1、12017-2018 学年天津一中高二（上）期末物理试卷一、单选题（本大题共 8 小题，共 32.0 分）1.下面说法正确的是 A. 非静电力做功越多电动势越大B. 奥斯特发现了电流可以产生磁场C. 静止的电荷一定不受洛仑兹力D. 电源两端电压与电源电动势总是相等【答案】B【解析】【详解】电源向外电路提供的电能越多， W 越大，根据电动势的定义式 可知，电动势E 不一定越大，故 A 错误；奥斯特发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，故 B 正确；静止是相对的，而运动是绝对的，在与磁场相对静止的电荷才不受洛伦兹力，故 C 错误；根据闭合电路欧姆定律知，电动势的大小等于没有接入外电路时电源两端的
2、电压，故 D 错误。所以 B 正确，ACD 错误。2.图中 a、 b、 c、 d 为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线上通有大小相同的电流，方向如图所示。正方形中心 O 点的磁感应强度方向是( ) A. 由 O 指向 d B. 由 O 指向 c C. 由 O 指向 b D. 由 O 指向 a【答案】A【解析】【分析】根据等距下电流所产生的 B 的大小与电流成正比，得出各电流在 O 点所产生的 B 的大小关系，由安培定则确定出方向，再利用矢量合成法则求得 B 的合矢量的方向。【详解】根据题意，由右手螺旋定则知 b 与 d 导线电流产生磁场正好相互抵消，由右手螺旋定则，
3、 a 与 c 导线产生磁场的磁场方向都水平向左，正好相互叠加，故 A 正确，BCD 错误。【点睛】考查磁感应强度 B 的矢量合成法则，会进行 B 的合成，从而确定磁场的大小与方2向。3. 如图所示，在条形磁铁 S 极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现( ).A. 线圈向磁铁平移B. 线圈远离磁铁平移C. 从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D. 从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁【答案】D【解析】由右手定则可知，线圈的外面为 S 极，里面为 N 极；因为异名磁极相互吸引，因此从上往下看，线圈做顺时针方向转动，同时靠近磁铁；故 D 选
4、项正确故选 D4.如图所示，已知电源的电动势 ，内电阻 ，定值电阻 ，滑动变阻器的E=10V r=2 R0=8总阻值 当滑动变阻器的滑动触头从 a 端向 b 端滑动的过程中，滑动变阻器上消耗的R=8.功率变化 A. 一直增大 B. 先增大后减小 C. 一直减小 D. 先减小后增大【答案】A【解析】【分析】当内外电阻相等时，电源的输出功率最大。将定值电阻 看成电源的内阻，根据等效电源R0的内阻与滑动变阻器电阻的关系分析滑动变阻器上消耗的功率如何变化。【详解】将定值电阻 看成电源的内阻，由于等效电源的内阻 ，所以根据结论：R0 r+R0R当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，可知，当滑动变阻器的滑
5、动触头从 a 端向 b 端3滑动的过程中，等效电源的输出功率即滑动变阻器消耗的功率一直增大，故 A 正确，BCD错误。【点睛】本题关键要知道电源的内电阻与外电阻相等时，电源的输出功率最大，若不能满足该条件则由外阻与内阻的差距确定。要灵活运用等效思维来分析这类问题。5.如图，绝缘细线连接一带负电的摆球，在一匀强磁场中摆动，匀强 磁场的方向垂直纸面向里，摆球在 MN 间摆动过程中，小球每次通过 最低点时 A. 小球受到的拉力相同B. 小球的速度相同C. 小球的加速度相同D. 小球受到的洛仑兹力相同【答案】C【解析】【分析】摆球摆到最低点的时候，速度大小相等，重力、摆线拉力、洛伦兹力的合力提供向心力
6、，根据向心力公式即可求解。【详解】设摆球所带电量为 q，磁场强度为 B，在最低点时的速率为 v，设线的长度为 L，小球经过最低点时速率为 v。洛伦兹力不做功，根据机械能守恒定律得：，得到： ，则有由 A 摆到 C 点的速度与从 B 摆到 C 点mgL(1-cos)=12mv2 v=gL(1-cos)的速度大小相等，但方向相反，因此由 A 摆到最低点时： ，由 B 摆到最F1-qvB-mg=mv2L低点时： ，可得小球受到的拉力关系： ，故 AB 错误；根据牛顿F2+qvB-mg=mv2L F1F2第二定律结合圆周运动的规律可知向心加速度大小均为： ，方向均竖直向上指向圆心，a=v2L故 C 正
