【物理】四川省达州市渠县第二中学2019-2020学年高二下学期第一次月考试题（解析版） 13页

四川省达州市渠县第二中学2019-2020学年 高二下学期第一次月考物理试题 ‎（总分：110分，考试时间：120分钟）‎ 一、选择题（1-9为单选，10-12为多选，每题4分，共计48分）‎ ‎1.如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直．磁感应强度B随时间均匀增大．两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb.不考虑两圆环间的相互影响．下列说法正确的是(　　)‎ A. Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向 B. Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向 C. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向 D. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：根据法拉第电磁感应定律可得，根据题意可得，故，感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大，即感应电流产生向里的感应磁场，根据楞次定律可得，感应电流均沿顺时针方向．‎ ‎2.如图所示，真空中有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场B，还有方向竖直向上的匀强电场E，三个带电液滴（可视为质点）甲、乙、丙带有等量同种电荷．已知甲静止，乙水平向左匀速运动，丙水平向右匀速运动．则下列说法正确的是（　　）‎ A. 三个液滴都带负电 B. 丙质量最大，甲质量次之，乙质量最小 C. 若仅撤去磁场，甲可能做匀加速直线运动 D. 若仅撤去电场，乙和丙可能做匀速圆周运动 ‎【答案】B ‎【解析】甲球受力平衡，有：G甲=qE，重力和电场力等值、反向、共线，故电场力向上，由于电场强度向上，故球带正电；故A错误；由左手定则可知乙受到的洛伦兹力的方向向下，乙球受力平衡，得：G乙+qvB=qE；丙受到的洛伦兹力的方向向上，球受力平衡，有：G丙=qvB+qE；解得：G丙＞G甲＞G乙，故B正确；若仅撤去磁场，甲受到的重力和电场力不变，仍然静止．故C错误；若仅撤去电场，乙和丙都受到重力和电场力的作用，由于重力做功会引起速度大小的变化，所以不可能做匀速圆周运动．故D错误．故选B．‎ ‎3.如图中半径为的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场中,绕轴以角速度沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)(    )‎ A. 由到, B. 由到,‎ C. 由到, D. 由到,‎ ‎【答案】D ‎【解析】金属圆盘在匀强磁场中匀速转动，可以等效为无数根长为r的导体棒绕O点做匀速圆周运动，其产生的感应电动势大小为E＝Br2ω/2，由右手定则可知其方向由外指向圆心，故通过电阻R的电流I＝Br2ω/(2R)，方向由d到c，故选D项．‎ ‎4.如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置．其核心部分是两个D形金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．则下列说法正确的是 （ ）‎ A. 带电粒子从磁场中获得能量 B. 带电粒子加速所获得的最大动能与加速电压的大小有关 C. 带电粒子加速所获得的最大动能与金属盒的半径有关 D. 带电粒子做圆周运动的周期随半径增大而增大 ‎【答案】C ‎【解析】A、由回旋加速器原理可知，它的核心部分是两个D形金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连，两盒间的窄缝中形成匀强磁场，交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的匀强电场一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速，在磁场中洛伦兹力不做功，带电粒子是从电场中获得能量的，故A错误.‎ B、粒子从D形盒出来时速度最大，由qvB=m，粒子被加速后的最大动能Ekm=m=,可见带电粒子加速所获得的最大动能与回旋加速器的半径有关，与加速电压的大小无关，故B错误，C正确.‎ D、高频电源周期与粒子在磁场中匀速圆周运动的周期相同，由带电粒子做圆周运动的周期T=2可知，周期T由粒子的质量、电量和磁感应强度决定，与半径无关，故D错误.‎ 故选C.‎ ‎5.如图，MN、PQ是间距为L的平行光滑金属导轨，置于磁感应强度为B，方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻。一根与导轨接触良好、有效阻值为2R的金属棒ab垂直导轨放置，并在水平外力F作用下以速度v向右匀速运动，不计导轨电阻，则（　　）‎ A. 通过电阻R的电流方向为P→M B. ab两点间的电压为BLv C. a端电势比b端高 D. 外力F做的功等于电阻R产生的焦耳热 ‎【答案】C ‎【解析】A．