2015学年辽宁大连第二十高级中学高二上学期期中考试物理试卷与答案(带解析).doc

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资源描述

1、2015学年辽宁大连第二十高级中学高二上学期期中考试物理试卷与答案(带解析) 选择题 下列说法正确的是:( ) A若一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零 B由 可知,磁感应强度大小与放在该处的小段通电导线 IL的乘积成反比 C由 可知,感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比 D穿过闭合回路中的磁通量均匀增加时,回路中产生的感应电动势也均匀增加 答案: C 试题分析:通电导线受到的安培力大小和导线在磁场中放置的位置有关,当导线平行于磁场方向放置时,不受磁场力作用,所以不能说导线受到的磁场力为零,磁感应强度一定为零, A 错误;磁感应强度大小只和磁场本身的性质有关,与外界因

2、素无关, B错误;由 可知,感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,穿过闭合回路中的磁通量均匀增加时,回路中产生的感应电动势恒定, C正确 D错误 考点:考查了磁感应强度,法拉第电磁感应定律 某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈 L、小灯泡 A 、开关 S和电池组 E,用导线将它们连接成如图所示的电 路 .检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关 S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象 .虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因 .你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 : . A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大 C线圈电阻偏大 D线圈的自感系数较

3、大 答案: C 试题分析:开关断开开关时,灯泡能否发生闪亮,取决于灯泡的电流有没有增大,与电源的内阻无关,故 A错误;若小灯泡电阻偏大,稳定时流过灯泡的电流小于线圈的电流,断开开关时,根据楞次定律,流过灯泡的电流从线圈原来的电流 逐渐减小,灯泡将发生闪亮现象,故 B错误;线圈电阻偏大,稳定时流过灯泡的电流大于线圈的电流,断开开关时,根据楞次定律,流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小,灯泡不发生闪亮现象,故 C正确;线圈的自感系数较大,产生的自感电动势较大,但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小,故 D错误 考点:考查了自感现象 如图,足够长的 U型光滑金属导轨平面与水平面成 角( 0 90)

4、,其中 MN和 PQ平行且间距为 ,导轨平面与磁感应强度为 B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。金属棒 棒接入电路的电阻为 ,并与两导轨始终保持垂直且良好 接触,使棒 由静止开始沿导轨下滑,当流过 棒某一横截面的电量为时,它的速度大小为 ,则金属棒 在这一过程中:( ) A棒 运动的平均速度大小为 B滑行距离为 C产生的焦耳热为 D受到的最大安培力大小为 答案: BD 试题分析:金属棒 ab开始做加速度逐渐减小的变加速运动,不是匀变速直线运动,平均速度不等于 ,而是大于 ,故 A错误;由电量计算公式,联立得 可得,下滑的位移大小为 ,故 B正确;产生的焦耳热 ,而这里的电流 I比棒的速度大小为 v

5、时的电流 小,故这一过程产生的焦耳热小于 ,故 C错误;金属棒ab做加速运动,或先做加速运动,后做匀速运动,速度为 v时产生的感应电流最大,受到的安培力最大,最大安培力大小为 ,故 D正确 考点:考查了导体切割磁感线运动 如图所示,有一闭合的等腰直角三角形导线 ABC若让它沿 BA的方向匀速通过有明显边界的匀强磁场(场区宽度大于直角边长),以逆时针方向为正,从图示位置开始计时,在整个过程中,线框内的感应电流随时间变化的图象是图中的:( ) 答案: C 试题分析:本题分线圈进入磁场和穿出磁场两个过程研究即可进入磁场时,线圈的磁通量增加,穿出磁场时,线圈的磁通 量减小,根据楞次定律判断可知,两个过

6、程中线圈产生的感应电流方向相反故 AB错误;进入磁场过程,线圈有效切割长度 L均匀增大,由公式 均匀增大,感应电流均匀增大;穿出磁场过程,线圈有效切割长度也均匀增大,由公式 均匀增大,感应电流均匀增大,故 C正确, D错误 考点:考查了楞次定律 如图所示,光滑的 “ ”形金属导体框竖直放置,质量为 m的金属棒 MN与框架接触良好 .磁感应强度分别为 B1、 B2的有界匀强磁场方向相反,但均垂直于框架平面,分别处于 abcd和 cdef区域 .现从图示位置由静止释放金属棒 MN,当金属棒刚进入磁场 B1区域时,恰好做匀速运动 .以下说法正确的是 ( ) A若 B2=B1,金属棒进入 B2区域后将

