山西省大同市第一中学2020学年高二物理12月月考试题（含解析）.doc

山西省大同市第一中学2020学年高二12月月考 物理试题一、选择题1.如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是A. 水平向左B. 水平向右C. 竖直向下D. 竖直向上【答案】D【解析】解：首先根据安培定则判断通电螺线管在A处产生的磁场方向：水平向左根据左手定则判断可知：A受到通电螺线管磁场的作用力的方向：竖直向上，故ACD错误，B正确故选：B【点评】本题考查安培定则和左手定则综合应用的能力，对于几种定则关键要搞清两点：一是何时用；二是怎样用2.目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，以下说法不正确的是（ ）A. B板带正电B. A板带正电C. 其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大D. 其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大【答案】ACD【解析】试题分析：根据左手定则，等离子体射入时，正离子向下板偏转，负离子向上偏转，故B板带正电，A板带负电，选项A正确，B错误；随着正负离子的不断积聚，在AB板之间产生附加电场，当粒子受电场力等于洛伦兹力时达到平衡，此时，解得：UAB=Bdv，故其他条件不变，只增大射入速度和增大磁感应强度UAB都会变大，故选项CD正确；故选ACD.考点：带电粒子在磁场中的运动【名师点睛】此题考查的实际上是霍尔效应；解题时根据左手定则判断洛伦兹力的方向，即可判断电荷的偏转方向，考查对磁流体发电机的理解能力此题还可以等效成流体切割磁感线，由E=Bvd求得发电机的电动势.视频3.如图所示，在直角坐标系xoy中，x轴上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向外许多质量为m、电荷量为+q的粒子，以相同的速率v沿纸面内，由x轴负方向与y轴正方向之间各个方向从原点O射入磁场区域不计重力及粒子间的相互作用下列图中阴影部分表示带电粒子在磁场中可能经过的区域，其中R=mv/qB，正确的图是A. B. C. D. 【答案】D【解析】试题分析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，以轴为边界的磁场，粒子从轴进入磁场后在离开，速度与轴的夹角相同，根据左手定和，知沿x轴负轴的刚好进入磁场做一个圆周，沿y轴进入的刚好转半个周期，如图，在两图形的相交的部分是粒子不经过的地方，故D正确；考点：带电粒子在匀强磁场中的运动【名师点睛】本题考查分析和处理粒子在磁场中运动的轨迹问题，难点在于分析运动轨迹的边界，可以运用极限分析法分析。4. 若粒子刚好能在如图所示的竖直面内做匀速圆周运动，则可以判断A. 粒子运动中机械能守恒 B. 粒子带负电C. 只能是逆时针运动 D. 只能是顺时针运动【答案】C【解析】分析：由粒子刚好能在竖直面内做匀速圆周运动，可知粒子受到的重力和电场力平衡，从而可知粒子受到向上的电场力作用，粒子带正电通过左手定则判断粒子受到洛伦兹力的方向，来判断粒子的转动方向解答：解：运动过程中电场力做功，所以机械能不守恒，故A错误若粒子刚好能在如图所示的竖直面内做匀速圆周运动，说明粒子受到的重力和电场力平衡，电场力向上，粒子带正电所以选项B错误；粒子此时具有向右的速度，由左手定则可判断此时受到向上的洛伦兹力，粒子将沿逆时针方向旋转，所以选项C正确，选项D错误故选C点评：该题考查了带电粒子在重力场、电场和磁场的复合场中的运动情况，带点粒子在三个场的共同作用下做匀速圆周运动，必然是电场力和重力平衡，而洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力5.如图所示，一根长为2m的直导线，通有如图方向的1.5A电流，处在磁感强度为0.3T的匀强磁场中，则关于该导线所受到的安培力的说法中正确的是A. 安培力的大小为0.9NB. 安培力的大小为 NC. 安培力的大小为ND. 安培力的方向为垂直于导线斜向右下方【答案】A【解析】【详解】直导线垂直于磁场方向，则安培力大小为F=BIL=0.3×1.5×2N=0.9N，由左手定则可知，安培力的方向垂直导线指向左上方，故选A.6. 如图，一束电子以不同的速率沿图示方向飞入横截面是正方形的匀强磁场，则电子A. 速率越小，在磁场中运动时间越长B. 在磁场中运动时间越长，其轨迹弧线越长C. 在磁场中运动的轨迹线所对应的圆心角最大是D. 在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合【答案】C【解析】如果带电粒子偏转轨迹为半个圆，无论圆的大小，时间都是半个周期，由周期公式可知时间相同，A错；在磁场中运动时间越长，其圆弧对应的圆心角越大，B错；在磁场中运动的轨迹最大就是半个圆，C对；如果运动轨迹为半个圆，运动时间相同，但轨迹不同，D错；7. 如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电荷量为q的某种自由运动电荷导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为()A.，负 B.，正C.，负 D.，正【答案】C【解析】准确理解电流的微观表达式，并知道稳定时电荷受到的电场力和洛伦兹力平衡，是解决本题的关键由于上表面电势低，根据左手定则判断出自由运动电荷带负电，排除B、D两项电荷稳定时，所受电场力和洛伦兹力平衡，|q|q|vB，由电流的微观表达式知：I|q|nSv|q|nabv，联立可得n，故选C正确视频8.