河北省承德市隆化县存瑞中学学年高二上学期期中物理试题.docx

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河北省承德市隆化县存瑞中学学年高二上学期期中物理试题

2015-2016学年河北省承德市隆化县存瑞中学高二（上）期中物理试卷

一、单项选择题（共计32分，每小题4分，每小题只有一个选项）

1．下列四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是（　　）

A．甲图中，导线通电后磁针发生偏转

B．乙图中，通电导线在磁场中受到力的作用

C．丙图中，当电流方向相同时，导线相互靠近

D．丁图中，当电流方向相反时，导线相互远离

2．如图，M、N、P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP=60°．在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1．若将M处的长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小变为B2，则B2与B1之比为（　　）

A．1：

2B．2：

1C．

：

1D．

：

3．一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）．从图中情况可以确定（　　）

A．粒子从a到b，带正电B．粒子从b到a，带正电

C．粒子从a到b，带负电D．粒子从b到a，带负电

4．有一质量为m、电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，应该（　　）

A．使磁感应强度B的数值增大B．使磁场以v=

向上运动

C．使磁场以v=

向右运动D．使磁场以v=

向左运动

5．两个相同的圆形线圈，通以方向相同但大小不同的电流I1和I2，如图所示．先将两个线圈固定在光滑绝缘杆上，问释放后它们的运动情况是（　　）

A．相互吸引，电流大的加速度大

B．相互吸引，加速度大小相等

C．相互排斥，电流大的加速度大

D．相互排斥，加速度大小相等

6．如图所示，两平行金属导轨CD、EF间距为L，与电动势为E的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计．为使ab棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感强度的最小值及其方向分别为（　　）

A．

，水平向右

B．

，垂直于回路平面向上

C．

，竖直向下

D．

，垂直于回路平面向下

7．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30°角从原点垂直射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比为（　　）

A．1：

2B．2：

1C．

D．1：

8．如图所示，带电粒子以速度v0从a点进入匀强磁场，运动中经过b点，Oa=Ob，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感应强度B之比

为．（　　）

A．v0B．

C．2v0D．

二、多项选择题（共计16分，每小题4分，每小题至少有两个选项，选的不全的得2分，多选的不得分）

9．一根通有电流I的直铜棒用软导线挂在如图所示匀强磁场中，此时悬线中的张力大于零而小于铜棒的重力．欲使悬线中张力为零，可采用的方法有（　　）

A．适当增大电流，方向不变

B．适当减小电流，并使它反向

C．电流大小、方向不变，适当增强磁场

D．使原电流反向，并适当减弱磁场

10．在一个边界为等边三角形的区域内，存在一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在磁场边界上的P点处有一个粒子源，发出比荷相同的三个粒子a、b、c（不计重力）沿同一方向进入磁场，三个粒子通过磁场的轨迹如图所示，用ta、tb、tc分别表示a、b、c通过磁场的时间；用ra、rb、rc分别表示a、b、c在磁场中的运动半径，则下列判断正确的是（　　）

A．ta=tb＞tcB．tc＞tb＞taC．rc＞rb＞raD．rb＞ra＞rc

11．如图所示，甲是一带正电的小物块，乙是一不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场．现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起向左加速运动，在加速运动阶段（　　）

A．甲、乙两物块之间的摩擦力不断增加

B．甲、乙两物块之间的摩擦力不断减小

C．甲、乙两物块之间的摩擦力不变

D．乙物块与地面间摩擦力不断增大

12．为了测量某化工厂污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口以一定的速度从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U．若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是（　　）

A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高

B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多无关

C．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大

D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关

三、填空题（共计18分，每空3分）

13．如图所示，一个带负电的粒子以速度v由坐标原点射入磁感应强度为B的匀强磁场中，速度方向与x轴、y轴均成45°．已知该粒子电量为﹣q，质量为m，则该粒子通过x轴和y轴的坐标分别是多少？

14．如图所示，质量为m的带电微粒，在相互垂直的匀强电磁场中运动，电场强度为E，方向竖直向下，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，此微粒在垂直于磁场的竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动（不计空气阻力），微粒一定带　　　　　　电（填“正”或“负”），微粒的线速度大小为　　　　　　．

15．如图所示，质量为0.1g的小球，带有5×10﹣4C的正电荷，套在一根与水平成37°的细长绝缘杆上，球与杆间的动摩擦因数为0.5，杆所在空间有磁感应强度为0.4T的匀强磁场，小球由静止开始下滑的最大加速度为　　　　　　m/s2，最大速率为多少　　　　　　m/s（g=10m/s2）（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）

