【物理】江苏省南通市西亭高级中学2019-2020学年高二上学期阶段测试（二）（选修）试题（解析版）

【物理】江苏省南通市西亭高级中学2019-2020学年高二上学期阶段测试（二）（选修）试题（解析版）

江苏省西亭高级中学2019-2020学年第一学期 高二物理（选修）阶段测试二 一、单项选择题 ‎1.如图所示，电子枪射出的电子束进入示波管，在示波管正下方有竖直放置的通电环形导线，则示波管中的电子束将 A. 向上偏转 B. 向下偏转 ‎ C. 向纸外偏转 D. 向纸里偏转 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由安培定则可知，在示波管下方环形电流的磁场在环形区域内磁感线方向垂直纸面向里，根据磁感线是闭合的曲线可知，在环形电流外侧磁感线方向垂直纸面向外；电子束由左向右运动，电子束形成的电流方向水平向左，由左手定则可知，电子束受到的安培力竖直向上，则电子束向上偏转；‎ A．向上偏转，与结论相符，选项A正确；‎ B．向下偏转，与结论不相符，选项B错误；‎ C．向纸外偏转，与结论不相符，选项C错误；‎ D．向纸里偏转，与结论不相符，选项D错误；故选A.‎ ‎2.如图所示的电路，电源电动势为E，线圈L的电阻不计，以下判断正确的是 A. 闭合S，稳定后，电容器两端电压为E B. 闭合S，稳定后，电容器的a极板带正电 C. 断开S的瞬间，电容器的a极板将带正电 D. 断开S的瞬间，电容器的a极板将带负电 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．闭合S到电路稳定的过程中，电容器两端电压逐渐减小，线圈L相当于导线，则电容器被短路，则其电压为零，故A错误；‎ B．当闭合S稳定后，电容器被短路，则其电压为零，电容器的a极板不带电，故B错误。‎ CD．断开S瞬间，线圈L中电流减小，产生自感电动势，相当于电源，结电容器充电，根据线圈的电流方向不变，则电容器的a极板将带正电。故C正确，D错误。故选C。‎ ‎3.如图，接通电键K的瞬间，用丝线悬挂于一点、可自由转动的通电直导线AB将（ ）‎ A. A端向上，B端向下，悬线张力不变 B. A端向下，B端向上，悬线张力不变 C. A端向纸外，B端向纸内，悬线张力变小 D. A端向纸内，B端向纸外，悬线张力变大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】根据安培定则，判断出电磁铁左边为N极，右边为S极．由于导线左右两部分处在的磁场方向不同，可采用电流元法，即将直导线分为左右两部分处理，根据左手定则，判断出图示位置导线左部所受安培力向纸里，右部向纸外；又取特殊位置：导线转过90°时进行研究，则导线受安培力向下．则导线在安培力作用下，A端向纸内，B端向纸外，悬线张力变大．故选D.‎ ‎【点睛】此题是安培定则及左手定则的应用问题；判断安培力作用下导体运动的方向，是磁场中的基本题型，这类问题往往是安培定则和左手定则综合应用，并采用电流法、特殊位置法、等效法、推论法等，此题除了选择图中位置外还要选择转过90°角位置进行研究.‎ ‎4.电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为m＝2.0g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6km/s，若这种装置的轨道宽为d＝2m，长L＝100m，电流I＝10A，轨道摩擦不计且金属杆EF 与轨道始终接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是(　　)．‎ A. B＝18 T，Pm＝1.08×108W B. B＝0.6 T，Pm＝7.2×104W C. B＝0.6 T，Pm＝3.6×106W D. B＝18 T，Pm＝2.16×106W ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】通电金属杆在磁场中受安培力的作用而对弹体加速，由功能关系得BIdL＝，代入数值解得B＝18 T；当速度最大时磁场力的功率也最大，即Pm＝BIdvm，代入数值得Pm＝2.16×106W，故ABC错误，D正确．故选D ‎5.用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，如图所示，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，当磁场以的变化率增强时，不考虑磁场的变化对虚线右侧的影响，则 A. 线圈中感应电流方向为adbca B. 线圈中产生的电动势E＝·l2‎ C. 线圈中a点电势高于b点电势 D. 线圈中b、a两点间的电势差为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．磁感应强度增大，由楞次定律可知，感应电流沿acbda方向，故A错误；‎ B．由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势为：‎ 故B错误；‎ C．acb段导线相当于电源，电流沿a流向b，在电源内部电流从低电势点流向高电势点，因此a点电势低于b点电势，故C错误；‎ D．