2017-2018学年内蒙古赤峰二中高二上学期第三次（12月）月考物理试题（解析版） 18页

‎2017-2018学年内蒙古赤峰二中高二上学期第三次（12月）月考物理试题（解析版）‎ 一、选择题 ‎1. 在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（　　）‎ A. 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B. 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C. 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化 D. 绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，回路中没有磁通量的变化，不能产生感应电流，观察到电流表没有变化，故A错误；在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，回路中没有磁通量的变化，不能产生感应电流，观察到电流表没有变化，故B错误；将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁的过程中有感应电流产生，但是之后，再到相邻房间去观察时，回路中已经没有磁通量的变化，此时观察到的电流表没有变化，故C错误；绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，回路中的磁通量发生变化，能观察电流表的变化，故D正确．故选D。‎ 考点：电磁感应现象 ‎【名师点睛】解决本题关键要准确把握产生感应电流的一般条件：闭合回路的磁通量发生变化，电路必须闭合。‎ ‎ ‎ ‎2. 如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 直导线中的电流方向垂直纸面向外 B. b点的实际磁感应强度为T，方向斜向右上方，与B的夹角为45°‎ C. c点的实际磁感应强度也为零 D. d点的实际磁感应强度跟b点的相同 ‎【答案】B ‎【解析】a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在a点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向里，A错误；由上知道，通电导线在a点产生的磁感应强度大小为1T，由安培定则可知，通电导线在b处的磁感应强度方向竖直向上，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，b点感应强度为，方向与B的方向成45°斜向右上，B正确；通电导线在c处的磁感应强度方向水平向右，则c点磁感应强度为2T，方向与B的方向相同，C错误；通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向下，则d点感应强度为，方向与B的方向成45°斜向下，与b点磁感应强度不相同，D错误．‎ ‎3. 将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看(　　)‎ A. 圆环顺时针转动，靠近磁铁 B. 圆环顺时针转动，远离磁铁 C. 圆环逆时针转动，靠近磁铁 D. 圆环逆时针转动，远离磁铁 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 根据环形电流周围的磁场分布结合左手定则可知，圆环右侧部分受到的安培力向里，左侧部分受到的安培力向外，所以从上往下看圆环逆时针转动．再将转动90°后的通电圆环等效成一个小磁针，则N极在左，S极在右，根据同极相互排斥异极相互吸引可知，圆环靠近磁铁，故C正确，ABD错误。‎ ‎4. 图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0-T/2时间内，直导线中电流向上，则在T/2-T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是(　　)‎ A. 感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左 B. 感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右 C. 感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右 D. 