2017-2018学年江西省南昌市八一中学高二1月月考物理试题 解析版

2017-2018学年江西省南昌市八一中学高二1月月考物理试题 解析版

江西省南昌市八一中学2017-2018学年高二1月月考物理试题 一．选择题 ‎1. 如图，直线电流磁场的磁感线,哪个图是正确的 ( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】根据右手螺旋定则，拇指指电流方向，弯曲的四指指磁场方向，可知磁场方向为逆时针，且靠近电流周围的磁场较大，故A正确 故选A ‎2. 如图，带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是(　　)‎ A. N极竖直向上 B. N极竖直向下 C. N极沿轴线向左 D. N极沿轴线向右 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：带负电金属环，如图所示的旋转．则金属环的电流方向与旋转方向相反．再由右手螺旋定则可知磁极的方向：左端N极，右端S极．因此小磁针N极沿轴线向左．故C正确，ABD错误；故选C．‎ 考点：右手螺旋定则 ‎【名师点睛】本题考查右手螺旋定则及磁极间的相互作用，要求能熟练准确的应用右手螺旋定则．注意电流的方向与负电荷的运动方向相反．‎ ‎3. 地球赤道地区，宇宙射线中一颗带负电的粒子竖直射向地面，它受到地球磁场力的方向为 ( )‎ A. 向东 B. 向西 C. 向南 D. 向北 ‎【答案】B ‎【解析】赤道地区磁场方向从南向北，负电粒子方向竖直向下，根据左手定则，粒子所受洛伦兹力的方向向西，故B正确，ACD错误。‎ 点睛：解决本题的关键会通过左手定则磁场方向、电荷运动方向和洛伦兹力方向的关系，注意左手定则对于负电粒子的应用问题。‎ ‎4. 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面接触，并使它组成如图所示的电路，当电键S接通后，将看到的现象是(　　)‎ A. 弹簧向上收缩 B. 弹簧被拉长 C. 弹簧上下跳动 D. 弹簧仍静止不动 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程，C正确；‎ 考点：考查了安培力 ‎【名师点睛】通电螺线管是由每一个线圈组成的，每一个线圈都有磁场，和判断通电螺线管的N极、S极相同，也按照安培定则来判断N极和S极 ‎5. 如图，三个完全相同的带负电的小球，从一高度开始自由落下，其中a直接落地，b下落过程中经过一个水平方向的匀强电场区，c 下落时经过一个水平方向的匀强磁场区，不计空气阻力，设它们落地的速度大小分别为va、vb、vc，则（ ）‎ A. va=vb =vc B. va > vb > vc C. va < vb = vc D. va =vc < vb ‎【答案】D ‎【解析】根据题意可知，a球做自由落体运动，下落过程中只有重力做功；而b除竖直方向做自由落体运动外，水平方向受到电场力作用做初速度为零的匀加速运动，由于b在下落的过程中电场力对小球做正功，故根据动能定理知b球的落地速度大于a球的落地速度；c球在下落过程中经过磁场，c受到洛伦兹力作用，因洛伦兹力始终与速度垂直且对小球始终不做功，c球下落过程中只有重力对小球做功，根据动能定理知c球下落的末动能与a球的末动能相等，即速度大小大小相等，由此分析知，ABC错误，D正确。‎ 点睛：考查球受到重力，或加之电场力，或洛伦兹力作用下的运动，掌握运动的合成与分解的方法，注意电场力做功与洛伦兹力不做功的区别。‎ ‎6. 如图,真空中匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场方向垂直纸面向里,三个油滴a、b、C带有等量同种电荷,其中a静止,b向右做匀速直线运动,c向左做匀速直线运动,比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系,正确的是 ( )‎ A. Ga最大 B. Gb最大 C. Gc最大 D. Ga最小 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：a球受力平衡，有①‎ 重力和电场力等值、反向、共线，故电场力向上，由于电场强度向下，故球带负电；‎ b球受力平衡，有②‎ c球受力平衡，有③‎ 解得故C正确，‎ 考点：考查了粒子在复合场中的运动 点评：本题关键分别对a、b、c三个球进行受力分析，然后得到小球的电性，电场力和洛仑兹力的方向，最后根据共点力平衡条件得到各个球的重力的大小．‎ ‎7. 如图，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为t.若加上磁感应强度为B、垂直纸面向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出磁场时偏离原方向60°，利用以上数据可求出下列物理量中的( )‎ A. 带电粒子的比荷 B. 带电粒子在磁场中运动的周期 C. 带电粒子的初速度 D. 带电粒子在磁场中运动的半径 ‎【答案】AB ‎【解析】试题分析：这种由已知量，来确定可以求那些量的题目，要从给定情形中的已知量涉及的公式，来进行尝试变化，组合．最终能消掉公式中未知量的，就是可以求出的量．而在尝试变化，组合之后仍不能消掉的，即为求不出来的．‎ 解：‎ 由带电粒子在磁场中运动的偏转角可知，带电粒子运动轨迹所对的圆心角为60°，由几何关系得磁场宽度d=rsin60°=sin60°，又由未加磁场时有d=vt，所以可求得比荷，故A正确 周期：可求出，故B正确 因初速度未知，无法求出CD，故C、D错误．