江西省南昌市第二中学2020_2021学年高二物理上学期第三次月考试题.docx

江西省南昌市第二中学2020-2021学年高二物理上学期第三次月考试题一、选择题（1-7为单选，8-12为多选，每题4分，共48分）1.如图，A和B都是铝环，环A是闭合的，环B是断开的，两环分别固定在一横梁的两端，横梁可以绕中间的支点转动。下列判断正确的是（）A用磁铁的N极靠近A环时，A环会转动靠近磁铁B用磁铁的N极靠近B环时，B环会转动靠近磁铁C用磁铁的N极靠近A环，A环不会有感应电流产生D用磁铁的N极靠近B环，B环不会有感应电流产生2.如图所示，质量为m、长为L的铜棒，用两根等长的绝缘细线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中。中通入恒定电流I后，棒静止时细线向纸面外偏转的角度为，重力加速度为g。若只改变磁感应强度，仍使静止且角保持不变，则磁感应强度的最小值为（）A B C D32020年爆发了新冠肺炎，该病毒传播能力非常强，因此研究新冠肺炎病毒株的实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作。武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如右下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）A负离子所受洛伦兹力方向由M指向NBM点的电势高于N点的电势C污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速D只需要再测量出MN两点电压就能够推算废液的流量4.某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，通电后发现小磁针不动，稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动180°后静止不动，由此可知，通电直导线中电流的方向是（ ）A自东向西B自南向北C自西向东D自北向南5.如图所示，水平线上方有方向垂直纸面向里、范围足够大的匀强磁场区域。一带负电粒子P从a点沿=30°方向以初速度v垂直磁场方向射入磁场中，经时间t从b点射出磁场。不计粒子重力，下列说法正确的是（）Aab之间的距离为粒子做圆周运动半径的2倍B若粒子初速度为2v，射出磁场时与水平线夹角为60°C若粒子初速度为3v，粒子经时间3t射出磁场D若磁场方向垂直纸面向外，粒子经时间5t射出磁场6.在三角形ABC的A点和B点分别固定一垂直纸面向外和向里的无限长通电直导线，其电流强度分别为和，通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线的电流强度。当一质子（带正电）在C点垂直纸面向外运动时，其受到的洛伦兹力方向在纸面内垂直BC向上，则两直导线的电流强度和之比为（ ）A B C D7.利用磁场可以屏蔽带电粒子。如图所示，真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为r和3r的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，磁感应强度大小为B,其横截面如图所示。一带电粒子从P点正对着圆心O沿半径方向射入磁场。已知该粒子的比荷为k，重力不计。为使该带电粒子不能进入图中实线圆围成的区域内，粒子的最大速度为（）A kBr B2kBr C3kBr D4kBr8.如图甲所示区域有垂直于平面的磁场，磁场变化规律如图乙所示，设垂直面向里的磁场方向为正方向，金属线圈M与导线连接成闭合电路，N为独立的金属小圆环，N环套在穿过M线圈的铁芯上，下列说法正确的是（）A时间内闭合电路中有方向的电流B时间内闭合电路中有大小恒定方向不变的感应电流C时间内N环内有自右向左看顺时针方向的电流D时间内N环向右运动9.空间中存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面的磁场（图中未画出），一带电小球在竖直平面内沿逆针方向做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）A小球带正电B磁场方向垂直纸面向外C小球在从a点运动到b点的过程中，电势能增大D运动过程突然将磁场反向，小球能沿着另一轨迹做匀速圆周运动10.如图所示是选择不同纳米颗粒的一种装置。待选纳米颗粒的密度相同，其带正电且电量与其表面积成正比。待选颗粒从O1进入小孔时可认为速度为零，加速电场区域的板间电压为U，颗粒通过小孔O2射入正交的匀强电场磁场区域，其中磁场的磁感应强度大小为B，左右两极板间距为d。区域出口小孔O3与O1、O2在同一竖直线上。