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文档介绍
2017-2018学年山东省寿光现代中学高二上学期12月月考物理试题 解析版
山东省寿光现代中学2017-2018学年高二12月月考物理试题 一、选择题:1~5题为单选题,6~10题多项选择题 1. 如图所示为地磁场磁感线的示意图,在北半球地磁场的竖直分量向下,飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度不变,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞行员左方机翼末端处的电势为,右方机翼末端处电势为 A. 若飞机从西往东飞, B. 若飞行从东往西飞, C. 若飞机从南往北飞, D. 若飞机从北往南非, 【答案】D 【解析】当飞机在北半球飞行时,由于地磁场的存在,且地磁场的竖直分量方向竖直向下,由于感应电动势的方向与感应电流的方向是相同的,由低电势指向高电势,由右手定则可判知,在北半球,不论沿何方向水平飞行,都是飞机的左方机翼电势高,右方机翼电势低,即总有φ1>φ2.故D错误,ABC正确.故选ABC. 点睛:本题要了解地磁场的分布情况,掌握右手定则.对于机翼的运动,类似于金属棒在磁场中切割磁感线一样会产生电动势,而电源内部的电流方向则是由负极流向正极的. 2. 如图所示,线框由A位置开始下落,在磁场中受到的安培力如果总小于重力,则它在A、B、C、D四个位置(B、D位置恰好线框有一半在磁场中)时,加速度关系为 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】线框在A、C位置时只受重力作用,加速度,线框在B、D位置时均受两个力作用,其中安培力向上,重力向下,由于重力大于安培力,所以加速度向下,大小为,又线框在D点时速度大于B点速度,即,所以,因此加速度的关系为,故B正确,ACD错误;故选B. 3. 宽为L,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I(方向如图)时,,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡.当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡.由此可知 A. 磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为 B. 磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为 C. 磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为 D. 磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为 【答案】B 【解析】B的方向垂直纸面向里,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡.因为线框也是有质量的,设右边的线框质量为m02,根据平衡有:NBIL=(m1-m02-m2)g,解得B=.故A错误.当B的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向向下,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向上,相当于右边少了两倍的安培力大小,所以右边应加砝码,有mg=2NBIL,所以B=.故B正确.当B 的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向向上,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,需要在左边加砝码.故CD错误.故选B. 4. 如图所示,在光滑水平桌面上有一边长为L,电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d()的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下.导线框以某一初速度向右运动.t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域.下列v-t图象中,可能正确描述上述过程的是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】线框进入磁场时,由右手定则和左手点则可知线框受到向左的安培力,由于,则安培力减小,故线框做加速度减小的减速运动;同理可知线框离开磁场时,线框也受到向左的安培力,做加速度减小的减速运动;线框完全进入磁场后,线框中没有感应电流,不再受安培力作用,线框做匀速运动,本题选D。 5. 如图所示,内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上,环内有一带负电小球,整个装置处于竖直向下的磁场中,当磁场突然增大时,小球将 A. 沿顺时针方向运动 B. 沿逆时针方向运动 C. 在原位置附近往复运动 D. 