学年山西大学附属中学高二月考物理试题.docx
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学年山西大学附属中学高二月考物理试题
2014-2015学年山西大学附属中学高二3月月考物理试题
1.如图所示为两组同心闭合线圈的俯视图,若内线圈的电流I1为图中所示的方向,则当I1增大时,外线圈中的感应电流I2的方向及I2受到的安培力F的方向为()
A.I2顺时针方向,F沿半径指向圆心
B.I2顺时针方向,F沿半径背离圆心向外
C.I2逆时针方向,F沿半径指向圆心
D.I2逆时针方向,F沿半径背离圆心向外
2.如图所示为质谱仪的工作原理示意图,带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器,速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E,平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2,平板S下方有强度为B0的匀强磁场。
下列表述错误的是()
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
C.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷q/m越大
D.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
3.如图所示为一个质量为m、带电荷量为+q的小圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆于磁感应强度为B的匀强磁场中。
现给圆环向左的初速度v0,在以后的运动过程中,圆环运动的速度—时间图象可能是图乙中的()
4.如图所示,A、B为不同金属制成的质量相等的正方形线框,A的边长是B的2倍,A的电阻是B的4倍,当它们的下边在同一高度竖直下落,垂直进入如图所示的磁场中,A框恰能匀速下落,那么()
A.B框一定匀速下落
B.进入磁场后,A、B中感应电流强度之比是2:
1
C.两线框全部进入磁场的过程中,通过截面的电量不相等
D.两线框全部进入磁场的过程中,消耗的电能之比为1:
1
5.用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框,以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示.在每个线框进入磁场的过程中,M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是( )
A.Ua<Ub<Uc<UdB.Ua<Ub<Ud<UcC.Ua=Ub<Uc=UdD.Ub<Ua<Ud<Uc
6.如图甲所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度的大小均为B,磁场方向相反,且与纸面垂直,磁场区域在x轴方向宽度均为a,在y轴方向足够宽。
现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。
若以逆时针方向为电流的正方向,在图乙中,线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是()
二、多选题(共7题,每题5分;全部选对得5分,选对但不全得3分,有错或不选得0分)
8.半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体杆,单位长度电阻均为R0。
圆环水平固定放置,整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。
杆在圆环上以速度v0平行于直径CD向右做匀速直线运动。
杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心O开始,杆的位置由θ确定,如图所示。
则()
A.θ=0时,杆产生的电动势为2Bav
B.θ=
时,杆产生的电动势为
C.θ=
时,杆受的安培力大小为
D.θ=0时,杆受的安培力大小为
9.如图所示,x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场.有两个质量相同,电荷量也相同的带正、负电的离子(不计重力),以相同速度从O点射入磁场中,射入方向与x轴均夹θ角.则正、负离子在磁场中()
A.运动时间相同
B.运动轨道半径相同
C.重新回到x轴时速度大小和方向均相同
D.重新回到x轴时距O点的距离相同
10.如图所示,两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B,有一个带正电小球(电量为+q,质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下,那么,带电小球不可能沿直线通过下列哪个混合场()
11.如图所示,水平的平行虚线间距为d,其间有磁感应强度为B的匀强磁场。
一个正方形线框边长为l(d>l),质量为m,电阻为R。
开始时,线框的下边缘到磁场上边缘的距离为h。
将线框由静止释放,其下边缘刚进入磁场时,线框的加速度恰为零。
则线框进入磁场过程和从磁场下边穿出磁场过程相比较,有()
A.产生的感应电流的方向相同
B.所受的安培力的方向相反
C.进入磁场的过程中产生的热量小于穿出磁场的过程中产生的热量
D.进入磁场过程所用的时间大于穿出磁场过程中所用的时间
12.为了测量某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计,该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口,在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场,在前后两个内侧固定有金属板作为电极,污水充满管口从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积),下列说法正确的是()
A.若污水中正离子较多,则前表面比后表面电势高
B.前表面的电势一定低于后表面的电势,与哪种离子多少无关
C.污水中离子浓度越高,电压表的示数将越大
D.电压表示数U与污水流量Q成正比,与a、b无关
13.如图所示,宽h=4cm的有界匀强磁场,纵向范围足够大,磁感应强度的方向垂直纸面向内,现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场,若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r=10cm,则()
A.右边界-8cmB.右边界y<8cm有粒子射出
C.左边界y>8cm有粒子射出
D.左边界0三、计算题(14题13分,15、16题各14分;请写出具体的解题步骤)
14.如图所示的坐标系,x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向.在x轴上方空间的第一、第二象限内,既无电场也无磁场;在第三象限,存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面(纸面)向里的匀强磁场;在第四象限,存在沿y轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场.一质量为m、电荷量为q的带电质点,从y轴上y=h处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限,然后经过x轴上x=-2h处的P2点进入第三象限,带电质点恰好能做匀速圆周运动.之后经过y轴上y=-2h处的P3点进入第四象限.已知重力加速度为g.求
(1)粒子到达P2点时速度的大小和方向;
(2)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小;
(3)带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向.
