期中测试卷测（含答案解析）-人教版高中物理高二上册（选必2）

这是一份期中测试卷测（含答案解析）-人教版高中物理高二上册（选必2），共9页。试卷主要包含了全卷满分100分，本卷的考试范围等内容，欢迎下载使用。
1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.无特殊说明,本试卷中重力加速度g取10 m/s2。
3.本卷的考试范围:第一章~第二章。
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求)
1.如图所示,在空间内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,一个点电荷固定在磁场中的O点,另一个带负电的粒子在水平面内恰好做匀速圆周运动。某时刻,突然撤去点电荷,用实线表示撤去点电荷之前粒子的运动轨迹,用虚线表示撤去点电荷之后粒子的运动轨迹,则粒子的运动轨迹正确的是( )

2.如图所示,将一轻质矩形弹性软线圈ABCD中A、B、C、D、E、F六点固定,E、F为AD、BC边的中点。一不易形变的长直导线在E、F两点处固定,现将矩形绝缘软线圈中通入电流I1,直导线中通入电流I2,已知I1≪I2,长直导线和线圈彼此绝缘。则稳定后软线圈大致的形状可能是( )

3.如图所示为回旋加速器工作原理示意图,D1和D2是两个半径相同的半圆金属盒,匀强磁场的磁感应强度方向与盒面垂直,一个质量为m的带电粒子(不计重力)在加速器的中央A点从速度为0开始,被两盒缝隙间的电场不断加速,最后该粒子离开回旋加速器时的速度大小为v。则在此过程中,下列说法正确的是( )
A.该粒子所受的磁场力对其做负功
B.该粒子所受的电场力对其不做功
C.该粒子所受的磁场力对其做的功为12mv2
D.该粒子所受的电场力对其做的功为12mv2
4.如图甲所示,某同学在研究电磁感应现象时,将一线圈两端与电流传感器相连,强磁铁从长玻璃管上端由静止下落,电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像,t2时刻电流为0,如图乙所示。下列说法正确的是( )

A.在t2时刻,穿过线圈的磁通量的变化率为0
B.在t1到t2时间内,强磁铁的加速度大于重力加速度
C.强磁铁穿过线圈的过程中,受到线圈的作用力先向上后向下
D.在t1到t3时间内,强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
5.如图所示,AB平行于CD,相距为d,两边之间有垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为e的电子在AB边某点沿与AB边成30°角方向以v0入射,与CD边成60°角出射,则磁感应强度大小是( )
A.B=mv0(3+1)ed
B.B=(3+1)mv0ed
C.B=mv0(3−1)ed
D.B=(3−1)mv0ed
6.如图所示,足够长的光滑导轨固定在水平面内,导轨间距为L,左侧接有一电动势为E的电源,导轨间存在垂直于水平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。长度为L、质量为m、电阻为R的导体棒静止放在导轨上,除了导体棒有电阻外,其余电阻忽略不计,导体棒与导轨接触良好,始终垂直于导轨。现在闭合开关,同时对导体棒施加一水平向右的恒力F,下列说法正确的是( )
A.导体棒受到的安培力一直增大
B.导体棒受到的安培力的方向始终不变
C.导体棒能够达到的最大速度为FR+BLEB2L2
D.导体棒能够达到的最大速度为FR−BLEB2L2
7.一种污水流量计如左图所示,其原理可以简化为如右图所示模型。废液中的大量正、负离子以速度v(未知)从直径为d的圆柱形容器右侧流入左侧流出,容器处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中(流量Q等于单位时间通过容器横截面的液体的体积)。下列说法正确的是( )
A.右图中N点的电势低于M点的电势
B.正、负离子所受洛伦兹力的方向相同
C.当污水中离子的浓度升高时,M、N两点间的电势差不变
D.推算废液的流量不需要测量M、N两点间的电势差
8.如图所示,两电阻不计的光滑平行导轨水平放置,MN部分的宽度为2l,PQ部分的宽度为l,金属棒a和b的质量分别为2m和m,其电阻大小分别为2R和R,a和b分别静止在MN和PQ上,垂直于导轨且相距足够远,整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。现对金属棒a施加水平向右的恒力F,两棒运动时始终保持平行且a总在MN上运动,b总在PQ上运动,经过足够长时间后,下列说法正确的是 ( )
A.回路中的感应电动势为零
B.流过金属棒a的电流大小为F3Bl
C.金属棒a和b均做匀速直线运动
D.金属棒a和b均做加速度相同的匀加速直线运动
二、多项选择题(本大题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
9.为防止意外发生,游乐场的大型设施都配备有电磁阻尼装置,如图所示为某款阻尼缓冲装置的原理示意图。带有光滑轨道的机械主体,能产生垂直缓冲轨道平面的匀强磁场,边缘绕有闭合矩形线圈abcd的高强度缓冲滑块撞到竖直墙时,被瞬间强制制动,机械主体以及磁场由于惯性继续缓冲减速,对缓冲过程,下列说法正确的是( )
A.线圈bc段受到向右的安培力
B.同一匝线圈中b端的电势高于c端的电势
C.线圈ab段中电流方向为由b到a
D.若磁场反向,则装置起不到缓冲作用
10.如图所示,放置在水平桌面上的单匝正方形线圈在大小为F的水平外力作用下以速度v向右匀速进入方向竖直向上的匀强磁场区域(图中虚线为磁场边界)。第二次在大小为2F的水平外力作用下以3v向右匀速进入同一匀强磁场。线圈的边长为L,电阻为R。下列说法正确的是 ( )
A.线圈受到的摩擦力大小为0.5F
B.线圈受到的摩擦力大小为0.75F
C.磁场的磁感应强度大小为FR2L2v
D.磁场的磁感应强度大小为FRL2v
11.如图(a)所示,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一小金属圆环L,圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时( )

