【物理】河北省深州市中学2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版） 11页

深州市中学2019-2020学年高二下学期期末考试 物理学科试题 第Ⅰ卷（选择题共48分）‎ 一、选择题（12小题共48分，1-8在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意，答对4分，选错或不答的得0分，9—12为多选，有两个或两个以上的符合题意答案，全部选对的6分，少选得3分，不选或选错得0分 ）‎ 单选题部分：‎ ‎1. 下列说法正确的是（　　）‎ A. 只要有电流，周围就存在磁场 B. 最早发现电流周围存在磁场的科学家是安培 C. 如果在直导线下放置一自由小磁针，通电后小磁针必定发生偏转 D. 奥斯特发现电流的磁效应是偶然的，实际上电与磁没有什么联系 ‎【答案】A ‎【解析】A．电流的周围必定存在磁场，故A正确；‎ B．最早发现电流周围存在磁场的是奥斯特，B错误；‎ C．当通电直导线在下方产生的磁场与小磁针平行时，小磁针不偏转，故C错误；‎ D．客观证实电与磁有着密切的联系，故D错误。故选A。‎ ‎2. 如图所示，a、b线圈套在磁铁中部，在同一平面且与磁铁垂直，穿过它们的磁通量分别为Φa、Φb，则（　　）‎ A. Φa＞Φb B. Φa＜Φb C. Φa=Φb D. 不能确定 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，a的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以Φa＞Φb。 故选A。‎ ‎3. 两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB是固定的，另一条导线CD能自由转动。它们通以图示方向的直流电时，CD导线将（　　）‎ A. 逆时针方向转动，同时离开导线AB B. 顺时针方向转动，同时靠近导线AB C. 逆时针方向转动，同时靠近导线AB D. 顺时针方向转动，同时离开导线AB ‎【答案】C ‎【解析】导线产生的磁场磁感线为左图的黑圆线 红色的为CD导线，由左手定则可判断CD左侧受力向下，右侧受力向上，所以CD棒会逆时针旋转；AB导线和CD导线靠近还是远离可以从右判断，AB产生的磁场如图所示，由左手定则可判断CD导线受力指向AB导线，故CD导线会靠近AB导线。故选C。‎ ‎4. 关于通电直导线周围磁场的磁感线分布，下列示意图中正确的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】通电导线周围的磁场方向，由右手螺旋定则来确定．‎ 解：A、伸开右手，大拇指方向为电流方向，则四指环绕方向为逆时针．故A正确；‎ B、伸开右手，大拇指方向为电流方向,则四指环绕方向为逆时针,而图为顺时针,故B错误；‎ C、直导线周围的磁感线应该是一系列的同心圆，故C错误；‎ D、直导线周围的磁感线应该是一系列的同心圆，故D错误；故选A ‎5. 关于磁感应强度，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 若长为、电流为的导线在某处受到的磁场力为，则该处的磁感应强度必为 B. 由知，与成正比，与成反比 C. 一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度不一定为零 D. 磁感应强度的方向就是小磁针静止时极所受磁场力的方向 ‎【答案】C ‎【解析】A．只有当通过导线垂直放入磁场中，磁感应强度才为，若导线与磁场不垂直，则磁感应强度大于．故A错误．‎ B．是采用比值法定义的，B与F、IL等无关，不能说B与F成正比，与IL成反比．故B错误．‎ C．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处不一定无磁场，也可能是因为导线与磁场平行．故C正确．‎ D．磁感应强度的方向就是小磁针静止时N极所受磁场力的方向．故D错误．‎ ‎6. 如图，“L”型导线abc固定并垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，，ab长为l，bc长为，导线通入恒定电流I，设导线受到的安培力大小为F，方向与bc夹角为θ，则 A. ， B. ，‎ C. ， D. ，‎ ‎【答案】D ‎【解析】连接ac，根据几何关系得导线在磁场中受安培力的有效长度：‎ 根据，得： F与bc的夹角θ：‎ ABC.与计算不符，ABC错误；D.与计算结果相符，D正确。‎ ‎7. 绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按图所示方法连接，G为电流计，则(　　)‎ A. 开关S闭合瞬间，G示数不为零 B. 保持开关S闭合状态，G的示数不为零 C. 保持开关S闭合，移动变阻器R0滑动触头的位置，G的示数为零 D. 