设导线总电阻为R，则b、a两点间的电势差为：‎ 故D正确；故选D。‎ ‎6.如图所示，A是一个边长为L的正方形导线框，每边长电阻为r.现维持线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示由虚线围成的匀强磁场区域．以顺时针方向为电流的正方向，Ubc＝φb－φc，线框在图示位置的时刻作为时间的零点，则b、c两点间的电势差随时间变化的图线应为 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】0-，线框在磁场外，力与电流为0。~2，由右手定则可得出电流的方向为逆时针的方向，维持线框以恒定速度v沿x轴运动，所以感应电动势和电流不变，根据法拉第电磁感应定律，则有：；2~4，线框全部进入磁场，感应电流为0，但感应电动势BLv，则Ubc=BLv。4~5，线框左边切割磁感线，由右手定则可得出电流的方向为顺时针的方向，维持线框以恒定速度v沿x轴运动，所以感应电动势和电流不变，根据法拉第电磁感应定律，则有：。 A．该图与结论不相符，选项A错误；B．该图与结论相符，选项B正确；‎ C．该图与结论不相符，选项C错误；D．该图与结论不相符，选项D错误；故选B。‎ ‎7.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度．电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如上图所示．由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为0.040 T．则血流速度的近似值和电极a、b的正负为(　　) ‎ A. 1.3 m/s，a正、b负 B. 2.7 m/s，a正、b负 C. 1.3 m/s，a负、b正 D. 2.7 m/s，a负、b正 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏．则a带正电，b带负电．最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，有 所以 故A正确．‎ 二、多项选择题 ‎8.磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　　)‎ A. a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞Bb B. a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb C. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大 D. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出Ba>Bb，所以A正确，B错误；‎ CD．安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小B、电流大小I、导线长度L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误．‎ ‎9.两个质量不同的物体，如果它们的 A. 动能相等，则质量大的动量大 B. 动能相等，则动量大小也相等 C. 动量大小相等，则质量大的动能小 D. 动量大小相等，则动能也相等 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】根据，可知动能相等，质量大的动量大，A对；B错；‎ 动量大小相等，质量大，动能小，C对；D错．‎ ‎10.AOC是光滑的直角金属导轨，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，ab是一根靠立在导轨上的金属直棒(开始时b离O点很近)，如图所示．它从静止开始在重力作用下运动，运动过程中a端始终在AO上，b端始终在OC上，直到ab完全落在OC上，整个装置放在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，则ab棒在运动过程中(　　)‎ A. 感应电流方向始终是b→a B. 感应电流方向先是b→a，后变为a→b C. 所受安培力方向垂直于ab向上 D. 所受安培力方向先垂直于ab向下，后垂直于ab向上 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】初始，ab与直角行金属导轨围成的三角形面积趋于0，末状态ab与直角行金属导轨围成的三角形面积也是趋于0，所以整个运动过程中，闭合回路的面积是先增大后减小．根据楞次定律的增反减同，判断电流方向先是逆时针后是顺时针，选项A错B对．根据左手定则判断安培力可得安培力先是垂直于ab向下，后垂直于ab向上，选项C错D对．‎ ‎11.如图所示，一内外侧均光滑的半圆柱槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁．