吉林省松原市实验高级中学2020-2021学年高二物理下学期第一次月考试题.doc

吉林省松原市实验高级中学2020-2021学年高二物理下学期第一次月考试题

吉林省松原市实验高级中学2020-2021学年高二物理下学期第一次月考试题

年级：
姓名：

7

吉林省松原市实验高级中学2020-2021学年高二物理下学期第一次月考试题（A）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题(本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1．许多科学家在物理学发展过程中做出了重大贡献，下列表述正确的是( )
A．奥斯特发现了电流的磁效应，并总结了右手螺旋定则
B．安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式
C．法拉第通过实验发现了电磁感应现象
D．库仑最早通过实验测得元电荷e的数值
2．在匀强磁场中，a、b是两条平行金属导轨，而c、d为连接有电流表、电压表的两金属棒，如图所示，两棒以相同的速度向右匀速运动，则以下结论正确的是( )

A．电压表有读数，电流表没有读数
B．电压表有读数，电流表也有读数
C．电压表无读数，电流表有读数
D．电压表无读数，电流表也无读数
3．如图所示，电子枪接入电路后发射电子，其正下方水平直导线内通有向右的电流，则( )

A．电子束从B射向A
B．电子束向上偏转，速率保持不变
C．电子束向上偏转，速率越来越小
D．电子束向下偏转，速率越来越大
4．通电直导线A、B与圆形通电导线环放在同一粗糙绝缘水平面上，O为导线环圆心，导线A、B与导线环直径CD平行且到O距离相等，当它们通有如图所示的电流后，均仍处于静止状态，则( )

A．O点磁感应强度为0
B．导线环受到向右的摩擦力
C．导线A受到的摩擦力一定向右
D．导线B受到的摩擦力一定向右
5．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构简图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，磁场强弱由通过励磁线圈的电流来调节，在球形玻璃泡底部有一个可以升降的电子枪，从电子枪灯丝中发出电子的初速度可忽略不计，经过加速电压U（U可调节，且加速间距很小）后，沿水平方向从球形玻璃泡球心的正下方垂直磁场方向向右射入，电子束距离球形玻璃泡底部切线的高度为h（见图），已知球形玻璃泡的半径为R。下列说法正确的是( )

A．仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹的半径变大
B．仅提高电子枪加速电压，电子束径迹的半径变小
C．电子束在玻璃泡内做完整圆周运动的最大半径为R－h
D．仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变小
6．如图甲所示，长直导线与导线框abcd固定在同一平面内。直导线中通以如图乙所示的大小和方向都随时间作周期性变化的交流电，并取图甲所示向上的电流方向为直导线中电流的正方向。关于0～T时间内线框abcd中感应电流的方向，下列说法正确的是( )

A．由顺时针方向变为逆时针方向
B．由逆时针方向变为顺时针方向
C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向
D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向
7．如图甲所示，在倾角为θ的U形金属导轨上放置一根导体棒MN，开始时导体棒MN处于静止状态。今在导轨所在空间加一个垂直于导轨平面的磁场，图中磁场方向为正方向，磁感应强度大小变化情况如图乙所示，导体棒始终静止。关于导体棒在0～t0内受到的摩擦力大小，下列说法正确的是( )

A．不断减小
B．不断增大
C．先增大后减小
D．先减小后增大
8．如图所示，带电小球P绕O点在竖直平面内做圆周运动，a、b连线为该圆竖直直径。已知该空间匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场方向垂直纸面向里，则小球在做圆周运动过程中，下列判断正确的是( )

A．小球可能带正电
B．小球在运动过程中机械能不守恒
C．小球一定沿逆时针方向做匀速圆周运动
D．小球运动到a时的电势能大于运动到b时的电势能
9．磁悬浮高速列车在我国上海、青岛已投入正式运行。如图是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，且N极朝上，B是用超导材料制成的超导圆环。在超导圆环B进入磁场时，则( )