感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左 ‎【答案】C ‎【解析】在T/2-T时间内，直线电流方向向下，根据安培定则，知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流．根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向右，右边受到的安培力水平向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属框所受安培力的合力水平向右．故C正确，ABD错误．故选C．‎ 点睛：解决本题的关键掌握安培定则判断电流与其周围磁场的方向的关系，运用楞次定律判断感应电流的方向，以及运用左手定则判断安培力的方向．‎ ‎5. 如图所示，在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一 端系着一个带电小球，另一端固定于O点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，不计空气阻力。则（ ）‎ A. 小球带负电 B. 电场力跟重力一定不平衡 C. 如果加一个垂直于竖直平面的匀强磁场，小球不可能继续做圆周运动 D. 如果加一个垂直于竖直平面的匀强磁场，细绳张力可能增大 ‎【答案】D ‎【解析】据题小球在竖直平面内做匀速圆周运动，受到重力、电场力和细绳的拉力，根据匀速圆周运动的条件可知，电场力与重力平衡，则知小球带正电．故AB错误．如果加一个垂直于竖直平面的匀强磁场，因小球受洛伦兹力方向沿半径方向，故也可能做匀速圆周运动，选项C错误；如果加一个垂直于竖直平面向里的匀强磁场，且小球逆时针转动，故小球受洛伦兹力指向圆心，则细绳张力要增大，选项D正确；故选D.‎ 点睛：本题的解题关键是根据质点做匀速圆周运动的条件，判断电场力与重力的关系，确定出小球的电性．加磁场时，根据洛伦兹力的方向确定细绳张力的变化.‎ ‎6. 如图所示，有两根长均为 L 、质量均为 m 的细导体棒 a 、 b ，其中 a 被水平放置在倾角为45°的绝缘光滑斜面上， b 被水平固定在斜面的右侧，且与 a 在同一水平面上， a 、 b 相互平行。当两细棒中均通以大小为 I 的同向电流时， a 恰能在斜面上保持静止，下列说法正确的是（ ）‎ A. 斜面对导体a的作用力大小为mg B. b中电流在a处产生的磁场的磁感应强度B方向竖直向上，大小为 C. b中电流在a处产生的磁场的磁感应强度B方向竖直向下，大小为 D. 若使b竖直向下移动，a仍能保持静止 ‎【答案】B ‎7. 如图所示，质量为m的细杆ab置于倾角为θ的导轨上，ab处于磁场中，ab与导轨间动摩擦因数为μ，有电流时，ab恰好静止在导轨上，则从b端的侧视图看，其中杆 ab与导轨间摩擦力可能为“0”的是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AB ‎【解析】试题分析：根据左手定则可知，四种情形下细杆所受的安培力方向如下图所示：‎ 由共点力平衡条件可知，图A中，若支持力、重力、安培力三力恰好平衡时，摩擦力为零，故A正确；B图中，若重力与安培力二力平衡时，摩擦力为零，所以B正确；图C中，重力、支持力、安培力三力不可能平衡，所以一定受到摩擦力作用，所以C错误；同理，图D中的三个力也不可能平衡，故受摩擦力作用，所以D错误；‎ 考点：共点力平衡、左手定则 ‎8. 如图所示，纸面内有半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一束质子在纸面内以相同的速度射向磁场区域，质子的电量为q,质量为m,速度为 ‎，则以下说法正确的是(　　)‎ A. 对着圆心入射的质子，其出射方向的反向延长线一定过圆心 B. 对着圆心入射的质子，其在磁场中的运动时间最长 C. 所有质子都在磁场边缘同一点射出磁场 D. 所有质子都以相同的速度射出磁场 ‎【答案】AC ‎【解析】试题分析：由洛仑兹力提供质子做匀速圆周运动的向心力，从而求出质子在圆形磁场区域做匀速圆周运动的半径r恰好等于R，若质子朝着圆心射入磁场区域，则由几何关系求得该质子必从圆心的C点正下方射出，同时可以证明所有质子均从C点射出磁场，这是磁聚焦的原理．‎ 首先可以确定朝着圆心射入的质子，其做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供：，将已知代入解得：；那么由几何关系知道该质子最后从O点的正下方C点射出磁场．再假设从任意点E水平射入的质子，其做匀速圆周运动的圆心为D，连接两交点及两圆心．由于，且，则四边形DEOC是平行四边形，所以，所以从任意点E水平入射的质子也从O点的正下方C射出．