物理卷·2018届内蒙古包头市第三十三中学高二上学期期末考试（2017-01） 8页

包 33 中 2016—2017 学年第一学期期末考试 高二年级物理试卷 命题人：赵永江，审题：教科室，日期：2016.01.07 一、单项选择题（本题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中， 只有一个选项最符合题目要求。多选、错选均不得分） 1．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图 10 甲所示的螺线管，当该螺线管中通以 电流为 I 的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为 B；若 将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管，并通以电流也为 I 的电流时，在螺线管内中部的磁感应强度大小为 (　　) A．0 B．0.5B C．B D．2B 2．如图所示，四边形的通电闭合线框 abcd 处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受 到磁场力的合力(　　) A．竖直向上 B．方向垂直于 ad 斜向上 C．方向垂直于 bc 斜向下 D．为零 3．初速为 v0 的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的 初始运动方向如右图所示，则(　　) A．电子将向右偏转，速率不变 B．电子将向左偏转，速率改变 C．电子将向左偏转，速率不变 D．电子将向右偏转，速率改变 4．如图所示，有一磁感应强度为 B，方向竖直向上的匀强磁场，一束电子流以初速 度 v 从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转(不计重力)，则磁场区域内必 须同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小和方向是(　　) A．B/v，竖直向上 B．B/v，水平向左 C．Bv，垂直纸面向里 D．Bv，垂直 纸面向外 5．两个带电粒子以同一速度、同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的 运动轨迹如图所示．粒子 a 的运动轨迹半径为 r1，粒子 b 的运动轨迹半径 为 r2，且 r2＝2r1，q1、q2 分别是粒子 a、b 所带的电荷量，则(　　) A．a 带负电 b 带正电、比荷之比为q1 m1∶q2 m2＝2∶1 B．a 带负电 b 带正电、比荷之比为q1 m1∶ q2 m2＝1∶2 C．a 带正电 b 带负电、比荷之比为q1 m1∶q2 m2＝2∶1 D．a 带正电 b 带负电、比荷之比为q1 m1∶ q2 m2＝1∶1 6．如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成 闭合电路，a、b、c 为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场 全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，能产生 感应电流的金属圆环是(　　) A.a、b 两个环　 B．b、c 两个环 C．a、c 两个环 D．a、b、c 三个环 7．如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻 R 和 r，导体棒 PQ 与三条导线接触 良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里，导体棒的电阻可忽略．当导体棒向左滑动时，下列说 法正确的是(　　) A．流过 R 的电流为由 d 到 c，流过 r 的电流为由 b 到 a B．流过 R 的电流为由 c 到 d，流过 r 的电流为由 b 到 a C．流过 R 的电流为由 d 到 c，流过 r 的电流为由 a 到 b D．流过 R 的电流为由 c 到 d，流过 r 的电流为由 a 到 b 8．如右图所示，一半径为 R 的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为 m，电 荷量为 q 的正电荷(重力忽略不计)以速度 v 沿正对着圆心 O 的方向射入磁场，从磁 场中射出时速度方向改变了 θ 角．磁场的磁感应强度大小为(　　) A. mv qRtan θ 2 B. mv qRcot θ 2 C. mv qRsin θ 2 D. mv qRcos θ 2 9．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨 AB、CD，导轨上放有 质量为 m 的金属棒 MN，棒与导轨间的动摩擦因数为 μ，现从 t＝0 时刻起，给棒通以图 示方向的电流，且电流大小与时间成正比，即 I＝kt，其中 k 为正恒量．若金属棒与导 轨始终垂直，则如图所示 的表示棒所受的摩擦力 随时间变化的四幅图中， 正确的是 (　　) 10．如右图所示，在半径为 R 的圆形区域内充满磁感应强度为 B 的匀强磁场，MN 是一竖直 放置的感光板．