学年山东省潍坊市高二上学期模块监测期中物理试题 解析版.docx
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学年山东省潍坊市高二上学期模块监测期中物理试题解析版
山东省潍坊市2018-2019学年高二上学期模块监测（期中）物理试题
一、选择题
1.下列说法与物理学史实不符的是（）
A.卡文迪许首先在实验室测出了万有引力常量
B.奥斯特首先发现了电流的磁效应
C.楞次首先提出了磁场对运动电荷有力作用
D.法拉第首次发现了电磁感应现象，并制作了圆盘发电机
【答案】C
【解析】
【详解】卡文迪许首先在实验室测出了万有引力常量，选项A正确；奥斯特首先发现了电流的磁效应，选项B正确；洛伦兹首先提出了磁场对运动电荷有力作用，选项C错误；法拉第首次发现了电磁感应现象，并制作了圆盘发电机，选项D正确，此题选择不正确的选项，故选C.
2.两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径之比为1：
4，则两颗卫星的（）
A.线速度大小之比为1:
2
B.角速度大小之比为8:
1
C.运行的周期之比为
D.向心加速度大小之比为4:
1
【答案】B
【解析】
【详解】设任一卫星的质量为m，轨道半径为r，地球的质量为M。
则对于在轨卫星，有：
得：
，
，
，a=
可见，轨道半径之比为1：
4，则得线速度大小之比为2：
1，角速度大小之比为8:
1；运行的周期之比为1：
2，向心加速度大小之比为16：
1。
故B正确，ACD错误。
故选B。
3.在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，自感系数较大，（电阻可忽略），E为电源，S为开关。
下列说法正确的是（）
A.合上开关，a先亮，b逐渐变亮
B.合上开关，b先亮，a逐渐变亮
C.断开开关，b中仍有自左向右的电流
D.断开开关，b先熄灭，a后熄灭
【答案】B
【解析】
【详解】合上开关K接通电路，b立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过a的电流慢慢变大，因线圈L电阻可忽略，最后a、b一样亮；选项B正确，A错误；断开开关s切断电路时，通过b的原来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过线圈和a的电流会慢慢变小，并且通过b，且通过b的电流从右向左，所以两灯泡一起过一会儿熄灭；故CD错误。
故选B。
【点睛】解决本题的关键知道电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小．
4.如图所示，将一束带电粒子垂直射入相互正交的匀强电场和匀强磁场，一部分粒子沿直线运动，从狭缝S0穿出后垂直射入另一匀强磁场，粒子分成了3束。
（粒子重力不计）对这3束粒子的比较，说法正确的是（）
A.射入速度相同
B.电量相同
C.动能相同
D.比荷相同
【答案】A
【解析】
【详解】由粒子做直线运动，粒子平衡，有：
qvB1=qE，得粒子的速度v满足关系式v＝E/B1，故粒子射入的速度相同，选项A正确；在磁感应强度为B2的磁场中，根据
，运动半径不同，则电量q和荷质比
不同，故BD错误；根据
，则粒子的动能不同，选项C错误；故选A。
【点睛】带电粒子经加速后进入速度选择器，电场力和洛伦兹力平衡时，速度为v＝E/B的粒子沿直线通过狭缝S0，然后进入磁场，打在胶片上的不同位置。
在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力，求出粒子的轨道半径，分析半径与荷质比、电量和动能的关系。
5.如图所示，有界匀强磁场垂直纸面向里，一闭合导线框abcd从高处自由下落，运动一段时间后进入磁场，下落过程线框始终保持竖直，对线框进入磁场过程的分析正确的是（）
A.感应电流沿顺时针方向
B.a端电势高于b端
C.可能匀加速进入
D.感应电流的功率可能大于重力的功率
【答案】D
【解析】
【详解】线框进入磁场时，磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流方向为逆时针方向，选项A错误；根据右手定则可知，b端电势高于a端，选项B错误；线圈进入磁场时受向上的安培力作用，大小为
，随速度的增加，安培力逐渐变大，可知加速度逐渐减小，则线圈进入磁场时做加速度减小的加速运动，选项C错误；开始进入磁场时，可能安培力大于重力，即
，即
，即
，即感应电流的功率可能大于重力的功率，选项D正确；故选D.
6.如图所示，在某次航天发射中，卫星先沿椭圆轨道1飞行，然后在远地点P处点火加速，卫星由椭圆轨道1进入圆轨道2运行。
下列说法正确的是（）
A.卫星在轨道1和轨道2运行的机械能相等
B.卫星在轨道1与轨道2运行的周期相等
C.卫星在轨道1与轨道2运行通过P点的加速度相同
D.卫星在轨道1上经过P点与Q点时的角速度相等
【答案】C
【解析】
【详解】飞船由椭圆轨道1变成圆轨道2的过程，要在P点加速然后改做圆轨道2的运动，故机械能要增大，则卫星在轨道1和轨道2运行的机械能不相等，故A错误；根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道1的半长轴小于在轨道2的半径，可知卫星在轨道1的周期小于在轨道2运行的周期，选项B错误；根据
可知，卫星在轨道1与轨道2运行通过P点的加速度相同，选项C正确；根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道1上经过P点的线速度小于经过Q点时的线速度，则根据v=ωr可知，卫星在轨道1上经过P点与Q点时的角速度不相等，选项D错误；故选C.
