2021-2022学年福建省泉州市第六中学高二下学期期中模块测试物理含答案

泉州六中2021-2022学年下学期高二年物理科期中模块测试

一、单选题（本大题共4小题，共16.0分）

1. 如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，其中丙的磁感应强度大小为B、电场强度大小为E，下列说法正确的是（　　）

A. 甲图要增大粒子的最大动能，可减小磁感应强度

B. 乙图可判断出A极板是发电机的正极

C. 丙图中粒子沿直线通过速度选择器的条件是

D. 丁图中若导体为金属，稳定时C板电势高

【答案】C

【解析】

【详解】A．设回旋加速度D形盒的半径为R，粒子获得的最大速度为vm，根据牛顿第二定律有

解得

粒子的最大动能为

由上式可知要增大粒子的最大动能，可增大磁感应强度，故A错误；

B．根据左手定则可知等离子体中正电荷向B板偏转，负电荷向A板偏转，所以A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极，故B错误；

C．粒子沿直线通过速度选择器时，洛伦兹力与电场力平衡，即

解得

故C正确；

D．若导体为金属，则产生电流的粒子是自由电子，其定向移动方向与电流方向相反，根据左手定则可知稳定时C板聚集了电子，所以D板电势高，故D错误；

故选C。

2. 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，由图像可知（　　）

A. 该交流电的周期为；

B. 该交流电的频率为；

C. 该交流发电机线圈转动的角速度为；

D. 电动势的瞬时值与时间的关系为

【答案】D

【解析】

【详解】A．从图中可知交流电的周期为，A错误；

B．由公式

B错误；

C．根据公式

可得角速度为

C错误；

D．电动势瞬时表达式为

选项D正确。

故选D。

3. 如图1所示，矩形线圈位于一变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面纸面向里，磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示。用I表示线圈中的感应电流，取顺时针方向的电流为正。则如图中的图象正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】由法拉第电磁感应定律和欧姆定律得

所以线圈中的感应电流决定于磁感应强度B随t的变化率。由图乙可知，0～1时间内，B增大，Φ增大，感应磁场与原磁场方向相反（感应磁场的磁感应强度的方向向外），由右手定则感应电流是逆时针的，因而是负值。所以可判断0～1s为负的恒值；1～2s为零；2～3s为为正的恒值。

故C正确，ABD错误。

故选C。

4. 某交流发电机的示意图如图甲所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。已知线圈面积S=0.01m2，线圈电阻r=2Ω，外接定值电阻的阻值R=8Ω，其他电阻不计，电路中的交流电压表、交流电流表均为理想电表，线圈产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 线圈产生的交变电流的频率为100Hz B. 电流表的示数为0.6A

C. 电压表的示数为6V D. 匀强磁场的磁感应强度大小为6T

【答案】B

【解析】

【详解】A．线圈产生的交变电流的周期为

T=0.02s

则频率为

选项A错误；

BC．交流电动势的有效值为

则

则电流表的示数为0.6A；电压表的示数为

U=IR=4.8V

选项B正确，C错误。   

D．根据

匀强磁场的磁感应强度大小为

选项D错误。

故选B

二、多选题（本大题共4小题，每题6分，共24.0分）

5. 质量为m的金属细杆置于倾角为θ的光滑导轨上，导轨的宽度为d，若给细杆通以如图所示的电流时，如图所示的A、B、C、D四个图中，可能使杆静止在导轨上的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AB

【解析】

【详解】A．杆子受重力、沿斜面向上的安培力，若重力沿斜面向下的分力与安培力相等，则二力平衡。故A正确。

B．杆子受重力、竖直向上的安培力、支持力，若重力与安培力相等，则二力平衡，不受支持力即可达到平衡。故B正确。

C．杆子受重力、水平向左的安培力和垂直斜面向上的支持力，三个力不可能达到平衡。故C错误。

D．杆子受重力和斜面的支持力，不受安培力，则二力不可能平衡。故D错误。

故选AB。

6. 目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机。如图表示了它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，以下说法正确的是（　　）

A. B板为正极

B. A板为正极

C. 其他条件不变，只增大入射速度，UAB将增大

D. 其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB将增大

【答案】ACD

【解析】

【详解】AB. 由左手定则，正电荷向下偏转，负电荷向上偏转，B板为正极，A板为负极，B错误，A正确；

CD. 稳定时，带电粒子所受的电场力和洛伦兹力平衡

解得

其他条件不变，只增大入射速度，UAB将增大，C正确；其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB将增大，D正确。

