【物理】湖北省黄冈市黄梅国际育才高级中学2019-2020学年高二12月月考试卷 8页

‎2019年秋季高二年级12月月考 物理试卷 一.选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错的或不答的得O分．)‎ ‎1．在研究磁场时提出分子电流假说的科学家是（ ）‎ A．库仑　　B．奥斯特　　C．安培　　D．法拉第 ‎2．如图为某正弦式交变电流的图像，则该电流的瞬时值表达式为(　　)‎ A．i＝10sin(100πt)A B．i＝10sin(10πt)A C．i＝20sin(50πt)A D．i＝20sin(100πt)A ‎3．(多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是(　　)‎ A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．线圈先后两次转速之比为3∶2‎ C．交流电a的瞬时值表达式为u＝10sin(5πt)V D．交流电b的最大值为 V ‎4．如图所示，一个匝数为N＝100匝的线圈以固定转速50 r/s在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n1∶n2＝10∶1的理想变压器给阻值R＝20 Ω的电阻供电。已知电压表的示数为20 V，从图示位置开始计时，下列说法正确的是(　　)‎ A．t＝0时刻流过线圈的电流最大 B．原线圈中电流的有效值为10 A C．穿过线圈平面的最大磁通量为 Wb D．理想变压器的输入功率为10 W ‎5.关于磁感应强度的大小，下列正确的说法是 ‎ A．一段通电导线在磁场中某处受的安培力越大，该处的磁感应强度越大 B．根据公式B=可知，空间的磁感应强度的大小与通过导体的电流成反比 C．磁场中某点的磁感应强度的大小与放入该点的通电导线无关 D．通电导体在磁场中受到的安培力为零之处，磁感应强度一定为零 ‎6.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流的方向如图所示，ab边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是　‎ A．线框有两条边所受的安培力方向相同 B．线框有两条边所受的安培力大小相等 ‎ C．线框所受安培力的合力朝左 D．线框所受安培力的合力朝右 ‎7.在如图所示的虚线所示的区域内，存在电场强度为Ｅ的匀强电场和磁感强度为Ｂ的匀强磁场，取坐标如图.一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终未发生偏转．设重力可以忽略不计，则在这区域中Ｅ和Ｂ的方向可能是　‎ x y z o E, B 第7题图 A．E和B都沿x轴方向 B．E沿y轴正向，B 沿z轴正向 C. E沿z轴正向，B沿y轴正向 D. E和B都沿z轴方向 ‎ ‎8．在如图所示的匀强磁场中有一光滑的金属轨道,轨道上放有两根平行金属棒AB、CD.当棒AB向右平行移动时,棒CD将 ‎ 第8题图 A．保持静止 B. 向左运动 C. 向右运动 　　　　 D. 发生转动 ‎9．如图所示，是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路，线圈L两端并联一只电压表用来测量线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路拆除时最合理的做法是 A V S1‎ S2‎ ‎．‎ 第9题图 ‎ A．先断开S1 B．先断开S2 C．先拆除电流表 D．先拆除电源 ‎10.(多选）如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。下列判断正确的是(　　)‎ A．电压表的读数为 B．当线圈由图示位置转过30°的过程中，通过电阻R的电荷量为 C．在线圈转过一周的过程中，电阻R上产生的焦耳热为 D．当线圈由图示位置转过30°时，通过电阻R的电流为 二.计算题(前两题每题12分后两题每题13分.)‎ ‎11．如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左面部分水平，右面部分为半径r＝0.5 m的竖直半圆，两导轨间距离d＝0.3 m，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小为B＝1 T的匀强磁场中，两导轨电阻不计。有两根长度均为d的金属棒ab、cd，均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒ab、cd的质量分别为m1＝0.2 kg、m2＝0.1 kg，电阻分别为R1＝0.1 Ω、R2＝0.2 Ω。