【点睛】此题关键是知道卫星的变轨问题，从低轨道进入高轨道要点火加速；理解开普勒第二和第三定律的内容.
7.1916年爱因斯坦建立广义相对论后预言了引力波的存在，2017年引力波的直接探测获得了诺贝尔物理学奖，科学家们其实是通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，如图所示为某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，A星的轨道半径大于B星的轨道半径，则下列说法中正确的是（）
A.A的质量一定大于B的质量
B.A的线速度一定大于B的线速度
C.A的角速度等于B的角速度
D.A的向心力大于B的向心力
【答案】BC
【解析】
【详解】双星靠相互间的万有引力提供向心力，所以向心力相等，故：
mArAω2=mBrBω2，因为rB＜rA，所以mB＞mA，即B的质量一定大于A的质量，故AD错误；双星系统中两颗恒星间距不变，是同轴转动，角速度相等，根据v=rω，因为rB＜rA，故vA＞vB，故BC正确；故选BC.
【点睛】解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度。
以及会用万有引力提供向心力进行求解。
8.如图所示，半径为R的圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。
某质量为m，带电量为q的带电粒子沿圆形区域的半径方向以一定速度射入磁场，射出磁场时偏离原方向
。
不计粒子重力，则（）
A.该粒子带负电
B.粒子在磁场中圆周运动的半径为R
C.粒子射入磁场的速度大小为
D.粒子在磁场中运动的时间为
【答案】AC
【解析】
【详解】由左手定则可知，粒子带负电，选项A正确；由几何关系可知，粒子在磁场中圆周运动的半径为
，选项B错误；根据
可知粒子射入磁场的速度大小为
，选项C正确；粒子在磁场中做圆周运动的圆心角为600，则运动的时间为
，选项D错误；故选AC.
9.如图是一种电磁炮的原理图，已知炮弹连同金属杆的质量为m＝4kg，匀强磁场的磁感应强度B＝20T，轨道宽为d＝4m，长L＝100m，供电电流I＝40A，磁场与金属导轨垂直，不计轨道摩擦，则关于炮弹在导轨上运动的过程（）
A.炮弹达到的最大速度为400m/s
B.炮弹达到的最大速度为
m/s
C.安培力的功率恒定
D.安培力的最大功率为1.28×106W
【答案】AD
【解析】
【详解】炮弹的加速度
，炮弹达到的最大速度为
，选项A正确，B错误；安培力的功率
可知随速度的增加，安培力的功率增加，选项C错误；安培力的最大功率为
，选项D正确；故选AD.
10.在最新的天文学和物理学期刊上，科学家认为“第九大行星”可能在太阳系的边缘附近，假设该行星质量是地球的10倍，公转轨道半径大约是500个天文单位（地球到太阳的距离为1个天文单位），行星半径为地球的4倍。
已知地球表面的重力加速度约为10m/s2，地球的第一宇宙速度为7.9km/s，地球绕太阳运行的周期为1年，则“第9大行星”（）
A.绕太阳运行一周约需1.1万多年
B.绕太阳运行一周约需30年
C.表面的重力加速度约为6.1m/s2
D.该行星的第一宇宙速度约为12.5m/s2
【答案】AC
【解析】
【详解】根据开普勒周期定律，有：
，解得：
；故A正确，B错误；根据
，有
；该行星质量是地球质量的10倍，行星半径为地球的4倍，则表面的重力加速度约为
，选项C正确；根据mg=m
，解得v=
，故该星球的第一宇宙速度为：
，选项D错误；故选AC.
二、实验题
11.如图所示，Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极，ab为放在其间的金属棒。
ab和cd用导线连成一个闭合回路。
当ab棒向左运动时，cd导线受到向下的磁场力。
由此可知Ⅰ是_____________极，a点电势____________________（填“高于”或“低于”）b点电势。
【答案】
（1）.S；
（2）.高于；
【解析】
【详解】当ab棒向左运动时，cd导线受到向下的磁场力，根据左手定则可知电流为从d到c。
由右手定则可知，由此可知Ⅰ是S极，a点电势高于b点电势。
12.某实验小组用如图所示装置探究电磁感应现象中感应电流方向与磁场变化的关系，其中L1线圈导线较粗，L2线圈导线较细匝数较多，部分导线已连接好。
（1）请用笔画线作为导线把电路连接完整________；
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么在开关闭合的情况下将线圈L1迅速从线圈L2中拔出时，电流计指针将___________（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）
【答案】
（1）.