7、确；相邻两次经过最低点时粒子的速度大小相等，方向相反，根据洛伦兹力公式可得： 以及左手定则可知：洛伦兹力大小相等，方向相反，故 D 错误。所以 C 正确，F洛 =qvBABD 错误。4【点睛】本题考查带点质点在磁场中的运动解得本题要注意，摆球从 A 到 C 和从 B 到 C 的过程中，摆球的匀速速度相反，所以洛伦兹力方向也相反，但洛伦兹力不做功，注意矢量相同必须大小方向均相同。6.（2017新课标全国卷）如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行） ，磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒 a、 b、 c 电荷量相等，质量分别为 ma、 mb、 mc。已知在该区域内
8、， a 在纸面内做匀速圆周运动， b 在纸面内向右做匀速直线运动， c 在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是A. B. mambmc mbmamcC. D. mcmamb mcmbma【答案】B【解析】由题意知， mag=qE， mbg=qE+Bqv， mcg+Bqv=qE，所以 ，故 B 正确，ACD 错误。mbmamc【名师点睛】三种场力同时存在，做匀速圆周运动的条件是 mag=qE，两个匀速直线运动，合外力为零，重点是洛伦兹力的方向判断。7.铜的原子量为 M，密度为 ，每摩尔铜原子有 n 个自由电子，电子电量为 e，今有一 根横截面为 S 的铜导线，当通过的电流为 I 时，电子平
9、均定向移动的速率为 A. 光速 c B. C. D. IneS IneMS IMSne【答案】D【解析】【分析】设自由电子定向移动的速率为 v 和导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为 t，求出导线中自由电子的数目，根据电流的定义式推导出电流的微观表达式，解得自由电子定向移动的速率。【详解】设铜导线中自由电子定向移动的速率为 v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为 t。则导线的长度为 ，体积为 ，质量为 ，这段导线l=vt V=Sl=Svt m=vtS5中自由电子的数目为： ，在 t 时间内这些电子都能通过下一截面，则电流为：N=mMn=vtSnM，代入解得： ，所以有： ，故
10、 ABC 错误，D 正确。I=qt=net I=vneM v=IMSne【点睛】本题关键是建立物理模型，根据电流的定义式推导电流的微观表达式，它是联系微观与宏观的桥梁。8.如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场， AB 是圆的直径。一带电粒子从A 点射入磁场，速度大小为 v、方向与 AB 成 角时，恰好从 B 点飞出磁场，且粒子在磁30场中运动的时间为 t；若同一带电粒子从 A 点沿 AB 方向射入磁场，经时间 2 t 飞出磁场，则其速度大小为 A. v B. C. D. 22 12v 36v 16v【答案】C【解析】【分析】第一种情况下，以 ab 方向成 入射时，由于恰好从 b 点
11、射出，画出其运动轨迹，该粒子30在圆形磁场中偏转 ，则其做匀速圆周运动的半径为 2R；第二种情况下，同一粒子沿 ab60方向射入磁场时，由于偏转时间是第一种情况的两倍，所以偏转角为 ，画出运动轨迹，120由几何关系可知，这种情况下粒子做匀速圆周运动的半径，再由洛仑兹力提供向心力从而确定两种情况下速度之比。【详解】设圆形磁场区域的半径为 R，第一种情况下，以 ab 方向成 入射时，由于恰好30从 b 点射出，画出其运动轨迹如图所示：6根据几何关系可知，该粒子在圆形磁场中偏转 ，此时粒子轨迹半径： ，此时粒60 R1=2R子速率： 第二种情况下，同一粒子沿 ab 方向射入磁场时，由于偏转时间v=6