15.如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。
匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。
质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端。
导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g。
求:
(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ;
(2)导体棒匀速运动的速度大小v;
(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q。
16.如图甲所示,光滑绝缘水平面上,磁感应强度B=2T的匀强磁场以虚线MN为左边界,MN的左侧有一质量m=0.1kg,bc边长L1=0.2m,电阻R=2Ω的矩形线圈abcd。
t=0时,用一恒定拉力F拉线圈,使其由静止开始向右做匀加速运动,经过时间1s,线圈的bc边到达磁场边界MN,此时立即将拉力F改为变力,又经过1s,线圈恰好完全进入磁场。
整个运动过程中,线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示.求:
(1)求线圈bc边刚进入磁场时的速度v1;
(2)写出第2s内变力F随时间t变化的关系式;
(3)若从开始运动到线圈完全进入磁场,线圈中产生的热量为0.0875J,求此过程拉力所做的功。
山西大学附中高二年级2015年3月物理模块诊断(答案版)
1.如图所示为两组同心闭合线圈的俯视图,若内线圈的电流I1为图中所示的方向,则当I1增大时,外线圈中的感应电流I2的方向及I2受到的安培力F的方向为()
A.I2顺时针方向,F沿半径指向圆心
B.I2顺时针方向,F沿半径背离圆心向外
C.I2逆时针方向,F沿半径指向圆心
D.I2逆时针方向,F沿半径背离圆心向外
2.如图所示为质谱仪的工作原理示意图,带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器,速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E,平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2,平板S下方有强度为B0的匀强磁场。
下列表述错误的是()
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
C.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷q/m越大
D.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
3.如图所示为一个质量为m、带电荷量为+q的小圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆于磁感应强度为B的匀强磁场中。
现给圆环向左的初速度v0,在以后的运动过程中,圆环运动的速度—时间图象可能是图乙中的(C)
4.如图所示,A、B为不同金属制成的质量相等的正方形线框,A的边长是B的2倍,A的电阻是B的4倍,当它们的下边在同一高度竖直下落,垂直进入如图所示的磁场中,A框恰能匀速下落,那么()
A.B框一定匀速下落
B.进入磁场后,A、B中感应电流强度之比是2:
1
C.两线框全部进入磁场的过程中,通过截面的电量不相等
D.两线框全部进入磁场的过程中,消耗的电能之比为1:
1
5.用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框,以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示.在每个线框进入磁场的过程中,M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是( )
B.Ua<Ub<Uc<UdB.Ua<Ub<Ud<UcC.Ua=Ub<Uc=UdD.Ub<Ua<Ud<Uc
6.如图甲所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度的大小均为B,磁场方向相反,且与纸面垂直,磁场区域在x轴方向宽度均为a,在y轴方向足够宽。
现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。
若以逆时针方向为电流的正方向,在图乙中,线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是()
7.如图所示的电路中,a、b、c为三盏完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈,E为电,S为开关。
关于三盏灯泡,下列说法正确的是()
A.合上开关,c、b先亮,a后亮
B.合上开关一会后,a、b一样亮
C.断开开关,b、c同时熄灭,a缓慢熄灭
D.断开开关,c马上熄灭,b闪一下后和a一起缓慢熄灭
8.半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体杆,单位长度电阻均为R0。
圆环水平固定放置,整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。
杆在圆环上以速度v0平行于直径CD向右做匀速直线运动。
杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心O开始,杆的位置由θ确定,如图所示。
则()
A.θ=0时,杆产生的电动势为2Bav
B.θ=
时,杆产生的电动势为
C.θ=
时,杆受的安培力大小为
D.θ=0时,杆受的安培力大小为
9.如图所示,x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场.有两个质量相同,电荷量也相同的带正、负电的离子(不计重力),以相同速度从O点射入磁场中,射入方向与x轴均夹θ角.则正、负离子在磁场中()
A.运动时间相同
B.运动轨道半径相同
C.重新回到x轴时速度大小和方向均相同
D.重新回到x轴时距O点的距离相同
10.如图所示,两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B,有一个带正电小球(电量为+q,质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下,那么,带电小球不可能沿直线通过下列哪个混合场(AB)
