【物理】江西省吉水中学2019-2020学年高二上学期第四次月考试题（解析版） 16页

吉水中学2020届高二年级第四次月考物理试卷 一、选择题：（本大题共有10小题，1～7小题为单项选择题，8～10小题为多项选择题，每小题4分，漏选得2分，错选得0分，共40分）‎ ‎1.关于磁场、磁感应强度和磁感线的描述，下列叙述正确的是（　　）‎ A. 磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，在磁场中是客观存在的 B. 磁极间的相互作用是通过磁场发生的 C. 磁感线总是从磁体的N极指向S极 D. 由B=可知，B与F成正比，与IL成反比 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．磁感线是形象地描述磁场而引入的曲线，是假想的曲线，故A错误；‎ B．磁场的基本特性是对处于磁场中的磁极或电流有力的作用，故磁极间的相互作用是通过磁场发生的，故B正确；‎ C．磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，只是在磁体外部由磁体的N极指向S极，故C错误；‎ D．磁感应强度定义式为B=，是采用比值法定义的，磁感应强度由磁场自身决定，与电流元IL无关，只是起到测量作用，故D错误．‎ ‎2.图中所标导体棒ab的长度为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度均为v，产生的电动势为BLv的是（ ）‎ A. 甲图和乙图 B. 乙图和丁图 C. 丙图和丁图 D. 甲图和丙图 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】在甲图和丙图中，导体棒做切割磁感线运动，且垂直切割，产生，感应电动势，E=BLv，而乙图和丁图导体棒不切割磁感线，不产生感应电动势，故D正确．‎ ‎3.如图所示，平行金属板A、B之间有匀强电场，A、B间电压为600V，A板带正电，接地，B板带负电．A、B两板间距为16cm，C点离A板4cm，则关于C点电势说法正确的是（ ）‎ A. ΦC=450V B. ΦC=-450V ‎ C. ΦC=-150V D. ΦC=150V ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由得 C点电势等于CA两点的电势差，因A带正电且电势为零，故C点电势小于A，有：‎ 故有 故C正确．‎ ‎4.如图所示，当开关K由1搬至2，通过电阻R的感应电流的方向（ ）‎ A. 由a→b B. 由b→a C 先由a→b，后由b→a D. 先由b→a，后由a→b ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据安培定则可确定，开关接1时，线圈产生的磁场N极向左，当开关接2时，线圈产生的磁场的方向向右，由楞次定律可得副线圈在产生的感应电流的磁场N极方向向左，由安培定则可得流过电阻R的电流的方向为从b向a．‎ ‎5.如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，电键S闭合前灯泡A、B、C均已发光．当电键S闭合时，A、B、C三个灯泡的亮度变化情况是（灯都不会烧坏）（ ）‎ A. A亮度不变，B变亮，C变暗 B. A变亮，B变暗，C变亮 C. A变暗，B变亮，C变暗 D. A变暗，B变亮，C亮度不变 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当电键S闭合时，灯泡C、D并联电阻减小，外电路总电阻R减小，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流I增大，灯泡A的电压 UA=E-Ir 减小，电流IA减小，灯泡A变暗，灯泡B的电流 IB=I-IA 增大，电压UB增大，灯泡B变亮，C灯的电压 UC=UA-UB UA减小，UB增大，则UC减小，灯泡C变暗，故C正确．‎ ‎6.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度．电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如上图所示．由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为0.040 T．则血流速度的近似值和电极a、b的正负为(　　) ‎ A. 1.3 m/s，a正、b负 B. 2.7 m/s，a正、b负 C. 1.3 m/s，a负、b正 D. 2.7 m/s，a负、b正 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏．则a带正电，b带负电．最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，有 所以 故A正确．