【物理】江苏省启东中学2020-2021学年高二上学期期初考试试题 8页

江苏省启东中学2020～2021学年度高二年级期初考试 物理试卷 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共计24分．每小题只有一个选项符合题意．‎ ‎1．关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是( )‎ ‎ A．磁感线是磁场中实际存在的曲线 B．指南针指南北是因为地球周围存在磁场 ‎ C．磁场是客观存在的物质，磁感线也是客观存在的特殊的线 ‎ D．地磁场的南极在地理的南极附近 ‎2．如图所示，匀强磁场垂直于纸面，磁感应强度为B．边长为a的正方形线框与磁场垂直，且一条对角线与磁场边界重合．则通过线圈平面的磁通量为( )‎ ‎ A． B． C． D．‎ ‎3．如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1> I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直，磁感应强度可能为零的点是( )‎ ‎ A． a点 B． b点 C． c点 D． d 点 ‎4．如图所示，PQ、MN是放置在水平面内的光滑导轨，GH是长度为L、电阻为r的导体棒，其中点与一端固定的轻弹簧连接，轻弹簧的劲度系数为k．导体棒处在方向向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，图中E是电动势为E、内阻不计的直流电源，电容器的电容为C．闭合开关，待电路稳定后，下列说法正确的是( )‎ ‎ A．导体棒中电流为 B．轻弹簧的长度增加 ‎ C．轻弹簧的长度减少 D．电容器带电量为 ‎5．如图所示，一带负电的金属环绕轴以角速度匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )‎ ‎ A．N极竖直向上 B．N极竖直向下 ‎ C．N极沿轴线向右 D．N极沿轴线向左 ‎6．现有一段长L=0.2 m、通有电流I=2.5A的直导线，则关于此导线在磁感应强度为B的磁场中所受磁场力F的情况，下列说法中正确的是( )‎ ‎ A．如果B=2T，则F一定为1N B．如果F=0，则B也一定为零 ‎ C．如果B=4T，则F有可能为2N D．当F为最大值时，通电导线一定与B平行 ‎7．质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，如图所示．它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子的质量．图中虚线为某粒子运动轨迹，由图可知(　　)‎ A．此粒子带负电 B．下极板S2比上极板S1电势高 C．若只增大加速电压U，则半径r变大 D．若只增大入射粒子的质量，则半径r变小 ‎8．M点是位于圆形强磁场边界的一个粒子源，可以沿纸面向磁场内各个方向射出带电量为q、质量为m、速度大小相同的粒子，如图所示．已知磁场的方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B，所有粒子射出磁场边界的位置均处于边界的某一段圆弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的，不计粒子的重力，则此粒子速度的大小和在磁场中运动最长的时间分别为( )‎ ‎ A．， B．， ‎ ‎ C．， D．，‎ 二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共计20分．每小题有多个选项符合题意．全部选对的得4分，选对但不全的得2分．错选或不答的得0分．‎ ‎9．质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中两种虚线所示，下列表述中正确的是( )‎ ‎ A．M带负电，N带正电 B．M的速率小于N的速率 ‎ C．洛伦兹力对M、N做正功 D．M的运行时间等于N的运行时间 ‎10．如图所示，直径为d的圆形区域内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，MN为圆的直径，一重力不计的带电粒子从M点沿MN方向以速度v射入磁场区域，最后从圆周上的P点离开磁场，若∠NOP=60°，下列说法正确的是( )‎ ‎ A．粒子带正电 B．粒子的比荷为 ‎ C．粒子的速度不变 D．粒子在磁场中运动的时间 ‎11．已知长直通电导线产生的磁场中，某点的磁感应强度满足 (其中k为比例系数，I为电流，r为该点到直导线的距离)，如图，A、B、C三根相互平行的固定长直导线分别位于等腰直角三角形的三个顶点，均通有电流I．A、B两根导线中电流方向垂直纸面向里，C 导线中电流垂直纸面向外，下列说法正确的是( ) ‎ ‎ A． A导线所受磁场作用力的方向与AB平行 ‎ B． C导线所受磁场作用力的方向与AB垂直 ‎ C． A、B、C三根导线单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶2‎ ‎ D． A、B、C三根导线单位长度所受的磁场作用力大小之比为∶∶1‎ ‎12．如图所示，质量为60g的金属棒长为L1=20cm，棒两端与长为L2=30cm的细软金属线相连,吊在磁感应强度B=0.5T、竖直向上的匀强磁场中。当金属棒中通过稳恒电流I后,金属棒向纸外摆动，摆动过程中的最大偏角θ=60°（取g=10m/s2）,则下列说法中正确的是( )‎ ‎ ‎O O /‎ θ /‎ θ /‎ B A．金属棒中电流方向水平向右，电流大小为6A ‎ ‎ B．金属棒中电流方向水平向右，电流大小为2A ‎ ‎ C．当偏角θ=60°时，金属棒受到的合力为零 ‎ D．金属棒在摆动过程中动能的最大值为2.78×10-2J ‎13．