A．B中将产生感应电流，当稳定后，感应电流消失
B．B中将产生感应电流，当稳定后，感应电流仍存在
C．B中感应电流的方向如图俯视为顺时针方向
D．B悬浮时感应电流产生的磁场方向与圆柱形磁铁A上端的磁场方向一致
10．真空中有一根导线中通有恒定电流。一带电粒子从P点开始运动的部分轨迹如图中曲线PQ所示，轨迹与导线共面，则( )

A．若粒子带负电，电流方向从a到b
B．若粒子带正电，电流方向从a到b
C．若粒子带负电，电流方向从b到a
D．若粒子带正电，电流方向从b到a
11．如图所示，C、D、E、F、G是圆上的等分点，O为圆心，五角星顶角为36°。圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量为m，电荷量为－q的粒子（重力不计）以不同速率沿DG方向从D点射入磁场，则从F点射出的粒子( )

A．一定经过O点
B．不一定经过O点
C．在磁场中运动的时间为
D．在磁场中运动的时间为
12．在如图甲所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。边长为l，电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab边的发热功率为P，则下列说法正确的是( )

A．磁感应强度B0＝
B．线框中感应电流为I＝2
C．线框cd边的发热功率为P
D．a端电势高于b端电势
二、非选择题(本题共6小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。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．(6分)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的S极位于两导轨的正上方，N极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
(1)在图中画出连线，完成实验电路；要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的右方向运动。

(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议，其中正确的是______（填入正确选项前的标号）。
A．适当减小两导轨间的距离
B．换一根更长的金属棒
C．适当增大金属棒中的电流
(3)根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了______（填入正确选项前的标号）。
A．电动机 B．回旋加速器 C．电磁炮 D．质谱仪
14．(9分)如图所示，先后以速度v1和v2(v1＝2v2)，匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中，在先后两种情况下：

(1)线圈中的感应电流之比I1∶I2＝________；
(2)线圈中产生的热量之比Q1∶Q2＝________；
(3)拉力做功的功率之比P1∶P2＝________。
15．(9分)如图所示，将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态，位于垂直于纸面向里的匀强磁场中。当金属棒中通以0.4 A的电流时，弹簧恰好不伸长。g＝10 m/s2。

(1)求匀强磁场的磁感应强度的大小；
(2)当金属棒中通过大小为0.2 A、方向由a到b的电流时，弹簧伸长1 cm。如果电流方向由b到a，而电流大小不变，则弹簧伸长又是多少？

16．(12分)如图所示，光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置，其间距d＝1 m，右端通过导线与阻值RL＝8 Ω的小灯泡L相连，CDEF矩形区域内有方向竖直向下、磁感应强度B＝1 T的匀强磁场，一质量m＝50 g、阻值为R＝2 Ω的金属棒在恒力F作用下从静止开始运动s＝2 m后进入磁场恰好做匀速直线运动(不考虑导轨的电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触)。求：

(1)恒力F的大小；
(2)小灯泡发光时的电功率。

17．(15分)如图所示，空间存在垂直纸面向里的有界匀强磁场区域，磁感应强度大小为10－5 T，虚线PA、DQ为其竖直边界，圆弧ACD为其半圆边界，圆心为O，半径为m，P、Q、A、D与圆心O共线，PO＝2 m。在边界左侧平行于竖直边界放置一间距d＝0.02 m加速电场MN，N上有一粒子源，可产生比荷为1.8×1011 C/kg、带负电初速度为零的粒子，M上有一小孔，粒子源、小孔和P点正对，粒子可通过P点垂直边界PA射入磁场区域。已知sin 0.2π＝0.6，忽略粒子间的相互作用，求：