从圆形磁场最高点 P 垂直磁场射入大量的带正电、电荷量为 q、质量为 m、 速度为 v 的粒子，不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动以下说法正确 的是(　　) A．只要对着圆心入射，出射后均可垂直打在 MN 上 B．对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线不一定过圆心 C．对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长越长，时间也越长 D．只要速度满足 v＝qBR m ，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在 MN 上 二、多项选择题（本题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分。在每小题给出的四个选项中，不 止一个选项符合题目要求。每小题全对者得 4 分；漏选得 2 分；多选、错选、不选均不得 分）． 11．一条形磁铁放在水平桌面上，在它的上方靠 S 极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图中 只画出此棒的横截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情 况是(　　) A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大 C．磁铁受到向右的摩擦力 D．磁铁受到向左的摩擦力 12．如图所示，用丝线吊一个质量为 m 的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气 阻力不计，当小球分别从 A 点和 B 点向最低点 O 运动且两次经过 O 点时(　　) A．小球的动能相同 B．丝线所受的拉力相同 C．小球所受的洛伦兹力相同 D．小球的向心加速度相同 13．回旋加速器工作原理示意图．置于高真空中的 D 形金属盒半径为 R，两盒间的狭缝很 小，带电粒子穿过的时间可忽略．磁感应强度为 B 的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频 率为 f，加速电压为 U.若 A 处粒子源产生的质子质量为 m、电荷量为＋q，在加速 器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响．则下列说法正确的 是(　　) A．质子被加速后的最大速度不可能超过 2πRf B．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压 U 成正比 C．质子第 2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为 2∶1 D．不改变磁感应强度 B 和交流电频率 f，该回旋加速器也能用于 α 粒子加速 14．质量为 m 的通电导体棒 ab 置于倾角为 θ 的导轨上，如图所示．已知导体棒与导轨间的 动摩擦因数为 μ，在下图中所加各种磁场中，导体棒均静止，则导体棒与导轨间摩擦力为零 的可能情况是(　　) 15．在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为 q、质 量为 m 的带电球体，管道半径略大于球体半径．整个管道处于磁感 应强度为 B 的水平匀强磁场中，磁感应强度方向与管道垂直．现 给带电球体一个水平速度 v0，则在整个运动过程中，带电球体克服摩擦力所 做的功可能为(　　) A．0 B.1 2m( mg qB )2 C.1 2mv02 D.1 2m[v02－( mg qB )2 ] 三．计算题（本题共 4 小题，16 题 10 分， 17 题 10 分，18 题 12 分，19 题 12 分，共 50 分。） 16．如图所示，在 y＜0 的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直 于 xOy 平面并指向纸面外，磁感应强度为 B.一带正电的粒子以速 度 v0 从 O 点射入磁场，入射方向如图，与 x 轴正向的夹角为 θ. 若 粒 子射出磁场的位置与 O 点的距离为 l，求该粒子的电荷量和质 量 之 比q m. 17．如图所示，质量为 m＝1 kg，电荷量为 q＝5×10－2 C 的带正电的小滑块，从半径为 R＝ 0.4 m 的光滑绝缘 1 4圆弧轨道上由静止自 A 端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与 匀强磁场中．已知 E＝100 V/m，水平向右；B＝1 T，方向垂直纸面向里．求： (1)滑块到达 C 点时的速度；(2)在 C 点时滑块对轨道的压力．(g＝10 m/s2) 18.如图所示，在坐标系 xOy 的第一、第三象限内存在相同的匀强磁场，磁场方向垂直于 xOy 平面向里；第四象限内有沿 y 轴正方向的匀强电场，电场强度大小为 E.一带电荷量为＋q、 质量为 m 的粒子，自 y 轴的 P 点沿 x 轴正方向射入第四象限，经 x 轴上的 Q 点进入第一象限， 随即撤去电场．以后仅保留磁场．