根据右手定则可以知道回路中的电流方向为逆时针，即为，故A错误；‎ B．感应电动势为 电阻两端的电压为路端电压 即ab两点间的电压为，故B错误；‎ C．金属导线ab相当于电源，电流方向是b到a。所以可以认为a是电源的正极，b是电源的负极。因此a端电势比b端高，故C正确；‎ D．根据功能关系知道外力F做功等于外界消耗的能量，根据能量守恒的外界消耗的能量转化成为整个电路产生的焦耳热。但由于金属导线ab也有电阻，也会产生焦耳热，故D错误。故选C。‎ ‎6.如图甲所示，通电螺线管A与用绝缘绳悬挂的线圈B的中心轴在同一水平直线上，A中通有如图所示的变化电流，t=0时电流方向如图乙中箭头所示．在t1～t2时间内，对于线圈B的电流方向（从左往右看）及运动方向，下列判断正确的是（　　）‎ A. 线圈B内有顺时针方向的电流、线圈向右摆动 B. 线圈B内有顺时针方向的电流、线圈向左摆动 C. 线圈B内有逆时针方向的电流、线圈向右摆动 D. 线圈B内有逆时针方向的电流、线圈向左摆动 ‎【答案】A ‎【解析】根据题意可知，在螺线管内通有，在时间内，由右手螺旋定则可知，线圈B的磁场水平向左，当电流增大，则磁通量变大，根据楞次定律可得，所以感应电流顺时针（从左向右看）；从产生感应电流阻碍的角度可知，线圈向右运动，才能阻碍磁通量的增大。‎ 故选A。‎ ‎7.如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R．金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是（　　）‎ A. ab中的感应电流方向由b到a B. ab中的感应电流逐渐减小 C. ab所受的安培力保持不变 D. ab所受的静摩擦力逐渐减小 ‎【答案】D ‎【解析】A．磁感应强度均匀减小，磁通量减小，根据楞次定律得，ab中的感应电流方向由a到b，A错误；‎ B．由于磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，根据可知电阻R消耗的热功率不变，B错误；‎ C．根据安培力公式知，电流不变，B均匀减小，则安培力减小，C错误；‎ D．导体棒受安培力和静摩擦力处于平衡，，安培力减小，则静摩擦力减小，D正确．‎ ‎8.如图所示，在粗糙绝缘水平面上有一正方形闭合金属线框abcd，其边长为L、质量为m，金属线框与水平面的动摩擦因数为μ。虚线框内有一匀强磁场，磁场方向竖直向下。开始时金属线框的ab边与磁场的边重合。现使金属线框以初速度v0沿水平面滑入磁场区域，运动一段时间后停止，此时金属线框的dc边与磁场区域的边距离为L。在这个过程中，金属线框产生的焦耳热为（　　）‎ A. mv＋μmgL B. mv－μmgL C. mv＋2μmgL D. mv－2μmgL ‎【答案】D ‎【解析】设金属线框产生的焦耳热为，则根据能量守恒定理得 化简得 故选D。‎ ‎9.如图所示，两块水平放置的金属板间距离为d，用导线与一个n匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的磁场B中。两板间有一个质量为m、电荷量为+q的油滴恰好处于平衡状态，则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（ ）‎ A. 正在增强； B. 正在减弱；‎ C. 正在减弱； D. 正在增强；‎ ‎【答案】B ‎【解析】电荷量为q带正电的油滴恰好处于静止状态，电场力竖直向上，则电容器的下极板带正电，所以线圈下端相当于电源的正极，由题意可知电流产生的磁场方向和原磁场方向相同，根据楞次定律，可得穿过线圈的磁通量在均匀减弱。线框产生的感应电动势为 油滴所受电场力为 电场的强度为 对油滴，根据平衡条件得 所以解得，线圈中的磁通量变化率的大小为 故B正确，ACD错误。故选B。‎ ‎10.穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的说法，正确的是（　　）‎ A. 图甲中回路产生的感应电动势恒定不变 B. 图乙中回路产生的感应电动势一直在变大 C. 图丙中回路在时间内产生的感应电动势大于时间内产生的感应电动势 D. 图丁回路产生的感应电动势先变小再变大 ‎【答案】CD ‎【解析】A．图甲中磁通量Φ不变，无感应电动势，故A错误；‎ B．图乙中磁通量Φ随时间t均匀增大，图像的斜率不变，也就是说产生的感应电动势不变，故B错误；‎ C．图丙中回路在时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率为，在时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率为。从图像中发现。所以在时间内产生的感应电动势大于在时间内产生的感应电动势，故C正确；‎ D．图丁中磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，故D正确。故选CD。‎ ‎11.半径为右端开小口的导体圆环和长为的导体直杆，单位长度电阻均为.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为.杆在圆环上以速度平行于直径向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心开始，杆的位置由确定，如图所示.