2017-2018学年黑龙江省牡丹江市第一高级中学高二上学期期末考试物理试题 解析版

2017-2018学年黑龙江省牡丹江市第一高级中学高二上学期期末考试物理试题 解析版

黑龙江省牡丹江市第一高级中学2017-2018学年高二上学期期末考试物理试题 一、单项选择题 ‎1. 如图示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直平面内有一根通电导线CD，已知CD∥AB．当CD竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将（　　）‎ A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 始终为0‎ D. 不为0但保持不变 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：根据安培定则判断可知：在AB的外侧磁感线向下穿过线圈平面，在AB的里侧磁感线向上穿过线圈平面，根据对称性可知，穿过线框的磁感线的总条数为零，磁通量为零，CD竖直向上平移时，穿过这个圆面的磁通量始终为零，保持不变，C正确 考点：考查了磁通量的计算 ‎【名师点睛】对于非匀强磁场穿过线圈的磁通量不能定量计算，可以根据磁感线的条数定性判断其变化情况，当磁感线有两种方向穿过线圈时，要看抵消后的磁感线条数来确定磁通量 ‎2. 如图所示，一电子以与磁场方向垂直的速度v从P处沿PQ方向进入长为d、宽为h的匀强磁场区域，从N处离开磁场，若电子质量为m，带电荷量为e，磁感应强度为B，则（　　）‎ A. 电子在磁场中做类平抛运动 B. 电子在磁场中运动的时间t=‎ C. 洛伦兹力对电子做的功为Bevh D. 电子在N处的速度大小也是v ‎【答案】D ‎【解析】电子垂直射入匀强磁场中，由洛伦兹力提供向心力将做匀速圆周运动，运动时间为：‎ ‎，故AB错误；由洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，电子在洛伦兹力方向没有位移，所以洛伦兹力对电子不做功，故C错误；电子垂直射入匀强磁场中做匀速圆周运动，速度大小不变也是v，故D正确。所以D正确，ABC错误。‎ ‎3. 如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一长为L的悬线，拉一质量为m、带有+q的电荷量的小球，将摆球与悬线拉至右侧与磁感线垂直的水平位置由静止释放，则摆球通过最低位置时绳上的拉力为：‎ A. 3mg+Bq B. 3mg+Bq C. 3mg-Bq D. 3mg-Bq ‎【答案】B ‎【解析】令小球摆到最低点时的速度为v，根据动能定理：，小球带正电，在最低点受向下的洛伦兹力f=qBv，由牛顿第二定律得：，联立以上解得：，故B正确，ACD错误。‎ ‎4. 如图所示圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（　　）‎ A. 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量变小 C. 线圈a有扩张的趋势 D. 线圈a对水平桌面的压力F将增大 ‎【答案】D ‎.........‎ ‎5. 如图所示，平行金属导轨的间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行轨道所在平面。一根长直金属棒与轨道成60°角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v沿金属轨道滑行时，其它电阻不计，电阻R中的电流强度为（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】金属棒中产生的感应电动势为：，通过R的电流为：，故A正确，BCD错误。‎ ‎6. 由楞次定律知道感应电流的磁场一定是（ ）‎ A. 阻碍引起感应电流的磁通量 B. 与引起感应电流的磁场反向 C. 阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D. 与引起感应电流的磁场方向相同 ‎【答案】C ‎【解析】根据楞次定律知感应电流的磁场一定是阻碍引起感应电流的磁通量的变化；当原磁场增强时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当原磁场减弱时，感应电流的磁场与原磁场方向相同；故选C.‎ ‎7. 如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是电阻可忽略不计的电感线圈，那么（　　）‎ A. 合上S，A、B一起亮，然后A变暗后熄灭 B. 合上S，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮 C. 断开S，A立即熄灭，B由亮变暗后熄灭 D. 断开S，A、B同时熄灭 ‎【答案】A ‎【解析】合上S，线圈中电流要增加，会产生自感电动势，故只能缓慢增加，所以A、B一起亮，然后A变暗后熄灭，B更亮，故A正确，B错误；断开S，线圈中电流要减小，会产生自感电动势，故只能缓慢减小，通过电灯A构成回路放电，所以B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭，故CD错误。所以A正确，BCD错误。‎ ‎8. 如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述不正确的是（　　）‎ A. 质谱仪是分析同位素的重要工具 B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C. 