山东省泰安市宁阳一中2018_2019学年高二物理上学期10月月考试题(含答案)

山东省泰安市宁阳一中2018-2019学年高二物理上学期10月月考试题卷一（48分）一、单项选择题(每题4分，共32分)1．如图所示，在赤道处，将一小球向东水平抛出，落地点为a；给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下列说法正确的是( )A．无论小球带何种电荷，小球仍会落在a点B．无论小球带何种电荷，小球下落时间都会延长C．若小球带负电荷，小球会落在更远的b点D．若小球带正电荷，小球会落在更远的b点2．“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部，而不与装置器壁碰撞．已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，为约束更高温度的等离子体，则需要更强的磁场，以使带电粒子在磁场中的运动半径不变．由此可判断所需的磁感应强度B正比于( ) A．T B．TC．T3D．T23．初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则( )A．电子将向右偏转，半径变大B．电子将向左偏转，半径变大C．电子将向左偏转，半径变小D．电子将向右偏转，半径变小4．如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图．若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是( )A．a粒子速率最大，在磁场中运动时间最长B．c粒子速率最大，在磁场中运动时间最短C ．a 粒子速率最小，在磁场中运动时间最短D ．c 粒子速率最小，在磁场中运动时间最短5．如图所示，ABC 为与匀强磁场垂直的边长为a 的等边三角形，磁场垂直于纸面向外，比荷为e m 的电子以速度v 0从A 点沿AB 方向射入，欲使电子能经过BC 边，则磁感应强度B 的取值应为( )A ．B >3mv 0ae B ．B <2mv 0aeC ．B <3mv 0aeD ．B >2mv 0ae6．如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v 从A 点沿直径AOB 方向射入磁场，经过Δt 时间从C 点射出磁场，OC 与OB 成60°角．现将带电粒子的速度变为v 3，仍从A 点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为( )A ．12Δt B ．2Δt C ．13Δt D ．3Δt7．美国《大众科学》月刊网站报道，美国明尼苏达大学的研究人员发现．一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能．具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示．A 为圆柱形合金材料，B 为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径．现对A 进行加热，则( )A ．B 中将产生逆时针方向的电流B ．B 中将产生顺时针方向的电流C ．B 线圈有收缩的趋势D ．B 线圈有扩张的趋势8．如图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将( )A．静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向二、多项选择题（每题4分，共16分）9．如图所示，在垂直纸面向里的水平匀强磁场中，水平放置一根粗糙绝缘细直杆，有一个重力不能忽略、中间带有小孔的带正电小球套在细杆上．现在给小球一个水平向右的初速度v0，假设细杆足够长，小球在运动过程中电荷量保持不变，杆上各处的动摩擦因数相同，则小球运动的速度v与时间t的关系图象可能是( )10．如图所示，直角三角形ABC区域中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子(不计重力)沿AB方向射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则( )A．从P点射出的粒子速度大B．从Q点射出的粒子向心力加速度大C．从P点射出的粒子角速度大D．两个粒子在磁场中运动的时间一样长11．如图所示，一单边有界磁场的边界上有一粒子源，以与水平方向成θ角的不同速率，向磁场中射入两个相同的粒子1和2，粒子1经磁场偏转后从边界上A点出磁场，粒子2经磁场偏转后从边界上B点出磁场，OA＝AB，则( )A．