1、120182019 学年第一学期第一学段模块考试高二物理试题一、选择题1.关于匀速圆周运动的向心加速度，下列说法正确的是（ ） A. 由于 ，所以线速度大的物体的向心加速度大B. 由于 ，所以旋转半径大的物体的向心加速度小C. 由于 ，所以角速度大的物体的向心加速度大D. 以上结论都不正确【答案】D【解析】由于 可知，在半径相同时，线速度大的物体的向心加速度大，选项 A 错误； 由可知，在线速度一定时，旋转半径大的物体的向心加速度小，选项 B 错误；由可知，在半径一定时，角速度大的物体的向心加速度大，选项 C 错误；故选 D.2.如图所示， A、 B 为咬合转动的两齿轮， RA=2RB，则 A
2、、 B 两轮边缘上两点的（ ）A. 线速度之比为 2：1B. 线速度之比为 1：2C. 角速度之比为 1：2D. 角速度之比为 2：1【答案】C【解析】【分析】咬后的两齿轮有两轮边缘上线速度大小相等，根据线速度大小相等和各物理量的关系求解即可；2【详解】A、根据题意有两轮边缘上的线速度大小相等，即有 ，即 ，故选项 ABvA=vBvAvB=11错误；B、根据角速度 和线速度 v 的关系 得角速度与半径成反比：即 故 C 正确，v=rAB=RBRA=12选项 D 错误。【点睛】抓住齿轮咬合传动时，两轮边缘上线速度大小相等展开讨论，熟练掌握描述圆周运动的各物理量之间的关系是解决本题的关键。3. 如
3、图所示，关于磁场方向、运动电荷的速度方向和洛仑兹力方向之间的关系正确的是（ ）A. B. C. D. 【答案】B【解析】解：A、根据左手定则，洛伦兹力应该向上，故 A 错误；B、根据左手定则，洛伦兹力向下，故 B 正确；C、速度与磁场方向平行，不受洛伦兹力，故 C 错误；D、速度与磁场方向平行，不受洛伦兹力，故 D 错误；故选：B【点评】带电粒子在磁场中运动受洛伦兹力的条件以及左手定则的熟练应用是对学生的基本要求，要熟练掌握4.2018 年 2 月 2 日， “张衡一号”卫星成功发射，标志着我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。 “张衡一号”可以看成运行在离地高度约
4、为500km 的圆形轨道上。该卫星在轨道上运行时( )A. 周期大于地球自转的周期B. 速度大于第一宇宙速度C. 向心加速度大于同步卫星的向心加速度D. 加速度大于地球表面的重力加速度【答案】C【解析】3【分析】第一宇宙速度是卫星近表面圆轨道的运行速度，由于“张衡一号”卫星做匀速圆周运动的轨道半径小于同步卫星的半径，由万有引力提供向心力即可求出运动周期 T，向心加速度a 的公式，进而比较即可；【详解】根据万有引力提供向心力 ，得：， ， ；GMmr2=m42T2r=ma T=2 r3GMa=GMr2A、由 可知，轨道半径越小，周期越小，由于“ 张衡一号”距离地面的高度小于T=2r3GM地球同步
5、卫星距离地面的高度，可知其周期小于地球自转周期，故选项 A 错误；B、第一宇宙速度是绕地球的最大的圆轨道运行速度，则该卫星在圆轨道上运行速度小于第一宇宙速度，故 B 错误；C、由于“张衡一号”卫星的半径小于同步卫星的半径，则根据 可知其加速度大于地a=GMr2球同步卫星的向心加速度，而小于地球表面的重力加速度，故 C 正确，D 错误。【点睛】本题的关键抓住万有引力提供向心力，列式求解出周期、向心加速度的表达式是解答的前提条件。5.三根通电长直导线 P、Q、R 互相平行、垂直纸面放置三根导线中电流方向均垂直纸面向里，且每两根导线间的距离均相等则 P、Q 中点 O 处的磁感应强度方向为（ ）A.
