2017-2018学年江苏省启东中学高二上学期期末考试物理（选修）试题 解析版
江苏省启东中学2017-2018学年高二上学期期末考试物理（选修）
一、单项选择题：
1. 如图所示，两个相同的带电粒子，同时垂直射入一个正方形的匀强磁场中做匀速圆周运动，它们的轨迹分别是a和b，则它们的速率和在磁场区域中飞行时间的关系是（ ）
A. va>vb，ta>tb
B. va>vb，ta
FN，故B正确；由于小球在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒，所以小球可以到达轨道的另一端，而电场力做小球做负功，所以小球在达到轨道另一端之前速度就减为零了，故D正确．故选BD.
点睛：洛伦兹力对小球不做功，但是洛伦兹力影响了球对轨道的作用力，在电场中的小球，电场力对小球做功，影响小球的速度的大小，从而影响小球对轨道的压力的大小．
10. 法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴 上，两铜片P、
Q分别于圆盘的边缘和铜轴接触，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（ ）
A. 若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B. 若从上往下看，圆盘顺时针转动，则圆盘中心电势比边缘高
C. 若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电阻R中电流沿a到b的方向流动
D. 若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
【答案】ABC
点睛：本题是转动切割磁感线类型，运用等效法处理．根据右手定则判断感应电流的方向，需要熟练掌握．
11. 如图所示，光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝正方形导线框ABCD，线框的边长为L=0.3m，总电阻R=2Ω.在直角坐标系xOy中，有界匀强磁场区域的下边界与x轴重合，上边界满足曲线方程y=0.3sinx(m)，磁感应强度大小B=1T,线圈在沿x轴正方向的拉力F作用下，以速度v=10m/s水平向右做匀速直线运动，直到AD边穿出磁场.下列说法正确的是（ ）
A. 当BC边运动到磁场的中心线时， B、C两端电压为3V
B. 感应电动势的有效值为 V
C. 此过程中回路产生的焦耳热6.75×10-2 J
D. 此过程中拉力F做功0.135J
【答案】BD
【解析】感应电动势：E=BLv=0.3Bvsinx（V），当BC边运动到磁场的中心线，即：x=0.15m时，E=3V，感应电动势是3V，BC两端电压是路端电压，小于感应电动势3V，故A错误；由A可知：感应电动势最大值Em=3V，有效值：，故B正确；线圈穿过磁场的时间，产生的焦耳热：，选项C错误；拉力做功等于产生的焦耳热，则拉力做功为0.135J ，故D正确；故选BD．
点睛：本题要注意是线框中产生的是正弦式电流，求电功要用电动势的有效值，正弦式电流的最大值是有效值的倍．
三、实验题:
12. 如图是多用表的刻度盘，当选用量程为50mA的电流档测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______ mA；若选用倍率为“×100”的电阻档测电阻时，表针也指示在图示同一位置，则所测电阻的阻值为______Ω，如要用此多用表测量一个约2.0×104Ω的电阻，为了使测量比较精确，应选的欧姆档是______选填（“×10” 、“×100”或“×1k”）换挡结束后，实验操作上首先要进行的步骤是__________________________ ．
【答案】 (1). 30.7～30.9 (2). 1500 (3). ×1k (4). 欧姆调零
...............
考点：练习使用多用电表。
13. 将两个金属电极锌片和铜片插入一个水果中就可以做成一个水果电池，某兴趣小组欲测量水果电池的电动势和内阻．
（1）甲同学用多用表的直流电压（0～1V）档估测某水果电池的电动势，稳定时指针如图中A所示，则读数为______V；用多用表的欧姆×100档估测水果电池的内阻，稳定时指针如图中B所示，则读数为_______Ω．上述测量中存在一重大错误，是_______________。
（2）乙同学采用如图所示电路进行测量，并根据测量数据做出了R-图像，则根据图象，该水果电池的电动势为______V，内阻为_______Ω．（结果保留两位有效数字）
【答案】 (1). （1）0.84 (2). 3.2×103 (3). 不能用多用电表电阻档直接测电源内阻 (4). （2）1±0.05 (5). （1.6±0.1）×103
【解析】（1）量程选择1V，则最小分度为0.1V，故读数为：0.84V；用×100档位测量电阻，电阻R=32×100=3.2×103Ω；本实验方法直接用欧姆档测量电源的内阻，这是错误的，因为欧姆档内部本身含有电源，而外部电压会干涉读数；故不能用多用电表电阻档直接测电源内阻；
（2）由闭合电路欧姆定律可知：则；
由由公式及数学知识可得：图象中的；b==1.6×103