能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于 D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：进入B0的粒子满足，知道粒子电量后，便可求出m的质量，所以质谱仪可以用来分析同位素，故A正确；假设粒子带正电，则受电场力向右，由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外，故B正确；由qE=qvB，得，此时离子受力平衡，可沿直线穿过选择器，故C正确；由，知R越小，荷质比越大，故D错误。故选ABC.‎ 考点：质谱仪 视频 ‎9. 如图所示，一闭合直角三角形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域.从BC边进入磁场区开始计时，到A点离开磁场区止的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是如图所示中的（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】根据感应电流产生的条件可知，线框进入或离开磁场时，穿过线框的磁通量发生变化，线框中有感应电流产生，当线框完全进入磁场时，磁通量不变，没有感应电流产生，故C错误；感应电流，线框进入磁场时，导体棒切割磁感线的有效长度L减小，感应电流逐渐减小；线框离开磁场时，导体棒切割磁感线的有效长度L减小，感应电流逐渐减小；故A正确，BD错误；故选A．‎ 点睛：本题可以采用排除法分析解题，掌握感应电流产生的条件、熟练应用E=BLv及欧姆定律即可正确解题．‎ ‎10. 如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30°角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为（　　）‎ A. 1:2‎ B. 2:1‎ C. 1:‎ D. 1:1‎ ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：正离子进入磁场后，在洛伦兹力作用下向上偏转，而负离子在洛伦兹力作用下向下偏转．正离子以60°入射，则圆弧对应的圆心角为120°，而负离子以30°入射，则圆弧对应的圆心角为60°，正负电子在磁场中的周期相同，根据可知，正离子运动时间是负离子时间的2倍．故答案为B．‎ 考点：带电粒子在匀强磁场中的运动。‎ 二、多项选择题 ‎11. 中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果．如图所示， 厚度为ｈ，宽度为ｄ的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．下列说法正确的是（　　）‎ A. 上表面的电势低于下表面电势 B. 仅增大ｈ时，上下表面的电势差增大 C. 仅增大ｄ时，上下表面的电势差减小 D. 仅增大电流Ｉ时，上下表面的电势差减小 ‎【答案】AC ‎【解析】根据左手定则，可知自由电子向上偏转，则上表面带负电，下表面带正电，下表面的电势高于上表面，故A正确；根据和I=neSv，解得：可知增大h，上下表面的电势差不变，故B错误；根据和I=neSv，解得：可知仅增大d时，上下表面的电势差减小，故C正确；根据，解得：U=vBh，根据电流的微观表达式I=neSv，电流越大，电子的速度越大，故上下表面的电势差越大，故D错误。所以AC正确，BD错误。‎ ‎12. 关于磁通量下列说法正确的是（ ）．‎ A. 磁通量越大并不表示磁感应强度越大 B. 面积越大穿过它的磁通量也越大 C. 穿过单位面积的磁通量等于磁感应强度 D. 磁通量不仅有大小而且有方向是矢量 ‎【答案】AC ‎13. 两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R 的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R 外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放。则 A. 释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g B. 金属棒的速度为v时．所受的安培力大小为F =‎ C. 金属棒向下运动时，流过电阻R 的电流方向为a→b D. 电阻R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量 ‎【答案】AB ‎【解析】金属棒刚释放时，弹簧处于原长，弹力为零，又因此时速度为零，没有感应电流，金属棒不受安培力作用，金属棒只受到重力作用，其加速度应等于重力加速度g，故A正确；金属棒速度为v时，安培力大小为F=BIL，电流：，联立可得：，故B正确；金属棒向下运动时，由右手定则可知，在金属棒上电流方向向右，流过电阻R的电流方向为b→a，故C错误；金属棒下落过程中，由能量守恒定律知，金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能（速度不为零时）以及电阻R上产生的热量，故D错误。所以AB正确，CD错误。‎ ‎14. 如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g。下列选项正确的是(　　) ‎ A. P=2mgvsin θ B. P=3mgvsin θ C. 当导体棒速度达到时,加速度大小为sin θ D. 