11.如图所示,水平的平行虚线间距为d,其间有磁感应强度为B的匀强磁场。
一个正方形线框边长为l(d>l),质量为m,电阻为R。
开始时,线框的下边缘到磁场上边缘的距离为h。
将线框由静止释放,其下边缘刚进入磁场时,线框的加速度恰为零。
则线框进入磁场过程和从磁场下边穿出磁场过程相比较,有()
A.产生的感应电流的方向相同
B.所受的安培力的方向相反
C.进入磁场的过程中产生的热量小于穿出磁场的过程中产生的热量
D.进入磁场过程所用的时间大于穿出磁场过程中所用的时间
12.为了测量某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计,该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口,在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场,在前后两个内侧固定有金属板作为电极,污水充满管口从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积),下列说法正确的是()
A.若污水中正离子较多,则前表面比后表面电势高
B.前表面的电势一定低于后表面的电势,与哪种离子多少无关
C.污水中离子浓度越高,电压表的示数将越大
D.电压表示数U与污水流量Q成正比,与a、b无关
13.如图所示,宽h=4cm的有界匀强磁场,纵向范围足够大,磁感应强度的方向垂直纸面向内,现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场,若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r=10cm,则()
A.右边界-8cmB.右边界y<8cm有粒子射出
C.左边界y>8cm有粒子射出
D.左边界0
14.如图所示的坐标系,x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向.在x轴上方空间的第一、第二象限内,既无电场也无磁场;在第三象限,存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面(纸面)向里的匀强磁场;在第四象限,存在沿y轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场.一质量为m、电荷量为q的带电质点,从y轴上y=h处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限,然后经过x轴上x=-2h处的P2点进入第三象限,带电质点恰好能做匀速圆周运动.之后经过y轴上y=-2h处的P3点进入第四象限.已知重力加速度为g.求
(1)粒子到达P2点时速度的大小和方向;
(2)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小;
(3)带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向.
(1)2
与x轴负方向成45°角
解析
(1)质点从P1到P2,由平抛运动规律
h=
gt2
方向与x轴负方向成45°角.
(2)质点从P2到P3,重力与电场力平衡,洛伦兹力提供向心力Eq=mg
(3)质点进入第四象限,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀减速直线运动.
当竖直方向的速度减小到0,此时质点速度最小,即v在水平方向的分量
vmin=vcos45°=
方向沿x轴正方向.
15.如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。
匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。
质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端。
导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g。
求:
(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ;
(2)导体棒匀速运动的速度大小v;
(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q。
(1)tanθ
(2)
(3)2mgdsinθ-
解析:
(1)在绝缘涂层上
受力平衡 mgsinθ=μmgcosθ
解得 μ=tanθ
(2)在光滑导轨上
感应电动势 E =BLv 感应电流I=
安培力 F安=BIL 受力平衡F安=mgsinθ
解得v=
(3)摩擦生热 QT=μmgdcosθ
能量守恒定律 3mgdsinθ=Q+QT+
mv2
解得Q=2mgdsinθ-
16.如图甲所示,光滑绝缘水平面上,磁感应强度B=2T的匀强磁场以虚线MN为左边界,MN的左侧有一质量m=0.1kg,bc边长L1=0.2m,电阻R=2Ω的矩形线圈abcd。
t=0时,用一恒定拉力F拉线圈,使其由静止开始向右做匀加速运动,经过时间1s,线圈的bc边到达磁场边界MN,此时立即将拉力F改为变力,又经过1s,线圈恰好完全进入磁场。
整个运动过程中,线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示.求:
(1)求线圈bc边刚进入磁场时的速度v1;
(2)写出第2s内变力F随时间t变化的关系式;
(3)若从开始运动到线圈完全进入磁场,线圈中产生的热量为0.0875J,求此过程拉力所做的功。
【答案】
(1)0.5m/s
(2)F=F安+ma2=(0.08t+0.06)N.(3)
【解析】
试题分析:
(1)由图乙可知,线圈刚进入磁场时的感应电流I1=0.1A,
由
及得
(2)由图乙知,在第2s时间内,线圈中的电流随时间均匀增加,线圈中的速度随时间均匀增加,线圈所受安培力随时间均匀增加,且大小F安=BIL1=(0.08t-0.04)N
t=2s时线圈的速度v2=
=1.5m/s
线圈在第2s时间内的加速度a2=
=1m/s2
由牛顿定律得F=F安+ma2=(0.08t+0.06)N.
(3)ad边进入磁场前瞬间感应电流I2=0.3A,
时线圈的速度
由能量守恒可知
考点:
法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律、能量转化与守恒定律