断开开关S的瞬间，G的示数为零 ‎【答案】A ‎【解析】A、当闭合开关瞬间，Ⅰ线圈中有电流通过，电流从无到有，产生磁场，磁场也穿过Ⅱ线圈，Ⅱ线圈的磁通量从无到有增加,产生感应电流,的示数不为零，故选项A正确；‎ B、保持开关S闭合状态，Ⅰ中电流不变，穿过Ⅱ线圈中磁通量不变，没有感应电流产生，的示数为零，故选项B错误；‎ C、保持开关S闭合，移动变阻器滑动触头的位置，Ⅰ线圈中电流变化，产生磁场也变化，变化磁场也穿过Ⅱ线圈，Ⅱ线圈的磁通量变化，产生感应电流，则电流表的示数不为零，故选项C错误；‎ D、断开开关S的瞬间，Ⅰ线圈中电流减小(从有到无)，产生磁场也变化，变化磁场也穿过Ⅱ线圈，Ⅱ线圈的磁通量变化，产生感应电流，则电流表的示数不为零，故选项D错误．‎ ‎8. 下列四幅演示实验图中，实验现象能正确表述实验结论的是（ ）‎ A. 图甲用磁铁靠近轻质闭合铝环 A，A 会靠近磁铁 B. 图乙断开开关 S，触点 C 不立即断开 C. 图丙闭合开关 S 时，电流表有示数，断开开关 S 时，电流表没有示数 D. 图丁铜盘靠惯性转动，手持磁铁靠近铜盘，铜盘转动加快 ‎【答案】B ‎【解析】A. 图甲用磁铁靠近轻质铝环A，由于A环中发生电磁感应，根据楞次定律可知，A将远离磁铁，故A错误；‎ B.‎ ‎ 图乙断开开关S，由于B线圈中发生电磁感应现象阻碍电流的减小，因此线圈仍有磁性，触电C不立即断开，故B正确；‎ C. 图丙闭合开关S和断开开关S时均会发生电磁感应，因此电流表均有示数，故C错误；‎ D. 当转动铜盘时，导致铜盘切割磁感线，从而产生感应电流，出现安培力，由楞次定律可知，产生安培力导致铜盘转动受到阻碍．因此铜盘将转慢，故D错误．故选B.‎ 多选题部分：‎ ‎9. 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示．结合上述材料，下列说法不正确的是（ ）‎ A. 地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B. 地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 C. 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D. 距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同 ‎【答案】CD ‎【解析】AB．地球是一巨大的磁体，地球内部也存在磁场，地磁场的南、北极分别在地理上的北极和南极附近，两极并不重合，故AB两项正确，不符合题意；‎ CD．由题图可以看出，在地球表面某些位置(如南极、北极附近)磁感线不与地面平行，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱不相同；故CD两项错误，符合题意．‎ ‎10. 如图所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于足够大的匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法正确的是（　　）‎ ‎ ‎ A. MN这段导体做切割磁力线运动，MN间有电势差 B. 穿过线框磁通量不变化，MN间无感应电动势 C. MN间无电势差，所以电压表无示数 D. 因为无电流通过电压表，所以电压表无示数 ‎【答案】AD ‎【解析】MN切割磁感线，所以MN产生感应电动势，MN间有电势差，故A正确、B错误；穿过线框的磁通量不变化，所以无感应电流，因此电压表无读数，故C错误，D正确．‎ ‎11. 如图所示，水平固定一截面为正方形的绝缘方管，其长度为，空间存在场强为、方向水平向右的匀强电场和磁感应强度为、方向竖直向下的匀强磁场. 将质量为、带电荷量为的小球从左侧管口无初速度释放，已知小球与管道各接触面间的动摩擦因数均为，小球运动到右侧管口处时速度为，该过程中（ ）‎ A. 洛伦兹力对小球做功为 B. 电场力对小球做功为 C. 系统因摩擦而产生的热量为 D. 系统因摩擦而产生的热量为 ‎【答案】BD ‎【解析】解：A、小球向右运动，由左手定则可知，小球受到的洛伦兹力的方向垂直于纸面向里，与运动的方向垂直，使用洛伦兹力不做功．故A错误；‎ B、小球受到的电场力大小为F=qE，方向向右，小球运动的方向也向右，所以电场力做的功：W=FL=qEL．故B正确；‎ C、小球在运动的过程中，受到向下的重力，向右的电场力，垂直于纸面向里的洛伦兹力，和支持力的作用，在正方形绝缘方管的平面内，支持力的方向与重力、洛伦兹力的合力的方向相反，大小为：‎ 系统因摩擦而产生的热量为：Q=fL=μNL＞μmgL．故C错误；‎ D、小球运动的过程中只有电场力和摩擦力做功，由动能定理得：qEL﹣Wf=，‎ 所以：．故D正确．故选BD ‎12. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是（　　）‎ A. 带电粒子由加速器的中心附近进入加速器 B. 带电粒子由加速器的边缘进入加速器 C. 电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子旋转 D. 离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关 ‎【答案】ACD ‎【解析】AB．