‎ 故选AB ‎【点评】这种题目需要公式很熟练，且组合变化条理，才能得到哪些是可求的，哪些是不可求的．综合应用公式得能力要求比较高．‎ ‎8. 如图，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中．当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为(　　)‎ A. z正向，‎ B. y正向，‎ C. z负向，‎ D. 沿悬线向上，‎ ‎【答案】BC ‎【解析】试题分析：对导体棒进行受力分析如下图所示：要使导线平衡，可以使安培力等于重力，此时磁场沿y轴正向，即B项正确。若磁场沿z轴负向，此时安培力水平指向y轴正向，根据平衡有磁感应强度为tanθ，即C项正确。其他两项错误。‎ 考点：本题考查安培力即平衡关系。‎ ‎9. 带等量异种电荷的两个带电粒子分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，AB的连线与磁场边界垂直，如图，则(　　)‎ A. a粒子带正电，b粒子带负电 B. 两粒子的轨道半径之比Ra∶Rb＝1∶‎ C. 两粒子的质量之比ma∶mb＝1∶2‎ D. 两粒子的速度之比va∶vb＝1∶2‎ ‎【答案】BC ‎【解析】A、a粒子是入射的，而b粒子是入射的，由于从B点射出，则a粒子受到的洛伦兹力方向沿b粒子速度方向，而b粒子受到的洛伦兹力方向沿a粒子速度方向，由左手定则可知：a粒子带负电、b粒子带正电，故A错误； B、AB连线是两粒子的运动圆弧对应的弦，则弦的中垂线与各自速度方向直线的交点即为各自圆心，结果发现：两圆心的连线与两个半径构成一个角为，另一个为的直角三角形，根据几何关系，则有两半径相比为；则a粒子圆弧对应的圆心角为，而b粒子圆弧对应的圆心角为，粒子在磁场中的运动时间：，由题意可知，两粒子在磁场中的运动时间t相等，即：，则粒子的周期之比为：，粒子做圆周运动的周期：，则两粒子的质量之比，故BC正确；‎ D、粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，由题意可知：q、B都相同，而，，则粒子的速度大小之比：，故D错误；‎ 点睛：本题考查了粒子在磁场中的运动，分析清楚粒子运动过程、作出粒子运动轨迹是解题的前提与关键；利用圆弧的特性来确定圆心，画出圆弧并运用几何关系来算出圆弧的半径，同时还体现出控制变量的思想。‎ ‎10. 如图，质量为m、带电荷量为＋q的P环套在固定的水平长直绝缘杆上，整个装置处在垂直于杆的水平匀强磁场中，磁感应强度大小为B.现给环一向右的初速度v0(v0>)，则( 　　)‎ A. 环将向右减速，最后匀速 B. 环将向右减速，最后停止运动 C. 从环开始运动到最后达到稳定状态，损失的机械能是 D. 从环开始运动到最后达到稳定状态，损失的机械能是 ‎【答案】AD 点睛：解决本题的关键能够分析物体的受力，环受重力、支持力、洛伦兹力以及摩擦力作用做减速运动，当洛伦兹力等于重力时，支持力为零，摩擦力等于零，环做匀速直线运动，根据能量守恒求出损失的机械能。‎ 二．填空题 ‎11. 如图，一条型磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线．当导线中通以图示方向的电流时，磁铁对桌面的压力____（填增大，减小或不变）且受到向____（填左或右）的摩擦力 。‎ ‎【答案】 (1). 增大 (2). 左 ‎【解析】根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向，如右图，在根据左手定则判断安培力方向，如左图；根据牛顿第三定律，电流对磁体的作用力向右下方，如右图： 选取磁铁为研究的对象，磁铁始终静止，根据平衡条件，可知通电后支持力变大，即对桌面的压力增大，静摩擦力变大，方向向左。‎ 点睛：先判断电流所在位置的磁场方向，然后根据左手定则判断安培力方向；再根据牛顿第三定律得到磁体受力方向，最后对磁体受力分析，根据平衡条件判断。‎ ‎12. 如图，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，电场强度大小为____，液滴绕行方向为_____。（从纸外往纸内看）‎ ‎【答案】 (1). (2). 逆时针 ‎【解析】由于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：，解得：；‎ 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。 点睛：此题考查了液滴在复合场中的运动问题，复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其中某两种场并存的场，液滴在这些复合场中运动时，必须同时考虑电场力、洛伦兹力和重力的作用或其中某两种力的作用，因此对液滴的运动形式的分析就显得极为重要，该题就是根据液滴的运动情况来判断受到的电场力情况。‎ ‎13. 如图，用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架，三边的长度分别为、和，电阻丝长度的电阻为．该框架与一电动势为 ‎、内阻为的电源相连通，垂直于框架平面有磁感应强度为的匀强磁场，则框架受到的磁场力大小为________，方向是__________． ‎ ‎【答案】 (1). (2). 