2017-2018学年河北省故城县高级中学高二12月月考物理试题

2017-2018学年河北省故城县高级中学高二12月月考物理试题

‎2017-2018学年河北省故城县高级中学高二12月月考物理试题 ‎ 2017.12‎ ‎ 一．选择题（1-8为单项选择题，每题只有一个正确选项。9-12为多选题。共12小题，满分48分）‎ ‎1．关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是（ ）‎ A．运动电荷在某点不受洛仑兹力的作用，这点的磁感应强度必为零 B．运动电荷所受洛仑兹力的方向一定垂直于磁场方向，一定垂直于粒子速度方向 C．电子射线受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛仑兹力对电子做功的结果 D．电荷的运动方向、磁感应强度和电荷所受洛仑兹力的方向一定互相垂直 ‎2．如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，长度关系为c最长，b最短，将c弯成一直径与b等长的半圆，将装置置于向下的匀强磁场中，在接通电源后，三导体棒中有等大的电流通过，则三棒受到安培力的大小关系为（ ）‎ A．Fa＞Fb＞Fc B．Fa=Fb=Fc C. Fa＞Fb=Fc D．Fb＜Fa＜Fc ‎ ‎3．如图所示，在粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带正电小球，整个装置处在有水平匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场组成的足够大的复合场中，小球由静止开始下滑，在整个运动过程中，关于描述小球运动的v﹣t图象中正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A． B． C． D．‎ ‎4．如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r．圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为（ ）‎ A．1：1 B．1：2 C．1：4 D．4：1‎ ‎5．如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里．三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，质量分别为ma，mb，mc．已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动．下列选项正确的是（ ）‎ A．ma＞mb＞mc B．mb＞ma＞mc C．mc＞ma＞mb D．mc＞mb＞ma ‎6．如图所示，正方形线框abcd位于纸面内，边长为L，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为（ ）‎ ‎ ‎ A．BL2 B．4BL C． D．2BL ‎7．如图所示，一带负电的离子束沿图中箭头方向通过两磁极间时，它受的洛伦兹力方向（ ）‎ ‎ ‎ A．向下 B．向上 C．向N极 D．向S极 ‎8．彼此绝缘、相到垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，穿过闭合线圈的磁通量可能为零的是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎9 质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ．有电流时ab恰好在导轨上静止，如图所示．如图是沿b→a的方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是（ ）‎ ‎ ‎ A． B． C． D．‎ ‎ 10.如图所示，以O为圆心、MN为直径的圆的左半部分内有垂直纸面向里的匀强磁场，三个不计重力、质量相同、带电量相同的带正电粒子a、b和c以相同的速率分别沿ao、bo和co方向垂直于磁场射入磁场区域，已知bo垂直MN，ao、co和bo的夹角都为30°，a、b、c三个粒子从射入磁场到射出磁场所用时间分别为ta、tb、tc，则下列给出的时间关系可能的是（ ）‎ ‎ ‎ A．ta＜tb＜tc B．ta=tb＜tc C．ta＜tb=tc D．ta=tb=tc ‎11.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（ ）‎ A．增大磁场的磁感应强度 B．增大匀强电场间的加速电压 C．增大D形金属盒的半径 D．减小狭缝间的距离 ‎12．如图长L、质量为m的导体棒ab，被两轻质细线水平悬挂，静置于匀强磁场中；当ab中通过如图的恒定电流I时，ab棒摆离原竖直面，在细绳与竖直方向成θ角的位置再次处于静止状态；已知ab棒始终与磁场方向垂直，则磁感应强度的大小可能是（ ）‎ ‎ ‎ A． B． C． D．