四、计算题（共计34分）

16．（12分）（2014秋•广州期末）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．

17．（10分）（2014秋•漳州校级期末）如图所示，PQ和EF为水平放置的平行金属导轨，间距为L=1.0m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=20g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M=30g．在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10m/s2．若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍，若要保持物体c静止不动，应该在棒中通入多大的电流？

电流的方向如何？

18．（12分）（2012秋•凉州区校级期末）如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，垂直磁场方向向里射入一速度方向跟ad边夹角θ=30°、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围．

2015-2016学年河北省承德市隆化县存瑞中学高二（上）期中物理试卷

参考答案与试题解析

一、单项选择题（共计32分，每小题4分，每小题只有一个选项）

1．下列四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是（　　）

A．甲图中，导线通电后磁针发生偏转

B．乙图中，通电导线在磁场中受到力的作用

C．丙图中，当电流方向相同时，导线相互靠近

D．丁图中，当电流方向相反时，导线相互远离

【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．

【分析】磁场对放入其中的磁极或电流有力的作用，根据此性质可判断电流是否产生了磁场．

【解答】解：

A、甲图中小磁场发生了偏转，说明小磁场受到了磁场的作用，故说明电流产生了磁场，故A正确；

B、乙图中由于导线中通以电流使导线受到了安培力的作用，不能说明电流产生了磁场，故B错误；

C、两导线相互靠近，是因为彼此处在了对方的磁场中，故说明了电流产生了磁场，故C正确；

D、两导线相互远离是因为彼此处在对方产生的磁场中，从而受到了安培力，故D正确；

本题选错误的，故选B．

【点评】磁场与电场相似，我们无法直接感受，只能根据其性质进行分析判断．

A．1：

2B．2：

1C．

：

1D．

：

【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．

【分析】由磁场的叠加可知每根导线在O点产生的磁感强度大小，移动之后距O点的距离不变，故磁感强度大小不变，则由矢量合成的方向可得出移动之后的合磁感强度；即可求得比值．

【解答】解：

依题意，每根导线在O点产生的磁感强度为

，方向竖直向下，则当M移至P点时，O点合磁感强度大小为：

B2=2×

，

则B2与B1之比为

：

2．

故选：

【点评】磁感强度为矢量，在求合磁感强度时应先分别求得各导线O点的磁感强度再由矢量的合成方法﹣平行四边形求得总的磁感强度．

A．粒子从a到b，带正电B．粒子从b到a，带正电

C．粒子从a到b，带负电D．粒子从b到a，带负电

【考点】洛仑兹力；带电粒子在匀强磁场中的运动．

【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．

【分析】根据粒子在磁场中运动的半径公式r=

来分析粒子的运动的方向，在根据左手定则来分析电荷的性质．

【解答】解：

由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小，速度逐渐减小，

根据粒子在磁场中运动的半径公式r=

可知，粒子的半径逐渐的减小，

所以粒子的运动方向是从b到a，

在根据左手定则可知，粒子带正电，所以B正确．

故选B．

【点评】根据r=

可知，粒子运动的半径与速度的大小有关，根据半径的变化来判断粒子的运动的方向，这是解决本题的关键．

A．使磁感应强度B的数值增大B．使磁场以v=

向上运动

C．使磁场以v=

向右运动D．使磁场以v=

向左运动

【考点】带电粒子在混合场中的运动．

【分析】磁场运动时，可以等效为小球相对于磁场运动，当洛伦兹力等于重力时，小球会飘起．根据mg=qvB，求出速度的大小，根据洛伦兹力的方向判断出小球相对于磁场的方向，从而得知磁场的运动方向．