现让一小球（可视为质点）自左端槽口A点的正上方从静止开始下落，与半圆槽相切并从A点进入槽内，则下列说法正确的是 A. 小球离开右侧槽口以后，将做竖直上抛运动 B. 小球在槽内运动的全过程中，只有重力对小球做功 C. 小球在槽内运动的全过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒 D. 小球在槽内运动的全过程中，小球与槽组成的系统水平方向上的动量不守恒 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球经过槽的最低点后，在小球沿槽的右侧面上升的过程中，槽也向右运动，小球离开右侧槽口时相对于地面的速度斜向右上方，小球将做斜抛运动而不是做竖直上抛运动，故A错误；‎ B．小球在槽内运动的全过程中，从刚释放到最低点，只有重力做功，而从最低点开始上升过程中，除小球重力做功外，还有槽对球作用力做负功。故B错误；‎ C．小球在槽内运动的全过程中，从刚释放到最低点，只有重力做功，而从最低点开始上升过程中，除小球重力做功外，还有槽对球作用力做负功。但球对槽作用力做正功，两者之和正好为零。所以小球与槽组成的系统机械能守恒。故C正确；‎ D．小球在槽内运动的前半过程中，小球与槽组成的系统水平方向上的动量不守恒，而小球在槽内运动的后半过程中，小球与槽组成的系统水平方向上的动量守恒，故D正确；‎ 故选CD。‎ 三、实验题 ‎12.在“用多用表测电阻、电流和电压”的实验中 ‎（1）用多用表测电流或电阻的过程中（ ）‎ A.在测量电阻时，更换倍率后必须重新进行调零 B.在测量电流时，更换量程后必须重新进行调零 C.在测量未知电阻时，必须先选择倍率最大挡进行试测 D.在测量未知电流时，必须先选择电流最大量程进行试测 ‎（2）测量时多用表指针指在如图所示位置。若选择开关处于“10 V”挡，其读数为________ V；若选择开关处于“×10”挡，其读数为________200 Ω（选填“大于”“等于”或“小于”）。‎ ‎【答案】 (1). AD (2). 5.4 小于 ‎【解析】（1）[1]．A、在测量电阻时，更换倍率后，欧姆表的内部电阻发生了变化，欧姆档的零刻度在最右边，也就是电流满偏，所以必须重新进行调零，故A正确。‎ B、在测量电流时，根据电流表原理，电流的零刻度在左边，更换量程后不需要调零。故B错误；‎ C、在测量未知电阻时，若先选择倍率最大挡进行试测，当被测电阻较小时，电流有可能过大，所以应从倍率较小的挡进行测试，若指针偏角过小，在换用倍率较大的挡，故C错误。‎ D、在测量未知电流时，为了电流表的安全，必须先选择电流最大量程进行试测，若指针偏角过小，在换用较小的量程进行测量，故D正确。‎ ‎（2）[2][3]．选择开关处于“10V”挡，最小分度值为0.2V，所以此时的读数为5.4V。 因多用电表的欧姆档的刻度分布不是均匀的，越向左，刻度越密集，所以10至30的中间数值一定小于20，若选择开关处于“×10”挡，由图可知其读数小于200Ω.‎ ‎13.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差．‎ ‎ ‎ ‎（1）应该选择的实验电路是图1中的_____（选填“甲”或“乙”）．‎ ‎（2）现有电流表（0～0.6A）、开关和导线若干，以及以下器材：‎ A．电压表（0～15V） B．电压表（0～3V）‎ C．滑动变阻器（0～50Ω） D．滑动变阻器（0～500Ω）‎ 实验中电压表应选用_____；滑动变阻器应选用_____．（选填相应器材前的字母）‎ ‎（3）某位同学记录的6组数据如表所示，其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出UI图线______．‎ 序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 电压U（V）‎ ‎1.45‎ ‎1.40‎ ‎1.30‎ ‎1.25‎ ‎1.20‎ ‎1.10‎ 电流I（A）‎ ‎0.060‎ ‎0.120‎ ‎0.240‎ ‎0.260‎ ‎0.360‎ ‎0.480‎ ‎（4）根据（3）中所画图线可得出干电池电动势E＝_____V，内电阻r＝_____Ω ‎【答案】 (1). 甲图 (2). B C (3). (4). 15 0.83‎ ‎【解析】（1）干电池内阻较小，为减小实验误差，应选题甲所示电路图；‎ ‎（2）一节干电池电动势约为1.5V，则电压表应选B，为方便实验操作，滑动变阻器应选C；‎ ‎（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出电源的U﹣I图象如图所示；‎ ‎ ‎ ‎（4）由图示电源U﹣I图象可知，图象与纵轴交点坐标值是1.5，则电源电动势E＝1.5V，‎ 电源内阻：r＝ ＝ ＝0.83．‎ 四、计算题 ‎14.如图所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，电阻R0＝0.9 Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω，电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角α＝53°；ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g＝10 m/s2，ab处于静止状态。