故选ACD。

7. 在如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是自感线圈，直流电阻为RL，则下列说法正确的是（　　）

A. 合上开关后，b、c先亮，a后亮

B. 断开开关时，N点电势高于M点

C. 断开开关后，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭

D. 断开开关后，c马上熄灭，b闪一下后缓慢熄灭

【答案】AB

【解析】

【详解】A．合上开关后，b、c先亮，因为线圈产生自感电动势，a后亮，A正确；

B．断开开关时，线圈的电流减小，磁通量减小，根据楞次定律，N点是电动势的正极，N点电势高于M点，B正确；

CD．断开开关后，c立即熄灭，因为线圈相当于电源，a、b缓慢熄灭，b正常发光时的电流大于a灯的电流，当a灯的电流流进b灯，由线圈供电时的电流突然变小，没有闪光，CD错误。

故选AB。

8. 如图所示，一质量为m、边长为a的均匀正方形导线框ABCD放在光滑绝缘的水平面上．现以速度v水平向右进入边界为MN的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，AB∥MN，最终线框静止在桌面上，则下列说法正确的是（　　）

A. 线框刚进入磁场时，AB间的电势差为Bav

B. 线框刚进入磁场时，AB间的电势差为

C. 整个过程中通过A点的电荷量为

D. 整个过程线框中产生的热量为

【答案】BCD

【解析】

【详解】AB．线框刚进入磁场时，AB产生感应电动势E=Bav，AB间的电势差是外电压，则有：，故A错误，B正确；

C．整个过程中通过A点的电荷量为：，对线框，根据动量定理得：，联立得：q=，故C正确；

D．整个过程线框中产生的热量等于线框动能的减少量，为．故D正确．

三、实验题（本大题共2小题，第9题8分，第10题12分，共20.0分）

9. 在学习安培力后，某学习小组利用安培力与磁感应强度关系测定磁极间的磁感应强度，实验装置如图所示，步骤如下：

①在弹簧测力计下端挂一n匝矩形线圈，将矩形线圈的短边完全置于U形磁铁N、S极之间的磁场中，则应使矩形线圈所在的平面与N、S极的连线_____________；

②在电路未接通时，记录线圈静止时弹簧测力计的读数；

③接通电路开关，调节滑动变阻器使电流表读数为I，记录线圈静止时弹簧测力计的读数，则线圈所受安培力为______________。

④用刻度尺测出矩形线圈短边的长度L；利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度_____________。

【答案】    ①. 垂直    ②.     ③.

【解析】

【详解】①[1]使矩形线圈所在的平面与N、S极的连线垂直，这样能使短边受到的安培力沿竖直方向，弹簧测力计保持竖直，方便测出拉力；

③[2]对线框受力分析知：受重力、安培力、弹簧的拉力，三力平衡，

F2+F安=mg，

又：

F1=mg，

所以线圈所受安培力

；

④[3]由安培力公式得：

F安=nBIL，

解得：

；

10. 某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等装置进行“验证动量守恒定律”的实验，如图所示，A、B两滑块做相向运动，已知安装在A、B两滑块上的窄片宽度均为d，在碰撞前滑块A、B经过光电门时，窄片挡光时间分别为和，碰撞后滑块A、B粘合在一起运动，运动方向与碰撞前滑块B运动方向相同，此后滑块A再次经过光电门时窄片挡光时间为。

（1）滑块A、B碰撞前速度的大小分别为vA=________，vＢ =___________．

（2）为了验证碰撞中动量守恒，除了上述已知条件外，还必须要测量的物理量有____________．

A．滑块A包括窄片的总质量m1

B．滑块B包括窄片的总质量m2

C．碰撞后滑块B经过光电门时窄片挡光的时间

D．两个光电门之间的距离L

（3）为了验证碰撞中动量守恒定律，需要验证的关系是____________________________________．（用题干中已知量字母和（2）问中所选已知量的字母表示）

【答案】    ①.     ②.     ③. AB    ④.