12、03602R1t =2R3t，是第一种情况的两倍，所以偏转角为 ，画出运动轨迹如图所示：120根据几何关系可知，此时粒子轨迹半径： ，此时粒子速率： 联R2=33R v2=1203602R22t =3R9t，立式可得： ，故 ABD 错误，C 正确。v2=36v【点睛】本题涉及到的问题是同一粒子在圆形磁场中做相同时间的匀速圆周运动问题，由周期公式和半径公式知道，粒子在磁场中偏转时间由偏转角决定，从而画出粒子做匀速圆周运动的轨迹，也确定了两种情况下的半径与磁场圆的半径关系，再由洛仑兹力提供向心力从而求出速度。二、多选题（本大题共 5 小题，共 20.0 分）9.关于磁场和电场的认识的说法正确的是
13、 A. 电流元在某处不受安培力，该处也可能存在磁场B. 电荷受电场力方向和所在位置电场方向相同C. 电场线从正电荷到负电荷，磁感线从 N 极到 S 极D. 同一通电导体在磁场强的地方受到的安培力可能比在磁场弱的地方受到的安培力小【答案】AD【解析】【分析】当电流方向与磁场方向不在同一直线上时，导体才受到磁场力作用，磁场力的方向与电流、磁场垂直；正电荷受到的电场力的方向与电场的方向相同，负电荷受到的电场力的方向与电场的方向相反；磁铁的磁感线在外部由 N 极指向 S 极，内部由 S 极指向 N 极；【详解】当电流元与磁场的方向平行时，在某处不受磁场力作用，但不能确定该处磁感应强度一定为零，故 A
14、正确；负电荷受到的电场力的方向与电场的方向相反，故 B 错误；电场线方向从正电荷到负电荷，永久磁铁的磁感线在外部由 N 极指向 S 极，内部由 S 极指向7N 极，故 C 错误；安培力： ，可知同一个通电导体在磁场强的地方受到的安培F=BILsin力可能比在磁场弱的地方受到的安培力小，还与电流与磁场方向之间的夹角有关，故 D 正确。所以 AD 正确，BC 错误。【点睛】电场强度和磁感应强度是用比值法定义的物理量之一，电场中某点的电场强度是由电场本身决定的，与该点是否有试探电荷无关。磁感应强度是由磁场本身决定的。10.如图电路中，闭合电键 S，当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，三个理想电表
15、的示数都发生变化，电表的示数分别用 I、 、 表示。下列判断正确的是 U1 U2A. 减小 B. C. 减小 D. U1 |U1|U2| U2 |U1|bo v1v2 t1t2【答案】BC【解析】【分析】带电粒子垂直电场和磁场方向飞人场中，恰好做匀速直线运动，说明粒子受力平衡。仅有电场，粒子做类平抛运动，运用运动的分解，由水平位移和竖直位移研究电场强度与磁感应强度的关系。仅有磁场，粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律求出半径，由几何知识求出穿过场区后的侧移。【详解】设带电粒子带电量为 q，质量为 m，电场强度为 E，磁感应强度为 虚线框的宽度B.为 L。在电磁场中，带电粒子恰好做匀速直线运动，则
16、有： 只有电场时，做类Bqv0=qE，平抛运动：运动时间 偏转距离 只有磁场时，做匀速圆周运动，t1=Lv0， y1=12at2=12qEmt21，由洛仑兹力提供向心力， 联立解得： ，带电粒子从场区右则射出磁场，由Bqv0=mv20r， r=L22y1几何关系得： ；综合所得： ；即 故 A 错误；仅有电场，粒子y2=r- r2-L2 y2y1 bOaO，在电场力作用下做类平抛运动，电场力做正功，速度增大，仅有磁场，粒子在洛伦兹力作10用下做匀速圆周运动，速度大小不变，故 ，故 B 正确；仅有磁场，经历时间v1v2，所以 故 C 正确， D 错误。所以 BC 正确，AD 错误。t2=Obv0
17、Lv0 t1F1擦力为 f=F1=5N故 ab 棒静止， ab 棒受到的安培力为 5N，摩擦力为 5N。要使 ab 棒受的支持力为零，其静摩擦力必然为零，满足上述条件的最小安培力应与 ab(2)棒的重力大小相等、方向相反，所以有：，即： 。F=BIL=mg BminIL=mg解得最小磁感应强度： ，由左手定则判断出这种情况 B 的方向应水Bmin=mgIL= 1020.5T=10T平向左。故要使 ab 棒所受支持力为零， B 的大小至少为 10T，方向应水平向左。【点睛】本题借助物体的平衡考查了安培力的大小和方向问题，是考查学生能力的好题。21.如图所示， PQ 为一块长为 L、水平固定放置的