仍然保持静止状态 【答案】A 【解析】磁感应强度竖直向下,B随时间增加,由楞次定律可知,变化的磁场产生的感生电场沿逆时针方向;小球带负电,小球所受电场力沿顺时针方向,即沿顺时针方向加速运动;故A正确,BCD错误;故选A. 点睛:本题考查了楞次定律的应用,由楞次定律判断出感生电场的方向,是正确解题的前提与关键;根据感生电场方向判断出带电小球受力方向,即可正确解题. 6. 如图所示,一矩形线圈置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图(b)所示,则线圈产生的感应电动势的情况为 A. 0时刻电动势最大 B. 0时刻电动势为零 C. t1时刻磁通量的变化率等于零 D. t1~t2时间内电动势增大 【答案】AC 【解析】由于面积一定,磁场变化,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势为:E=nS•∝;0时刻磁感应强度的变化率最大,故感应电动势最大,故A正确,B错误;t1时刻磁通量最大,但磁通量的变化率为零,故感应电动势为零,故C正确;t1~t2时间内,磁通量的变化率变大,故感应电动势增加,故D正确;故选ACD. 点睛:本题中磁通量最大时,磁通量的变化率最小;磁通量最小时,磁通量的变化率最大;然后根据法拉第电磁感应定律列式判断即可. 7. 如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力作用下向右运动,PQ所做的运动可能是 A. 向右匀加速运动 B. 向左匀加速运动 C. 向右匀减速运动 D. 向左匀减速运动 【答案】BC 【解析】试题分析:MN在磁场力作用下向右运动,说明MN受到的磁场力向右,由左手定则可知电流由M指向N,由楞次定律可知,线圈中产生感应电流的磁场应该是向上减小,或向下增加;根据右手螺旋定则,与楞次定律可知PQ的运动情况. 解: MN在磁场力作用下向右运动,说明MN受到的磁场力向右,由左手定则可知电流由M指向N,由楞次定律可知,线圈中产生感应电流的磁场应该是向上减小,或向下增加;再由右手螺旋定则与楞次定律可知,PQ可能是向左加速运动或向右减速运动.故BC正确,AD错误. 故选:BC. 【点评】本题关键是分析好引起感应电流的磁通量的变化,进而才能分析产生电流的磁通量是由什么样的运动产生的. 8. 如图所示,L是电感足够大的线圈,其直流电阻可忽略不计,和是两个相同的灯泡,若电键S闭合,等灯泡亮度稳定后,再断开电键S,则( ) A. 电键S闭合时,灯泡、同时亮,然后会变暗直到不亮 B. 电键S闭合时,灯泡很亮,逐渐变亮,最后一样亮 C. 电键S断开时,灯泡随之熄灭,而会亮一下后才熄灭 D. 电键S断开时,灯泡随之熄灭,而会闪亮一下后才熄灭 【答案】A 【解析】K闭合瞬间,但由于线圈的电流增加,导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加,所以两灯同时亮,当电流稳定时,由于电阻可忽略不计,所以以后D1会逐渐变暗直到熄灭,D2变亮.故A正确,B错误;K闭合断开,D2立即熄灭,但由于线圈的电流减小,导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小,所以D1亮一下再慢慢熄灭,故C正确,D错误;故选AC. 点睛:线圈中电流变化时,线圈中产生感应电动势;线圈电流增加,相当于一个瞬间电源接入电路,线圈上端是电源正极.当电流减小时,相当于一个瞬间电源,线圈下端是电源正极. 9. 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,则电流沿a到b的方向流动 C. 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 D. 若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍 【答案】AB 【解析】试题分析:由电磁感应定律得,,故一定时,电流大小恒定,选项A正确;由右手定则知圆盘中心为等效电源正级,圆盘边缘为负极,电流经外电路从a经过R流到b,选项B正确;圆盘转动方向不变时,等效电源正负极不变,电流方向不变,故选项C错误;,角速度加倍时功率变成4倍,选项D错误,故选AB。 【考点定位】电磁感应定律 【名师点睛】法拉第圆盘是课本上介绍的装置,在历次考试中多次出现;解题时要会进行电源的等效:相当于一条半径旋转切割磁感线,记住求解感应电动势的公式,并能搞清整个电路的结构。 10. 如图所示,两竖直放置的平行光滑导轨相距0.2m,其电阻不计,处于水平向里的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度为0.5T,,导体棒ab与cd的电阻均为0.1Ω,质量均为0.01kg.现用竖直向上的力拉ab棒,使之匀速向上运动,此时cd棒恰好静止,已知棒与导轨始终接触良好,导轨足够长,g取10m/s2,则( ) A. ab棒向上运动的速度为1m/s B. ab棒受到的拉力大小为0.2N C. 在2s时间内,拉力做功为0.4J D. 在2s时间内,ab棒上产生的焦耳热为0.4J 【答案】BD 【解析】cd棒受到的安培力等于它的重力,BL=mg,v==2 m/s,A错误.ab棒受到向下的重力G和向下的安培力F,则ab棒受到的拉力FT=F+G=2mg=0.2 N,B正确.