河北省邯郸市大名一中2020学年高二物理12月月考试题（清北组）

河北省邯郸市大名一中2020学年高二物理12月月考试题（清北组）

河北省邯郸市大名一中2020学年高二物理12月月考试题（清北组） ‎ 不定项选择题（每小题4分，共48分）‎ ‎1．关于磁感应强度，下列说法正确的是（ ）‎ A．一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大 B．由可知，某处的磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的IL成反比 C．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 D．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 ‎2．关于通电直导线在匀强磁场中所受 的安培力，下列说法正确的是(　　)‎ A．安培力的方向可以不垂直于直导线 B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 ‎3．如图所示，通电直导线ab质量为m、水平地放置在两根倾角均为的光滑绝缘导体轨道上，通以图示方向的电流，电流强度为E，两导轨之间距离为l，要使导线ab静止在导轨上，则关于所加匀强磁场方向（从b向a看）、大小的判断正确的是 ‎ A.磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为 B.磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为 ‎ C.磁场方向水平向右，磁感应强度大小为 ‎ D.磁场方向垂直斜面向上时，磁感应强度有最小值 ‎4．(2020·河北“名校联盟”模拟)如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙的固定斜面上，地面上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用平行于斜面的力F拉乙物块，使甲、乙一起无相对 滑动沿斜面向上作匀加速运动的阶段中(　　) ‎ ‎ A．甲、乙两物块间的摩擦力不断增大B．甲、乙两物块间的摩擦力保持不变 ‎ C．甲、乙两物块间的摩擦力不断减小D．乙物块与斜面之间的摩擦力不断减小 ‎5．(2020·广东理综）质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示．下列表述正确的是(　　) ‎ ‎ A．M带负电，N带正电 B．M的速率小于N的速率 ‎ C．洛伦兹力对M、N做正功 D．M的运行时间大于N的运行时间 ‎6．有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k倍．两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动．与Ⅰ中运动的电子相比，Ⅱ中的电子(　　)‎ ‎ A．运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍 B．加速度的大小是Ⅰ中的k倍 ‎ C．做圆周运动的周期是Ⅰ中的k倍 D．做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等 ‎7．一个用于加速质子（质量为m、电荷量为q）的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连．下列说法正确的是( ) ‎ ‎ A．回旋加速器的变化电场的周期等于 ‎ B．质子被加速后的最大速度为，于加速电压的大小无关。‎ ‎ C．带电粒子在回旋加速器中的时间与加速电压的大小无关 ‎ D．只要R足够大，带电粒子的速度可以没有限制的加速到任意值。‎ ‎8．如图所示，在xOy平面内的y轴和虚线之间除了圆形区域外的空间存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B。虚线经过Q点( 3L，0)且与y轴平行。圆形区域的圆心P的坐标为( 2L，0)，半径为L。一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴上某点垂直y轴进入磁场，不计粒子的重力，则 ‎ ‎ ‎ ‎ A．如果粒子没有经过圆形区域到达了Q点，则粒子的入射速度为 ‎ ‎ B．如果粒子没有经过圆形区域到达了Q点，则粒子的入射速度为 ‎ ‎ C．粒子第一次从P点经过了x轴，则粒子的最小入射速度为 ‎ ‎ D．粒子第一次从P点经过了x轴，则粒子的最小入射速度为 ‎ ‎9．如图，在矩形区域abcd区域中，分布有垂直纸面向外的匀强磁场，ab长为L,在ab的中点P处有一电子发射源，出射电子速率取一切可能值，所有电子出射的速度方向均与ab成30°，下列说法正确的是( ) ‎ ‎ A．只要初速度大小取合适的值，电子可以在磁场中做完整的圆周运动 ‎ B．电子入射速度越大，在磁场中运动的时间一定越短 ‎ C．从ad边出射的电子一定比从bc出射的粒子时间长 ‎ D．当时，cd边无电子射出 ‎ ‎10．如图所示，在空间中有一坐标系Oxy，其第一象限内充满着两个匀强磁场区域I和 Ⅱ，直线OP是它们的边界．区域I中的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外；区域Ⅱ中的磁感应强度为2B，方向垂直纸面向内．边界上的P点坐标为(4L，3L)．一质量为 m、电荷量为q的带正电粒子从P点平行于y轴负方向射人区域I，经过一段时间后， 粒子恰好经过原点O．忽略粒子重力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．