河北省定州中学高二物理上学期期末考试试题(承智班)

高二年级第一学期承智班期末考试物理试题
考试时间：90分钟，满分：100分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
一．选择题部分共20小题。

在每小题给出的四个选项中,1-10小题只有一个选项正确,11-20小题有多个选项正确;全部选对的得3分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分。

1.关于安培力,下列说法正确的是 ( )
A.通电直导线在某处所受安培力的方向跟该处的磁场方向相同
B.通电直导线在某处不受安培力的作用,则该处没有磁场
C.通电直导线所受安培力的方向可以跟导线垂直,也可以不垂直
D.通电直导线跟磁场垂直时受到的安培力一定最大
2.下列现象中，属于电磁感应现象的是( )
A．小磁针在通电导线附近发生偏转
B．通电线圈在磁场中转动
C．因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流
D．磁铁吸引小磁针
3.如图所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心线正好和线圈的一条直径MN重合．要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有( )
A．将螺线管在线圈a所在平面内转动
B．使螺线管上的电流发生变化
C．使线圈以MN为轴转动
D．使线圈以与MN垂直的一条直径为轴转动
4．如图所示，闭合金属铜环从高为h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速度为零，不计摩擦，则( )
A．若是匀强磁场，环上升的高度小于h
B．若是匀强磁场，环上升的高度大于h
C．若是非匀强磁场，环上升的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环上升的高度小于h
5．如图所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形．设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中( )
A．线圈中将产生abcd方向的感应电流
B．线圈中将产生adcb方向的感应电流
C．线圈中产生感应电流的方向先是abcd，后是adcb
D．线圈中无感应电流产生
6.如图所示,a、b粒子所带电荷量相同,且均以相等的动能从A点沿相同方向垂直射入磁场。

已知它们在匀强磁场中做圆周运动的半径r a=2r b,重力不计,则
A.两粒子都带正电,质量比m a∶m b=4∶1
B.两粒子都带负电,质量比m a∶m b=4∶1
C.两粒子都带正电,质量比m a∶m b=1∶4
D.两粒子都带负电,质量比m a∶m b=1∶4
7．我国第一艘航母“辽宁舰”交接入列后，歼15飞机顺利完成了起降飞行训练，图甲为一架歼15飞机刚着舰时的情景．已知该飞机机身长为l，机翼两端点C、D的距离为d，某次在我国近海海域训练中飞机降落时的速度沿水平方向，大小为v.如图乙所示，该空间地磁场磁感应强度的水平分量为B x，竖直分量为B y.C、D两点间的电势差为U，下列分析正确的是( )
图甲图乙
A．U＝B x lv，C点电势低于D点电势
B．U＝B x dv，C点电势高于D点电势
C．U＝B y lv，C点电势低于D点电势
D．U＝B y dv，C点电势高于D点电势
8．半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图1所示。

有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图2所示。

在t＝0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q 的静止微粒，则以下说法正确的是 ( )
A ．第2秒内上极板为正极
B ．第3秒内上极板为负极
C ．第2秒末微粒回到原来位置
D ．第3秒末两极板之间的电场强度大小为0.2πr
2
d
9．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数N ＝100，线圈面积S ＝200cm 2
，线圈的电阻r ＝1Ω，线圈外接一个阻值R ＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。

下列说法中正确的是 ( )
A ．线圈中的感应电流方向为顺时针方向
B ．电阻R 两端的电压随时间均匀增大
C ．线圈电阻r 消耗的功率为4×10－4
W D ．前4 s 内通过R 的电荷量为4×10－4C
10．如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C 和电阻R ，导体棒MN 放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B 的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN 始终保持静止，则0～t 2时间内( )
A ．电容器C 的电荷量大小始终没变
B ．电容器
C 的a 板先带正电后带负电
C ．MN 所受安培力的大小始终没变
D ．MN 所受安培力的方向先向右后向左
11．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。