如图所示，两根通电直导线用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O，两点，已知连线水平，导线静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为θ，保持导线中的电流大小和方向不变，在导线所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度，下列分析中正确的是( ) ‎ A．两导线中的电流方向一定相同 B．两导线中的电流方向一定相反 C．所加磁场的方向可能沿z轴正向 D．所加磁场的方向可能沿y轴负向 ‎ 三、计算题：本题共4小题，共计56分.‎ 解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.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．‎ ‎14．（14分）如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R．电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，一质量m＝20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，取g＝10m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求： ‎ ‎(1)金属棒所受到的安培力的大小；‎ ‎(2)通过金属棒的电流的大小；‎ ‎(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值．‎ ‎15．（14分）在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为θ且足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上．有一质量为m、带电量为+q的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为零，如图所示，若迅速把电场方向反转为竖直向下，已知重力加速度为g，求：‎ ‎(1)电场强度的大小；‎ ‎(2)小球在斜面上连续滑行距离；‎ ‎(3)小球在斜面上连续滑行所用时间．‎ ‎16．（14分）如图所示，一足够长的矩形区域abcd 内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角θ=30°、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：‎ ‎ （1）粒子所受洛伦兹力大小；‎ ‎ （2）粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围；‎ ‎ （3）如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间．‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ a b c d θ O v0‎ ‎17．（14分）如图所示，在第二和第三象限的两个正方形区域内(包括外边界上)分别存在着两匀强磁场，磁感应强度的大小相等、方向相反，且都垂直于xOy平面，某带负电粒子质量为m，电量为 q，每次均从P(－d，d)点沿x轴正方向射入磁场Ⅰ．当入射速度为v0时，粒子从P点正下方处射出磁场，不计重力．‎ ‎ (1)求磁感应强度大小；‎ ‎ (2)若入射速度为5v0时，求粒子离开磁场的位置坐标；‎ ‎ (3)若粒子经过区域Ⅱ后从第四象限离开磁场，求粒子入射速度的范围． ‎ ‎ ‎ ‎【参考答案】‎ 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共计24分．每小题只有一个选项符合题意．‎ ‎1．B 2．A 3．C 4．C 5．D 6．C 7．C 8．B 二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共计20分．每小题有多个选项符合题意．全部选对的得4分，选对但不全的得2分．错选或不答的得0分．‎ ‎9．AD 10．BD 11．BC 12．BD 13．BC 三、计算题：本题共4小题，共计56分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．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．‎ ‎14．(1)金属棒静止在金属导轨上受力平衡，如图所示 F安＝mgsin30°，‎ 代入数据得F安＝0.1 N． ‎ ‎(2)由F安＝BIL，得I＝＝0.5 A．‎ ‎(3)设滑动变阻器接入电路的阻值为R0，根据闭合电路欧姆定律得：‎ E＝I(R0＋r)，解得R0＝－r＝23 Ω．‎ ‎15．(1)由平衡条件得 mg=Eq ‎ ‎ ‎ ‎ (2)当小球与斜面的弹力恰好为零时离开斜面则：‎ ‎ 垂直于斜面方向 ‎ ‎ 小球离开斜面时速度 ‎ ‎ 沿斜面方向 ‎ ‎ 小球在斜面运动的加速度 ‎ ‎ 在斜面上连续运动的距离 ‎ (3)使用时间 ‎16．解：（1）f=qvB ‎ （2）若粒子速度为v0，则qv0B =， 所以有R =，‎ ‎ 设圆心在O1处对应圆弧与ab边相切，相应速度为v01，则R1＋R1sinθ =，‎ ‎ 将R1 =代入上式可得，v01 =‎ ‎ 类似地，设圆心在O2处对应圆弧与cd边相切，相应速度为v02，则R2－R2sinθ =，‎ ‎ 将R2 =代入上式可得，v02 =‎ ‎ 所以粒子能从ab边上射出磁场的v0应满足＜v0≤‎ ‎（2）由t =及T =可知，粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角α越长，在磁场中运动的时间也越长。由图可知，在磁场中运动的半径r≤R1时，运动时间最长，弧所对圆心角为 （2π－2θ），‎ ‎ 所以最长时间为t ==‎ ‎17．(1) ‎ ‎ (2) ‎ ‎ (3) ‎