则下列说法中不正确的是 ‎ ‎ ‎ ‎ A．该粒子一定沿y轴负方向从O点射出 ‎ B．该粒子射出时与y轴正方向夹角可能是74°‎ ‎ C．该粒子在磁场中运动的最短时间 ‎ ‎ D．该粒子运动的可能速度为 ‎11．如右图所示，在某一真空中，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，恰能沿图示虚线由A向B做直线运动．那么(　　)‎ ‎ ‎ ‎ A．微粒带正、负电荷都有可能 B．微粒做匀减速直线运动 ‎ C．微粒做匀速直线运动 D．微粒做匀加速直线运动 ‎12．如图所示，圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B1，P为磁场边界上的一点．相同的带正电荷粒子，以相同的速率从P 点射入磁场区域，速度方向沿位于纸面内的各个方向．这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的1/3。若将磁感应强度的大小变为B2，结果相应的弧长变为圆周长的1/4，不计粒子的重力和粒子间的相互影响，则B2/B1等于 ‎ A． B． C． D．‎ ‎13．如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平面的M、N两小孔中，O为M、N连线的中点，连线上a、b两点关于O点对称．导线中均通有大小相等、方向向上的电流．已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度，式中K是常数、I是导线中的电流、r为点到导线的距离．一带正电小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点．关于上述过程，下列说法正确的是（ ）‎ ‎ A．小球先做加速运动后做减速运动 B．小球先做减速运动后做加速运动 ‎ C．小球对桌面的压力一直在增大 D．小球对桌面的压力先减小后增大 ‎14如图所示，电源与竖直放置的粗糙导轨相连，导轨间距为L，导轨和金属导体间动摩擦因数，一质量为m的金属导体棒靠在导轨外面，通过的电流为I，为使金属棒静止，我们在导轨所在空间内加磁场，则此磁场的磁感应强度可能是 ‎ A．最小值为 B． ，方向垂直纸面向里 ‎ C． ，方向竖直向下 D．最大值为 二计算题（15题12分，16题14分，17题16‎ ‎15如图所示，一质量m、电量q带正电荷的小球静止在倾角30°、足够长的绝缘光滑斜面顶端时对斜面压力恰为零．若迅速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上滑行多远？‎ ‎16如图，一个质量为m=2.0×10-11kg，电荷量q=+1.0×10-5C的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经U1 =100V电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中。金属板长L=20cm，两板间距d=10cm。求：‎ ‎⑴微粒进入偏转电场时的速度v是多大？ ‎ ‎⑵若微粒射出电场过程的偏转角为θ=30°，并接着进入一个方向垂直与纸面向里的匀强磁场区，则两金属板间的电压U2是多大？‎ ‎⑶若该匀强磁场的宽度为D=10cm，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少多大？‎ ‎17如图所示，在xOy平面内存在均匀、大小随时间周期性变化的磁场和电场，变化规律分别如图乙、丙所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向、+y轴方向为电场强度的正方向)。在t=0时刻由原点O发射初速度大小为v0，方向沿+y轴方向的带负电粒子(不计重力)。其中已知v0、t0、B0、E0，且，粒子的比荷，x轴上有一点A，坐标为(，0)。‎ ‎(1)求时带电粒子的位置坐标(2)粒子运动过程中偏离x轴的最大距离。(3)粒子经多长时间经过A点。‎ 参考答案 ‎1【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：A、B、C、磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及磁场中的位置决定，与F、I、L都没有关系，B=只是磁感应强度的定义式．同一通电导体受到的磁场力的大小由所在处B和放置的方式共同决定，所以A、B、C都是错误的；‎ D、磁感应强度的方向就是该处小磁针N极所受磁场力的方向，所以D正确．‎ 故选：D ‎2解析　由左手定则可知，安培力的方向一定与磁场方向和直导线垂直，选项 A错、B正确；安培力的大小F＝BILsin θ与直导线和磁场方向的夹角有关， 选项C错误；将直导线从中点折成直角，假设原来直导线与磁场方向垂直， 若折成直角后一段与磁场仍垂直，另一段与磁场平行，则安培力的大小变为 原来的一半，若折成直角后，两段都与磁场垂直，则安培力的大小变为原来 的.因此安培力大小不一定是原来的一半，选项D错误．‎ ‎ 答案　B ‎3【答案】AD ‎【解析】‎ 试题分析：磁场方向竖直向上，受力如图所示 ‎ ‎ 则有在水平方向上：，在竖直方向上：‎ ‎，其中F=BIL，联立可解得：B=，A正确；若磁场方向竖直向下，受到的安培力方向水平向右，则不可能静止，B错误；若磁场方向水平向右，电流方向和磁场方向平行，不受安培力作用，C错误；若要求磁感应强度最小，则一方面应使磁场方向与通电导线垂直，另一方向应调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小．