由于磁场圆的半径与质子轨迹圆的半径相等，所以朝着圆心方向射入的质子，必从O点的正下方射出磁场，故A正确；质子在磁场中做圆周运动的速率v相同，质子运动轨迹越长，运动轨迹对应的弦长越长，质子的运动时间越长，运动轨迹对应的最大弦长为磁场直径，对着圆心入射的质子运动轨迹对应的弦长不是直径，因此对着圆心入射的质子在磁场中的运动时间不是最长的，故B错误；上述已证明，所有质子均从圆心的正下方C点射出，故C正确；质子射出磁场时的速度大小相等，当速度方向不同，速度是矢量，速度方向不同，速度不同，故D错误．‎ ‎9. 如图所示为一个质量为m、电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中(不计空气阻力)．现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度—时间图象可能是下图中的(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，圆环受到竖直向下的重力、垂直细杆的弹力及向左的摩擦力，当qvB=mg时，小环做匀速运动，此时图象为A，故A正确；当qvB＜mg时，FN=mg-qvB此时：μFN=ma，所以小环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，所以其v-t图象的斜率应该逐渐增大，故B正确，C错误．当qvB＞mg时，FN=qvB-mg，此时：μFN=ma，所以小环做加速度逐渐减小的减速运动，直到qvB=mg时，小环开始做匀速运动，故D正确；故选ABD．‎ ‎10. 如图所示，两个横截面分别为圆形和正方形的区域内有磁感应强度相同的匀强磁场，圆的直径和正方形的边长相等，两个电子以相同的速度分别飞入两个磁场区域，速度方向均与磁场方向垂直，进入圆形磁场的电子初速度方向对准圆心；进入正方形磁场的电子初速度方向垂直于边界，从中点进入．下面判断正确的是(　　)‎ A. 两电子在两磁场中运动时，其半径一定相同 B. 两电子在磁场中运动的时间一定不相同 C. 进入圆形磁场区域的电子一定先飞离磁场 D. 进入圆形磁场区域的电子一定不会后飞离磁场 ‎【答案】AD ‎【解析】A、电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，整理得，两过程电子速度v相同，所以半径相同，故A正确；‎ BCD、粒子在磁场中的可能运动情况如图所示，‎ 电子从O点水平进入由于它们进入圆形磁场和矩形磁场的轨道半径、速度是相同的，我们把圆形磁场和矩形磁场的边界放到同一位置如图所示，由图可以看出进入磁场区域的电子的轨迹1，先出圆形磁场，再出矩形磁场；进入磁场区域的电子的轨迹2，同时从圆形与矩形边界处磁场；进入磁场区域的电子的轨迹3，先出圆形磁场，再出矩形磁场；所以电子不会先出矩形的磁场，即进入圆形区域的电子一定不会后飞离磁场，故D正确，BC错误；‎ 故选AD。‎ ‎11. 磁流体发电机，又叫等离子体发电机，下图中的燃烧室在3000K的高温下将气体全部电离为电子与正离子，即高温等离子体。高温等离子体经喷管提速后以1000m/s进入矩形发电通道，发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场，磁感应强度为6T。等离子体发生偏转，在两极间形成电势差。已知发电通道长a=50cm，宽b=20cm，高d=20cm。等离子体的电阻率ρ=2Ω•m。则以下判断中正确的是（     ）‎ A. 发电机的电动势为1200V B. 因不知道高速等离子体为几价离子，故发电机的电动势不能确定 C. 当外接电阻为8Ω时，发电机效率最高 D. 当外接电阻为4Ω时，发电机输出功率最大 ‎【答案】AC ‎【解析】试题分析：由等离子体所受的电场力和洛仑兹力平衡得：，则得发电机的电动势为E＝Ｕ＝Bdv＝1200Ｖ，选项A正确；发电机的电动势与高速等离子体的电荷量无关，选项B错误；发电机的内阻为；发动机的效率为，可知外电阻R越大，效率越高，故选项C错误；当电源的内外电阻相等时输出功率最大，此时外电阻为R＝r＝4Ω，故选项D正确；故选AD。‎ 考点：等离子发电机；功率 ‎【名师点睛】本题是磁流体发电机问题，要理解并掌握其工作原理，知道最终等离子体所受的电场力和洛伦兹力平衡，由此求电动势．要注意的是在求内阻时，不能这样列式：。‎ ‎12. 如图所示，O点有一粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，它们的速度大小相等、速度方向均在xOy平面内.