粒子1与粒子2的速度之比为1∶2B．粒子1与粒子2的速度之比为1∶4C．粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶1D．粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶212．如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是( )A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点卷二（共52分）三、非选择题13（12分）．如图所示，足够长的U型光滑导体框架的两个平行导轨间距为L，导轨间连有定值电阻R，框架平面与水平面之间的夹角为θ，不计导体框架的电阻．整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面向上，磁感应强度大小为B 。

导体棒ab的质量为m，电阻不计，垂直放在导轨上并由静止释放，重力加速度为g.求：(1)导体棒ab下滑的最大速度；(2)导体棒ab以最大速度下滑时定值电阻消耗的电功率。

14（12分）.如图所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成θ角．设电子质量为m，电荷量为e、不计电子之间相互作用力及所受的重力，求：(1)电子在磁场中运动轨迹的半径R；(2)电子在磁场中运动的时间t；(3)圆形磁场区域的半径r．一医用放射源，可通过细缝沿扇形区域向外辐射速率为v＝3．2×106 m/s的α粒子．已知屏蔽装置宽AB＝9 cm，缝长AD＝18 cm，α粒子的质量m＝6．64×10-27kg，电荷量q＝3．2×10-19 C．若在屏蔽装置右侧条形区域内加一匀强磁场来隔离辐射，磁感应强度B＝0．332 T，方向垂直于纸面向里，整个装置放于真空环境中．(1)若所有的α粒子均不能从条形磁场隔离区的右侧穿出，则磁场的宽度d至少是多少？(2)若条形磁场的宽度d＝20 cm，则射出屏蔽装置的α粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间各是多少？(结果保留2位有效数字)16.(16分)如图所示，竖直平面内的向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在磁场中建立竖直的平面直角坐标系xOy，在x<0的区域内有沿x轴负向的匀强电场，电场强度大小为E，在x>0的区域内也存在匀强电场(图中未画出)．一个带正电的小球(可视为质点)从x轴上的N点竖直向下做匀速圆周运动至P点后进入x<0的区域，沿着与水平方向成α＝30°角斜向上做直线运动，通过x轴上的M点，求：(重力加速度为g，不计空气阻力)(1)小球运动速度的大小．(2)在x>0的区域内所加的电场强度的大小．(3)小球从N点运动到M点所用的时间．宁阳一中2017级高二年级上学期阶段性考试一物理试题参考答案一、单项选择题1．解析：选D ．地磁场在赤道上空水平由南向北，从南向北观察，如果小球带正电荷，则洛伦兹力斜向右上方，该洛伦兹力在竖直向上的方向和水平向右方向均有分力，因此，小球落地时间会变长，水平位移会变大；同理，若小球带负电，则小球落地时间会变短，水平位移会变小，故D 正确．2．解析：选A ．考查带电粒子在磁场中的圆周运动问题．由题意知，带电粒子的平均动能E k ＝12mv 2∝T ，故v ∝T ．由qvB ＝mv 2R整理得：B ∝T ，故选项A 正确． 3．解析：选A ．4．解析：选B ．由题图可知，粒子a 的运动半径最小，圆心角最大，粒子c 的运动半径最大，圆心角最小，由洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力可得：qvB ＝m v 2r，故半径公式r ＝mv qB ，T ＝2πr v ＝2πm qB，故在质量、带电荷量、磁场的磁感应强度都相同的情况下，速率越小，半径越小，所以粒子a 的运动速率最小，粒子c 的运动速率最大，而带电粒子在磁场中的运动时间只取决于运动所对应的圆心角，所以粒子a 的运动时间最长，粒子c 的运动时间最短．5．解析：选C ．由题意，若电子正好经过C 点，其运动轨迹如图所示，此时其圆周运动的半径R ＝a 2cos 30°＝a 3，要想电子从BC 边经过，圆周运动的半径要大于a3，由带电粒子在磁场中运动的半径公式r ＝mv qB ，有a 3<mv 0eB ，即B <3mv 0ae ，C 选项正确． 6．解析：选B ．粒子沿半径方向进入圆形磁场区域时，一定沿半径方向射出，如图．粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，由qvB ＝m v 2R 得R ＝mv Bq ，T ＝2πm Bq．由数学知识得：粒子以速度v 进入磁场时，圆周运动的半径R ＝3r ，转过的圆心角θ＝60°；粒子以速度v 3进入磁场时，圆周运动的半径R ′＝33r ，转过的圆心角θ′＝120°，周期T 与速度无关，所以t ′＝θ′θΔt ＝2Δt ，B 正确． 7．解析：选D ．合金材料加热后，合金材料成为磁体，通过线圈B 的磁通量增大，由于线圈B 内有两个方向的磁场，由楞次定律可知线圈只有扩张，才能阻碍磁通量的变化，C 错误，D 正确；由于不知道极性，无法判断感应电流的方向，A 、B 错误．8．解析：选C ．滑片P 向右滑动过程中，电流增大，线圈处的磁场变强，磁通量增大，根据“阻碍”含义，线圈将阻碍磁通量增大而顺时针转动，故C 正确．二、多项选择题9．解析：选BD ．由左手定则可判定洛伦兹力的方向竖直向上，若Bqv 0＝mg ，球与杆之间无压力作用，即无摩擦力作用，球匀速运动，对应于B 图象；若Bqv 0>mg ，杆对球有向下的压力，由Bqv 0＝mg ＋F N 知压力随球速度的减小而减小，再由ma ＝F f ＝μF N 知小球做加速度逐渐减小的减速运动，对应速度图线的斜率逐渐减小，直到速度减小到使洛伦兹力等于重力后小球匀速运动，题目中无与此情况对应的图象；若Bqv 0<mg ，杆对球产生向上的支持力作用，Bqv 0＋F N ＝mg ，此情况下支持力随速度的减小而增大，仍由ma ＝F f ＝μF N 知小球做加速度逐渐增大的减速运动，对应速度图线的斜率逐渐增大，直到速度为零，此情况与D 图对应，故B 、D 正确．10． 解析：选BD ．粒子的运动轨迹如图所示，粒子在磁场中做圆周运动，分别从P 点和Q 点射出，洛伦兹力提供向心力：qvB ＝m v 2r ，轨迹半径r ＝mv qB，两粒子比荷相等，r P ＜r Q ，所以v P ＜v Q ，故A 错误；向心加速度a ＝v 2r ＝qvB m，v P ＜v Q ，所以a P ＜a Q ，故B 正确；粒子在磁场中圆周运动的周期T ＝2πr v ＝2πm qB ，角速度ω＝2πT ＝qB m，两粒子比荷相等，所以周期相等、角速度相等，故C 错误；根据几何关系可知，粒子在磁场中偏转的圆心角相等，粒子在磁场中运动的时间t ＝θ2πT ＝θm qB，所以粒子在磁场中运动的时间相等，故D 正确． 11．解析：选AC ．粒子进入磁场时的速度的垂线与OA 的垂直平分线的交点为粒子1在磁场中做圆周运动的圆心，同理，粒子进入磁场时速度的垂线与OB 的垂直平分线的交点为粒子2在磁场中做圆周运动的圆心，由几何关系可知，两个粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为r 1∶r 2＝1∶2，由r ＝mv qB 可知，粒子1与粒子2的速度之比为1∶2，A 项正确，B 项错误；由于粒子在磁场中做圆周运动的周期均为T ＝2πm qB，且两粒子在磁场中做圆周运动的轨迹所对的圆心角相同，因此粒子在磁场中运动的时间相同，即C 项正确，D 项错误．12．解析：选BD ．当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向为a →b ．根据电流从电源(ab 相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b 点电势高于a 点．又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流．当ab 向右做加速运动时，由右手定则可推断φb >φa ，电流沿逆时针方向．又由E ＝Blv 可知ab 导体两端的E 不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且场强不断增强，所以右边电路线圈中向上的磁通量不断增加．由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针，而在右线圈组成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上．把这个线圈看做电源，由于电流是从c 沿内电路(即右线圈)流向d ，因此d 点电势高于c 点，综上可得，选项B 、D 正确．三、非选择题13．(1)当导体棒下滑时，受力平衡，则它下滑的速度最大；设最大速度为v m ，则导体棒在斜面方向共受到二个力的作用，重力沿斜面的分力，安培力； 故它们存在二力平衡的关系：mgsin θ＝BIL ，而电流I ＝， 代入上式得得v m ＝。