已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。求：‎ ‎（1）通过ab的电流大小和方向；‎ ‎（2）ab受到的安培力大小；‎ ‎（3）重物重力G的取值范围。‎ ‎【答案】（1）2 A，方向为a到b（2）5 N（3）0.5 N≤G≤7.5 N ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）通过ab的电流 方向为a到b。‎ ‎（2）ab受到的安培力大小 F＝BIL＝5 N ‎（3）导体棒ab受力如图所示。有 fm＝μ(mg－Fcos 53°)＝3.5 N 当最大静摩擦力方向向右时 FT＝Fsin 53°－fm＝0.5 N 当最大静摩擦力方向向左时 FT＝Fsin 53°＋fm＝7.5 N 所以 ‎0.5 N≤G≤7.5 N。‎ ‎15.如图所示，在平面直角坐标系xOy的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m＝5.0×10－8 kg、电荷量为q＝1.0×10－6 C的带电粒子．从静止开始经U0＝10 V的电压加速后，从P点沿图示方向进入磁场，已知OP＝30 cm，(粒子重力不计，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，求：‎ ‎(1)带电粒子到达P点时速度v的大小；‎ ‎(2)若磁感应强度B＝2.0T，粒子从x轴上的Q点离开磁场，求OQ的距离；‎ ‎(3)若粒子不能进入x轴上方，求磁感应强度B′满足的条件．‎ ‎【答案】（1）20 m/s　（2）0.90 m　（3）B′＞5.33 T ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)粒子处于加速阶段，则由动能定理可求出速度大小；(2)粒子仅在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可求出运动 半径大小;再根据几何关系，建立已知长度与半径的关系，从而即可求得.(3)由于带电粒子不从x轴射出，根据几何关系可得半径的取值范围，再由半径公式可推导出磁感应强度B'满足的条件.‎ ‎【详解】(1)对带电粒子的加速过程，由动能定理 代入数据得v＝20 m/s ‎(2)带电粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，有： ‎ 代入数据得R＝0.5m ‎ 而 故圆心一定在x轴上，轨迹如图甲所示:‎ 由几何关系可知：‎ 故OQ＝0.90m ‎(3)带电粒子不从x轴射出,如图乙所示：‎ 由几何关系得：①‎ ‎ ②‎ 由①②并代入数据得 ‎【点睛】考查动能定理、牛顿第二定律及向心力公式，同时将几何知识融入题中，从而提升学生分析与解题的能力.‎ ‎16.如图所示，两根间距为l的光滑金属导轨（不计电阻），由一段圆弧部分与一段无限长的水平段部分组成，其水平段加有竖直向下方向的匀强磁场，磁感应强度为B，导轨水平段上静止放置一金属棒cd，质量为2m，电阻为2r。另一质量为m，电阻为r的金属棒ab，从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段，棒与导轨始终垂直且接触良好，圆弧段MN半径为R，所对圆心角为60°。求：‎ ‎（1）ab棒在N处进入磁场区速度是多大？此时棒中电流是多少？‎ ‎（2）cd棒能达到的最大速度是多大？‎ ‎（3）cd棒由静止到达最大速度过程中，系统所能释放的热量是多少？‎ ‎【答案】（1）；（2）（3）mgR ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由机械能守恒定律：‎ mgR(1－cos 60°)＝mv2‎ 解得 v＝。‎ 此时棒中电流 ‎（2）ab棒在安培力作用下做减速运动，cd棒在安培力作用下作加速运动，当两棒速度达到相同速度v'时，电路中电流为零、安培力为零，cd达到最大速度．运用动量守恒定律得：‎ mv＝(2m＋m)v′‎ 解得 ‎（3）系数释放热量应等于系统机械能减少量，故有：‎ Q＝mv2－3mv′2‎ 解得 Q＝mgR ‎17.如图所示，用长为l轻绳悬挂，质量为m的由绝缘材料制成的球与质量为M=19m的金属球并排。现将绝缘球拉至与竖直方向成θ=60°的位置自由释放，下摆后在最低点与金属球发生弹性碰撞。在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场。已知由于磁场的阻尼作用，金属球将于再次碰撞前停在最低点处；第一次两球碰撞的时间为t。求：‎ ‎（1）第一次碰撞后绝缘球的速度大小 ‎（2）第一次碰撞两球之间的弹力大小 ‎（3）第二次碰撞后绝缘球的速度大小 ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）摆球下落过程：‎ 两球碰撞时：‎ 得：‎ ‎（2）由动量定理：‎ 解得：‎ ‎（3）由动量守恒和能量关系：‎ 解得