‎ 如右图，由力的矢量三角形法则讨论可知，当安培力方向与支持力垂直时，安培力最小，对应的磁感应强度最小，设其值为，则：，得：，D正确；‎ 考点：考查了共点力平衡条件的应用 ‎【名师点睛】本题是平衡条件的应用，关键是受力分析，安培力的方向是由左手定则判断的，由平衡条件列式计算即可，是一个比较简单的题目 ‎4解析　设甲、乙向上作匀加速运动的加速度为a,隔离甲：由牛顿第二定律得 Ff甲－m甲gsin θ＝m甲a，则甲、乙两物块间摩擦力Ff甲＝m甲gsin θ＋m甲a 不变，A、C项错误，B项正确;选甲、乙物块整体为研究对象，乙与斜面之 间的摩擦力为Ff乙＝μFN，且FN＝(m甲＋m乙)gcos θ－qvB，由于v增大，则 FN减小，Ff乙不断减小，D项正确．‎ ‎ 答案　BD ‎5解析　由左手定则可判断出M带负电,N带正电，选项A正确；由半径公式 r＝知：在m、q、B相同的情况下,半径大的M速度大，选项B错误；洛 伦兹力与速度始终垂直，永不做功，选项C错误；由周期公式T＝知二 者的周期相同，选项D错误．‎ ‎ 答案　A ‎6解析　设电子的质量为m，速率为v，电荷量为q，设B2＝B，B1＝kB ‎ 则由牛顿第二定律得：‎ ‎ qvB＝①‎ ‎ T＝②‎ ‎ 由①②得：R＝，T＝ ‎ 所以＝k，＝k ‎ 根据a＝，ω＝可知 ‎ ＝，＝ ‎ 所以选项A、C正确，选项B、D错误．‎ ‎ 答案　AC ‎7‎ ‎8【答案】AC ‎【解析】‎ 试题分析：要使粒子不经过圆形区域到达Q点，则粒子应恰好经过四分之一圆周到达Q点，故半径为3L；则由洛仑兹力充当向心力可知，解得：；故A正确；要使粒子到达圆形磁场的圆心，轨迹圆的切线应过圆心；如图所示；设粒子从C点进入圆形区域，O′C与O′A夹角为，轨迹圆对应的半径为r，如图：由几何关系得：，故当时，半径最小为，又，解得：，故C正确。‎ 考点：考查了带电粒子在有界磁场中的运动 ‎9【答案】CD ‎【解析】‎ 试题分析：粒子要做完整的圆周运动，必须还得经过P点，根据对称性可得，无论如何运动，粒子都不会再次经过P点，即无论速度大小如何，粒子都不会做完整的圆周运动，所以A错误；根据公式可得与初速度无关，B错误；根据轨迹可得从ad边出射的电子的轨迹所对圆心角大于从bc出射的圆心角，所以从ad边出射的电子一定比从bc出射的粒子时间长，C正确；当粒子轨迹与C点相切时，粒子恰好不从cd边射出，故根据几何知识可得此时bc的长度为，,，解得，所以如果时，cd边无电子射出，D正确；‎ 考点：考查了带电粒子在有界磁场中的运动，‎ ‎10【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：带电粒子射入磁场中，由洛伦兹力提供向心力而做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得,解得 所以，粒子在Ⅰ和Ⅱ两磁场中做圆周运动的半径分别为：,有题意知OP边与x轴的夹角，知，故带正电粒子从P点平行于y轴负方向射人区域I与OP边的夹角为53°，由带电粒子在单边磁场运动的对称性知从区域Ⅱ中射出的粒子速度方向一定为y轴负方向，故A选项正确，B选项错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为，粒子在区域Ⅰ中转过的圆心角为，粒子在区域Ⅰ中运动的时间为，粒子在区域Ⅱ中转过的圆心角为粒子在区域Ⅱ中运动的时间为所以该粒子在磁场中运动的最短时间=，故C选项正确； 带电粒子每次从区域Ⅱ射出为一个周期，在OP边移动的距离为，其中，，而,n=1,2,3……联立解得,故D选项正确；综上所述，只有B选项错误。‎ 考点：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 牛顿第二定律 ‎11‎ ‎12【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：设圆的半径为r;（1）磁感应强度为B1时，从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为M，最远的点是轨迹上直径与磁场边界的交点，，如图所示；‎ ‎ ‎ 所以粒子做圆周运动的半径R为：‎ 磁感应强度为B2时，从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为N，最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点，,如图所示；所以粒子做圆周运动的半径为：;带电粒子做圆周运动的半径为，由于v，m，q相等，则得：，故选C．‎ 考点：带电粒子扎起匀强磁场中得运动．‎ ‎【名师点睛】此题是带电粒子在磁场中得运动问题；解题时关键是分析粒子做圆周运动的临界圆状态，结合几何关系找到粒子做圆周运动的半径，然后结合半径表达式求解磁感应强度的关系．‎ ‎13‎ ‎14【答案】（1）（）；（2）1.5v0t0+（3）32t0‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）在0～t0时间内，粒子做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得：‎ 得：‎ 则在时间内转过的圆心角，所以在t＝时，粒子的位置坐标为：（）‎ ‎（2）在t0～2t0时间内，粒子经电场加速后的速度为v，粒子的运动轨迹如图所示 v＝v0+t0＝2v0‎ 运动的位移：x＝t0＝1.5v0t0‎ 在2t0～3t0时间内粒子做匀速圆周运动，半径：r2＝2r1＝‎ 故粒子偏离x轴的最大距离：h＝x+r2＝1.5v0t0+‎ ‎（3）粒子在xOy平面内做周期性运动的运动周期为4t0‎ 一个周期内向右运动的距离：d＝2r1+2r2＝‎ AO间的距离为：＝8d 所以，粒子运动至A点的时间为：t=32t0‎ 考点：带电粒子在电场及在磁场中的运动. ‎ U2‎ v D θ B U1‎ U2‎ v D θ B U1‎