以不同的边为轴从图中位置转过60°的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积．‎ ‎【详解】只有一半的线圈在磁场中，所以磁通量为：Φ1＝B•L•L＝BL2，故A错误；当线圈以ab为轴从图中位置转过60°的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积为：S＝L•2Lcos60°＝L2，磁通量：Φ2＝BL2，故B正确；线框以cd边为轴转过60°时，线圈在垂直于磁场方向投影的面积为0，磁通量：Φ3＝0．故C错误；线框以bc边为轴转过60°时，线圈在垂直于磁场方向投影的面积为：S′＝L•Lcos60°＝0.5L2，磁通量：Φ4＝0.5BL2，所以穿过线框的磁通量变化量是0.5BL2，故D错误；故选B．‎ ‎【点睛】本题考查对于匀强磁场中磁通量的求解能力．对于公式Φ=BScosα，Scosα为线圈在在垂直于磁场方向投影的面积．‎ ‎4.关于静电力、安培力与洛伦兹力，下列说法正确的是（　　）‎ A. 电荷放入静电场中一定会受静电力，静电力的方向与该处电场强度的方向相同 B. 通电导线放入磁场中一定受安培力，安培力方向与该处磁场方向垂直 C. 电荷放入磁场中就会受到洛伦兹力，洛伦兹力的方向与该处磁场方向垂直 D. 当电荷的速度方向与磁场方向垂直时受到的洛伦兹力最大，方向与磁场方向垂直 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】电荷放入静电场中一定会受静电力，正电荷受到的静电力的方向与该处电场强度的方向相同，负电荷受到的静电力的方向与该处电场强度的方向相反，故A错误；通电导线放入磁场中不一定受安培力，例如电流方向与磁场方向平行时不受安培力，故B错误；静止的电荷放入磁场中不受洛伦兹力，运动电荷的速度方向与磁感应线平行时也不受洛伦兹力，故C错误；当电荷的速度方向与磁场方向垂直时受到的洛伦兹力最大，即F＝qvB，方向与磁场方向垂直，故D正确．故选D．‎ ‎5.在如图所示的逻辑电路中，当A端输入电信号”1”、B端输入电信号”0”时，则在C和D端输出的电信号分别为 A. 1和0 B. 0和1 C. 1和l D. 0和0‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】B端输入电信号“0”时，经过非门输出端D为“1”，AD为与门输入端，输入分别为“1”、“1”，经过与门输出端C为“1”。故C正确，ABD错误。‎ ‎6.如图，长为3L的直导线折成边长分别为ac＝L、cd＝2L直角导线，置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以大小为I、方向如图的电流时，该通电导线受到的安培力大小为（　　）‎ A. 3BIL B. BIL C. BIL D. BIL ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据几何关系计算出有效长度，由安培力公式F=BIL进行计算安培力大小即可．‎ ‎【详解】导线在磁场内有效长度为：L′＝，故该通电导线受到安培力大小为F＝BIL′＝BIL，故B正确，ACD错误．故选B．‎ ‎【点睛】本题主要是考查安培力的计算，解答本题要掌握安培力的计算公式，知道公式中各量表示的物理意义．‎ ‎7.如图，在正三角形ABC的B、C两点垂直纸面放置电流均为I的长直导线，电流方向如图所示，每条直线中电流在A点产生的磁感应强度大小均为B．空间内有平行于三角形ABC平面的匀强磁场，磁感应强度为B0．已知A点的磁感应强度为零，则（　　）‎ A. 匀强磁场B0的方向平行于BC向左 B. 匀强磁场B0的方向平行于BC向下 C. B0＝B D. B0＝B ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据右手螺旋定则得出两根通电导线在A点的磁感应强度的方向，根据平行四边形定则得出合场强的大小．‎ ‎【详解】如图，两磁感应强度为B，方向夹角为60°，根据平行四边形定则得到，合磁感应强度大小为B′＝2Bcos30°＝B，平行于BC向左，A点的磁感应强度为零，则匀强磁场，磁感应强度为B0＝B，平行于BC向右；故ABC错误，D正确．故选D．‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断通电电流周围的磁场方向，以及知道磁感应强度是矢量，合成遵循平行四边形定则．