(1)粒子在磁场中运动的最短时间（保留一位有效数字）；
(2)在磁场中运动时间最短的粒子对应的加速电场MN之间的电场强度。

物 理（A）答 案
一、选择题(本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1．【答案】C
【解析】丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，安培总结了右手螺旋定则，故A错误；磁场对运动电荷的作用力公式是由洛伦兹提出的，故B错误；法拉第通过实验发现了电磁感应现象，故C正确；密立根最早通过实验测得元电荷e的数值，故D错误。
2．【答案】D
【解析】以a、b、c、d四根导线围成的回路为研究对象，在两棒匀速运动时，回路磁通量没有变化，故电流表A、电压表V中没有电流，均无读数。
3．【答案】B
【解析】电子是由负极发射，则电子束从A射向B，A错误；由安培定则可知，在电子枪处电流磁场方向垂直于纸面向外；电子束由左向右运动，由左手定则可知，电子束受到的洛伦兹力竖直向上，则电子束向上偏转；因洛伦兹力不做功，故电子速的速率保持不变，CD错误，B正确。
4．【答案】C
【解析】使用右手定则，判断圆形通电导线产生的磁场，圆内沿纸面向外，圆外沿纸面向内。导线B在O点感应磁场沿纸面向内，导线A在O点感应磁场沿纸面向外。但题目未给出A、B及圆形导线电流大小，故O点有场强方向无法判断，故A错误；导线B在圆形导线感应磁场沿纸面向内，圆形导线左半圆受安培力向右，右半圆受安培力向左，但左半圆离导线B距离近，故B对圆形导线总安培力向右。导线A在圆形导线感应磁场沿纸面向外，同理A对圆形导线总安培力向左。但未知A、B导线电流大小，故无法判断圆形导线合力方向，故B错误；圆形导线在A处产生磁场沿纸面向里，故A受到安培力向左。导线B在A处产生磁场沿纸面向里，故A受到安培力向左。故A合力向左，则必定受向右摩擦力，故C正确；圆形导线在B处产生磁场沿纸面向里，故B受到安培力向左。导线A在B处产生磁场沿纸面向外，故B受到安培力向右。因未知圆形导线和A导线电流大小，故B导线受安培力方向无法判断，故D错误。
5．【答案】D
【解析】仅增大励磁线圈中电流，磁感应强度增大，根据半径公式r＝，磁感应强度增大，半径减小，所以A错误；仅提高电子枪加速电压，由qU＝mv2，可知电子的速度增大，根据半径公式r＝，半径增大，所以B错误；电子束在玻璃泡内做完整圆周运动的最大半径为R－h，所以C错误；仅增大励磁线圈中电流，磁感应强度增大，根据周期公式T＝，磁感应强度增大，周期减小，所以D正确。
6．【答案】D
【解析】由题图乙，在0～时间内电流正向增大，根据安培定则，矩形线圈所处的磁场垂直纸面向里，由于磁通量增大，根据楞次定律的推论“增反减同”，矩形线圈中的感应磁场应垂直纸面向外，感应电流为逆时针，同理，～，～，～T内感应电流的方向依次为顺时针、顺时针、逆时针，故D正确。
7．【答案】A
【解析】在0～t0内，磁感应强度均匀减小，由法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势恒定，形成的感应电流由M到N，大小恒定，由左手定则可知，安培力F＝BIL方向沿斜面向下、随磁感应强度B减小，由平衡条件知，摩擦力不断减小，A正确。
8．【答案】B
【解析】小球做圆周运动，则电场力与重力平衡，所以电场力竖直向上，因为电场竖直向下，所以小球带负电，A错误；小球在运动过程中电场力做功，所以机械能不守恒，B正确；小球运动过程中，洛伦兹力提供向心力，所以根据左手定则，小球沿顺时针方向运动。因为小球运动半径不变，所以小球的线速度大小不变，即小球做匀速圆周运动，C错误；从a到b，电场力做负功，电势能增加，所以小球运动到a时的电势能小于运动到b时的电势能，D错误。
9．【答案】BC
【解析】在超导圆环B进入磁场的过程中，根据楞次定律不难判断出B中会产生感应电流，而因为B是超导体没有电阻，故即使B稳定后电磁感应现象消失，B中的电流也不会消失，A错误，B正确；根据楞次定律可知，圆柱形磁铁的N极朝上，放入线圈时，线圈中的磁通量向上增大，则感应电流的磁场应向下，B中感应电流方向从上向下俯视看应为顺时针，C正确，D错误。
10．【答案】AD
【解析】若粒子带负电，根据左手定则，粒子运动处的磁场垂直纸面向内，再根据右手螺旋定则，导线中电流方向从a到b，A正确，C错误；若粒子带正电，根据左手定则，粒子运动处的磁场垂直纸面向外，再根据右手螺旋定则，导线中电流方向从b到a，B错误，D正确。
11．【答案】AD
【解析】画出粒子的运动轨迹如图所示，粒子的入射方向是向着DG方向，作F点速度的反向延长线与入射速度的延长线交于H点，轨迹的圆心为O′，若圆的半径为R，则由几何关系知五角星一边对应的圆心角θ＝144°，则每一边的长DF＝DG＝2Rsin 72°。当粒子的轨迹从F点射出时，由几何关系求出粒子的轨迹半径r＝DO′，很容易求出DH、HO、OO′等各段的长，同时证明OO′＝DO′，所以轨迹圆必通过磁场圆的圆心，A正确，B错误；由上述分析知，从F点射出的粒子的偏转角，所以运动时间，所以D正确，C错误。