18、绝缘平板，整个空间存在着水平向左的匀强电场，板的右半部分存在着垂直于纸面向里的有界匀强磁场。一质量为 m、带电荷量为q 的物体，从板左端 P 由静止开始做匀加速运动，进入磁场后恰好做匀速直线运动，碰到右端带控制开关 K 的挡板后被弹回，且电场立即被撤消，物体在磁场中仍做匀速运动，离开磁场后又做匀减速运动，最后停在 C 点，已知 ，物体与板间动摩擦间数为 ，求：PC=L4 物体带何种电荷？(1)物体与板碰撞前后的速度 和(2) v1 v2电场强度 E 和磁感应强度 B 各多大？(3)【答案】 物体带负电荷； ， ； ， 。(1) (2)v1=2gl v2=122gl (3)3mgq m2glql
19、16【解析】【分析】带电体由静止匀加速进入电场，可知物体所带的电性。物体返回后在磁场中无电场，仍做匀速运动，洛伦兹力与重力平衡。离开磁场后做匀减速运动停在 C 点，由动能定理和平衡条件结合可求解 和 物体从 P 到 C 的过程做匀减速运动，由动能定理列式得到场强与速v2 B.度速度 ，物体进入电磁场后做匀速运动，根据平衡条件得到场强与速度 的关系，联立v1 v1求得 和场强。v1【详解】 物体带负电； (1)因碰前匀速，有： 。(2) Qe=(qv1B+mg)碰后先匀速有： qv2B=mg再减速最后停止在 C 点，从 P 到进入磁场的过程中，由动能定理： qEl2-mgl2=12mv21从出磁
20、场到 C 点，由动能定理： -mgl4=0-12mv22解得： 由上式可知： v1=2gl v2=122gl(3) E=3mgq B=m2glql【点睛】本题是物体在复合场中运动的问题，分析受力情况，来确定运动情况，然后依据相关规律求解。要注意电场力做功取决于电势差而洛仑兹力不做功，故应用功能关系解决一般的运动较为简单。22.容器 A 中装有大量的质量、电荷量不同但均带正电的粒子，粒子从容器下方的小孔 S1不断飘入加速电场(初速度可视为零)做直线运动，通过小孔 S2后从两平行板中央沿垂直电场方向射入偏转电场粒子通过平行板后沿垂直磁场方向进入磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，最后
21、打在感光片上，如图所示已知加速电场中 S1、 S2间的加速电压为 U，偏转电场极板长为 L，两板间距也为 L，板间匀强电场强度 E ，方向水平2UL向左(忽略板间外的电场)，平行板 f 的下端与磁场边界 ab 相交于点 P，在边界 ab 上实线处固定放置感光片测得从容器 A 中逸出的所有粒子均打在感光片 P、 Q 之间，且 Q 距 P 的长度为 3L，不考虑粒子所受重力与粒子间的相互作用，求：17(1)粒子射入磁场时，其速度方向与边界 ab 间的夹角；(2)射到感光片 Q 处的粒子的比荷(电荷量 q 与质量 m 之比)；(3)粒子在磁场中运动的最短时间【答案】 （1） ，其速度方向与边界 ad
22、 间的夹角为=4 =4（2）qm= U2L2B2（3）3BL216U【解析】试题分析：（1）设质量为 m，电量为 q 的粒子通过孔 的速度为 则：S2 v0 qU=12mv20粒子在平行板间： ， ，L=v0t vx=qEmt tan=v0vx联立可以得到： ，则 ，其速度方向与边界 ad 间的夹角为 。tan=1 =4 =4（2）粒子从 e 板下端与水平方向成 的角射入匀强磁场，设质量为 m，电量为 q 的粒子45射入磁场时的速度为 v，做圆周运动的轨道半径为 r，则 v=v20+v2x=2v0= 4qUm由几何关系： ，则 ，则r2+r2=(4L)2 r=22L r=mvqB联立可以得到： 。qm= U2L2B2（2）设粒子在磁场中运动的时间为 t，则 ，t=mqBr=mvqB=2BmUq联立可以得到： t=Br24U因为所以粒子在磁场中运动的偏转角 ，所以粒子打在 P 处时间最短=32R由几何可以知道： ，则r2+r2=L2 r=22L18联立可以得到： 。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动、牛顿第二定律、向心力【名师点睛】本题考查了粒子在电场中的加速和在磁场中的偏转，知道粒子通过速度选择器时，所受的洛伦兹力和电场力平衡，掌握粒子在磁场中的半径公式，并能灵活运用。19