‎ ‎ ‎ 二．填空题（共2小题，满分14分）‎ ‎13．（6分）如图所示，质量为m、带电量为+q的液滴，处在水平方向的匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，液滴运动的速度为v，如要液滴在竖直平面内做匀速圆周运动，则施加一电场，其电场方向应是 ‎ ‎，电场强度大小为 ，液滴绕行方向为 ．（从纸外往纸内看）‎ ‎ ‎ ‎14．（8分）电磁流量计是一根管道，内部没有任何阻碍流体流动的结构．现给你一个非磁性材料做成的圆形管道和一个已知磁感应强度为B的匀强磁场，并让此圆形管道垂直磁场放置．回答下列问题：‎ ‎（1）还需选用哪些器材方可测出管中液体的流量： ．‎ ‎（2）要测出流量，还需测量的物理量有： ．‎ ‎（3）用所给的和测得的物理量写出流量的表达式： ．‎ ‎（4）用此装置有哪些优点： 、 （至少说出两点）‎ ‎ 评卷人 ‎ ‎ 得 分 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 三．计算题（共3小题，满分38分）‎ ‎15．（10分）如图所示，电源电动势E=3V，内阻不计，水平导轨不计电阻，不计摩擦阻力，宽为0.2m．在导轨上搁一导体，其电阻为3Ω，串联电阻R的阻值为3Ω，现用水平细绳通过定滑轮吊着质量为0.01kg的重物，此时重物对地面的压力恰好为零，则竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B为多大？‎ ‎ ‎ ‎16．（12分）在直角区域aOb内，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，一质量为m、电量为q的带电粒子从O点沿纸面以速度v射入磁场中，速度方向与边界Ob成30°角．粒子从Ob边射出，求：‎ ‎（1）粒子带正电还是负电？在磁场中运动的时间为多少？‎ ‎（2）若磁场的磁感应强度为2B，仍以速度v射入磁场，求从磁场出来的位置离开O点的距离为多少？‎ ‎ ‎ ‎17．（16分）如图所示，在xOy平面坐标系的第I象限内有沿x轴负方向的匀强电场，其场强大小为E=4×105V/m，第 II象限有垂直平面向里的匀强磁场B．一个带正电粒子以速度大小．v0=2×‎107m/s从上A点沿y轴正方向射人电场，并从C点进人磁场．已知A点坐标为（‎0.2m，0），该粒子的比荷=2.5×‎109C/kg，不计粒子的重力．‎ ‎（l）求C点的坐标；‎ ‎（2）求粒子刚进入磁场时的速度；‎ ‎（3）若要使粒子不能进入第 III象限，求磁感应强度B的大小．‎ ‎ ‎ 高级中学高二物理月考试题 参考答案与试题解析 ‎ 一．选择题（共12小题，满分48分，每小题4分）‎ ‎1．B 2．C． 3．D． 4．A 5．B． 6．C 7．A ‎ 8．B 9．BD ‎ 10．ACD【解答】解：三个正粒子做匀速圆周运动的半径相同，但大小与磁场圆半径大小不确定，而最容易射出磁场的是a粒子，最不容易射出的是c粒子．可以分下列情况进行考虑：‎ ‎1、若半径较大只有c粒子恰好不射出场区（c粒子从M点射出）那么a、b 粒子肯定从MN边界射出，且b的偏转角a的偏转角但小于c的偏转角，则ta＜tb＜tc 选项A正确．‎ ‎2、若半径较小，a粒子恰从M射出，则三个粒子均在磁场区域运动，且偏转角相等，所以ta=tb=tc，选项D正确．‎ ‎3、若半径介于上述两种情况之间，可能只有b、c粒子在磁场中运动，即只有a粒子射出MN边界，那么ta＜tb=tc，所以选项C正确．‎ 由以上分析可知选项ACD正确，选项B错误．‎ 故选：ACD ‎11．AC ‎ ‎12．AB 解答】解：先求出所加磁场的磁感应强度最小值．要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，‎ 安培力的最小值为：Fmin=mgsin θ，‎ 即：ILBmin=mgsin θ，‎ 所以 Bmin=，所加磁场的方向应平行于悬线向上．所以B=和B=都不可能．‎ 若磁感应强度方向竖直向下，根据左手定则，直导线所受安培力方向水平向外，根据平衡条件得：‎ BILcosθ=mgsinθ 所以 B=，故AB正确，CD错误；‎ 故选：AB ‎ ‎ ‎ 二．填空题（共2小题，满分14分）‎ ‎13．（6分）如图所示，质量为m、带电量为+q的液滴，处在水平方向的匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，液滴运动的速度为v，如要液滴在竖直平面内做匀速圆周运动，则施加一电场，其电场方向应是 竖直向上 ，电场强度大小为 ，液滴绕行方向为 逆时针 ．（从纸外往纸内看）‎ ‎ ‎ ‎【解答】解：液滴带正电，判断在最高点受向下的磁场力，根据左手定则知粒子此时向左运动，即绕行方向为逆时针；‎ 液滴做匀速圆周运动，则重力与电场力应平衡，故受向上的电场力，则电场强度方向竖直向上：‎ 则：mg=qE，解得：E=；‎ 故答案为：竖直向上；；逆时针．