已知 OP＝d，OQ＝2d，不计粒子重力． (1)求粒子过 Q 点时速度的大小和方向； (2)若磁感应强度的大小为一确定值 B0，粒子将以垂直 y 轴的方向进入第二象限，求 B0； 19．如图 1 所示，宽度为 d 的竖直狭长区域内(边界为 L1、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁 场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图 2 所示)，电场强度的大小为 E0，E>0 表示电场方 向竖直向上．t＝0 时，一带正电、质量为 m 的微粒从左边界上的 N1 点以水平速度 v 射入该 区域，沿直线运动到 Q 点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的 N2 点．Q 为线段 N1N2 的中点，重力加速度为 g.上述 d、E0、m、v、g 为已知量． (1)求微粒所带电荷量 q 和磁感应强度 B 的大小； (2)求电场变化的周期 T； (3)改变宽度 d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求 T 的最小值． 包 33 中 2016—2017 学年第一学期期末考试 高二年级物理试卷答案 一、单项选择题（本题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中， 只有一个选项最符合题目要求。多选、错选均不得分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D A C C A B B C D 二、多项选择题（本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，不 止一个选项符合题目要求。每小题全对者得 4 分；漏选得 2 分；多选、错选、不选均不 得分）． 题号 11 12 13 14 15 答案 AD AD AC AB ACD 三．计算题（本题共 4 小题，16 题 10 分， 17 题 10 分，18 题 12 分，19 题 12 分，共 50 分。） 16.解析： 带正电的粒子射入磁场后，由于受到洛伦兹力的作用，粒子将沿图虚线所示的轨迹运动， 从 A 点射出磁场，O、A 间的距离为 l，射出时速度的大小仍为 v0，射出的方向与 x 轴 的夹角仍为θ. 由洛伦兹力公式和牛顿定律可得 qv0B＝ mv20 r 解得 r＝ mv0 qB ① 圆轨道的圆心位于 OA 的中垂线上，由几何关系可得 l 2＝rsinθ② 联立①、②两式，解得 q m＝ 2v0sinθ Bl . 答案： 2v0sinθ Bl 17.答案　(1)2 m/s　方向水平向左　(2)20.1 N　方向竖直向下 解析　以滑块为研究对象，自轨道上 A 点滑到 C 点的过程中，受重力 mg，方向竖直向 下；电场力 qE，水平向右；洛伦兹力 F 洛＝qvB，方向始终垂直于速度方向． (1)滑块滑动过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得 mgR－qER＝ 1 2mv2C 得 vC＝ 2mg－qER m ＝2 m/s.方向水平向左． (2)在 C 点，滑块受到四个力作用，如图所示，由牛顿第二定律与圆周运动知识得 FN－mg－qvCB＝m v2C R 得：FN＝mg＋qvCB＋m v2C R ＝20.1 N 由牛顿第三定律知：滑块在 C 点处对轨道的压力 FN′＝FN＝20.1 N，方向竖直向下． 18.解析：　答案：(1)粒子在电场中做类平抛运动，设粒子在电场中运动的时间为 t0， 加速度的大小为 a，粒子的初速度为 v0，过 Q 点时速度的大小为 v，沿 y 轴方向分速度的大 小为 vy，速度与 x 轴正方向的夹角为 θ，由牛顿第二定律得 qE＝ma① 由运动学公式得 d＝ 1 2at20② 2d＝v0t0③ vy＝at0④ v＝ v20＋v2y⑤ tanθ＝ vy v0⑥ 联立①②③④⑤⑥式得 v＝2 qEd m ⑦ θ＝45°⑧ (2)设粒子做圆周运动的半径为 R1，粒子在第一象限的运动轨迹如图甲所示，O1 为圆心， 由几何关系可知△QOO1 为等腰直角三角形，得 R1＝2 2d⑨ 由牛顿第二定律得 qvB0＝m v2 R1⑩ 联立⑦⑨⑩得 B0＝ mE 2qd⑪ 　 19.解析：　此题考查粒子在复合场中的运动问题． (1)微粒做直线运动，则 mg＋qE0＝qvB① 微粒做圆周运动，则 mg＝qE0② 联立①②得 q＝ mg E0③ B＝ 2E0 v ④ (2)设微粒从 N1 运动到 Q 的时间为 t1，做圆周运动的周期为 t2，则 d 2＝vt1⑤ qvB＝m v2 R ⑥ 2πR＝vt2⑦ 联立③④⑤⑥⑦得 t1＝ d 2v；t2＝ πv g ⑧ 电场变化的周期 T＝t1＋t2＝ d 2v＋ πv g ⑨ (3)若微粒能完成题述的运动过程，要求 d≥2R⑩ 联立③④⑥得 R＝ v2 2g⑪ 设 N1Q 段直线运动的最短时间为 t1 min，由⑤⑩⑪得 t1min＝ v 2g 因 t2 不变，T 的最小值 Tmin＝t1min＋t2＝ 2π＋1v 2g 答案：　(1) mg E0　 2E0 v 　(2) d 2v＋ πv g 　(3) 2π＋1v 2g