回旋加速器是获得高能带电粒子的一种装置，其核心部分是分别与高频交流电源的两极相连的两个D形盒，两盒间的获缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图，下列说法正确的是（ ）A. 两D形金属盒之间的电压越大，带电粒子从D形盒射出时的动能越大B. 两D形金属盒的半径越大，带电粒子从D形盒中射出时的动能越大C. 高频交流的周期是带电粒子做圆周运动周期的2倍D. 同一回旋加速器对比荷不同的带电粒子加速，要调节高频交流的频率【答案】BD【解析】【详解】根据qvBm，得，则最大动能，与金属盒之间的电压无关，与D形金属盒的半径有关，半径越大，动能越大。故A错误，B正确。粒子在磁场中运动的周期等于交流电的周期。故C错误。根据，比荷不同，则粒子在磁场中的周期变化，粒子在磁场中运动的周期等于交流电的周期，则要调节高频交流电的频率。故D正确。故选BD。【点睛】解决本题的关键知道回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，以及知道粒子在磁场中运动的周期等于交流电的周期。9.质量为m，电量为q的带正电小物块在磁感强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为的绝缘水平面以初速度v0开始向左运动，如图所示物块经时间t移动距离s后停了下来，设此过程中，q不变，则（）A. s B. sC. t D. t【答案】BC【解析】AB、假设物块不受洛伦兹力， 根据动能定理，得，物块带正电，受到向下的洛伦兹力，物块受到的支持力，因为物块向左做减速运动，滑动摩擦力逐渐减小但大于，滑行的距离比不受洛伦兹力时小，所以有，故B正确，A错误；CD、假设洛伦兹力是恒力，大小为qv0B保持不变，则由动量定理，得，得：，因为物块向左做减速运动，洛伦兹力减小，加速度减小，滑行时间比洛伦兹力是恒力时会变长，则有，故C正确，D错误；故选BC。【点睛】题考查应用动能定理和动量定理研究变力情况的能力，在中学阶段，这两个定理，一般用来研究恒力作用情况，本题采用假设法，将变力与恒力情况进行比较得出答案。10.如图所示，在x>0、y>0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B。现有一质量为m、电量为q的带电粒子，在x轴上到原点的距离为xo的P点，以平行于y轴的初速度射入磁场。在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出磁场。不计重力的影响，由这些信息可以确定的是（ ）A. 能确定粒子通过y轴时的位置B. 能确定粒子速度的大小C. 能确定粒子在磁场中运动所经历的时间D. 以上三个判断都不对【答案】ABC【解析】【详解】由题意可知，带电粒子要垂直于y轴离开磁场，可得知带电粒子逆时针运动，由左手定则可判断粒子带正电；带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，可知离开磁场通过y轴时的位置的位置为y=x0；并得到运动的半径为R=x0，由半径公式可求出粒子的速度为；带电粒子是垂直于y轴离开磁场的，顾可知带电粒子在磁场中运动了1/4圆周，即时间是T/4，又因，粒子的运动时间为选项ABC正确，D错误；故选：ABC。【点睛】首先根据题意判断带电粒子的偏转方向是解决此题的关键，根据偏转方向，画出运动轨迹的草图，可分三步走：（1）、画轨迹：即确定圆心，用几何方法球半径并画出轨迹（2）、找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系、偏转角与圆心角、运动时间相联系（3）、用规律：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是半径公式和周期公式11.如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙的固定斜面上，地面上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用平行于斜面的恒力F拉乙物块，在使甲、乙一起保持相对静止沿斜面向上加速运动的阶段中A. 甲、乙两物块间的摩擦力不断增大B. 甲、乙两物块间的摩擦力保持不变C. 甲、乙两物块间的摩擦力不断减小D. 乙物块与斜面之间的摩擦力不断减小【答案】AD【解析】试题分析：对整体，分析受力情况：重力、斜面的支持力和摩擦力、洛伦兹力，洛伦兹力方向垂直于斜面向上，则由牛顿第二定律得：， ，随着速度的增大，洛伦兹力增大，则由知：减小，乙所受的滑动摩擦力减小，故D正确；以乙为研究对象，有：，由知，f减小，加速度增大，因此根据可知，甲乙两物块之间的摩擦力不断增大，故A正确，BC错误；考点：考查了带电粒子在磁场中的运动12.如图所示为宽度为d的双边界有界磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B.一质量为m、带电量为q的带电粒子(不计重力)从MN边界上的A点沿纸面垂直MN以初速度v0进人磁场已知该带电粒子的比荷为.其中A为PQ上的一点，且AA与PQ垂直则下列判断正确的是()A. 该带电粒子进入磁场后将向下偏转B. 该带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为2dC. 该带电粒子打在PQ上的点与A点的距离为dD. 该带电粒子在磁场中运动的时间为【答案】BD【解析】试题分析：根据左手定则确定粒子的偏转方向根据半径公式求出粒子在磁场中运动的轨道半径，通过几何关系求出带电粒子打在PQ上的点与A点的距离，根据圆心角，通过周期公式求出粒子在磁场中运动的时间解：A、由左手定则知，该带电粒子进入磁场后将向上偏转，故A错误B、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，靠洛伦兹力提供向心力，解得R=，又因为带电粒子的比荷=，故有R=2d，故B正确C、由图可知，通过几何关系知，该带电粒子打在PQ上的点与A点的距离为s=，故C错误D、由图可知，该带电粒子在匀强磁场中运动的圆心角为，所以粒子在磁场中运动的时间t=，故D正确故选：BD【点评】本题考查了带电粒子在磁场中的运动，关键作出粒子在磁场中的运动轨迹，结合几何关系，运用半径公式和周期公式进行求解，难度不大视频二、计算题13. 