‎ ‎ ‎ ‎14．（8分）电磁流量计是一根管道，内部没有任何阻碍流体流动的结构．现给你一个非磁性材料做成的圆形管道和一个已知磁感应强度为B的匀强磁场，并让此圆形管道垂直磁场放置．回答下列问题：‎ ‎（1）还需选用哪些器材方可测出管中液体的流量： 电压表，刻度尺 ．‎ ‎（2）要测出流量，还需测量的物理量有： 电压，管的直径 ．‎ ‎（3）用所给的和测得的物理量写出流量的表达式： ．‎ ‎（4）用此装置有哪些优点： 范围宽 、 反应快 （至少说出两点）‎ ‎【解答】解：因为电磁流量计是一根管道，内部没有任何阻碍液体流动的结构，所以可以用来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量．它具有测量范围宽、反应快、易与其他自动控制装置配套等优点．当导电液体流过磁场区域时，相当于长为D（D为管道直径）的一段导体切割磁感线，产生感应电动势E=BLv．其中L=D，v为流速．‎ 根据液体流量，‎ 可得：‎ 将其代入E=BLv，‎ 得：E=‎ 则：‎ ‎ 由表达式可知，需要测量电压，故要用电压表，要测直径，故需要刻度尺 故答案为：‎ ‎（1）电压表、刻度尺 ‎（2）电压、管的直径 ‎（3）‎ ‎（4）它具有测量范围宽、反应快、易与其他自动控制装置配套等优点 ‎ 三．计算题（共3小题，满分38分）‎ ‎15．（10分）如图所示，电源电动势E=3V，内阻不计，水平导轨不计电阻，不计摩擦阻力，宽为0.2m．在导轨上搁一导体，其电阻为3Ω，串联电阻R的阻值为3Ω，现用水平细绳通过定滑轮吊着质量为0.01kg的重物，此时重物对地面的压力恰好为零，则竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B为多大？‎ ‎ ‎ ‎【解答】解：根据左手定则可知，棒受力向左，要提起重物，安培力 F=Mg ‎ 且 F=BIL ‎ 电路中的电流 联立得：B=1T 答：竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B为1T．‎ ‎ 16．（12分）在直角区域aOb内，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，一质量为m、电量为q的带电粒子从O点沿纸面以速度v射入磁场中，速度方向与边界Ob成30°角．粒子从Ob边射出，求：‎ ‎（1）粒子带正电还是负电？在磁场中运动的时间为多少？‎ ‎（2）若磁场的磁感应强度为2B，仍以速度v射入磁场，求从磁场出来的位置离开O点的距离为多少？‎ ‎ ‎ ‎【解答】解：（1）粒子的运动轨迹如图所示，由左手定则可判断粒子带负电．‎ 粒子做匀速圆周运动时，洛仑兹力提供向心力为：‎ qvB=m得：R= T=‎ 由几何关系，粒子运动的圆心角为60°．则粒子在磁场中运动的时间为：‎ t= 联立得：t=‎ ‎（3）若磁感应强度为2B，则粒子的半径为：r=，‎ 粒子的圆心角不变，由几何关系可得粒子从磁场出来的位置离开O点的距离为：‎ L=2rsin30°=‎ 答：1）粒子带负电，磁场中运动的时间为．‎ ‎（2）若磁场的磁感应强度为2B，仍以速度v射入磁场，则从磁场出来的位 置离开O点的距离为 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎17．（16分）如图所示，在xOy平面坐标系的第I象限内有沿x轴负方向的匀强电场，其场强大小为E=4×105V/m，第 II象限有垂直平面向里的匀强磁场B．一个带正电粒子以速度大小．v0=2×‎107m/s从上A点沿y轴正方向射人电场，并从C点进人磁场．已知A点坐标为（‎0.2m，0），该粒子的比荷=2.5×‎109C/kg，不计粒子的重力．‎ ‎（l）求C点的坐标；‎ ‎（2）求粒子刚进入磁场时的速度；‎ ‎（3）若要使粒子不能进入第 III象限，求磁感应强度B的大小．‎ ‎【解答】解：（l）粒子在第I象限内的运动类似平抛运动，轨迹如图 ‎ xA=① F=Qe ② F=ma ③ y=v0t ④‎ 联立解得，y=0.4m ⑤‎ 故粒子经过y轴时的坐标为（0，0.4m）‎ ‎（2）设粒子进入磁场时的速度为v ‎ vx=at ⑥‎ vy=v0⑦‎ ‎ v=⑧‎ 联立解得，v=2m/s ⑨‎ 又因为tanα= ⑩‎ 所以α=45° ‎ 故速度为：v=2m/s，与y轴的夹角为45°．‎ ‎（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，其最大半径为R的圆弧轨迹如图 ‎ θ=90°﹣α=45° ‎ ‎ R（l+cosθ）=y ‎ qvB=‎ 解得磁感应强度最小值为Bmin=2（1+ ）×10﹣2T 则第 II象限内的磁场磁感应强度B≥2（1+ ）×10﹣2T．‎ 答：（l）C点的坐标为（0，0.4m）．‎ ‎（2）粒子刚进入磁场时的速度为2m/s，与y轴的夹角为45°．‎ ‎（3）若要使粒子不能进入第 III象限，磁感应强度B的大小B≥2（1+ ）×10﹣2T．‎ ‎ ‎ ‎ ‎