【解答】解：

A、使磁感应强度B的数值增大，不能使带电小球受到洛伦兹力，故A错误；

B、使磁场以v=

向上运动时，小球相对于磁场向下运动，受到的洛伦兹力的方向向右，不能使小球飘离平面．故B错误；

C、使磁场以v=

向右运动，小球相对于磁场向左运动，受到的洛伦兹力的方向向下，不能使小球飘离平面．故C错误；

D、当磁场向左运动时，相当于小球向右运动，带正电小球所受的洛伦兹力方向向上，当其与重力平衡时，小球即将飘离平面．设此时速度为v，则由力的平衡有：

qvB=mg；则v=

．故D正确．

故选：

【点评】解决本题的关键知道洛伦兹力和重力相等时，小球会飘起，掌握左手定则判定洛伦兹力方向、电荷运动方向和磁场方向的关系．

5．两个相同的圆形线圈，通以方向相同但大小不同的电流I1和I2，如图所示．先将两个线圈固定在光滑绝缘杆上，问释放后它们的运动情况是（　　）

A．相互吸引，电流大的加速度大

B．相互吸引，加速度大小相等

C．相互排斥，电流大的加速度大

D．相互排斥，加速度大小相等

【考点】平行通电直导线间的作用．

【分析】同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，根据牛顿第二定律比较两个线圈的加速度大小．

【解答】解：

两个圆形线圈，电流同向，根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，知两线圈相互吸引．因为线圈1对线圈2的力和线圈2对线圈1的力大小相等，方向相反，根据牛顿第二定律知，加速度大小相等．故B正确，A、C、D错误．

故选B．

【点评】解决本题的关键掌握同向电流、异向电流的关系．同向电流相互吸引，异向电流相互排斥．

A．

，水平向右

B．

，垂直于回路平面向上

C．

，竖直向下

D．

，垂直于回路平面向下

【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用；安培力；左手定则．

【专题】共点力作用下物体平衡专题．

【分析】导体棒受重力、支持力和安培力，三力平衡，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，此时根据安培力公式计算出的磁感应强度即为最小值．

【解答】解：

对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图

从图象可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小；

故安培力的最小值为：

FA=mgsinθ，故磁感应强度的最小值为

根据欧姆定律，有

E=IR

故

故选D．

【点评】本题是三力平衡中动态分析问题，即其中第一个力大小和方向都不变，第二个力方向不变，大小可变，则当地三个力与第二个力垂直时，第三个力取最小值；同时要结合欧姆定律、安培力公式列式求解．

A．1：

2B．2：

1C．

D．1：

【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动．

【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．

【分析】带电粒子以一定的速度垂直进入匀强磁场，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动．粒子受到的洛伦兹力提供向心力；粒子在磁场中运动的周期仅与粒子的比荷及磁场有关，而运动的时间与偏转角有关．

【解答】解：

正离子进入磁场后，在洛伦兹力作用下向上偏转，而负离子在洛伦兹力作用下向下偏转．正离子以60°入射，则圆弧对应的圆心角为120°，而负离子以30°入射，则圆弧对应的圆心角为60°，所以正离子运动时间是负离子时间的2倍．

故选B

【点评】带电粒子在磁场中运动的题目解题步骤为：

定圆心、画轨迹、求半径．则可画出正、负离子运动轨迹，由几何关系可知答案．

为．（　　）

A．v0B．

C．2v0D．

【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．

【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．

【分析】带电粒子以速度v0从a点进入匀强磁场，运动中经过b点，Oa=Ob，所以圆周运动的半径正好等于d，根据半径公式求出B，如果换成匀强电场，则粒子做类平抛运动，根据平抛运动的基本规律即可求解．

【解答】解：

设oa=ob=d，因为带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于d，

即r=

=d，得到B=

．

如果换成匀强电场，水平方向以v0做匀速直线运动，竖直沿y轴负方向做匀加速运动，

即d=

，

得到E=

，所以

=2v0，选项C正确．

故选C

【点评】带电粒子在电场磁场中的运动要把握其运动规律，在电场中利用几何关系得出其沿电场和垂直于电场的运动规律；而在磁场中也是要注意找出相应的几何关系，从而确定圆心和半径．

二、多项选择题（共计16分，每小题4分，每小题至少有两个选项，选的不全的得2分，多选的不得分）

A．适当增大电流，方向不变

B．适当减小电流，并使它反向

C．电流大小、方向不变，适当增强磁场

D．使原电流反向，并适当减弱磁场

【考点】安培力．

【分析】对导线进行受力分析，然后由平衡条件列方程，根据安培力公式分析答题．

【解答】解：

以导线为研究对象，导线受力如图所示，导线静止，处于平衡状态，

由平衡条件得：

2F+FB=G，线的拉力：

，重力G不变，欲使悬线中拉力F为零，

安培力FB=BIL应变大，可以增大B或I，故AC正确；

如果使电流方向反向，则安培力向下，拉力F增大，不可能为零，故BD错误；

故选：

AC．

【点评】本题考查应用左手定则分析安培力的能力．安培力方向与电流方向、磁场方向有关，当改变其中之一，安培力方向改变．

A．ta=tb＞tcB．tc＞tb＞taC．rc＞rb＞raD．rb＞ra＞rc

【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．

【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．

【分析】粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由图示求出粒子转过的圆心角关系、判断出粒子的轨道半径关系，然后应用周期公式比较粒子运动时间关系．