6、方向水平向左 B. 方向水平向右 C. 方向竖直向上 D. 方向竖直向下【答案】A【解析】根据右手螺旋定则在知道 P 导线在 O 点产生的磁感应强度方向为竖直向下，R 点在 O 点产生的磁感应强度方向为水平向左，Q 导线在 O 点产生的磁感应强度方向为竖直向上，根据对称性可知直导线 P 在 O 点产生磁场与直导线 Q 在 O 点产生磁场方向相反，大小相等，故三个磁场叠加后的合磁场方向水平向左，A 正确46.一带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场粒子的一段径迹如图径迹上的每一小段都可近似看成圆弧由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变） 从图可以确定（ ）A. 粒子带正电
7、，从 a 运动到 bB. 粒子带正电，从 b 运动到 aC. 粒子带负电，从 a 运动到 bD. 粒子带负电，从 b 到运动 a【答案】B【解析】试题分析：由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小，速度逐渐减小，根据粒子在磁场中运动的半径公式 可知，粒子的半径逐渐的减小，所以粒子的运动方向是从 b 到 a，在根据左手定则可知，粒子带正电，所以 B 正确，故选 B。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动、洛仑兹力。【名师点睛】根据粒子在磁场中运动的半径公式 来分析粒子的运动的方向，在根据左手定则来分析电荷的性质。7.如图所示的皮带传动装置，主动轮 O1上两轮的半径分别为 3r 和 r，从动轮
8、O2的半径为2r， A、 B、 C 分别为轮缘上的三点，设皮带不打滑，则下比例正确的是（ ）5A. A、 B、 C 三点的加速度之比 aA： aB； aC=6：2：1B. A、 B、 C 三点的线速度大小之比 vA： vB： vC=3：2：2C. A、 B、 C 三点的角速度之比 A： B： C=2：2：1D. A、 B、 C 三点的加速度之比 aA： aB： aC=3：2：1【答案】AC【解析】【分析】靠传送带传动的两个轮子边缘上各点的线速度大小相等，共轴转动的各点，角速度相等，据此求解即可；【详解】B 点和 C 点具有相同大小的线速度，根据 ，知 B、C 两点的角速度之比等于v=r半径之反
9、比，所以 ，而 A 点和 B 点具有相同的角速度，则角速度之比为：B:C=rC:rB=2:1；A:B:C=2:2:1根据 ，知 A、B 的线速度之比等于半径之比，所以v=r vA:vB=3:1B、C 线速度相等，所以线速度之比为： ；vA:vB:vC=3:1:1根据 ，得向心加速度之比为： 选项 AC 正确，BD 错误。a=v2r=vvr=v aA:aB:aC=6:2:1【点睛】解决本题的关键掌握靠传送带传动的点，线速度大小相等，共轴的点，角速度相等。要根据相等的条件，灵活选择公式的形式，知道向心加速度 ，这个公式用得少，a=v本题用来解题比较简洁。8.一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，
10、圆锥筒固定，有质量相等的小球 A 和 B 沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，则（ ）A. 球 A 的角速度等于球 B 的角速度6B. 球 A 的线速度大于球 B 的线速度C. 球 A 的运动周期小于球 B 的运动周期D. 球 A 与球 B 对筒壁的压力相等【答案】BD【解析】【分析】小球做匀速圆周运动，因此合外力提供向心力，对物体正确进行受力分析，然后根据向心力公式列方程求解即可；【详解】A、物体受力分析，受到重力和弹力作用，如图所示：A、二者的合力提供圆周运动的向心力，即：mgtan=mv2r=mr2=m42T2r解得 ， ， ，半径大的线速度大，角速度小，周期大，即 ，v=g
11、rtan = grtan T= 42rtang vAvB， ，故 AC 错误，B 正确；ATBD、将 沿水平和竖直方向分解，在竖直方向上有： FN FNsin=mg则： ，两球质量相等，则两球对筒壁的压力相等，故 D 正确。FN=mgsin【点睛】解决这类圆周运动问题的关键是对物体正确受力分析，根据向心力公式列方程进行讨论，注意各种向心加速度表达式的应用。9.如图，条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，当导线通入向里的电流时，则A. 磁铁对桌面的压力减小B. 磁铁对桌面的压力增大7C. 磁铁相对桌面有向左动的趋势D. 磁铁相对桌面有向右动的趋势【答案】BC【解析】
12、以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向左下方，使得磁铁有向左运动的趋势，故受到向右的摩擦力，同时磁铁对地的压力增大，故 B、C 正确，A、D 错误。故选 BC。【点评】本题考查转换对象研究法，灵活运用牛顿第三定律选择研究对象的能力关键存在先研究导线所受安培力10.如图长 L、质量为 m 的导体棒 ab，被两轻质细线水平悬挂，静置于匀强磁场中；当 ab中通过如图的恒定电流 I 时，ab 棒摆离原竖直面，在细绳与竖直方向成角的位置再次处于静止状态；已知 ab 棒始终与磁场方向垂直，则磁感应强度的大小可能是（ ）A. B.