A.在t2~t3时间内,a点的电势始终比d点的电势高
B.在t3~t4时间内,L有扩张趋势
C.在t1~t2时间内,L内有顺时针方向的感应电流
D.在t2~t3时间内,L内有逆时针方向的感应电流
12.如图所示,空间有垂直于坐标系xOy平面向外的匀强磁场。t=0时,带电粒子a从O点沿x轴负方向射出;t1时刻,a与静置于y轴上P点的靶粒子b发生正碰,碰后a、b结合成粒子c,t2时刻,c第一次沿y轴负方向通过x轴上的Q点。已知t1∶t2=1∶6,不考虑粒子间的静电力作用,忽略碰撞时间,则( )
A.b粒子带负电
B.a和c的电荷量之比为1∶2
C.a和c的速率之比为5∶2
D.a和b的质量之比为1∶4
三、非选择题(本大题共6小题,共60分)
13.(6分)某兴趣小组的同学为了测量如图甲所示的磁极已知的方形磁铁磁极表面附近磁场的磁感应强度的大小,设计了如图乙所示的装置,图乙中两根完全相同的轻弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘连接。已知方形磁铁的长度远大于金属棒的长度,现进行如下操作:
a.断开开关S,用刻度尺测量出两根轻弹簧的长度均为l1;b.用刻度尺测量出金属棒ab的长度为L;c.将方形磁铁置于金属棒ab附近,使方形磁铁在金属棒ab处的磁场垂直于纸面向里(可视为匀强磁场);
d.闭合开关S,待系统稳定后,记录电流表的示数为I,用刻度尺测量出两根轻弹簧的长度均为l2;
e.保持方形磁铁与金属棒ab的距离不变,在小范围内改变方形磁铁相对于金属棒ab的位置,重复实验。
回答下列问题:
(1)l2 l1(选填“>”“=”或“(2分) (2)不需要(2分) (3)2k(l2−l1)IL(2分)
解析 (1)由左手定则可知金属棒ab受到向下的安培力,轻弹簧的长度增大,所以l2>l1。(2)(3)设金属棒ab的质量为m,轻弹簧的原长为l0,开关S断开时,由平衡条件得mg=2k(l1-l0),开关S闭合后,由平衡条件得mg+BIL=2k(l2-l0),解得B=2k(l2−l1)IL。由上述分析可知实验中不需要测量金属棒ab的质量。
14.答案 (1)4.800(3分) (2)穿过螺线管的磁通量的变化量(3分) (3)1Δt(3分)
解析 (1)螺旋测微器的读数为4.5 mm+0.01×30.0 mm=4.800 mm。
(2)多次实验中,在光电门挡光时间Δt内,强磁铁相对螺线管的位置变化均相同,表明在Δt时间内,穿过螺线管的磁通量的变化量不变,即小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是在Δt时间内穿过螺线管的磁通量的变化量。