在直线x=a与x=2a之间存在垂直于xOy平面向外的磁感应强度为B的匀强磁场，与y轴正方向成60°角发射的粒子恰好垂直于磁场右边界射出.不计粒子的重力和粒子间的相互作用力.关于这些粒子的运动，下列说法正确的是(   )‎ A. 粒子的速度大小为 B. 粒子的速度大小为 C. 与y轴正方向成120°角射出的粒子在磁场中运动的时间最长 D. 与y轴正方向成90°角射出的粒子在磁场中运动的时间最长 ‎【答案】AC ‎【解析】试题分析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由几何关系可求得粒子的速度；粒子在磁场中运动时轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长，根据圆的对称性可知，与y轴正方向成120°角射出的粒子在磁场中运动的时间最长．‎ 粒子在磁场中受洛伦兹力作用，做匀速圆周运动，故有．由题意：与y轴正方向成60°角发射的粒子恰好垂直于磁场右边界射出，说明该方向上的粒子匀速圆周运动的圆心正好在2a点处，由几何关系可得，所以匀速圆周运动的半径R=2a，所以粒子的速度，A正确B错误；而粒子在磁场中运动的时间由圆心角决定，根据圆的对称性可知，粒子与y轴正方向成120°角射出时在磁场中运动对应的圆心角最大，故运动时间越长，C正确D错误．‎ 二、填空题 ‎13. 某同学为了测量一个电流表（量程为100 mA ‎）的内阻，从实验室找到了以下器材：一个多用电表、一个电阻箱（0～99.9Ω）和若干导线。‎ ‎（1）该同学先用多用电表的欧姆挡进行粗测。‎ ‎①选用“×10”挡，调零后测量电流表的内阻，发现指针偏转角度很大。‎ ‎②应将多用电表选择开关调至____挡（选填“×1”或“×100”）。‎ ‎③选择合适的量程，调零后测量的结果如图甲所示，该读数是____Ω。‎ ‎（2）多用电表欧姆挡内部的等效电路如图乙中虚线框内所示。为了更准确地测出待测电流表的内阻，同时测出多用电表内部电池的电动势，该同学设计了如图乙所示的实验电路图。‎ ‎①实验时，多次调节电阻箱，记录电阻箱的阻值R和对应的电流表示数I。‎ ‎②某次测量中，电阻箱的阻值R=10.0Ω，电流表的读数如图丙所示，请将该数据点在答题卡中的坐标纸上描出，并作出关系图像。‎ ‎③根据图像求得多用电表内部电池的电动势E=____V。（结果保留两位有效数字）‎ ‎④已知多用电表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，则待测电流表内阻=____Ω。（结果保留两位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). ×1 (2). 4.5 (3). 1.4-1.6 (4). 4.8-6.0‎ ‎【解析】试题分析：（1）选用“”挡，调零后测量电流表的内阻，发现指针偏转角度很大，说明所选挡位太大，为准确测量，应换小挡，应该将选择开关换成欧姆挡的“”档位，然后进行欧姆调零，由图示表盘可知，。‎ ‎（2）②根据描点法作出图象，如图所示：‎ ‎③根据闭合电路欧姆定律得：，解得：，则图象的斜率，图象与纵坐标的截距，则，解得：。‎ ‎④多用电表欧姆挡表盘中央刻度值为“”，则，‎ 解得：。‎ 考点：用多用电表测电阻 ‎【名师点睛】使用欧姆表测电阻应选择合适的挡位，使指针指针中央刻度线附近；欧姆表换挡后要重新进行欧姆调零；欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数；根据描点法作出图象，根据闭合电路欧姆定律求出的表达式，根据图象求解即可。‎ ‎14. 要测绘一个标有“3V，0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作．已选用的器材有：‎ 电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）：‎ 电流表（量程为0～250mA．内阻约5Ω）；‎ 电压表（量程为0～3V．内阻约3kΩ）：‎ 开关一个、导线若干．‎ ‎①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的______（填字母代号）．‎ A．滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）‎ B．滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）‎ ‎②实验的电路图应选用下列的图______（填字母代号）．‎ ‎③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示．