7、加速下滑 B若 B2=B1,金属棒进入 B2区域后仍将保持匀速下滑 C若 B2 B1,金属棒进入 B2区域后可能先加速后匀速下滑 D若 B2 B1,金属棒进入 B2区域后可能先匀减速后匀速下滑 答案: BC 试题分析:当金属棒进入磁场 区域后,恰好做匀速运动,说明金属棒所受的安培力与重力大小相等、方向相反若 ,根据安培力公式 得知,金属棒进入 区域后,金属棒受到的安培力大小不变,由楞次定律得知,安培力方向仍竖直向上,安培力与重力仍平衡,故金属棒进入 区域后仍将保持匀速下滑,故 A 错误, B 正确;若 ,金属棒进入 区域后安培力减小,将小于金属棒的重力,棒将先做加速运动,随着速度增加,安培力增

8、大,当安培力再次与重力平衡后,金属棒又做匀速运动,故 C正确;若 ,金属棒进入 区域后安培力增大,将大于金属棒的重力,棒将先做减速运动,随着速度减小,安培力减小,当安培力再次与重力平衡后,金属棒又做匀速运动,故D错误 考点:考查了导体切割磁感线运动 如图所示,两 块水平放置的平行金属板间距为 d,定值电阻的阻值为 R,竖直放置线圈的匝数为 n,绕制线圈导线的电阻为 R,其他导线的电阻忽略不计现在竖直向上的磁场 B穿过线圈,在两极板中一个质量为 m,电量为 q,带正电的油滴恰好处于静止状态,则磁场 B的变化情况是( ) A均匀增大,磁通量变化率的大小为 B均匀增大,磁通量变化率的大小为 C均匀减

9、小,磁通量变化率的大小为 D均匀减小,磁通量变化率的大小为 答案: A 试题分析:电荷量为 q的带正电的油滴恰好处于静止状态,电场力竖直向上,则电容器的下极板带正电, 所以线圈下端相当于电源的正极,由题意可知,根据楞次定律,可得:穿过线圈的磁通量在均匀增大;线框产生的感应电动势:;通过线框的电流: ,电容器板间的电场强度: ;又 ,油滴所受电场力: ,因此,联立以上各式得: ,对油滴,根据平衡条件得: ,所以解得,线圈中的磁通量变化率的大小为 ,故 A正确。 考点:考查了楞次定律,法拉第电磁感应定律的应用 如图(甲)所示,长直导线右侧的矩形线框与长直导线位于同一平面内。以导线中向上电流为正,当

10、长直导线中的电流发生如图(乙)所示的变化时,线框中感应电流与线框所受安培力的方向是:( ) A感应电流方向一直逆时针,线框受合力方向先向右后向左 B感应电流方向一直顺时针,线框受合力方向先向左后向右 C感应电流方向先顺时针后逆时针,线框受合力方向一直向左 D感应电流方向先逆时针后顺时针,线框受合力一直向右 答案: B 试题分析:当导线中电流方向为正时,电流强度逐渐减小,穿过线圈垂直纸面向里的磁通量减小, 根据楞次定律可得线框中产生的感应电流为顺时针,由于距离导线越近,产生的磁感应强度越大,所以此过程中线圈受到的安培力合力向左,当导线中电流方向为负时,电流强度逐渐增大,穿过线圈垂直纸面向外的磁通

11、量增加,根据楞次定律可得线框中产生的感应电流方向为顺时针,此时线框受到安培力的合力向右,故 B正确 考点:考查了安培力,楞次定律 如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将水平放置的金属棒 ab以水平速度v抛出,且棒与磁场垂直,不计下落过程的空气阻力,则棒在运动过程中产生的感应电动势大小的变化是 ( ) A越来越大 B越来 越小 C保持不变 D无法判断 答案: C 试题分析:因为金属棒做类平抛运动,在水平方向上即垂直磁场方向上做匀速直线运动,所以切割磁场速度不变,故产生的感应电动势大小不变, C正确。 考点:考查了导体切割磁感线运动 如图所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度为 1T的匀强磁场中,以

