山东省泰安市宁阳一中2020学年高二物理上学期10月月考试题.doc

山东省泰安市宁阳一中2020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()ABTCDT23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()Aa粒子速率最大，在磁场中运动时间最长Bc粒子速率最大，在磁场中运动时间最短Ca粒子速率最小，在磁场中运动时间最短Dc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()AB>BB<CB<DB>6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t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()At B2tCtD3t7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()AB中将产生逆时针方向的电流BB中将产生顺时针方向的电流CB线圈有收缩的趋势DB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，OAAB，则()A粒子1与粒子2的速度之比为12B粒子1与粒子2的速度之比为14C粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为11D粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1212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，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r15（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v32×106 m/s的 粒子已知屏蔽装置宽AB9 cm，缝长AD18 cm，粒子的质量m664×10-27kg，电荷量q32×10-19 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B0332 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d20 cm，则射出屏蔽装置的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2020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Ekmv2T，故v由qvB整理得：B，故选项A正确3解析：选A4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：qvBm，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qvBm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Rr，转过的圆心角60°；粒子以速度进入磁场时，圆周运动的半径Rr，转过的圆心角120°，周期T与速度无关，所以tt2t，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Bqv0mg，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Bqv0>mg，杆对球有向下的压力，由Bqv0mgFN知压力随球速度的减小而减小，再由maFfFN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Bqv0<mg，杆对球产生向上的支持力作用，Bqv0FNmg，此情况下支持力随速度的减小而增大，仍由maFfFN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：qvBm，轨迹半径r，两粒子比荷相等，rPrQ，所以vPvQ，故A错误；向心加速度a，vPvQ，所以aPaQ，故B正确；粒子在磁场中圆周运动的周期T，角速度，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tT，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r1r212，由r可知，粒子1与粒子2的速度之比为12，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ab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b>a，电流沿逆时针方向又由EBlv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：mgsinBIL，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PF安·vmmgsin·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，所以tT(3)如图所示几何关系可知，tan ，所以rtan 答案：(1)(2)(3)tan 15解析：(1)由题意：AB9 cm，AD18 cm，可得BAOODC45°所有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R02 m20 cm由题意及几何关系可知：若条形磁场区域的右边界与沿OD方向进入磁场的粒子的圆周轨迹相切，则所有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dd0，由几何关系得d0RRcos 45°(2010)cm034 m甲乙(2)设粒子在磁场内做匀速圆周运动的周期为T，则T×106 s设速度方向垂直于AD进入磁场区域的粒子的入射点为E，如图乙所示因磁场宽度d20 cm<d0，且R20 cm，则在EOD间辐射进入磁场区域的粒子均能穿出磁场右边界，在EOA间辐射进入磁场区域的粒子均不能穿出磁场右边界，沿OE方向进入磁场区域的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×106 s20×107 s若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Rd，则圆弧对应的圆心角为60°，故tmin×106s65×108s答案：(1)034m(2)20×107s65×108s 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qEmgtan 30°mgqvBcos 30°联立得v.(2)小球在x0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qE1mg解得E1E.(3)小球的运动轨迹如图2所示，由几何关系可知OPO30°，NOP120°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MPR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tt1t2.答案：(1)(2)E(3)