在2 s内拉力做的功,W=FTvt=0.2×2×2 J=0.8 J,C不正确.在2 s内ab棒上产生的热量Q=I2Rt=2Rt=0.2 J,D不正确. 二、填空题 11. 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,一根长直金属棒与导轨成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沿金属导轨滑行时,其他电阻不计,电阻R中的电流为_____________。 【答案】 【解析】金属棒中产生的感应电动势为:E=BLv=Bv;通过R的电流为: 12. 一个100匝的闭合圆形线圈,总电阻为15.0Ω,面积为50cm2,放在匀强磁场中,线圈平面根据磁感线方向垂直,匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图(b)所示.设t=0时,B的方向如图(a)所示,垂直于纸面向里.则线圈在0~4×10-3s内的平均感应电动势的大小是___________;在2s内线圈中产生的热量是___________. 【答案】 (1). 75; (2). 750J 【解析】根据B-t图中同一条直线磁通量的变化率是相同的,所以电动势为定值,即为 E=nS=100××103×50×10−4V=75V; 根据在2s内,由焦耳定律Q=I2Rt,可知Q=750J. 三、计算题: 13. 如图所示,在倾角为的光滑斜面上有一根水平方向的通电直导线,已知直导线长为L,质量为m,通过的电流为I,方向如图所示,整个装置处在匀强磁场中, (1)若通电直导线在斜面上静止不动,则匀强磁场的磁感应强度的最小值 是多少?,方向如何? (2)如果通电直导线对斜面无压力,则匀强磁场的磁感应强度的最小值是多少,方向如何? 【答案】(1).方向垂直斜面向上.(2),方向水平向左. 【解析】(1)导线受重力、支持力和安培力处于平衡,当安培力方向沿斜面向上时,安培力最小,有:. 则. 根据左手定则知,磁感应强度的方向垂直斜面向上. (2)当通电导线对斜面无压力时,重力和安培力平衡,有: 解得,根据左手定则,磁感应强度的方向水平向左. 14. 如图所示,bacd为静止于水平面上宽度为L=0.4m;而长度足够长的U形金属滑轨,ac边接有电阻R=1Ω,其他部分电阻不计.ef为一可在滑轨平面上滑动,质量为m=0.1kg、电阻也为R=1Ω的均匀导体棒.整个滑轨面处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.5T,忽略所有摩擦.若ef杆以恒定的加速度a=2m/s2由静止开始做匀加速运动则: (1)第5s末,回路中的电流多大? (2)第5s末,作用在ef杆上的水平外力多大? 【答案】(1)1A(2)0.4N 【解析】(1)5s末的速度为:v=at=2×5=10m/s 根据闭合电路欧姆定律,有: (2)棒受重力、支持力、拉力、安培力(向左),根据牛顿第二定律,有:F-BIL=ma 解得:F=BIL+ma=0.5×1×0.4+0.1×2=0.4N 15. 如图所示,匝数N=100匝,截面积S=0.2m2,电阻r=0.5Ω的圆形线圈MN处于垂直纸面向里的匀强磁场内,,磁感应强度随时间按B=0.6+0.02t(T)的规律变化,处于磁场外的电阻R1=3.5Ω,R2=6Ω,电容C=30μF,开关S开始时未闭合,求: (1)闭合S后,线圈两端M、N两点间的电压UMN和电阻R2消耗的电功率; (2)闭合S一段时间后又打开S,则S断开后通过R2的电荷量为多少? 【答案】(1)9.6×10-3W (2)7.2×10-6C 【解析】试题分析:(1)由题给条件可知磁感应强度的变化率为: 故回路产生的电动势为: 感应电流: 由闭合电路欧姆定律有:UMN=E-Ir=0.38V 故R2消耗的电功率:P2=I2R2=9.6×10-3W (2)S合时:UC=IR2=0.24V 充电电量:Q=CUC=7.2×10-6C S开时:R2放电,放电的电量:Q=7.2×10-6C,即为S断开后通过R2的电荷量. 考点:法拉第电磁感应定律;闭合电路欧姆定律;电功率;电量 16. 如图所示,在真空中板间r=3.0×10-2m的圆形区域内,有磁感应强度B=0.2T,方向如图的匀强磁场,一批带正电的粒子以初速度v0=1.0×106m/s,从磁场边界上直径ab的一端a沿着各个方向射入磁场,且初速度方向与磁场方向都垂直,该粒子的比荷为,不计粒子重力.求: (1)粒子的轨迹半径; (2)粒子在磁场中运动的最长时间; (3)若射入磁场的速度改为,其他条件不变,试用斜线画出该批粒子在磁场中可能出现的区域.(sin37°=0.6,cos37°=0.8) 【答案】(1)5.0×10-2m (2)6.5×10-8s(3)如图; 【解析】(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:, 解得:. 又, 解得:. (3)速度改为时,粒子的轨道半径,粒子在磁场中可能出现的区域:如图中以Oa为直径的半圆及以a为圆心、Oa为半径的圆与磁场相交的部分,如图所示. 点睛:解决带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题时,应首先确定圆心的位置,找出半径,做好草图,利用数学几何并结合运动规律进行求解. 查看更多