12、导线为中心,半径为 R的圆周上有 a、 b、 c、 d四个点,已知 c点的实际磁感应强度为 0,则下列说法中正确的是 :( ) A直导线中电流方向垂直纸面向里 B d点的磁感应强度为 0 C a点的磁感应强度为 2T,方向向右 D b点的磁感应强度为 T,方向斜向下,与 B成 450角 答案: CD 试题分析: c点的磁感应强度为 0,说明通电导线在 c点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反,即得到通电导线在 c点产生的磁感应强度方向水平向左,根据安培定则判断可知,直导线中的电流方向垂直纸面向外,故 A错误;通电导线在 d处的磁感应强度方向竖直向上,根据磁场的叠加可知 d点

13、感应强度为 ,方向与 B的方向成 45斜向上,不为 0,故 B错误;通电导线在 a处的磁感应强度方向水平向右,则 a点磁感应强度为 2T,方向向右,故 C正确;由上知道,通电导线 在 b点产生的磁感应强度大小为 1T,由安培定则可知,通电导线在 b处的磁感应强度方向竖直向下,根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知, b点感应强度为 ,方向与 B的方向成 45斜向下,故 D正确 考点:考查了磁场的叠加 如图所示,在倾角为 的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为 ,质量为的直导体棒。当导体棒中的电流 垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,可加平行纸面的匀强磁场中,下列有关磁场的描述中正确的是 :( )

14、 A若磁场方向竖直向上,则 B若磁场方向平行斜面向上,则 C若磁场方向垂直斜面向上,则 D若磁场方向垂直斜面向上,则 答案: AC 试题分析:外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向竖直向上时,根据左手定则知,安培力水平向右,能使导体棒保持平衡,根据共点力平衡可得 ,故A正确;若磁场方向平行斜面向上,则受到的磁场力方向垂直斜面向下,故此时不可能平衡,故 B错误;外加匀强磁场的磁感应强度 B的方向垂直斜面向上时,根据左手定则知,安培力沿斜面向上,还受到支持力和重力,三力可以使导体棒处于平衡状态,根据共点力平衡可得 , C正确, D错误。 考点:考查了安培力,共点力平衡条件 如图所示,圆形区域内有垂直

15、纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子 a、 b、 c,以不同的速率对准圆心 O沿着 AO方向射入磁场,其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是 ( ) A a粒子动能最大 B c粒子速率最大 C c粒子在磁场中运动时间最长 D它们做圆周运动的周期 答案: B 试题分析:粒子在磁场中做匀速圆周运动时,由洛伦兹力提供向心力,根据,可得: 由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同,在同一个磁场中,当速度越大时、轨道半径越大,则知 a粒子速率最小, c粒子速率最大故 A错误, B正确;由于 及 可知,三粒子运动周期相同, a在磁场中运动的偏转角最大,对应时间最长,故 C、

16、 D错误 考点:考查了带电粒子在有界磁场中的运动 如图,半径为 R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面 (纸面 ),磁感应强度大小为 B,方向垂直于纸面向外。一电荷量为 q(q0),质量为 m的粒子沿平行于直径 ab的方向射入磁场区域,射入点与 ab的距离为 R/2。已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为 600。,则粒子的速率为 (不计重力 )( ) A B C D 答案: B 试题 分析:由题,射入点与 ab 的距离为 则射入点与 ab 之间的夹角是 30,粒子的偏转角是 60,即它的轨迹圆弧对应的圆心角是 60,所以入射点、出射点和圆心构成等边三角形,所以,它的轨迹的半径与圆形磁场

17、的半径相等,即轨迹如图: 洛伦兹力提供向心力: ,变形得: ,故 B正确。 考点:考查了带电粒子在有界磁场中的运动 如图所示,为速度选择器原理图, Dl和 D2是两个平行金属板,分别连在电源的两极上,其间有一定的电场强度为 E,同时在这空间加有垂直于电场方向的磁场,磁感应强度为 B。 Sl、 S2为两个小孔,且 Sl与 S2连线方向与金属板平行。速度沿 Sl、 S2连线方向从 Sl飞入的带电粒子只有做直线运动才可以从 S2飞出,若让一束不同粒子沿 Sl与 S2连线方向从 Sl孔飞入,则下列说法正确的是( ) A.能够从 S2孔飞出的粒子必为同种粒子 B.能够从 孔飞出的粒子必具有相同的速度 C