13、C. D. mgtanIL mgsinIL mgsin2IL 2mgsin3IL【答案】AB【解析】若磁场竖直向上，则画出从右侧看逆着电流方向的侧视图，如图甲所示：金属棒在重力 、悬线拉力 、安培力 F 三个力的作用下处于平衡状态mg FT由共点力平衡条件得： ，解得： 。F=ILB=mgtan B=mgILtan若所加磁场的方向应平行于悬线向上，此时所加磁场的磁感应强度最小，则棒平衡时所受8的安培力有最小值由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知（如图乙）安培力的最小值为： ，即： ，Fmin=mgsin ILBmin=mgsin所以 ，故选项 AB 正确。Bmin=mg
14、ILsin点睛：对于安培力的方向与大小如何确定与计算，要知道当安培力的方向与拉力的方向垂直，安培力最小，磁感应强度最小。11.如图所示， A 表示地球同步卫星， B 为运行轨道比 A 低的一颗卫星， C 为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体 C 的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是( )A. vB vA vC B. A B CC. FA FB FC D. TA TC TB【答案】AD【解析】AC 的角速度相等，由 v=r，可知 C A；BC 比较，同为卫星，由人造卫星的速度公式：，可知 A B，因而 vBv Av C，故
15、A 正确； AC 的角速度相等；根据 而vGMR GMR3A 的角速度小于 B 的角速度；故 A= C G， P 有收缩的趋势B. 在 t2时刻， FN G，穿过 P 的磁通量不变C. 在 t3时刻， FN G， P 中有感应电流D. 在 t4时刻， FN G， P 有收缩的趋势【答案】ABC【解析】【分析】当螺线管中通入变化的电流时形成变化的磁场，这时线圈 P 中的磁通量发生变化，由其磁通量的变化根据楞次定律可以判断 P 中产生感应电流的大小方向以及 P 线圈收缩和扩展趋势；【详解】A、当螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈 P 中的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈 P 将阻碍
16、其磁通量的增大，故线圈有远离和面积收缩的趋势，即，P 有缩小的趋势，故 A 正确；FNGB、当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈 P 中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故 时刻 ，故 B 正确；t2 FN=GC、 时刻螺线管中电流为零，但是线圈 P 中磁通量是变化的，因此此时线圈 P 中有感应电t3流，但此时刻二者之间没有相互作用力，即 ，故 C 正确；FN=GD、当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈 P 中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故 时刻 ，此时穿过 P 的没有收缩的趋势，故 D 错误。t4 FN=G【点睛】本题考查楞次定律的应用，要注意正确理解楞
17、次定律中“阻碍”的含义，注意判断感应电流的大小看磁通量的变化率而不是看磁通量的大小。10二、填空题13. 如图为研究磁场对通电导线的作用力的实验，问：（1）若闭合开关，导体棒 AB 受到的安培力方向 （“向左”或“向右” ）（2）如果向右滑动“滑动变阻器”触头，导体棒 AB 受到安培力方向 （“反向”或“不变” ） ，安培力大小 （“变大” 、 “不变”或“变小” ）【答案】 （1）向左（2）不变，变小【解析】解：利用左手定则可以判断受力方向（1）向左，（2）当滑片滑动时，方向不变，但电流发生改变，故大小发生改变，故答案为：（1）向左（2）不变，变小【点评】本题主要考查了左手定则，即张开左手，