‎ ‎7.如图甲所示，矩形导线框abcd固定在变化的磁场中，产生了如图乙所示的电流(电流方向abcda为正方向)．若规定垂直纸面向里的方向为磁场正方向，能够产生如图乙所示电流的磁场为(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.由题图乙可知，0～t1内，线圈中的电流的大小与方向都不变，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中的磁通量的变化率相同，故0～t1内磁感应强度与时间的关系是一条斜线，A、B错误；‎ CD.又由于0～t1时间内电流的方向为正，即沿abcda方向，由楞次定律可知，电路中感应电流的磁场方向向里，故0～t1内原磁场方向向里减小或向外增大，因此D正确，C错误．‎ ‎8.如图，两根互相平行的长直导线垂直穿过纸面上的M、N两点．导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（ ）‎ A. o点处的磁感应强度为零 B. a、c两点处磁感应强度的方向相同 C. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D. a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相反 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据右手螺旋定则确定两根导线在a、b、c、d四点磁场的方向，根据平行四边形定则进行矢量叠加．‎ ‎【详解】A．根据右手螺旋定则，M处导线在o点产生磁场方向垂直MN向下，N处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下，合成后磁感应强度不等于0，故A错误；‎ B．由右手定则可知，M、N处导线在a点产生的磁场方向均垂直MN向下，则a点磁感应强度的方向垂直MN向下；M、N处导线在c点产生的磁场大小相等，方向分别垂直cM向下，垂直cN向下且关于直线cd对称，由平行四边形法则可得，c点磁感应强度的方向同样垂直MN向下，故B正确；‎ C、M处导线在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下，在d出产生的磁场方向垂直dM偏下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏下，在d处产生的磁场方向垂直于dN偏下，根据平行四边形定则，知c处的磁场方向垂直MN向下，d处的磁场方向垂直MN向下，磁感应强度方向相同，且合磁感应强度大小相等，故C正确；‎ D．M在a处产生的磁场方向垂直MN向下，在b处产生的磁场方向垂直MN向下，N在a处产生的磁场方向垂直MN向下，b处产生的磁场方向垂直MN向下，根据磁感应强度的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，故D错误．‎ ‎【点睛】本题考查了比较磁感应强度大小由于方向关系问题，解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流与其周围磁场方向的关系，会根据平行四边形定则进行合成．‎ ‎9.如图所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为t，若加上磁感应强度为B垂直纸面向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出时偏离原方向，利用以上数据可求出下列物理量中的( 　) ‎ A. 带电粒子的比荷 B. 带电粒子的初速度 C. 带电粒子在磁场中运动的半径 D. 带电粒子在磁场中运动的周期 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由带电粒子在磁场中运动的偏转角可知，带电粒子运动轨迹所对的圆心角为，由几何关系得磁场宽度 由于未加磁场时：‎ 解得 故A正确；‎ BC．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 得 根据向右条件无法求出粒子的初速度，也无法求出粒子轨道半径，故BC错误；‎ D．已经求出比荷，由可以求出粒子的周期，故D正确．‎ ‎10.一个质量为m、电荷量为＋q的小球以初速度v0水平抛出，在小球经过的竖直平面内，存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区，两区域相互间隔、竖直高度相等，电场区水平方向无限长，已知每一电场区的场强大小相等、方向均竖直向上，不计空气阻力，下列说法正确的是(　)‎ A. 若场强大小等于，则小球经过每一电场区的时间均相同 B. 若场强大小等于，则小球经过每一无电场区的时间均相同 C. 无论场强大小如何，小球通过所有无电场区的时间均相同 D. 