18、.能够从 S2孔飞出的粒子若改为从 S2孔飞入,也必能从 S1孔飞出 D.只有从 S2孔飞出的带正电的粒子,若改为从 S2孔飞入,才能从 S1孔飞出 答案: B 试题分析:无论粒子带正电还是带负电,只要满足 即可从 飞出,即速度满足 ,故能够从 孔飞出的粒子必具 有相同的速度,但不一定是同种粒子, A错误 B正确;例如如果用能从 飞出的正电荷从从 S2孔飞入,粒子受到的电场力竖直向下,受到的磁场力竖直向下,不能从 S1 孔飞出, CD 错误; 考点:考查了带电粒子在复合场中的运动 填空题 如图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

19、强磁场中,并分别与高频电源相连,以达到加速粒子的目的。已知 D形盒的半径为 R,匀强磁场的磁感应强度为 B,一个质量为 m、电荷量为 q 的粒子在加速器的中央从速度为零开始加速。根据回旋加速器的这些数据,可知该粒子离开回旋加速器时获得的动能为 ;若提高高频电源的电压,粒子离开回旋加速器的动能将 。(填 “增大 ”、 “减小 ”或“不变 ”) 答案: ;“不变 试题分析:根据公式 ,有 ,故最大动能 ,与加速电压无关,故若提高高频电源的电压,粒子离开回旋加速器的动能将不变。 考点:考查了回旋加速器 计算题 如图,一个轮形的发电机模型,处于磁感强度为 B的匀强磁场中作匀速转动,轮轴通过圆心 O且与

20、磁场方向平行,轮半径是 L转动的角速度是 ,外电路连接一只平 行板电容器,两板水平放置板间距离是 d,板间有一个质量m的带负电的微粒恰好处于平衡,则: (1)发电机转轮是逆时针转动还是顺时针转动 (2)带电微粒的电量是多大 答案:( 1)逆( 2) 试题分析:( 1)根据楞次定律可得:逆 2分 ( 2)根据公式 2 分 由电场力和重力平衡可得 2 分 2分 考点:考查了法拉第电磁感应定律的应用 如图所示,两根足够长的光滑金属导轨 MN、 PQ间距为 L=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成 30角。完全相同的两金属棒 ab、 cd分别垂直导轨放置,每棒两 端都与导轨始终有良好

21、接触,已知两棒的质量均为0.02kg,电阻均为 R=0.1,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为 B=0.2T,棒 ab在平行于导轨向上的力 F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒 cd恰好能保持静止。取 g=10m/s2,问: ( 1)通过 cd棒的电流 I是多少,方向如何? ( 2)棒 ab受到的力 F多大? ( 3)力 F的功率 P是多少? 答案:( 1) I=1A,方向由右手定则可知由 d到 c( 2) F=0.2N( 3) P=0.4W 试题分析:( 1)棒 cd受到的安培力 1分 棒 cd在共点力作用下平衡,则 1分 由 式代入数据解得 I=1A, 1分 方向由右手

22、定则可知由 d到 c。 1分 ( 2)棒 ab与棒 cd受到的安培力大小相等 Fab=Fcd 2分 对棒 ab由共点力平衡有 2分 代入数据解得 F=0.2N 1分 ( 3)设 ab棒匀速运动的速度大小为 v,则产生的感应电动势 E=Blv 2分 由闭合电路欧姆定律知 2分 力 F做的功率 P =Fv 综合上述各式,代入数据解得 P=0.4W 1分 考点:考查了导体切割磁感线运动 如图所示,在平面坐标系 xOy内,第 二三象限内存在沿 y轴正方向的匀强电场,第一四象限内存在半径为 L的圆形匀强磁场,磁场圆心在 M( L, 0)点,磁场方向垂直于坐标平面向外,一带正电的粒子从第三象限中的 Q( -2L, -L)点以速度 沿 x轴正方向射出,恰好从坐标原点 O进入磁场,从 P(2L, 0)点射出磁场,不计粒子重力,求: ( 1)电场强度与磁感应强度大小之比。 ( 2)粒子在磁场与电场中运动时间之比。 答案:( 1) ( 2) 试题分析:( 1)在电场中粒子做类平抛运动: X轴方向上: 2分 Y轴方向上: 2分 由以上可得: 1分 得 则过点 O的速度 ,与 x轴成 45偏上 在磁场中粒子做匀速圆周运动,有 由几何关系可知: 由以上两式可得 所以 ( 2)在磁场中: 2分 因为圆心角为 , 所以 2分 所以: 1分 考点:考查了带电粒子在电磁场中的运动

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