‎ ‎8.将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列图中能正确反映各量间关系的是(　　) ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 详解】AC．B、L一定，且F与I成正比，故选项C正确、选项A错误．‎ BD．由B＝或F＝BIL知：匀强磁场中B恒定不变，故选项B正确、D错误．‎ 故选BC.‎ ‎【点睛】磁感应强度B是由磁场本身决定的；安培力的计算式：F=BIL，式中的B由磁场决定，而F与IL成正比变化关系．‎ ‎9.如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，此时小磁针的极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是 A. 向右飞行的正离子束 B. 向左飞行的正离子束 C. 向右飞行的电子束 D. 向左飞行的电子束 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】向左飞行的正离子形成的电流方向向左，根据安培定则可知，离子在下方产生的磁场方向向外，则N极转向外，S极转向里，向右飞行的负离子形成的电流方向向左，根据安培定则可知，离子在下方产生的磁场方向向外，则N极转向外，S极转向里，故BC正确．‎ ‎10.如图所示,可自由转动的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。‎ 二、实验题（20）‎ ‎11.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请根据所学知识填空：‎ ‎（1）关于多用电表的使用，下列说法中正确的是_____．‎ A．在测量未知电压时，必须先选择电压最大的量程进行试测 B．换用不同倍率测量电阻时，都必须重新进行欧姆调零 C．测量电路中的电阻时，不用把该电阻与电源断开 D．测量定值电阻时，如果红、黑表笔插错插孔，但不会影响测量结果 ‎（2）进行某次测量时，指针在表盘的位置如图所示：若所选档位为直流50mA挡，则示数为_____mA；若所选档位为电阻×100Ω挡，则示数为_____Ω．‎ ‎（3）某一型号的二极管，其两端分别记为A和B，现用电表的欧姆挡判断其正负极．将多用电表的红表笔与二极管的A端、黑表笔与二极管的B端相连时，表的指针偏转角度很小；调换表笔连接后，表的指针偏转角度很大，可知该二极管的正极为_____（选填“A”或“B”）端．‎ ‎【答案】（1）ABD； （2）22.0， 1900； （3）A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）测量未知电压要用最大量程试测；用欧姆档，每次换档都要进行欧姆调零；测量电阻要把电阻从电路中独立出来；测量定值电阻时红、黑表笔插错插孔，与电路无影响，不会影响测量结果．‎ ‎（2）电表的读数要注意估读，欧姆表的读数要注意倍率．‎ ‎（3）二极管正向导通，反向截止．‎ ‎【详解】（1）测量未知电压要用最大量程试测，则A正确；用欧姆档，每次换档都要进行欧姆调零，则B正确；测量电阻要把电阻从电路中独立出来，则C错误；测量定值电阻时红、黑表笔插错插孔，与电路无影响，不会影响测量结果，则D正确；故选ABCD.‎ ‎（2）直流50mA挡最小分度为1mA，则读数为22.0mA，电阻×100Ω挡，读数为19×100＝1900Ω．‎ ‎（3）用欧姆档，电流由黑表笔流出，接地极管正极则导通，接负极为截止，因与B端相连时，表的指针偏转角度很小，则B为负极，A为正极．‎ ‎12.为测某新型手机电池的电动势和内阻，某同学设计了如图甲所示的电路，电路中R0为定值电阻．‎ ‎（1）请按电路图完成图乙中实物图的连接________．‎ ‎（2）电路中，定值电阻R0的主要作用是_____．‎ ‎（3）实验中，逐次改变电阻箱接入电路的阻值R，读出与R对应的电压表的示数U，绘出如图丙所示的 图象．若已知图线的斜率为k，纵轴截距为b，则所测电池电动势E＝_____，内阻r＝_____．‎ ‎【答案】（1） （2）保护电路；（3） ； ﹣R0．‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据图甲所示电路图连接实物电路图．‎ ‎（2）定值电阻在电路中起保护电路的作用．