小球在水平方向一直作匀速直线运动 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．竖直方向，在无电场区只受重力，加速度为g，竖直向下，有电场区除重力外，还受到向上的恒定的电场力作用，加速度的大小和方向取决于合力的大小和方向，当电场强度等于时，电场力等于mg，故在电场区小球所受的合力为零，在无电场区小球匀加速运动，所以经过每个电场区，小球的速度均不等，因而小球经过每一电场区的时间均不相等，故A错误；‎ B．当电场强度等于时，电场力等于2mg，故在电场区小球所受的合力大小等于mg，方向竖直向上，加速度大小等于g，方向竖直向上，根据运动学公式，经过第一个无电场区 经过第一个电场区 联立解得 ‎ ‎ 接下来小球的运动重复前面的过程，即每次通过无电场区都是自由落体运动，每次通过电场区都是末速度为零匀减速直线运动，可知，小球经过每一无电场区的时间均相同，故B正确；‎ C．通过前面的分析可知，物体通过每个无电场区的初速度不一定相同，所以，通过电场的时间不同，故C错误；‎ D．将小球的运动沿着水平方向和竖直方向正交分解，水平方向不受外力，以v0做匀速直线运动，故D正确．‎ 二、填空题:（本大题共有2小题，每空2分，共18分）‎ ‎11.Ⅰ.用万用表粗略测量某金属丝的电阻，如图所示，则金属丝阻值为_______Ω.‎ Ⅱ.为了测量该金属丝的电阻率，需要进行以下测量．‎ ‎(1)用螺旋测微器测得导线的直径如甲图所示，其读数是d为_______mm.‎ ‎(2)采用伏安法精确测定该金属丝的电阻，其电路图如图乙所示．要求电压、电流测量范围尽可能大一些，下列器材中电流表应选用的是(填仪器代号，下同)________，电压表应选用的是________，滑动变阻器应选用的是_________．‎ A．电池组E(6 V，内阻很小)‎ B．电流表A1(0～3 A，内阻0.0125 Ω)‎ C．电流表A2(0～0.6 A，内阻0.125 Ω) ‎ D．电压表V1(0～3 V，内阻3 kΩ)‎ E．电压表V2(0～6 V，内阻6 kΩ) ‎ F．滑动变阻器R1(0～5 Ω，2 A)‎ G．滑动变阻器R2(0～1000 Ω，1 A) ‎ H．电键、导线 ‎(3)要计算出电阻率的大小，还需测量的物理量(及符号)是__________________.‎ ‎(4)若用伏安法测得金属丝的电阻为R ‎，用上述实验过程测量出来的物理量推导出该金属丝的电阻率表达式为：ρ＝________‎ ‎【答案】Ⅰ.. 4 (1). 0.700 (2). A2 V1 R1 (3). 电阻丝的长度L (4). ρ＝‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]由图示可知，欧姆表选择×1挡，金属丝阻值为:‎ ‎[2]固定刻度读数为0.5mm；可动刻度读数为：‎ ‎20.0×0.01mm=0.200mm 螺旋测微器示数为 ‎0.5mm+0.200mm=0.700mm ‎[3]由于电阻丝的电阻率随温度会发生变化，所以流过电阻丝的电流不能太大，所以电流表应选电流表A2(0～0.6 A，内阻0.125 Ω)；‎ ‎[4]最大电流约为0.6A，电阻丝的电阻约为4，所以电动势应选，所以电压表应选电压表V1(0～3V，内阻3kΩ)；‎ ‎[5]电压从零开始，滑动变阻器应采用分压接法，滑动变阻器的范围应与电阻值差不多，方便调节，所以滑动变阻器选R1；‎ ‎[6]根据电阻定律可知，要计算出电阻率的大小，还需测量的物理量（及符号）是电阻丝的长度L；‎ ‎[7]根据电阻定律可知 解得 ‎12.如图是一个多用表欧姆挡内部电路示意图．表头G满偏电流为0.5mA、内阻为10Ω：电池电动势为1.5V、内阻为1Ω，变阻器R0阻值为0～5000Ω．该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5V标定的．当电池的电动势下降到1.45V、内阻增大到4Ω时仍可调零．调零后R0阻值将变_______(填“大”或“小”)，若测得某待测电阻阻值为300Ω，则这个待测电阻的真实阻值______300Ω(填“大于”、“等于”或“小于”).‎ ‎【答案】 (1). 小 (2). 小于 ‎【解析】‎ ‎【详解】第一空.欧姆表内阻为：，电流表满偏电流Ig不变，电源电动势E变小，则欧姆表总内阻要变小，故R0的阻值调零时一定偏小；‎ 第二空.电动势为1.5调零后，欧姆表内部的内阻为：，‎ 电动势变为1.45V调零后，欧姆表内部的内阻为：，‎ 由300Ω对应的电流列出关系式，有：，‎ 所以对应1.45V时的电阻R真=290Ω，小于真实值.‎ 三、计算题（本题共4小题，共42分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎13.