水平放置的光滑金属导轨宽L=0.2m，接有电源电动势E=3V，电源内阻及导轨电阻不计匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度B=1T导体棒ab的电阻R=6，质量m=10g，垂直放在导轨上并良好接触（如图），求合上开关的瞬间（1）金属棒受到安培力的大小和方向；（2）金属棒的加速度【答案】（1）导体棒AB受到的安培力方向水平向右；导体棒AB受到的安培力大小为0.1N；（2）导体棒AB的加速度为10m/s2【解析】试题分析：判断AB中的电流方向，再根据左手定则判断导体棒AB中受到的安培力方向根据欧姆定律计算AB中的电流，再根据安培力F=BIL计算安培力大小根据牛顿第二定律计算加速度解：（1）导体棒AB中电流是从A到B，根据左手定则，导体棒AB受到的安培力水平向右根据欧姆定律，导体棒中的电流为：I=0.5A，所以AB棒受到的安培力：F=BIL=1×0.5×0.2N=0.1N（2）根据牛顿第二定律：F=ma，所以导体棒AB的加速度：a=10m/s2；答：（1）导体棒AB受到的安培力方向水平向右；导体棒AB受到的安培力大小为0.1N；（2）导体棒AB的加速度为10m/s2【点评】本题要求掌握利用左手定则判断安培力分方向，能利用安培力的计算公式计算安培力的大小，比较简单14.如图所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m，a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C，b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场，今有一质量为m=4.8×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的带正电的粒子（不计重力），从贴近a板的左端以v0=1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到b板的Q处（图中未画出）求：（1）粒子从狭缝P处穿过b板进入匀强磁场的速度大小和方向.（2）P、Q之间的距离L.【答案】（1）=300（2）L=5.8cm【解析】（10分）（1） 粒子从a板左端运动到P处，由动能定理得-(2分)代入有关数据，解得-(1分)，代入数据得=300- (2分)（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆心为O，半径为r，如图，由几何关系得- (1分)，又-(1分)联立求得-(1分) 代入数据解得L=5.8cm-(2分)15.如图所示，在无限长的竖直边界AC和DE间，上、下部分分别充满方向垂直于ADEC平面向外的匀强磁场，上部分区域的磁感应强度大小为B0，OF为上、下磁场的水平分界线。质量为m、带电荷量为+q的粒子从AC边界上与O点相距为a的P点垂直于A C边界射入上方区域，经OF上的Q点第一次进入下方区域，Q与O点的距离为3a。不考虑粒子重力(1)求粒子射入时的速度大小；(2)要使粒子不从AC边界飞出，求下方区域的磁感应强度应满足的条件；(3)若下方区域的磁感应强度B=3B0，粒子最终垂直DE边界飞出，求边界DE与AC 间距离的可能值。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】试题分析：（1）设粒子在OF上方做圆周运动半径为R，由几何关系可知；，由牛顿第二定律可知：，解得：；（2）当粒子恰好不从AC边界飞出时，设粒子在OF下方做圆周运动的半径为，由几何关系得：，所以，根据解得：，当时，粒子不会从AC边界飞出。（3）当时，粒子在OF下方的运动半径为：，设粒子的速度方向再次与射入磁场时的速度方向一致时的位置为，则P与的连线一定与OF平行，根据几何关系知：；所以若粒子最终垂直DE边界飞出，边界DE与AC间的距离为：；考点：带电粒子在磁场中的运动【名师点睛】带电粒子在磁场中运动，关键在于分析粒子的运动情况，明确粒子可能运动轨迹，根据几何关系确定圆心和半径；同时注意临界条件的应用才能顺利求解。16.如图所示的平面直角坐标系xOy，在第象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第象限的正三角形abc区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第象限，且速度方向与y轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力求：(1)电场强度E的大小；(2)粒子到达a点时速度的大小和方向；(3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值【答案】(1) (2), 方向指向第象限与x轴正方向成45°角 (3)【解析】试题分析：（1）设粒子在电场中运动的时间为t，则有x=v0t=2h，qE=ma，联立以上各式可得；（2）粒子达到a点时沿负y方向的分速度为vy=at=v0，所以，方向指向第IV象限与x轴正方和成45o角；（3）粒子在磁场中运动时，有，当粒子从b点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有，所以磁感应强度B的最小值考点：带电粒子在电场、磁场中的偏转。视频