【解答】解：

粒子在磁场中做匀速圆周运动，由图示情景可知：

粒子轨道半径：

rc＞rb＞ra，

粒子转过的圆心角：

θa=θb＞θc，

粒子在磁场中做圆周运动的周期：

，

由于粒子的比荷相同、B相同，则粒子周期相同，

粒子在磁场中的运动时间：

T，

由于θa=θb＞θc，T相同，则：

ta=tb＞tc，故AC正确，BD错误；

故选：

AC．

【点评】本题考查了比较粒子运动时间与轨道半径关系，分析清楚图示情景、由于周期公式即可正确解题．

A．甲、乙两物块之间的摩擦力不断增加

B．甲、乙两物块之间的摩擦力不断减小

C．甲、乙两物块之间的摩擦力不变

D．乙物块与地面间摩擦力不断增大

【考点】洛仑兹力；摩擦力的判断与计算．

【分析】甲带正电，在向左运动的过程中，要受到洛伦兹力的作用，根据左手定则可以判断洛伦兹力的方向，根据受力再判断摩擦力的变化．

【解答】解：

A、甲、乙两物块间没有相对的滑动，是静摩擦力，由于乙与地面之间的滑动摩擦力的增大，整体的加速度减小，所以对于甲来说，静摩擦力作为合力产生加速度，由于整体的加速度减小，所以甲、乙两物块间的摩擦力减小，所以B正确，AC错误；

D、甲带正电，在向左运动的过程中，受到的洛伦兹力的方向向下，所以对乙的压力变大，乙与地面之间的为滑动摩擦力，压力变大，所以滑动摩擦力也变大，所以D正确；

故选：

BD．

【点评】甲运动要受到洛伦兹力的作用，从而使物体与地面间的压力变大，摩擦力变大，加速度减小，根据牛顿第二定律分析甲受到的静摩擦力即可．

A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高

B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多无关

C．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大

D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关

【考点】霍尔效应及其应用．

【分析】根据左手定则判断洛伦兹力的方向，从而得出正负离子的偏转方向，确定出前后表面电势的高低．最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据平衡求出两极板间的电压，以及求出流量的大小．

【解答】解：

AB、根据左手定则，正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，所以后表面的电势高于前表面的电势，与离子的多少无关．故A错误、B正确．

CD、最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡，有：

qvB=q

，

解得U=vBb，电压表的示数与离子浓度无关．v=

，

则流量Q=vbc=

，与U成正比，与a、b无关．故D正确，C错误．

故选：

BD．

【点评】解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及抓住离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡进行求解．

三、填空题（共计18分，每空3分）

【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动．

【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．

【分析】首先根据左手定则判断洛伦兹力的方向，从而得知带电粒子的旋转方向，画出运动的轨迹图，利用圆周运动的半径公式结合几何关系可求出经过x轴和y轴的坐标．

【解答】解：

因粒子带负电，由左手定则可判断出带电粒子将沿顺时针方向转动，轨迹如图所示，运动轨迹的半径为：

因射入时与x轴的方向成45°角，由几何关系可知，带电粒子通过x轴时，转过了90°角，此时的坐标为：

同理可知，粒子经过y轴时，转过了270°角．此时的坐标为：

y=﹣

=﹣

答：

粒子通过x轴和y轴的坐标分别是

，

．

【点评】带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定：

圆心的确定：

因洛伦兹力提供向心力，洛伦兹力总垂直于速度，画出带电粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入磁场和射出磁场的两点）洛伦兹力的方向，其延长的交点即为圆心．或射入磁场和射出磁场的两点间弦的垂直平分线与一半径的交点即为圆心．

半径的确定：

半径一般都在确定圆心的基础上用平面几何知识求解，常常是解直角三角形．

运动时间的确定：

利用圆心与弦切角的关系计算出粒子所转过的圆心角θ的大小，用公式

可求出运动时间．

14．如图所示，质量为m的带电微

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