现让ab棒以v0＝10 m/s的初速度开始水平向右运动，cd棒进入圆轨道后，恰好能通过轨道最高点PP′，cd棒进入圆轨道前两棒未相碰，重力加速度g＝10 m/s2，求：‎ ‎(1)ab棒开始向右运动时cd棒的加速度大小a0；‎ ‎(2)cd棒刚进入半圆轨道时ab棒的速度大小v1；‎ ‎(3)cd棒进入半圆轨道前ab棒克服安培力做的功W。‎ ‎12.如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率＝k，k为负的常量。用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的正方形导线框。将正方形导线框固定于纸面内，其右半部分位于磁场区域中。求：‎ ‎(1)导线框中感应电流的大小；‎ ‎(2)磁场对导线框作用力的大小随时间的变化率。‎ A ‎13.如图所示，从粒子源射出的正粒子初速度不计，进入一个电压为Ｕ的加速电场，离开电场后沿直径方向进入一个半径为Ｒ的圆形有界匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度为Ｂ，方向垂直于纸面向外, 粒子最终离开磁场时偏离原来方向60º角，求 ‎(1)入射粒子的比荷．‎ ‎(2)粒子在磁场中的运动时间t．‎ ‎.‎ ‎14．如图所示，水平U形光滑框架，宽度为0.5m，电阻忽略不计，导体ab质量是0.2kg，电阻是0.1，匀强磁场的磁感应强度为0.2T，方向垂直框架向上，现用1N的外力F由静止拉动ab杆，当ab的速度达到1m/s时，求 ‎（1）此时刻ab 杆产生的感应电动势的大小；‎ ‎（2）此时刻ab杆的加速度的大小？‎ ‎（3）ab杆所能达到的最大速度是多少？‎ ‎（4）若ab杆达到的最大速度后,撤去外力F, ab杆上还能产生多少焦耳的热量?‎ a B b F ‎【参考答案】‎ 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ 答案 C D BCD C C BC AB C B AD ‎11：(1)ab棒开始向右运动时，设回路中电流为I，有 E＝Bdv0‎ I＝ 对cd棒由牛顿第二定律得 BId＝m2a0‎ 联立解得：a0＝30 m/s2。‎ ‎(2)设cd棒刚进入半圆轨道时的速度为v2，系统动量守恒，有 m1v0＝m1v1＋m2v2‎ cd棒进入圆轨道后恰能通过轨道最高点，由机械能守恒定律得 m2v22＝m2g·2r＋m2vP2‎ cd棒在最高点PP′，有 m2g＝m2 联立解得：v1＝7.5 m/s。‎ ‎(3)由动能定理得－W＝m1v12－m1v02‎ 解得：W＝4.375 J。‎ 答案：(1)30 m/s2　(2)7.5 m/s　(3)4.375 J ‎12解析：(1)导线框产生的感应电动势为 E＝＝·l2①‎ 导线框中的电流为I＝②‎ 式中R是导线框的电阻，根据电阻率公式有R＝ρ③‎ 联立①②③式，将＝k代入得I＝。④‎ ‎(2)导线框所受磁场的作用力的大小为F＝BIl⑤‎ 它随时间的变化率为＝Il⑥‎ 得＝。⑦‎ 答案：(1)　(2) ‎13、(1)设带电粒子质量为ｍ,带电量为ｑ,经过 电场加速后速度是ｖ，在经过电场的过程中 ‎　　　　ｑｕ＝ｍｖ　　　 　①‎ 经过圆形有界匀强磁场时做匀速圆周运动，设圆周半径为ｒ，由向心力公式可得 ‎　　　　ｑｖＢ＝　　　 　　②‎ 根据几何知识可到如图的位置关系，则有 ‎　　　　 ｒ＝Ｒcot30º＝Ｒ　 　③‎ 由①②③式可得：‎ ‎　　　　＝　　　　　 （６分）‎ ‎（２）若带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为Ｔ，则 ‎　　　　　Ｔ＝　　　　　 　 ④‎ 带电粒子运动方向在磁场中偏转了60º角，对应的圆心角也为60º角，因而在磁场中的运动时间为 ‎　　　　　ｔ＝Ｔ　　　　 ⑤‎ 由以上各式可得ｔ＝　　 （４分）‎ ‎14、（1）根据法拉第电磁感应定律，此时刻ab 杆产生的感应电动势的大小为 ‎ Ｅ＝ＢＬｖ＝0.2×0.5×１＝0.1ｖ　　　 （２分）‎ ‎　 （2）根据闭合电路欧姆定律，此时刻电路中的电流为 ‎　　　　Ｉ＝＝＝１Ａ ‎　　　　此时ab 杆受到的安培力为 ‎　　　　Ｆ安＝ＢＩＬ＝0.2×1×0.5＝0.1N 方向向左。‎ ‎ 根据牛顿第二定律，Ｆ－Ｆ安＝ｍａ 此时刻ab杆的加速度的大小为　‎ ａ＝＝＝4.5m/s2 (4分)‎ ‎ (3) ab杆达到最大速度时， ‎ ‎ ab杆上电动势最大 Ｅm＝ＢＬｖm ‎ ab杆上电流最大 Ｉm＝Ｅm／R ‎ ab杆上安培力Ｆm达到最大 Ｆm＝ＢＩmＬ ‎ 这时外力Ｆ与安培力Ｆm达到平衡，Ｆm＝Ｆ ‎　　　　 代入数值可得ｖm＝10m/s (4分)‎ (4) 此后ab杆的动能会转化为电热 Ｑ＝ｍｖ＝×0.2×10＝10Ｊ （２分）‎