18、使四指与大拇指在同一平面内，大拇指与四指垂直，把左手放入磁场中，让磁感线穿过手心，四指与电流方向相同，大拇指所指的方向是安培力的方向14.一同学用如图所示装置研究感应电流方向与引起感应电流的磁场变化的关系。已知电流从接线柱 a 流入电流表时，电流表指针右偏，实验时原磁场方向、磁铁运动情况及电流表指针均记录在下表中实验序号 引起感应电流的磁场方向 磁铁运动情况 指针偏转情况1 向下 插入 左偏2 向下 拔出 右偏113 向上 插入 右偏4 向上 拔出 左偏（1）由实验 1、3 得出的结论是：穿过闭合回路的磁通量_（填“增加” 、 “减少” ）时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向_（填“
19、相同” 、 “相反” ） 。（2）由实验 2、4 得出的结论是：穿过闭合回路的磁通量 _（填“增加” 、 “减少” ）时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向 _（填“相同” 、 “相反” ） 。（3）由实验 1、2、3、4 得出的结论是：_.【答案】 (1). 增加 (2). 相反 (3). 减少 (4). 相同 (5). 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化【解析】（1）由表中信息可知，在实验 1、3 中，磁铁插入线圈，穿过线圈的磁通量增加，而穿过线圈的磁场方向相反，感应电流方向相反，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，由此可知：穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方
20、向与原磁场方向相反（2）由表中实验信息可知，在实验 2、4 中，穿过线圈的磁通量减小，磁场方向相反，感应电流方向相反，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，由此可知：穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同（3）综合分析 4 次实验可知：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化三、计算题： 15.2010 年 10 月我国“嫦娥二号”探月卫星成功发射 “嫦娥二号”卫星开始绕地球做椭圆轨道运动，经过若干次变轨、制动后，最终使它绕月球在一个圆轨道上运行设“嫦娥二号”距月球表面的高度为 h，绕月圆周运动的周期为 T已知月球半径为 R，引力常量为G（1）求月球的质量 M（2）
21、求月球的密度 【答案】 （1） （2）42(R+h)3GT2 3(R+h)3GT2R3【解析】12【分析】（1）研究“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式求出中心体的质量（2）根据密度的公式进行求解【详解】 （1）设卫星质量为 m，由万有引力定律及向心力公式知： GMm(R+h)2=m42T2(R+h)解得： ； M=42(R+h)3GT2（2）月球的体积为： V=43R3根据密度的定义有： =MV得月球的密度为： 。=3(R+h)3GT2R3【点睛】本题考查了运用万有引力提供向心力列出等式，向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用。16.