在速度达到2v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功 ‎【答案】AC ‎【解析】当导体棒以v匀速运动时受力平衡，可得：，电动势为：，电流为：，联立可得：，同理当导体棒以2v匀速运动时受力平衡，则有：，可得：F=mgsinθ，拉力的功率为：P=Fv=2mgvsinθ，故A正确，B错误；当导体棒速度达到时，由牛顿第二定律得：，解得：，故C正确；由能量守恒，当速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力及重力所做的功，故D错误。所以AC正确，BD错误。‎ 三、填空题 ‎15. 质量为m，电荷量为q的带正电微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，则带电粒子运动方向为沿轨迹向__________，（填写“左下方”或“右上方”）电场强度大小为__________，磁感应强度的大小为___________。‎ ‎【答案】 (1). 右上方 (2). (3). ‎ ‎【解析】粒子做匀速直线运动，合力为零，其中电场力向右，重力向下，洛仑兹力与速度方向和磁场方向垂直，故向左上方，故粒子向右上方运动；受力如图所示：‎ 由几何关系可得，qE=mg，则电场强度为：，由于合力为零，则，解得：。‎ 四、计算题 ‎16. 如图所示，质量为m，电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。不计带电粒子所受重力。求:‎ ‎(1)粒子做匀速圆周运动的半径R;‎ ‎(2)粒子做匀速圆周运动周期T.‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】试题分析：（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律求出轨道半径，（2）由求出周期．‎ ‎（1）粒子在磁场中由洛伦兹力提供所需向心力公式 则有：‎ 解得：‎ ‎（2）由匀速圆周运动周期与线速度关系：‎ 解得：‎ ‎【点睛】本题考查了求粒子做圆周运动的轨道半径、周期，应用牛顿第二定律、线速度与周期的关系即可正确解题．‎ ‎17. 在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=20cm2。螺线管导线电阻r=1.0Ω，R1=4.0Ω，R2=5.0Ω，C=30μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。求：‎ ‎（1）求螺线管中产生的感应电动势？‎ ‎（2 闭合S，电路中的电流稳定后，求此时全电路电流的方向（俯视方向看顺时针还是逆时 针）？‎ ‎（3）闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率？‎ ‎（4）闭合S，电路中的电流稳定后，求电容器的电量？‎ ‎【答案】（1）（2）逆时针（3）（4）‎ ‎【解析】试题分析：根据法拉第地磁感应定律求出螺线管中产生的感应电动势，根据闭合回路欧姆定律求出电流的大小，通过楞次定律判断电流的方向，根据P=I2R求出电阻R1的电功率，电容器与R2并联，两端电压等于R2两端的电压，根据Q=CU求出电容器的电量。‎ ‎（1）根据法拉第电磁感应定律：‎ 代入数据解得：E=1.2V ‎（2）（3）根据闭合电路欧姆定律可得电流为：，‎ 根据P=I2R1 可得：P=5.76×10-2W 根据楞次定律知，电流方向为逆时针。 （4）S断开后，电容器两端的电压U=IR2=0.6V，可得经R2的电量为： Q=CU=1.8×10-5C 点睛：本题主要考查了电磁感应与电路的综合，知道产生感应电动势的那部分相当于电源，运用闭合电路欧姆定律进行求解。‎ ‎18. 如图所示，正方形单匝均匀线框abcd，边长L＝0.4m，每边电阻相等，总电阻R＝0.5Ω。一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮，一端连接正方形线框，另一端连接绝缘物体P。物体P放在一个光滑的足够长的固定斜面上，斜面倾角θ=30º，斜面上方的细线与斜面平行。在正方形线框正下方有一有界的匀强磁场，上边界Ⅰ和下边界Ⅱ都水平，两边界之间距离也是L＝0.4m。磁场方向水平，垂直纸面向里，磁感应强度大小B＝0.5T。现让正方形线框的cd边距上边界Ⅰ的正上方高度h ‎＝0.9m的位置由静止释放，且线框在运动过程中始终与磁场垂直，cd边始终保持水平，物体P始终在斜面上运动，线框刚好能以v＝3m/s的速度进入匀强磁场并匀速通过匀强磁场区域。释放前细线绷紧，重力加速度g＝10m/s2，不计空气阻力。‎ ‎(1)线框的cd边在匀强磁场中运动的过程中，c、d间的电压是多大？‎ ‎(2)线框的质量m1和物体P的质量m2分别是多大？‎ ‎【答案】（1）（2） ‎ ‎【解析】试题分析：线框进入磁场切割磁感线运动由E=BLv可求得电动势，由闭合电路可求得进入磁场和出磁场时c、d间的电压Ucd；由平衡条件可求得线框的质量m1和物体P的质量m2。‎ ‎（1）设cd边上的感应电动势为E，线框中的电流强度为I，c、d间的电压为Ucd，则根据法拉第电磁感应定律可得：E=BLv 由欧姆定律可得电流为：‎ c、d间的电压为：‎ 解得：Ucd=0.45V ‎（2）正方形线框匀速通过磁场区域的过程中，设受到的安培力为F，细线上的张力为T， 根据安培力计算公式可得：F=BIL 对P根据平衡条件可得：T=m2gsinθ 对线框根据平衡条件可得：m1g=T+F 正方形线框在进入磁场之前的运动过程中，‎ 根据能量守恒： 解得m1=0.032kg，m2=0.016kg 点睛：本题主要考查了电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程。‎ ‎ ‎