（2）.向左偏；
【解析】
【详解】
（1）电路连接如图：
（2）在闭合开关时，穿过线圈的磁通量增加，灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么在开关闭合的情况下将线圈L1迅速从线圈L2中拔出时，磁通量减小，则电流计指针将向左偏.
13.要研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系，实验装置如图所示，将螺旋管和光电门固定在导轨上，带有挡光片的磁铁放在倾斜导轨上，调整光电门的位置，当挡光片经过光电门时磁铁插入螺旋管。
从导轨的不同位置释放磁铁，记录挡光片经光电门的挡光时间
，同时通过电压传感器读出此时的感应电动势E，做出
图线如图所示。
（1）在实验中需保持不变的是（）
A.挡光片的宽度
B.小车的释放位置
C.导轨倾斜的角度
D.光电门的位置
（2）由图b的
图象可以得到的实验结论是__________________________。
（3）线圈匝数增加一倍后重做该实验，请在图（b）中画出实验的图线_______。
【答案】
（1）.AD；
（2）.感应电动势与磁通量的变化率成正比；（3）.见解析；
【解析】
【详解】
（1）实验中，抓住通过螺线管的磁通量变化量相同，结合变化的时间，得出E与
的关系，所以需要保持不变的是挡光片的宽度，光电门的位置．故AD正确．故选AD．
（2）由图b的
图象，根据E＝n
可知感应电动势与磁通量的变化率成正比；
（3）根据E＝n
知，线圈匝数增加一倍，则感应电动势增加一倍．磁通量的变化量相同，则图线的斜率变为原来的2倍．如图所示．
【点睛】本题应用了控制变量法，抓住磁通量的变化量不变，结合变化的时间得出感应电动势与磁通量变化率的关系．
三、计算题
14.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.5m，一端连接R=3Ω的电阻。
导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1.2T。
把质量为2kg、电阻为r=1Ω的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。
导轨的电阻可忽略不计。
t=0时刻开始在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒从静止开始沿导轨向右匀加速运动，加速度大小为2m/s2。
求：
（1）导体棒两端的电压U随时间变化的规律；
（2）t时刻拉力。
【答案】
（1）0.9t
（2）
【解析】
【详解】
（1）导体棒产生的感应电动势E=BLv，又v=at
感应电流
导体棒两端的电压U=IR，
解得U=0.9t
（2）拉力的大小等于安培力，则F安=BIL
F-F安=ma
解得F=（4+0.18t）N
15.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=5.0T、方向竖直向上的匀强磁场。
金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。
现把一个质量m=0.3kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。
导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。
已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，求：
（1）导体棒受到的安培力；
（2）导体棒受到的摩擦力。
【答案】
（1）3N，水平向左
（2）0.6N,沿斜面向下
【解析】
【详解】
（1）根据闭合电路的欧姆定律：
由安培力的公式：
FA=BIL
解得FA=3N，方向水平向右；
（2）设摩擦力沿斜面向上：
解得f=-0.6N
摩擦力大小为0.6N，方向沿斜面向下
16.如图所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距为d，a、b间加有电压，b板下方空间存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。
一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子（不计重力），从贴近a板的左端以v0的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板进入匀强磁场，最后粒子打到b板的Q处（图中未画出）被吸收。
已知P到b板左端的距离为2d，求：
（1）进入磁场时速度的大小和方向；
（2）P、Q之间的距离；
（3）粒子从进入板间到打到b板Q处的时间。
【答案】
（1）
（2）
（3）
【解析】
【详解】
（1）粒子在两板间做类平抛运动，则：
v0t=2d
=d，
所以，v0=vy
vp=
，
＝1，θ＝45°
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆心为O，半径为r，如图；
，得：
左手定则，判断出粒子轨迹，
（3）在电场中的时间
磁场中的周期
，
则
【点睛】此题关键是搞清粒子的运动特点：
在电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动，画出粒子的运动轨迹图即可解答.
17.如图所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d＝2m，电阻不计，右端通过导线与阻值RL＝4Ω的小灯泡L连接。
在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长l＝2m，有一阻值r＝2Ω的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处（恰好不在磁场中）。
CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图所示。
在t＝0至t＝4s内，金属棒PQ保持静止，在t＝4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动。
已知从t＝0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，小灯泡的亮度没有发生变化。
求：
（1）小灯泡的电功率；
（2）金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小。
【答案】
（1）1.8W
（2）0.5m/s
【解析】
【详解】
（1）根据法拉第电磁感应定律：
E=
，S=ld
解得：
E=4V
≈1.8W
（2）根据E＝Blv可得
v=
=0.5m/s
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