22、如图所示，在一个范围足够大、垂直纸面向里的匀强磁场中，用绝缘细线将金属棒吊起，使其呈水平状态。已知金属棒长 L0.1 m，质量 m0.05 kg，棒中通有 I10 A 的向右的电流。 （1）若磁场的磁感应强度大小 B0.2 T，求此时金属棒受到的安培力 F 的大小，并判断安培力的方向；（2）若细线拉力恰好为零，求磁场的磁感应强度 B 的大小。【答案】 （1）0.2N，方向向上（2）0.5T【解析】【分析】（1）根据左手定则判断出安培力方向，根据安培力公式求解其大小； （2）当细线拉力为零，则说明安培力与重力相等，因此由安培力大小公式可确定 B 的大小；13【详解】 （1）根据安培力公式可以得到
23、导体棒受到的安培力大小为：，根据左手定则判断安培力向上；F=BIL=0.2100.1N=0.2N（2）悬线拉力恰好为零，金属棒受重力和安培力，由金属棒静止可得： F=BIL=mg所以： 。B=mgIL=0.5T【点睛】本题比较简单，借助于物体平衡，考查了有关安培力的大小和方向问题，要熟练应用左手定则判断安培力的方向，同时熟练应用公式 F=BIL 进行有关计算。17.在竖直平面内有一个光滑的 1/4 圆弧轨道，其半径 R=0.2m，一质量 m=0.2kg 的小滑块从轨道的最高点由静止释放，到达最低点时以一定的水平速度离开轨道，轨道的最低点距地面高度 h=0.8m空气阻力不计， g 取 10m/s
24、2，求：（1）小滑块离开轨道时的速度大小；（2）小滑块运动到轨道最低点时，对轨道的压力大小；（3）落地点距轨道最低点的水平距离 x【答案】 （1）2m/s（2）6N（3）0.8m【解析】【分析】（1）在滑块从轨道的最高点到最低点的过程中，根据机械能守恒定律即可求解；（2）小滑块到达轨道最低点时，受重力和轨道对它的弹力，根据牛顿第二定律即可求得弹力；（3）小滑块离开轨道后做平抛运动，设运动时间为 t，根据平抛运动的基本公式即可求解；【详解】 （1）设离开轨道时的速度为 v，则根据机械能守恒有： mgR=12mv2代入数据解得： ；v=2m/s14（2）小滑块到达轨道最低点时，受重力和轨道对它的弹
25、力为 FN根据牛顿第二定律有： FNmg=mv2R代入数据解得： FN=6N根据牛顿第三定律，对轨道的压力大小 。FN=6N（3）小滑块离开轨道后做平抛运动水平方向： ，竖直方向：x=vt h=12gt2代入数据得： 。x=0.8m【点睛】本题主要考查了机械能守恒定律的应用以及平抛运动，知道小球离开轨道后恰好做平抛运动时，在平时要加强训练。18.如图所示，在 xoy 坐标平面的第一象限内有一沿 y 轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向外的匀强磁场，一质量为 m，带电量为+q 的粒子（重力不计）经过电场中坐标为（3L，L）的 P 点时的速度大小为 V0方向沿 x 轴负方向，然后以与
26、x 轴负方向成 45角进入磁场，最后从坐标原点 O 射出磁场求：（1）匀强电场的场强 E 的大小；（2）匀强磁场的磁感应强度 B 的大小；（3）粒子从 P 点运动到原点 O 所用的时间【答案】 （1） （2） （ 3） mv202qL 2mv0qL (8+)L4v0【解析】试题分析：（1）当粒子从 P 点垂直进入电场后，做类平抛运动，再以与 x 轴成 45垂直进入匀强磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，接着从原点射出由粒子在电场 P点的速度可求出刚进入磁场的速度，再由动能定理可得电场强度 （2）从而由类平抛运动与圆周运动结合几何关系可求出圆弧对应的半径，因此可算出磁感应强度 （3）同时由周
27、期公式及运动学公式可求出粒子从 P 点到 O 点的时间15粒子在电场中经过点 P 后，做类平抛运动，进入磁场中做匀速圆周运动，从 O 点射出，则其运动轨迹如图所示（1）设粒子在 O 点时的速度大小为 v，OQ 段为圆周，PQ 段为抛物线根据对称性可知，粒子在 Q 点时的速度大小也为 v，方向与 x 轴正方向成 45角，可得 v0=vcos45解得 v=2v0在粒子从 P 运动到 Q 的过程中，由动能定理得 ，解得qE0L=12mv2012mv2 E0=mv202qL在匀强电场由 P 到 Q 的过程中，水平方向的位移为 x=v0t1竖直方向的位移为可得由 故粒子在 QO 段圆周运动的半径 及 得 （3）在 Q 点时，设粒子从 P 到 Q 所用时间为 ，在竖直方向上有： 粒子从 Q 点运动到 O 所用的时间为则粒子从 O 点运动到 P 点所用的时间为：