12．【答案】BC
【解析】由题图乙可知，线框中产生的感应电动势恒定，线框ab边的发热功率为P＝，感应电动势E＝S＝·＝，所以B0＝，A错误；由P＝I2R可得线框中的感应电流I＝2，B正确；cd边电阻等于ab边电阻，而两边流过的电流相等，因此发热功率相等，C正确；由楞次定律可判断，线框中感应电流方向为adcba方向，因此a端电势比b端低，D错误。
二、非选择题(本题共6小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。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．(6分)
【答案】(1)见解析图 (2)C (3)AC
【解析】(1)电路连线如图。

(2)根据公式F＝BIL可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理得Fs－μmgs＝mv2，则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，A错误，C正确；若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度，变小，故B错误。
(3)根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了电动机和电磁炮；回旋加速器和质谱仪都是根据带电粒子在磁场中做圆周运动制成的，故选AC。
14．(9分)
【答案】(1)2∶1 (2)2∶1 (3)4∶1
【解析】E＝BLv，又E＝IR，所以I1∶I2＝2∶1。Q＝I2Rt，v1＝2v2，所以t1∶t2＝1∶2，所以，Q1∶Q2＝2∶1。线框匀速运动，F＝FB＝BIL，所以F1∶F2＝2∶1，P＝Fv，所以，P1∶P2＝4∶1。
15．(9分)
【解析】(1)弹簧恰好不伸长时，ab棒受到向上的安培力BIL和向下的重力mg大小相等，即：
BIL＝mg
解得：B＝0.5 T。
(2)当大小为0.2 A的电流由a流向b时，ab棒受到两只弹簧向上的拉力2kx1，及向上的安培力BI1L和向下的重力mg作用，处于平衡状态。根据平衡条件有：
2kx1＋BI1L＝mg
当电流反向后，ab棒在两个弹簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2L和重力mg作用下处于平衡状态。根据平衡条件有：
2kx2＝mg＋BI2L
联立解得：x＝3 cm。
16．(12分)
【解析】(1)对导体棒由动能定理得Fs＝mv2
因为导体棒进入磁场时恰好做匀速直线运动，所以
F＝BId＝Bd
代入数据解得：F＝0.8 N，v＝8 m/s。
(2)小灯泡发光时的功率PL＝2·RL＝5.12 W。
17．(15分)
【解析】(1)过P点作圆弧ACD的切线PE（E为切点），由题意可知，粒子沿以PE为弦的圆弧在磁场中运动时所用时间最短，由几何关系可得，轨迹圆的半径r＝ m

轨迹所对的圆心角θ＝π－0.2π－0.2π＝0.6π
设粒子在磁场中运动的最短时间为t1，则有：θr＝vt1
粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力：qvB＝m
联立解得：t1＝1.0×10－6 s。
(2)带电粒子在电场中加速，由动能定理有：qU＝mv2
联立解得U＝18 V
则MN之间的电场强度E＝＝900 V/m。