启东中学学年高二上学期期中考试物理选修试题.docx
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启东中学学年高二上学期期中考试物理选修试题
江苏省启东中学2015-2016学年度第一学期期中考试
高二物理(选修)试卷
(考试时间:
100分钟试卷总分:
120分)命题人:
黄卫华
第Ⅰ卷选择题
一、单项选择题(本题共6小题,每小题4分,共24分,每题只有一个选项是正确的)
1.关于磁感应强度B=
,下列说法正确的是( )
A.电流元IL在磁场中受力为F,则磁感应强度B一定等于
B.磁感应强度大小与电流元IL的乘积成反比,与F成正比
C.磁感应强度方向与电流元IL在此点的受力方向相同
D.磁感强度大小是由磁场本身因素决定的,而与有无检验电流无关
2.如图所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,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、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同
D.a、c两点处磁感应强度的方向不同
3.如图所示,a、b都是较轻的铝环,a环闭合,b环断开,横梁可以绕中间支点自由转动,开始时整个装置静止.下列说法中正确的是( )
A.条形磁铁插入a环时,横梁不会发生转动
B.只有当条形磁铁N极拔出铝环时,横梁才会转动
C.条形磁铁用相同方式分别插入a、b环时,两环转动情况相同
D.铝环a产生的感应电流总是阻碍铝环与磁铁间的相对运动
4.如图所示,
为带正电的物体,
为不带电的绝缘物块,
、
叠放在粗糙水平地面上。
地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场,现用恒力
拉
,使
、
一起无相对滑动地向左加速运动,则在加速阶段,
受到
施加的摩擦力方向及大小变化是()
A.向左,变大
B.向左,变小
C.向左,不变
D.先向左后向右,先减小后增大
5.如图所示,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率ΔB/Δt的大小应为()
A.4ωB0/πB.2ωB0/π
C.ωB0/πD.ωB0/2π
6.一正方形闭合导线框abcd,边长为0.1m,各边电阻均为1Ω,bc边位于x轴上,在x轴原点O右方有宽为0.2m、磁感应强度为1T的垂直纸面向里的匀强磁场区,如图所示,当线框以恒定速度4m/s沿x轴正方向穿越磁场区过程中,如图所示中,哪一图线可正确表示线框从进入到穿出过程中,ab边两端电势差Uab随位置变化的情况( )
二、多项选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分.每小题至少有2个选项是正确的,少选得2分,不选或错选得零分)
7.在如图所示的电路中,A1和A2是两个完全相同的灯泡,线圈L的自感系数足够大,电阻可以忽略不计.下列说法中正确的是( )
A.合上开关S时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮
B.断开开关S时,A1和A2都要过一会儿才熄灭
C.断开开关S时,A2闪亮一下再熄灭
D.断开开关S时,流过A2的电流方向向右
8.如图所示是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是( )
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小
9.如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒.在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示,忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列
判断正确的是( )
A.在Ek–t图中应有t4–t3=t3–t2=t2–t1
B.高频电源的变化周期应该等于tx–tx-1
C.粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大
D.要想粒子获得的最大动能增大,可增加D形盒的半径
10.如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,y轴竖直向上.第Ⅲ、Ⅳ象限内有垂直于坐标面向外的匀强磁场,第Ⅳ象限同时存在方向平行于y轴的匀强电场(图中未画出).一带电小球从x轴上的A点由静止释放,恰好从P点垂直于y轴进入第Ⅳ象限,然后做圆周运动,从Q点垂直于x轴进入第Ⅰ象限,Q点距O点的距离为d,重力加速度为g.根据以上信息,可以求出的物理量有( )
A.圆周运动的速度大小
B.电场强度的大小和方向
C.小球在第Ⅳ象限运动的时间
D.磁感应强度大小
11.如图所示,相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场,磁感应强度为B,正方形线圈abcd边长为L(L A.线圈进入磁场的过程中,感应电流为顺时针方向 B.线圈进入磁场的过程中,可能做加速运动 C.线圈穿越磁场的过程中,线圈的最小速度可能为 D.线圈从ab边进入磁场到ab边离开磁场的过程,感应电流做的功为mgd 第Ⅱ卷非选择题 三、实验题(本题共4个填空,每一空3分,共12分,请将解答填写在答题纸相应的位置) 12.一灵敏电流计(电流表),当电流从它的正接线柱流入时,指针向正接线柱一侧偏转.现把它与一个线圈串联,试就如图中各图指出: (1)图(a)中灵敏电流计指针的偏转方向为________________(填“偏向正极”或“偏向负极”). (2)图(b)中磁铁下方的极性是________(填“N极”或“S极”). (3)图(c)中磁铁的运动方向是________(填“向上”或“向下”). (4)图(d)中线圈从上向下看的电流方向是________(填“顺时针”或“逆时针”). 四、论述计算题(本题共4小题,共64分.解答应写出必 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.(15分)如图甲所示,在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道,轨道间的距离为l,两轨道底端的连线与轨道垂直,顶端接有电源.