垂直于斜向上 ‎【解析】电路中的总电阻，则总电流 通过ab、bc的电流，通过ac的电流 ab边所受的安培力方向水平向右，bc边所受的安培力方向竖直向上，ac边所受的安培力方向垂直ac斜向上； ab边所受的安培力，bc边所受的安培力， ac边所受的安培力 根据平行四边形定则知，三个力的合力方向为垂直于斜向上，‎ 大小为：。 ‎ 点睛：本题考查了闭合电路欧姆定律和安培力的综合，根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，根据闭合电路的欧姆定律计算出各段上的电流大小，再计算出各段安培力的大小，然后使用平行四边形定则合成即可。‎ ‎14. 如图是等离子体发电机的示意图，磁感应强度为B,两极板间距离为d，要使输出电压为U，则等离子体的速度v为______，a是电源的___极。‎ ‎【答案】 (1). (2). 正 ‎【解析】试题分析：离子体在磁场中受到的洛伦兹力与电场力相平衡时，输出的电压为U，则Bqv=q，故等离子体的速度；由左手定则可以判断出，正离子向上极板偏转，故a是电源的正极。‎ 考点：等离子体发电机的原理。‎ ‎ 三．计算题 ‎15. 如图，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10-2 kg的通电直导线，电流I=1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T，方向竖直向上的磁场中，设t=0时，B=0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g取10 m/s2)‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】试题分析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示．由平衡条件，有：‎ ‎…①，…②‎ 由①②解得：‎ 由解得：，‎ 由于，故；‎ 考点：考查了安培力的计算 ‎【名师点睛】本题关键是明确导线的受力情况，根据平衡条件列式求解安培力，同时要记住磁感应强度的定义公式．‎ ‎16. 一磁场宽度为L，磁感应强度为B，如图，一粒子质量为m，带电荷量为－q，不计重力，以一速度(方向如图)射入磁场。若不使其从右边界飞出，则电荷的速度应为多大？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】若要粒子不从右边界飞出，则当达到最大速度时，半径最大，此时运动轨迹如图所示，即轨迹恰好和右边界相切。‎ 由几何关系可求得最大半径r，即r＋rcosθ＝L，‎ 所以r＝‎ 由牛顿第二定律得Bqv＝m 所以vmax＝＝。‎ 点睛：根据题意画出粒子满足要求的轨迹，由几何知识求出粒子的临界半径，然后应用牛顿第二定律即可正确解题．‎ ‎17. 如图，PQ和EF为水平放置的平行金属导轨，间距为l＝1.0 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝20 g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M＝30 g．在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10 m/s2.若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍，若要保持物体c静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？‎ ‎【答案】1.0 A≤I≤2.0 A　由a到b ‎【解析】试题分析：因导轨粗糙，设棒和导轨之间的最大静摩擦力为Ff，若BIl>Mg，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相同，设此时电流为I1，即有 BI1l－Mg≤Ff＝0.5 mg，‎ 解得；‎ 若BIl0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在y<0的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场。一电子（质量为m、电量为e）从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动。当电子第一次穿过x轴时，恰好经过x轴上的C点；当电子第二次穿过x轴时，恰好经过坐标原点；当电子第三次穿过x轴时，恰好经过x轴上的D点。（C、D两点均未在图中标出。）已知A、C点到坐标原点的距离分别为d、2d。不计电子的重力。求 ‎（1）电场强度E的大小；‎ ‎（2）磁感应强度B的大小；‎ ‎（3）电子从A运动到D经历的时间t．‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎............‎ ‎（1）电子在电场中做类平抛运动 设电子从A到C的时间为t1 ‎ 求出 E =‎ ‎（2）设电子进入磁场时速度为v，v与x轴的夹角为θ，‎ 则θ = 45°‎ 求出 电子进入磁场后做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力 由图可知 求出 ‎（3）由抛物线的对称关系，电子在电场中运动的时间为 3t1=‎ 电子在磁场中运动的时间 t2 =‎ 电子从A运动到D的时间 t=3t1+ t2=‎ 考点：带电粒子在电场与磁场中的运动。‎ ‎ ‎