如图所示，水平导轨间距为L＝0.5m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1kg，电阻R0＝0.9Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10V，内阻r＝0.1Ω，电阻R＝4Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5T，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角α＝；ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g＝10m/s2，ab处于静止状态．已知sin＝0.8，cos＝0.6．求：‎ ‎(1)通过ab的电流大小和方向；‎ ‎(2)重物重力G的取值范围．‎ ‎【答案】(1)2A, 方向为a到b (2)0.5N≤G≤7.5N ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由闭合电路的欧姆定律可得 I＝＝2A 方向为a到b；‎ ‎(2)受力如图 fm＝μ(mg－Fcos)‎ 当最大静摩擦力方向向右时 FT＝Fsin－fm 当最大静摩擦力方向向左时 FT＝Fsin＋fm 所以 ‎0.5N≤G≤7.5N ‎14.下图所示的U-I图线中，I是电源的路端电压随电流的变化图线，Ⅱ是某电阻的U-I图线，当该电源向该电阻供电时，求：‎ ‎(1)电源的输出功率P出是多大？‎ ‎(2)电源内部损耗的功率P内是多大？‎ ‎(3)电源的效率是多大？‎ ‎【答案】(1) P出=4W (2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由过原点的斜线的斜率可以求出外电阻的阻值；由不过原点的斜线的斜率可以求得电源的内电阻；由P=UI可求得电源的输出功率.‎ ‎【详解】(1)由图线的意义可知，不过原点的斜线是电源的路端电压U随电流I的变化图线，当电流为0时，表示外电阻的电阻值为无穷大，所以路端电压等于电源的电动势，所以电动势是3V；‎ 不过原点的斜线的斜率表示电源的内电阻，所以 由图象可知，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的U-I图线的交点表达路端电压与电路中的电流，所以由图可知路端电压是2V；‎ 电路中的电流是2A，所以电源的输出功率：P出=UI=2×2=4W ‎(2)‎ ‎(3)电源的效率为 可得：‎ ‎【点睛】本题考查了学生对电学图象的认识，要理解U-I图象中两条图线的交点、图线与坐标轴的交点和斜率的意义并能结合公式求解．‎ ‎15.如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距 ‎，导轨右端连接一阻值为的小灯泡L。在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，CF长为2m。在时刻，电阻为的金属棒ab在水平恒力F作用下，由静止开始沿导轨向右运动。金属棒从图中位置运动到EF位置的整个过程中，小灯泡的亮度始终没有发生变化。求：‎ ‎(1)通过小灯泡的电流强度；‎ ‎(2)恒力F的大小；‎ ‎(3)金属棒的质量。‎ ‎【答案】(1) ；(2) ； (3)‎ ‎【解析】 (1)金属棒未进入磁场，电路总电阻 回路中感应电动势为：‎ 灯泡中的电流强度为：‎ ‎(2)因灯泡亮度不变，故在t=4s末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流强度：‎ 恒力大小：‎ ‎(3)因灯泡亮度不变，金属棒产生的感应电动势为：‎ 金属棒在磁场中的速度：‎ 金属棒未进入磁场的加速度为：‎ 金属棒的质量：‎ ‎16.如图所示，带电粒子以某一初速度进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为B的有界匀强磁场，粒子垂直进入磁场时的速度与水平方向成θ＝角，接着垂直进入电场强度大小为E，水平宽度为L、方向竖直向上的匀强电场，粒子穿出电场时速度大小变为原来的倍，已知带电粒子的质量为m、电荷量为q，重力不计．‎ ‎(1)分析判断粒子的电性;‎ ‎(2)求带电粒子在磁场中运动时速度v;‎ ‎(3)求磁场的水平宽度d.‎ ‎【答案】（1）带负电 （2）v0＝ （3）‎ ‎【解析】(1)根据粒子在磁场中向下偏转的情况和左手定则可知，粒子带负电；‎ ‎(2)由于洛伦兹力对粒子不做功，故粒子以原来的速率进入电场中，设带电粒子进入电场的初速度为v0，在电场中偏转时做类平抛运动，如图所示．由题意知粒子离开电场时的末速度大小为v＝，将vt分解为平行于电场方向和垂直于电场方向的两个分速度：由几何关系知 vy＝v0‎ 由运动学公式：‎ vy＝at L＝v0t 根据牛顿第二定律：‎ a＝＝‎ 联立解得：‎ v0＝‎ ‎(3)如图所示，带电粒子在磁场中所受洛伦兹力作为向心力，设在磁场中做圆周运动的半径为R，则：‎ qv0B＝m 由几何知识可得：‎ d＝Rsinθ 联立解得：‎