解得：E=1V，r=1.6×103
点睛：本题涉及测定电源电动势和内电阻的实验原理及具体操作，虽然最后的图象处理不是用的伏安法，但都可以用闭合电路欧姆定律列式分析，作出直线图象是关键．
四、计算题：
14. 如图所示，在光滑水平面上，有一坐标系xOy，其第一象限内充满着垂直平面坐标向里的，大小为B0=1T的匀强磁场，有一长l1=2m，宽l2=1m的形线框abcd，其总电阻为R=1Ω，初始时两边正好和xy轴重合．
（1）当线框绕ab轴以角速度ω=π匀速转动时线框产生的感应电动势的表达式是什么？
（2）线框绕ab轴转动90°过程中，产生的热量为多少？
（3）若磁感应强度B沿y方向不变，沿x方向的变化满足B=B0+x，使线框以速度v=1m/s沿x轴正方向匀速运动，需沿x轴方向施加多大外力？方向指向哪儿？
【答案】（1） （2）π2J（3）4N
【解析】（1）
感应电动势的表达式
（2）
产生的热量：
（3）Bab=B0+x1 Bcd=B0+x1+l1
E=∆Bl2v=2V
方向：水平向右（或沿x轴正方向）
15. 如图所示，质量为m、电阻为R的单匝矩形线框置于光滑水平面上，线框边长ab=L、ad=2L．虚线MN过ad、bc边中点．一根能承受最大拉力F0的细线沿水平方向拴住ab边中点O．从某时刻起，在MN右侧加一方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小按B=kt的规律均匀变化．一段时间后，细线被拉断，线框向左运动，ab边穿出磁场时的速度为v. 求：
（1）细线断裂前线框中的电功率P；
（2）细线断裂后瞬间线框的加速度大小a及线框离开磁场的过程中安培力所做的功W；
（3）线框穿出磁场过程中通过导线截面的电量q．
【答案】（1） （2） （3）
【解析】试题分析：（1）根据法拉第电磁感应定律与电功率表达式，即可求解；（2）依据牛顿第二定律与动能定理，即可求解；（3）依据安培力表达式，结合闭合电路欧姆定律，及电量表达式，即可求解．
（1）根据法拉第定律，电功率
（2）细线断裂瞬间安培力（没有说明，直接代入下面公式也给分）
线框的加速度
线框离开磁场过程中，由动能定理
（3）设细线断裂时刻磁感应强度为B1，则有
其中
线圈穿出磁场过程
电流
通过的电量
解得
16. 如图所示.竖直放置的间距为L=1m的两平行光滑导轨，上端连接一个阻值为R=1Ω的电阻，在导轨的MN位置以下有垂直纸面向里的磁场，在MN处的磁感应强度为B0=1T，在MN下方的磁场沿Y轴方向磁感应强度均匀减少，在MN下方1m处的磁感应强度刚好为零.现有一质量为1kg，电阻也是R=1Ω的金属棒，从距离MN为h=0.2m的上方紧贴导轨自由下落，然后进入磁场区域继续下落相同高度h的过程中，能使得电阻R上的电功率保持不变（不计一切摩擦）求(g=10m/s2)：
（1）电阻R上的电功率；
（2）从MN位置再下降h时，金属棒的速度v；
（3）从MN位置再下降h所用的时间t.
【答案】（1）1W（2）2.5m/s（3）0.4375s
【解析】（1）由mgh=mv12得v1=2m/s
此时感应电动势为E=B0Lv1=2V
感应电流为
P=I2R=1W
（2）磁感应强度随y的变化关系为：B=B0-ky
当y=1m时，B=0，所以k=1
所以有B=1-y(T)
因为金属棒在磁场中下落h的过程中电阻R上的电功率保持不变，所以感应电动势不变
E=B0Lv1=(1-y)Lv
代入数据得v=2.5m/s
（3）金属棒从MN位置在下降h过程中，由动能定理可知
带入数据得W克A=0.875J
所以整个过程中产生的焦耳热为：Q=W克A=0.875J
根据焦耳定律可得：Q=2Pt 代入数据可得t=0.4375s
17. 如图所示的平行板器件中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度B1=0.4T，方向垂直纸面向里，电场强度，方向向下，PQ为板间中线．紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B2=0.25T，磁场边界AO和y轴的夹角∠AOy=45°．一束带电量的正离子从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为(0，0.2m)的Q点垂直y轴射入磁场区，离子离开磁场后垂直通过x轴．求：
(1)离子运动的速度为多大?
(2)离子的质量为多大?
(3)若只改变AOy区域内磁场的磁感应强度大小，使离子都不能打到x轴上，磁感应强度大小应满足什么条件?
【答案】（1）5.0×105m/s （2）4.0×10-26kg（3）B2′≥0.30 T
【解析】(1)设正离子的速度为v，因为沿中线PQ做直线运动，则： Eq=qvB1
代入数据计算得出：v=5.0×105m/s
(2)设离子的质量为m，如图所示，当通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角为90°时，由几何关系可以知道运动半径：r1=0.1m
由牛顿第二定律有：
代入数据计算得出：m=4.0×10-26kg
(3)如图所示，由几何关系可以知道使离子不能打到x轴上的最大半径为：
设使离子都不能打到x轴上，最小的磁感应强度大小为B0，则有：
代入数据计算得出：
则：