若半径为r0，质量为m0、电量为q0的颗粒刚好能沿直线通过，不计颗粒重力，则（ ）A区域中电场与磁场的强度的比值为 B区域中电场与磁场的强度的比值为 C若纳米颗粒的半径rr0，则刚进入区域的粒子将不能沿直线通过D若纳米颗粒的半径rr0，则刚进入区域的粒子仍将沿直线通过11.如图甲所示是处在匀强磁场中的真空室内的两个半圆形的金属扁盒(“D”型盒)，若“D”型盒的半径为R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，现在两“D”型盒间接入峰值为U0的交变电压，电压随时间的变化规律如图乙所示，将粒子源置于D1盒的圆心处，粒子源产生的质量为m、电荷量为q的氘核在t0时刻进入“D”型盒的间隙，已知氘核的初速度不计，氘核穿过电场的时间忽略不计，不考虑相对论效应和重力作用，下列说法正确的是（）A氘核离开回旋加速器的最大动能为B氘核离开回旋加速器的最大动能为C若U0变为原来的2倍，则粒子在D型盒运动时间变为原来的D若U0变为原来的2倍，则粒子在D型盒运动时间变为原来的12如图所示，竖直放置的形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场、的高和间距均为d，磁感应强度为B质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场和时的速度相等金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g金属杆（ ）A刚进入磁场时加速度方向竖直向下B穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间C穿过两磁场产生的总热量为4mgdD释放时距磁场上边界的高度h可能小于二、填空题（13题6分，14题8分，共14分）13.某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示，长度为L=_mm，直径为D=_mm。 (2)按图丙连接电路后，实验操作如下：将滑动变阻器R1的滑片置于阻值最大处，将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；将电阻箱R2的阻值调到最大，S2拨向接点2，保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2的阻值为1280；由此可知，圆柱体的电阻R=_。14.随着全世界开始倡导低碳经济的发展，电动自行车产品已越来越受到大家的青睐，某同学为了测定某电动车的电池的电动势和内电阻，设计了如图甲所示电路，提供的实验器材有：A电动车的电池一组，电动势约为12V，内阻未知B直流电流表，量程300mA，内阻很小C电阻箱R，阻值范围为0999.9D定值电阻R0，阻值为10E导线和开关（1）当他闭合开关时发现，无论怎样调节电阻箱，电流表都没有示数，反复检查后发现电路连接完好，估计是某一元件损坏，因此他拿来多用电表检查故障，他的操作如下：断开电源开关S；将多用电表选择开关置于×1挡，调零后，红黑表笔分别接R0两端，读数为10；将多用电表选择开关置于×10挡，调零后，将红黑表笔分别接电阻箱两端，发现指针读数如图乙所示，则所测阻值为_，然后又用多用电表分别对电源和开关进行检测，发现电源和开关均完好。由以上操作可知，发生故障的元件是_。（2）在更换规格相同的元件后重新连接好电路。（3）改变电阻箱的阻值R，分别测出通过阻值为R010的定值电阻的电流I，下列三组关于R的取值方案中，比较合理的方案是_（选填方案编号“1”“2”或“3”）。方案编号电阻箱的阻值R/1300.0250.0200.0150.0100.02100.085.070.055.040.0340.030.025.020.015.0（4）根据实验数据描点，绘出的­R图象是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E_，内阻r_。（用k，b和R0表示）三、计算题（15题10分，16题10分，17题14分，18题14分，共48分）15. 如图所示，正三角形ACD是用绝缘材料制成的固定框架，边长为L，在框架外是范围足够大的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面向里。框架CD边中点S处有一小孔，能够垂直CD射出质量为m、电量为q的带正电的粒子，粒子射出时的速度方向与纸面平行，粒子重力不计。若这些粒子与框架的碰撞为弹性碰撞，且每一次碰撞时速度方向均垂直于被碰的框架，若要使粒子回到小孔S，求：粒子射出小孔时的速度大小。16.如图所示，间距为L的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成:倾斜部分与水平部分平滑相连，倾角为，在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻.质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上，在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为B的匀强磁场.闭合开关S，让金属杆MN从图示位置由静止释放，已知金属杆MN运动到水平轨道前，已达到最大速度，不计导轨电阻且金属杆MN始终与导轨接触良好，重力加速度为g.(1)求金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率vm;(2)求金属杆MN在水平导轨上滑行的最大距离xm.17.现在科学技术研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备.它的基本原理如图甲所示，上、下为两个电磁铁，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室内做圆周运动.电磁铁线圈电流的大方向可以变化，在两极间产生一个变化的磁场，这个变化的磁场又在真空室内激发感生电场，其电场线是在同一平面内的一系列同心圆，产 生的感生电场使电子加速.图甲中上部分为侧视图、下部分为俯视图.如果从上往下看，电子沿逆时针方向运动己知电子质量为m、电荷量为e，初速度为零，电子圆形轨道的半径为R.穿过电子圆形轨道面积的磁通量随时间t的变化关系如图乙所示，在t0时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子加速过程中忽略相对论效应.（1）求在t0时刻后，电子运动的速度大小；（2）求电子在整个加速过程中运动的圈数；（3）为了约束加速电子在同一轨道上做圆周运动，电子感应加速器还需要加上“轨道约束”磁场，其原理如图丙所示.两个同心圆，内圆半径为R，内圆内有均匀的“加速磁场” B1，方向垂直纸面向外.另外在两圆面之间有垂直纸面向外的“轨道约束”磁场B2，B2之值恰好使电子在二圆之间贴近内圆面在B2磁场中做逆时针的圆周运动（圆心为0，半径为R）现使B1随时间均匀变化，变化率 （常数），不计磁场B2变化激发的感生电场，为了使电子保持在同一半径R上做圆周运动，求磁场B2的变化率。18.如图所示，在xOy平面内，有一半径为R、磁感应强度为B1(未知)、方向垂直纸面向里的圆形磁场区域与x轴相切于O点，圆心O1位于(0，R)；x轴下方有一直线CD，CD与x轴相距，x轴与直线CD之间的区域有一沿y轴的匀强电场，电场强度；在CD的下方有一矩形磁场区域，区域上边界紧靠CD直线，磁感应强度，方向垂直纸面向外。纸面内一束宽为R的平行电子束以速度v0平行于x轴射入圆形磁场，最下方电子速度正对O1点，偏转后所有电子都经过原点O进入x轴下方的电场。已知电子质量为m，电荷量为e，不计电子重力。(1)求磁感应强度B1的大小；(2)求电子第一次到达CD直线的范围大小；(3)欲使所有电子都能达到x轴，求矩形磁场区域的最小面积。高二第三次月考物理参考答案123456789101112DBDADDDABACDBCACBC13.(1)50.3 5.312-5.314 （2）128014.(1)70 电流表 （2）2 （3） R015.（n=0，1,2,3，）16.（1）；（2） （1）金属杆MN在倾斜导轨上滑行的速度最大时，其受到的合力为零，对其受力分析，可得：mgsin-BIL=0根据欧姆定律可得： 联立可得：；（2）设金属杆在水平导轨上滑行的最大距离为xm，由牛顿第二定律得：BIL=ma由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义可得：I= 联立可得：vtmv即：xmmvm得：xm17.（1） （2） （3）（1）在t0 时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子在磁场中作匀速圆周运动，受到洛伦兹力等于向心力  ，得 （2）加速后电子的动能为 感生电场的感应电动势 电子加速运动一圈获得的能量为电子在整个加速过程中运动的圈数为解得 （3）电子作圆周运动时受到洛伦兹力等于向心力 由法拉第电磁感应定律B1产生的电动势为 感生电场的电场强度 电子所受电场力为 由动量定理， ，若要使半径不变，18.(1)；(2)2R；(3)，(1)由图可知r1R，根据洛仑兹力提供向心力可知解得(2)在电场中电子的加速度由于最上方的电子从O点出来的速度方向水平向左，大小为v0，故此电子到达CD直线上距y轴最远，在y方向上有解得水平方向上有故电子第一次到达CD直线的范围长度l12R(3)在CD直线下方的磁场中，根据动能定理可知解得即所有进入下方磁场的电子都具有相同的速度大小，电子在磁场中的运动轨迹半径如下图，最上方的电子进入磁场时速度与CD直线夹角满足解得60°由图可知，当最上方的电子速度与CD直线夹角为60°时，能够到达O点，当最下方的电子垂直进入磁场后，出磁场的方向与CD直线夹角为60°时，恰好能到达x轴，所以，由几何关系可得到矩形磁场的最小面积