如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是______W．‎ ‎【答案】 (1). A (2). B (3). 0.1‎ ‎ ‎ ‎（1）电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选A；‎ ‎（2）实验要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，则滑动变阻器应采用分压接法，灯泡正常发光时的电阻为，，，电流表应采用外接法，因此实验电路应选B；‎ 请在此填写本题解析!‎ ‎（3）在图中作出电源的伏安特性曲线，两图的交点表示灯泡的工作点，则由图可知，电压为1.0V，电流为0.10A．则由可知，功率．‎ 三、计算题（要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。）‎ ‎15. 如图甲所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路，线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。导线的电阻不计，求0至t1时间内 ‎ ‎ ‎ ‎（1）通过电阻R1上的电流大小和方向； ‎ ‎（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。‎ ‎【答案】（1），方向从b到a（2）；‎ ‎【解析】试题分析：（1）由法拉第电磁感应定律知0至t1时间内的电动势为;‎ 由闭合电路欧姆定律知通过R1的电流为：‎ 由楞次定律可判断通过R1的电流方向为：从b到a。‎ ‎（2）通过R1的电荷量为：‎ 电阻R1上产生的热量为：‎ 考点:法拉第电磁感应定律、焦耳定律、楞次定律。‎ ‎16. 如图，A、C两点分别位于x轴和y轴上，，OC的长度为L。在区域内有垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为q的带负电粒子，从坐标原点射入磁场，不计重力。‎ ‎（1）若粒子沿方向射入磁场，问粒子在磁场中运动的最长时间是多少？此时初速度应满足什么条件？‎ ‎（2）大量初速度大小为的粒子以不同的方向射入第一象限，求从AC边射出的粒子在磁场中运动的最短时间，及该粒子的入射方向与X轴正向的夹角。‎ ‎【答案】（1）（2）；‎ ‎【解析】试题分析：粒子转过半圆从OA边射出时时间为定值，速度最大的粒子与AC边相切，画出粒子运动轨迹，根据几何关系求解半径，根据洛伦兹力提供向心力求解最大速度；要使粒子在磁场中经过的时间最短，需使粒子轨迹对应的弦长最短，所以过O点做垂直于CA的线段为最短的弦，根据几何关系求解圆心角和粒子的入射方向与+x的夹角．‎ ‎（1）粒子转过半圆从OA边射出时时间为定值，速度最大的粒子与AC边相切，如图所示，‎ 根据几何关系可得：，‎ 根据洛伦兹力提供向心力可得：，解得，‎ 所以满足条件的粒子速度范围为：。‎ 粒子速度大小相等，要使粒子在磁场中经过的时间最短，需使粒子轨迹对应的弦长最短，所以最短时间的轨迹如图所示：‎ 粒子在磁场中的运动半径为：，轨迹图中几何关系可得，‎ 由此可知粒子轨迹对应的圆心角为；最短时间为：，‎ 由图可知，粒子入射方向与轴的夹角为。‎ ‎17. 纸平面内一带电粒子以某一速度做直线运动，一段时间后进入一垂直于纸面向里的圆形匀强磁场区域（图中未画出磁场区域），粒子飞出磁场后从上板边缘平行于板面进入两面平行的金属板间，两金属板带等量异种电荷，粒子在两板间经偏转后恰从下板右边缘飞出。已知带电粒子的质量为m，电量为q，重力不计。粒子进入磁场前的速度方向与带电板成θ=60°角，匀强磁场的磁感应强度为B，带电板板长为l，板距为d，板间电压为U，试解答：‎ ‎（1）上金属板带什么电？‎ ‎（2）粒子刚进入金属板时速度为多大？‎ ‎（3）圆形磁场区域的最小面积为多大？‎ ‎【答案】（1）负电（2）（3）‎ ‎【解析】试题分析：（1）由于带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力是向右下的，故由左手定则可知，粒子带负电，当它进入平行板间后受到向下电场力，故平行板的上金属板带负电；‎ ‎（2）设带电粒子进入电场的初速度为v，在电场中偏转时有：d=①‎ 解得v=，‎ ‎（3）如图所示，带电粒子在磁场中所受洛伦兹力作为向心力，设磁偏转的半径为R，圆形磁场区域的半径为r，则：qvB=m得R==；‎ 由几何知识可得：r=Rsin30°‎ 磁场区域的最小面积为S=πr2=。‎ 考点：粒子在平行板间的运动，粒子在磁场中的运动，求磁场的最小面积问题等。‎ ‎ ‎