将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上,且与两轨道垂直.已知轨道和导体棒的电阻及电源的内电阻均不能忽略,通过导体棒的恒定电流大小为I,方向由a到b,图乙为图甲沿a→b方向观察的平面图.若重力加速度为g,在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场,使导体棒在轨道上保持静止. ⑴请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图; ⑵求出磁场对导体棒的安培力的大小; ⑶如果改变导轨所在空间的磁场方向,试确定使导体棒在轨道上保持静止的 匀强磁场磁感应强度B的最小值的大小和方向. 14.(15分)如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直。 已知线圈的匝数N=100,边长ab=1.0m、bc=0.5m,电阻r=2 。 磁感应强度B在0~1s内从零均匀变化到0.2T。 在1~5s内从0.2T均匀变化到-0.2T,取垂直纸面向里为磁场的正方向。 求: (1)0.5s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向; (2)在1~5s内通过线圈的电荷量q; (3)在0~5s内线圈产生的焦耳热Q。 15.(16分)如图所示,固定的光滑金属导轨间距为L,导轨电阻不计,上端a、b间接有阻值为R的电阻,导轨平面与水平面的夹角为θ,且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。 质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。 初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有沿轨道向上的初速度v0。 整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。 已知弹簧的劲度系数为k,弹簧的中心轴线与导轨平行。 ⑴求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向; ⑵当导体棒第一次回到初始位置时,速度变为v,求此时导体棒的加速度大小a; ⑶导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep,求导体棒从开始运动直到停止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q。 16.(18分)如图(甲)所示,在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场,右侧有一个以点(3L,0)为圆心、半径为L的圆形区域,圆形区域与x轴的交点分别为M、N。 现有一质量为m,带电量为e的电子,从y轴上的A点以速度v0沿x轴正方向射入电场,飞出电场后从M点进入圆形区域,速度方向与x轴夹角为30°。 此时在圆形区域加如图(乙)所示周期性变化的磁场(磁场从t=0时刻开始变化,且以垂直于纸面向外为磁场正方向),最后电子运动一段时间后从N点飞出,速度方向与x轴夹角也为30°。 求: (1)电子进入圆形磁场区域时的速度大小(请作出电子飞行的轨迹图); (2)0≤x≤L区域内匀强电场场强E的大小; (3)写出圆形磁场区域磁感应强度B0的大小、磁场变化周期T各应满足的表达式。 江苏省启东中学2015-2016学年度第一学期期中考试 高二年级物理(选修)答案 一、单项选择题(本题共6小题,每小题4分,共24分,每题只有一个选项是正确的) 1、D2、C3、D4、B5、C6、B 二、多项选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分.每小题至少有2个选项是正确的,少选得2分,不选或错选得零分) 7、AB8、ABC9、AD10、AC11、CD 三、实验题(本题共4个填空,每一空3分,共12分,请将解答填写在答题纸相应的位置) 12、 (1)偏向正极 (2)S极 (3)向上 (4)顺时针 四、论述计算题(本题共4小题,共64分.解答应写出必 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、(15分)⑴如图所示 ⑵根据共点力平衡条件可知,磁场对导体棒的安培力的大小F=mgtanα.. ⑶要使磁感 应强度最小,则要求安培力最小. 根据受力情况可知,最小安培力Fmin=mgsinα,方向平行于轨道斜向上, 所以最小磁感应强度Bmin=Fmin/Il=mgsinα/Il; 根据左手定则可判断出,磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上. 14、(15分) (1)感应电动势 磁通量的变化 解得 代入数据得E1=10V感应电流的方向a→d→c→b→a (2)同理可得 感应电流 电量 解得 代入数据得q=10C (3)0~1s内的焦耳热 且 1~5s内的焦耳热 由 ,代入数据得Q=100J 15、(16分)解: ⑴棒产生的感应电动势 2分 通过 的电流大小 2分 电流方向为b→a 1分 ⑵棒产生的感应电动势为 感应电流 棒受到的安培力大小 ,方向沿斜面向上 2分 根据牛顿第二定律有 2分 解得 1分 ⑶导体棒最终静止,有 压缩量 1分 设整个过程回路产生的焦耳热为Q0,根据能量守恒定律 有 2分 1分 电阻R上产生的焦耳热 2分 15、(18分) (1)电子在电场中作类平抛运动,射出电场时,如图1 由速度关系: 解得 --------------------5分 (2)由速度关系得 在竖直方向 解得 -------------------5分 (3)在磁场变化的半个周期内粒子的偏转角为60°(如图2)。 所以,在磁场变化的半个周期内,粒子在x轴方向上的位移等于R。 粒子到达N点而且速度符合要求的空间条件是: 电子在磁场作圆周运动的轨道半径 得 --------------------4分 若粒子在磁场变化的半个周期恰好转过 圆周,同时M、N间运动时间是磁场变化半周期的整数倍时,可使粒子到达N点并且速度满足题设要求。 应满足的时间条件: 即 代入T的表达式得: --------------------4分
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- 启东 中学 学年 上学 期中考试 物理 选修 试题