下列叙述符合史实的是 ( )
A ．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系
B ．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
C ．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流
D ．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
12.如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a 与金属圆环b 同心共面放置，当a 绕O 点在其所在平面内旋转时，b 中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a ( )
A ．顺时针加速旋转
B ．顺时针减速旋转
C ．逆时针加速旋转
D ．逆时针减速旋转
13．如图所示，两块金属板水平放置，与左侧水平放置的线圈通过开关K 用导线连接．压力传感器上表面绝缘，位于两金属板间，带正电的小球静置于压力传感器上，均匀变化的磁场沿线圈的轴向穿过线圈．K 未接通时传感器时的示数为1 N ，K 闭合后传感器的示数变为2 N ．则磁场的变化情况可能是( )
A ．向上均匀增大
B ．向上均匀减小
C ．向下均匀减小
D ．向下均匀增大
14.如图所示,在虚线所包围的圆形区域内有方向垂直于圆面向里的匀强磁场,从磁场边缘的A 点沿半径方向射入一束速率不同的质子,这些质子在磁场里运动的过程中,以下说法正确的是
A .周期相同,但运动时间不同,速率大的运动时间长
B .运动半径越大的质子运动时间越短,偏转角越小
C .质子在磁场中的运动时间均相等
D .运动半径不同,运动半径越大的质子向心加速度越大
15．如图所示，在置于匀强磁场中的平行导轨上，横跨在两导轨间的导体杆PQ 以速度v 向右匀速移动，已知磁场的磁感强度为B 、方向垂直于导轨平面(即纸面)向外，导轨间距为l ，闭合电路
acQPa 中除电阻R 外，其他部分的电阻忽略不计，则( )A ．电路中的感应电动势E ＝Blv
B ．电路中的感应电流I ＝
Blv
R
C ．通过电阻R 的电流方向是由c 向a
D ．通过PQ 杆中的电流方向是由Q 向P
16.如图所示，一个闭合三角形导线框ABC 位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定有一根与导线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流，释放导线框，它由实线位置处下落到虚线位置处的过程中未发生转动，在此过程中 ( )
A ．导线框中感应电流的方向依次为ACBA →ABCA →ACBA
B ．导线框的磁通量为零时，感应电流却不为零
C ．导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上
D．导线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动
17.如图所示,在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。

在xOy平面内,从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)。

则下列说法正确的是（）
A.若v一定,θ越大,则粒子在磁场中运动的时间越短
B.若v一定,θ越大,则粒子离开磁场的位置距O点越远
C.若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的角速度越大
D.若θ一定,则粒子在磁场中运动的时间与v无关
18.如图所示,在直角三角形AOC的三条边为边界的区域内存在
着磁感应强度为B的匀强磁场,已知∠A=60°,边AO的长度为a。

现在O点放置一个可以向各个方向发射某种带负电粒子的粒子
源,已知粒子的比荷为 ,发射的速度大小都为v0,且满足
v0= 。

粒子发射的方向可由图中速度与边CO的夹角θ表示,不计重力作用,则粒子进入磁场后（）
A.粒子有可能打到A点
B.以θ=60°飞入的粒子在磁场中的运动时间最短
C.以θ<30°飞入的粒子在磁场中的运动的时间都相等
D.在AC边界上只有一半区域有粒子射出
19．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积内磁通量随时间变化的规律如图所示，则O～D过程中( )
A．线圈中O时刻感应电动势最小
B．线圈中D时刻感应电动势为零
C．线圈中D时刻感应电动势最大
D ．线圈中O 至D 时间内平均感应电动势为0.4 V
20.如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C ，D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触。

若铜盘半径为L ，匀强磁场的磁感应强度为B ，回路的总电阻为R ，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。

则 ( )
A ．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流
B ．回路中感应电流大小不变，为BL 2ω
2R
C ．回路中感应电流方向不变，为C →
D →R →C D ．回路中有周期性变化的感应电流
第Ⅱ卷 (非选择题 共40分)
非选择题部分共4小题,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。

21.(10分)如图所示，宽为0.5 m 的光滑水平金属框架固定在方向竖直向下、磁感应强度大小为B ＝0.80 T 的匀强磁场中，框架左端连接一个的R ＝0.4 Ω电阻，框架上面置一电阻r ＝0.1 Ω的金属导体ab ，ab 长为0.5 m ．ab 始终与框架接触良好且在水平恒力F 作用下以v ＝1.25 m/s 的速度向右匀速运动(设水平金属框架足够长．轨道电阻及接触电阻忽略不计)．
(1)试判断金属导体ab 两端哪端电势高；
(2)求通过金属导体ab的电流大小；
(3)求水平恒力F对金属导体ab做功的功率．
22.(14分)如图甲所示,竖直放置的足够长的绝缘板PQ右方的区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小B=5.0×10-2T,MN是与PQ平行的磁场的右边界,d=0.2 m,在PQ上的小孔O处有一放射源,放射源沿纸面向磁场中各个方向均匀地射出速率v=2×106 m/s的某种带正电的粒子,粒子的质量m=1.6×10-27 kg、所带电荷量q=3.2×10-19C,不计粒子的重力及粒子间的相互作用。