则（）‎ A. 时，杆产生的电动势为 B. 时，杆产生的电动势 C. 时，杆受的安培力大小为 D. 时，杆受的安培力大小为 ‎【答案】AD ‎【解析】时，杆产生的电动势，电路中总电阻为，杆受的安培力，A正确，C错误；时，根据几何关系可得此时导体棒的有效切割长度是a，杆产生的电动势为，电路中总电阻为，杆受的安培力，B错误，D正确．故选AD.‎ ‎12.竖直平行导轨MN上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨间的长度为L，垂直导轨平面的水平匀强磁场方向向里，不计ab杆及导轨电阻，不计摩擦，且ab与导轨接触良好，如图，若ab杆在竖直方向外力F作用下匀速上升h，则（　　）‎ A. 拉力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热 B. 金属杆ab克服安培力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热 C. 拉力F和重力做功的代数和等于R上产生的焦耳热 D. 拉力F与安培力的合力所做的功等于mgh ‎【答案】BCD ‎【解析】A．根据能量守恒定律知，拉力所做的功等于重力势能的增加量和电阻R上产生的焦耳热之和，故A错误；‎ B．根据功能关系知，金属杆ab克服安培力做功等于电阻R上产生的热量，故B正确；‎ C．根据动能定理知，拉力和重力做功等于克服安培力做功的大小，克服安培力做功的代数和等于电阻R上产生的热量，故C正确；‎ D．根据动能定理知，拉力和安培力的合力做功的大小等于克服重力做功的大小，故D正确。‎ 故选BCD。‎ 二、计算题（有4个小题，共计62分，要求作图轨迹和必要的文字）‎ ‎13.如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ 象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，已知，，不计粒子重力。求： ‎ ‎（1）电场强度大小E；‎ ‎（2）带电粒子从N点进入磁场时的速度大小和方向。‎ ‎（3）磁感应强度大小B。‎ ‎【答案】(1) ； (2) ， 60°； (3) 。‎ ‎【解析】（1）粒子运动轨迹如图所示：‎ 在电场中做类平抛运动，在x轴方向：‎ y轴方向：‎ 联立解得：‎ ‎（2）设粒子进入磁场时速度为v，和x轴的夹角为 竖直方向的速度为：‎ 由tan= ‎ ‎ 解得：=60°‎ 合速度为：‎ 在磁场中轨迹如上图所示，设轨迹半径为r ，由几何关系可得：‎ 解得：‎ 根据牛顿第二定律可得：‎ 联立以上解得：‎ ‎14.在如图甲所示的电路中，螺线管匝数匝，横截面积。螺线管导线电阻，，，。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化。求：‎ ‎(1)螺线管中产生的感应电动势；‎ ‎(2)闭合，电路中的电流稳定后，电阻的电功率；‎ ‎(3)断开后，流经的电荷量。‎ ‎【答案】(1)1.2V；(2)；(3)‎ ‎【解析】 (1)根据法拉第电磁感应定律有 代入数据解得 ‎(2)根据闭合电路欧姆定律有 电阻的电功率 ‎(3)断开后流经的电荷量即为闭合时电容器极板上所带的电荷量；闭合时，电容器两端的电压 流经的电荷量 ‎15.如图所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0.2Ω，磁场的磁感应强度为0.2T．问：‎ ‎(1)3s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁场产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？‎ ‎(2)3s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？‎ ‎【答案】(1),,I=1.06 A　(2)，‎ ‎【解析】 (1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势，‎ ‎3 s末时刻，夹在导轨间导体的长度为：‎ 此时：‎ 电路电阻为 所以 ‎(2)3 s内回路中磁通量的变化量 ‎3 s内电路产生的平均感应电动势为：‎ ‎16.如图所示，在xOy平面的第Ⅰ、Ⅳ象限内存在电场强度大小、方向沿x轴正方向的匀强电场；在第Ⅱ、Ⅲ象限内存在磁感应强度大小，方向垂直xOy平面向里的匀强磁场。一个比荷的带负电粒子在x轴上横坐标处的P点以的初速度沿y轴正方向开始运动，不计带电粒子所受的重力。求：‎ ‎(1)带电粒子开始运动后第一次通过y轴时距O点的距离；‎ ‎(2)带电粒子从进入磁场到第一次返回电场所用的时间；‎ ‎(3)带电粒子运动的周期t。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】(1)如图所示 粒子在第Ⅰ象限做类平抛运动，由牛二推导得 运动时间 沿y方向位移 ‎(2)粒子通过y轴进入磁场时在x方向上的速度 因此 解得 粒子在第Ⅱ象限以为圆心做匀速圆周运动，圆弧所对的圆心角为 运动时间 ‎(3)粒子从磁场返回电场后的运动是此前由电场进入磁场运动的逆运动，经过时间，粒子速度变为，此后重复前面的运动。可见粒子在电、磁场中的运动具有周期性，其周期