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xx-2019学年高二物理上学期10月月考试题II
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. B.TC.D.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,比荷为的电子以速度v0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 B.BC.BD.B6.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,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.Δt B.2ΔtC.Δt 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.15(12分).如图所示,在屏蔽装置底部中心位置O点放一医用放射源,可通过细缝沿扇形区域向外辐射速率为v=3.2×106m/s的α粒子.已知屏蔽装置宽AB=9cm,缝长AD=18cm,α粒子的质量m=6.64×10-27kg,电荷量q=3.2×10-19C.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=0.332T,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=20cm,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,竖直平面内的空间中,有沿水平方向、垂直于纸面向外的匀强磁场,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x0的区域内有沿x轴负向的匀强电场,电场强度大小为E,在x0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x0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x0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xx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Ek=mv2∝T,故v∝.由qvB=整理得B∝,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,故半径公式r=,T==,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==,要想电子从BC边经过,圆周运动的半径要大于,由带电粒子在磁场中运动的半径公式r=,有,即B,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得R=,T=.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=r,转过的圆心角θ=60°;粒子以速度进入磁场时,圆周运动的半径R′=r,转过的圆心角θ′=120°,周期T与速度无关,所以t′=Δt=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Bqv0=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Bqv0mg,杆对球有向下的压力,由Bqv0=mg+FN知压力随球速度的减小而减小,再由ma=Ff=μFN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Bqv0mg,杆对球产生向上的支持力作用,Bqv0+FN=mg,此情况下支持力随速度的减小而增大,仍由ma=Ff=μFN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,轨迹半径r=,两粒子比荷相等,rP<rQ,所以vP<vQ,故A错误;向心加速度a==,vP<vQ,所以aP<aQ,故B正确;粒子在磁场中圆周运动的周期T==,角速度ω==,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=T=,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r1∶r2=1∶2,由r=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=,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φbφa,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vm,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mgsinθ=BIL,而电流I=,代入上式得得vm=2定值电阻消耗的电功率就是安培力做功的功率大小,故P=F安·vm=mgsinθ·vm=;也可以通过电流求电功率P=I2R===
14.解析1由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得evB=解得R=.2设电子做匀速圆周运动的周期为T,则T==由如图所示的几何关系得圆心角α=θ,所以t=T=.3如图所示几何关系可知,tan=,所以r=tan.答案1 2 3tan15.解析1由题意AB=9cm,AD=18cm,可得∠BAO=∠ODC=45°所有α粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径相同,设为R,根据牛顿第二定律有Bqv=解得R=0.2m=20cm由题意及几何关系可知若条形磁场区域的右边界与沿OD方向进入磁场的α粒子的圆周轨迹相切,则所有α粒子均不能从条形磁场隔离区右侧穿出,此时磁场的宽度最小,如图甲所示.设此时磁场宽度d=d0,由几何关系得d0=R+Rcos45°=20+10cm=0.34m. 甲 乙2设α粒子在磁场内做匀速圆周运动的周期为T,则T==×10-6s设速度方向垂直于AD进入磁场区域的α粒子的入射点为E,如图乙所示.因磁场宽度d=20cmd0,且R=20cm,则在∠EOD间辐射进入磁场区域的α粒子均能穿出磁场右边界,在∠EOA间辐射进入磁场区域的α粒子均不能穿出磁场右边界,沿OE方向进入磁场区域的α粒子运动轨迹与磁场右边界相切,在磁场中运动时间最长.设在磁场中运动的最长时间为tmax,则tmax==×10-6s=2.0×10-7s若α粒子在磁场中做匀速圆周运动对应的圆弧轨迹的弦最短,则α粒子在磁场中运动的时间最短.最短的弦长为磁场宽度d.设在磁场中运动的最短时间为tmin,轨迹如图乙所示,因R=d,则圆弧对应的圆心角为60°,故tmin==×10-6s=6.5×10-8s.答案10.34m 22.0×10-7s 6.5×10-8s
16.15分解析1带电小球做直线运动时的受力情况如图1所示由受力分析图1得qE=mgtan30°mg=qvBcos30°联立得v=.2小球在x>0的区域内做匀速圆周运动,则带电小球所受电场力应与所受重力相平衡qE1=mg解得E1=E.3小球的运动轨迹如图2所示,由几何关系可知∠OPO′=α=30°,∠NO′P=120°由匀速圆周运动特点,可知小球做圆周运动的半径R= 由几何知识可知,线段MP==R带电小球做直线运动的时间t1====带电小球做圆周运动的周期T==所以小球做圆周运动从N到P所用的时间t2==则带电小球从N点到M点所用的时间t=t1+t2=.答案1 2E 3。