【解析】

【详解】（1）[1][2]滑块A、B碰撞前速度的大小分别为，；碰后共同速度：

（2）[3]要验证的关系式为

带入整理可得

则必须要测量的物理量有滑块AB包括窄片的总质量m1 m2

故选AB。

（3）[4]为了验证碰撞中动量守恒定律，需要验证关系是

四、计算题（本大题共3小题，11题10分，12题14分，13题16分，共40.0分）

11. 某研究小组在研究通电导线在磁场中的受到力方向跟哪些因素有关的实验中，把长L=0.2m的导体棒置于匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示。若导体棒中的电流I=2.0A，方向向左，导体棒受到的安培力大小为4×10-3N。（g取10m/s2）求：

（1）安培力的方向。

（2）磁感应强度大小

（3）若导体棒中电流大小为3A，导线棒L质量为6×10-4kg，则两根竖直细导线所受的拉力T各为多少？

【答案】（1）安培力的方向竖直向下；（2）0.01T；（3）

【解析】

【详解】（1）根据左手定则可知，安培力的方向书竖直向下；

（2）根据公式

解得

B = 0.01T

（3）由平衡条件知

解得

12. 在如图所示的平面直角坐标系xOy中，第一象限有竖直向下的匀强电场，第三、四象限有垂直于纸面向外、磁感应强度大小不同的匀强磁场。一质量为m、电量为+q的带电粒子沿x轴正向以初速度v0从A（0，1.5l）点射入第一象限，偏转后打到x轴上的C（，0）点。己知第四象限匀强磁场的磁感应强度大小为，不计粒子重力。

（1）求第一象限匀强电场的电场强度大小；

（2）若第三象限匀强磁场的磁感应强度大小为，求粒子从C点运动到P（0，-3l）点所用的时间。

【答案】（1）；（2）或

【解析】

【详解】（1）粒子在第一象限内做类平抛运动，则

解得

（2）粒子y方向末速度为

解得

合速度

方向与x轴正向成60°角，斜向右下，第四象限内粒子做匀速圆周运动，运动半径为r1，则

解得

设粒子运动的周期为T1，则

解得

如图1，粒子从C到P转过，运动时间为

粒子经P点进入第三象限后，设运动半径为r2，则

解得

设粒子运动的周期为T2，则

解得

如图2，粒子从P点再回到P点所用时间为

粒子从C点运动到P点所用的时间为

故粒子从C点运动到P点所用的时间为或。

13. 如图所示，足够长的平行金属导轨倾斜放置，导轨所在平面倾角，导轨间距，在水平虚线的上方有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，水平虚线下方有平行于导轨平面向下的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为。导体棒、垂直放置在导轨上，开始时给两导体棒施加约束力使它们静止在斜面上，现给棒施加沿斜面向上的拉力F，同时撤去对两导体棒的约束力，使沿斜面向上以的加速度做匀加速直线运动，棒沿斜面向下运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好，已知导体棒与导轨间的动摩擦因数均为，导体棒的质量均为，两导体棒组成的回路总电阻为，导轨的电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，，求：

(1)当棒运动的速度达到最大时，棒受到的拉力大小；

(2)当回路中的瞬时电功率为时，在此过程中，通过棒横截面的电量；

(3)当棒速度减为零时，在此过程中，拉力F对棒的冲量大小。

【答案】(1)1.5N；(2)1C；(3) 2.4N•s

【解析】

【详解】(1)根据右手定则可知通过回路电流为bacd，根据左手定则可知cd棒受到的安培力垂直斜面向下；
cd棒速度最大时受力平衡，根据平衡条件可得

mgsinθ=μFN

其中

FN=mgcosθ+B2I1L

对ab棒根据牛顿第二定律可得

F-mgsinθ-μmgcosθ-B1I1L=ma

联立解得

F=1.5N

(2)当回路中瞬时电功率为2W时，设回路中的电流强度为I2，根据电功率的计算公式可得

I22R=P

解得

I2=1A

此时ab棒的速度为v，则

解得

v=2m/s

此过程ab棒的位移x，则

根据电荷量计算公式可得

(3)当cd棒速度减为零时，在此过程中，平均电流强度为I′，对cd棒根据动量定理可得：

mgsinθ•t-μ（mgcosθ+B2I′L）t=0

即

mgsinθ•t-μmgcosθt+μB2LQ=0

在t时间内ab棒做匀加速直线运动，则

x=at2

v=at

通过导体棒的电荷量

解得

v=1.6m/s

t=1.6s

对ab棒根据动量定理可得

IF-mgsinθ•t-μmgcosθ•t-B1LQ=m•v-0

解得拉力F对ab棒的冲量大小

IF=2.4N•s