‎ ‎（3）根据图示电路图应用欧姆定律求出图线的函数表达式，然后求出电源电动势与内阻．‎ ‎【详解】（1）根据图甲所示电路图连接实物电路图如图所示：‎ ‎（2）电路中，定值电阻R0的主要作用是保护电路．‎ ‎（3）由图甲所示电路图可知，电源电动势：E＝U+I（r+R0）＝U+（r+R0），整理得：，由图示图线可知，图线斜率：k＝，纵轴截距：b＝，电源电动势：E＝，电源内阻：r＝﹣R0；‎ ‎【点睛】为防止电阻箱接入电路的阻值为零时导致电源短路造成的危害，在电路中需要接入保护电阻；根据图示电路图应用欧姆定律求出图线函数表达式是解题的关键．‎ 三、计算 ‎13.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．‎ ‎14.如图，两根间距为L＝0.5m的平行光滑金属导轨间接有电动势E＝3V、内阻r＝1Ω的电源，导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°．金属杆ab垂直导轨放置，质量m＝0.2kg．导轨与金属杆接触良好且金属杆与导轨电阻均不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中．当R0＝1Ω时，金属杆ab刚好处于静止状态，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．‎ ‎（1）求磁感应强度B的大小；‎ ‎（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，求金属杆的加速度．‎ ‎【答案】（1）2T；（2）1.5m/s2，方向沿斜面向上．‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）当R0=1Ω时，根据闭合电路的欧姆定律求解电流强度，由平衡条件求解磁感应强度；‎ ‎（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，此时安培力的方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律求解加速度大小．‎ ‎【详解】（1）当R0＝1Ω时，根据闭合电路的欧姆定律可得 根据左手定则可知安培力方向水平向右；‎ 由平衡条件有：BILcosθ＝mgsinθ 解得B＝2T；‎ ‎（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，此时安培力的方向沿斜面向上，大小不变；‎ 根据牛顿第二定律可得：BIL﹣mgsinθ＝ma 解得：a＝1.5m/s2，方向沿斜面向上．‎ ‎【点睛】本题主要是考查安培力作用下的导体棒的平衡问题，解答此类问题要明确导体棒的受力情况，结合平衡条件列方程解答．‎ ‎15.如图所示，长为L、质量为m 的导体棒用细线悬挂放入某匀强磁场中，导体棒与磁场方向垂直，当导体棒中通过的电流为I时，细线上的拉力恰好为零，求磁感应强度B为多大？磁场方向如何？‎ ‎【答案】,方向垂直纸面向里.‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】由细线拉力恰好为0可知，磁场力为：‎ F=mg 又F=BIL 解得：，方向垂直纸面向里.‎ ‎16.水平面上有电阻不计的U形金属导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）.现垂直于导轨放一根质量为m、接入电阻为R的金属棒ab，并加一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ，且斜指向右上方，如图所示.重力加速度为g，求：‎ ‎（1）当ab棒静止时，ab棒受到的支持力和摩擦力各为多少；‎ ‎（2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的最小值及其方向.‎ ‎【答案】（1），；（2），方向水平向右 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）从b向a看，金属棒受力如图所示，竖直方向有：N+Fcosθ=mg，‎ 水平方向有f=Fsinθ，‎ 而F=BIL，，‎ 联立可得，.‎ ‎（2）若ab棒受到的支持力为零，则，‎ 所以，‎ 当cosθ=1时，B有最小值，，此时F=mg，方向竖直向上，‎ 依据左手定则，可知此时磁感应强度方向水平向右.‎