乙
(1)求带电粒子在磁场中运动轨迹的半径。

(2)求从边界MN射出的粒子在磁场中运动的最短时间为多少。

(3)若OQ= m,且QN是磁场的下边界,则在某段时间内从放射源共射出n个粒子中,有多少个粒子是从磁场的下边界QN射出的?
参考答案：
1.D
2.C
3.D
4.D
5.A
6.B
7.D8A9.C10.AD11.ABD12.BC13.AC14.BD15.ABC16.AB17.AD1
8.AD1
9.BD20.BC 21. （1）根据右手定则知，ab棒中的感应电流方向为b到a，ab棒相当于电源，所以a端的电势高．（2）因为电动势E=BLv，则电流I=1A．
（3）因为水平恒力等于安培力，即F=F A=BIL=0.8×1×0.5N=0.4N
则P=Fv=0.4×1.25W=0.5W．
22. 解:(1)qvB= (2分)
得r==0.2 m。

(2分)
(2)因为粒子运动的轨道半径均相同,故弦最短时对应的圆心角最小,运动时间最短,显然最短的弦的大小为d,如图乙所示。

易得,此时的轨迹对应的圆心角θ= (2分)
粒子做圆周运动的周期T== (2分)
最短时间t=T==×10-7 s。

(1分)
丙
(3)如图丙中曲线1所示,当速度与OP的夹角θ=90°时,恰能从磁场下边界射出(1分)
当粒子恰从Q点射出时,如图丙中曲线2所示,设此时的圆心角为α
则sin== (2分)
此时粒子从O点射出时的速度方向与OP的夹角为:
α=120° ,故θ=120° (1分)
Δθ=120° -90° =30° (1分)
故从磁场的下边界QN射出的粒子数为n=n/6。

(2分)
23. 解：（1）小球进入第一象限正交的电场和磁场后，在垂直磁场的平面内做圆周运动，说明重力与电场力平衡．设小球所带电荷量为q，则有：qE=mg（1）
解得：（2）
又电场方向竖直向上故小球带正电．
（2）设匀速圆周运动的速度为v、轨道半径为r由洛伦兹力提供向心力得：（3）
小球恰能通过半圆轨道的最高点并沿轨道运动，则应满足：（4）
由（3）（4）得：r=（5）
即：PO的最小距离为：y=2r=（6）
（3）小球由O运动到N的过程中设到达N点的速度为v N，由机械能守恒得：
（7）
由（4）（7）解得：（8）
小球从N点进入电场区域后，作类平抛运动．设加速度为a，则有：
沿x轴方向有：x=v N t（9）
沿电场方向有：（10）
由牛顿第二定律得：a=（11）
t时刻小球距O点为：
答：（1）小球的带正电，其所带电荷量；
（2）P点距坐标原点O至少为；
（3）经时间t=2小球距坐标原点O的距离．
23．(16分)如图，竖直平面坐标系xOy的第一象限，有垂直xOy面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场，大小分别为B和E；第四象限有垂直xOy面向里的水平匀强电场，大小也为E；第三象限内有一绝缘光滑竖直放置的半径为R的半圆轨道，轨道最高点与坐标原点O相切，最低点与绝缘光滑水平面相切于N．一质量为m的带电小球从y轴上（y＞0）的P点沿x轴正方向进入第一象限后做圆周运动，恰好通过坐标原点O，且水平切入半圆轨道并沿轨道内侧运动，过N点水平进入第四象限，并在电场中运动（已知重力加速度为g）．
（1）判断小球的带电性质并求出其所带电荷量；
（2）P点距坐标原点O至少多高；
（3）若该小球以满足（2）中OP最小值的位置和对应速度进入第一象限，通过N点开始计时，经时
间t=2小球距坐标原点O的距离s为多远？。