被加速离子只能由加速器的中心附近进入加速器，而从边缘离开加速器，故A正确，B错误；‎ C．粒子在磁场中受到洛伦兹力而偏转，由于洛伦兹力并不做功，而离子通过电场时有 则离子是从电场中获得能量，故C正确；‎ D．当离子离开回旋加速器时，动能最大，则有 得 则 粒子的最大动能 与加速的电压无关，故D正确。故选ACD。‎ 第Ⅱ卷（非选择题 共52分）‎ 二、实验题（本题共1小题，共计6分，连线4分、填空2分。）‎ ‎13. 下图为研究电磁感应现象的实验装置，部分导线已连接．‎ ‎(1)用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好________．‎ ‎(2)在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将原线圈迅速从副线圈抽出时，灵敏电流计指针将_________（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）．‎ ‎【答案】 (1). （1）如图 (2). （2）向左偏 ‎【解析】第一空.电路连接如图；‎ 第二空. 在闭合开关时发现灵敏电流计指针向右偏了一下，即当穿过线圈的磁通量增加时，电流计指针向右偏；那么合上开关后，将原线圈迅速从副线圈抽出时，穿过线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针将向左偏．‎ 三、计算题（本题共3小题，计46分，解答题应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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎14. 如图所示，在倾角为θ＝的斜面上，固定一宽L＝‎0.25m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＝12V，内阻r＝1Ω，一质量m＝‎20g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＝0.80T、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．‎ ‎【答案】（1）0.1 N（2）‎0.5 A（3）23 Ω ‎【解析】(1)金属棒静止在金属导轨上受到重力、支持力和沿斜面向上的安培力，由受力平衡 代入数据得 ‎(2) 由F安=BIL，解得：‎ ‎(3)设滑动变阻器接入电路的阻值为R，根据闭合电路欧姆定律得，代入数据得 ‎15. 如图，圆心为O、半径为r的圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B．P是圆外一点，OP=3r．一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从P点在纸面内垂直于OP射出．己知粒子运动轨迹经过圆心O，不计重力．求 ‎(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径；‎ ‎(2)粒子第一次在圆形区域内运动所用的时间．‎ ‎【答案】(1)(2)‎ ‎【解析】（1）找圆心，画轨迹，求半径．‎ 设粒子在磁场中运动半径为R，由几何关系得：①‎ 易得：②‎ ‎（2）设进入磁场时速度的大小为v，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有③‎ 进入圆形区域，带电粒子做匀速直线运动，则④‎ 联立②③④解得 ‎16. 如图所示，MN、PQ为竖直放置的两根足够长平行光滑导轨，相距为d=‎0.5m，M、P之间连一个R=1.5Ω的电阻，导轨间有一根质量为m=‎0.2kg，电阻为r=0.5Ω的导体棒EF，导体棒EF可以沿着导轨自由滑动，滑动过程中始终保持水平且跟两根导轨接触良好。整个装置的下半部分处于水平方向且与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B=2T。取重力加速度g=‎10m/s2，导轨电阻不计。‎ ‎(1)若导体棒EF从磁场上方某处沿导轨下滑，进入匀强磁场时速度为v=‎2m/s，‎ a.求此时通过电阻R电流大小和方向 b.求此时导体棒EF的加速度大小 ‎(2)若导体棒EF从磁场上方某处由静止沿导轨自由下滑，进入匀强磁场后恰好做匀速直线运动，求导体棒EF开始下滑时离磁场的距离。‎ ‎【答案】(1)a‎.1A，由P指向M；b. ‎5m/s2；(2)‎‎0.8m ‎【解析】(1)a.由公式E=Bdv求感应电动势，由闭合电路欧姆定律求感应电流的大小，由右手定则判断感应电流的方向；‎ b.由公式F=BdI求出棒所受安培力，再由牛顿第二定律求加速度；‎ ‎(2)由平衡条件和安培力与速度的关系式，求出匀速运动的速度，再由自由落体运动的规律求解。‎ ‎(1)a.导体棒EF产生的感应电动势 由闭合电路欧姆定律，得 方向：由P指向M。‎ b.导体棒所受安培力 由牛顿第二定律 可得 ‎(2)导体棒匀速运动时，有 又 则得匀速运动的速率为 由自由落体公式得