(3)根据E=nΔΦΔt可知,在螺线管匝数不变、穿过螺线管的磁通量的变化量不变时,感应电动势E与Δt成反比,E-Δt图像为曲线,而感应电动势E与1Δt成正比,E-1Δt图像为一条过原点的倾斜直线,为了使画出的图像为一条直线,最简单的改进办法是以1Δt为横坐标。
15.答案 (1)BL2βt02(R+r) 自上而下 (2)B2L4β2t02R4(R+r)2
解析 (1)t0时刻导体棒的角速度为ω0=βt0(1分)
此时产生的感应电动势为E=12BL2ω0(2分)
感应电流大小为I=ER+r(1分)
解得I=BL2βt02(R+r)(1分)
由右手定则可知,通过小灯泡的电流方向自上而下。
(2)小灯泡的额定功率为P=I2R(2分)
解得P=B2L4β2t02R4(R+r)2(1分)
16.答案 (1)32mg (2)12mgr
解析 (1)设两棒相碰前瞬间棒乙的速度大小为v1,
对棒乙沿圆弧导轨运动的过程,根据机械能守恒定律有12mv12=mgr(1分)
解得v1=2gr(1分)
两棒相碰前瞬间,棒乙受到的支持力与重力mg的合力提供向心力,
有2N'-mg=mv12r(2分)
解得N'=32mg(1分)
根据牛顿第三定律可知N=N'=32mg(1分)
(2)设两棒相碰并粘在一起后瞬间的速度大小为v2,
根据动量守恒定律有mv1=2mv2(1分)
解得v2=gr2(1分)
两棒粘在一起在磁场中运动的过程中,根据能量守恒定律有
Q=12×2mv22(1分)
解得Q=12mgr(1分)
17.答案 (1)2mv0qR (2)mv022qR (3)43+4π3Rv0
解析 (1)以最大半径从OM穿出磁场,则有
r=R2(1分)
运动轨迹如图所示
在匀强磁场中洛伦兹力提供向心力,有
qv0B=mv02r(1分)
联立解得B=2mv0qR(1分)
(2)设粒子射出磁场的位置为Q,根据题意,由粒子在电场中运动时轨迹的对称性,作出粒子运动轨迹如图所示(1分)
由几何关系有OQ=R cs 30°=32R(1分)
粒子从P点进入磁场,粒子在电场中做类斜上抛运动,根据对称性可知OQ=v0 cs θ·t1(1分)
v0 sin θ=at1(1分)
又有qE=ma(1分)
联立解得E=mv022qR(1分)
(3)粒子从P点进入磁场后,根据对称性可知,粒子的运动轨迹仍刚好与磁场边界相切,并从O点射出磁场,则粒子在磁场中运动的时间
t磁=2×23×2πmqB=4πR3v0(1分)
粒子在电场中运动的时间t电=4t1=43Rv0(1分)
因此粒子在电场和磁场中运动的总时间
t=t电+t磁=43+4π3Rv0(1分)
18.答案 (1)东 (2)2mvqR (3)Rarcsin2232v (4)Rarcsin(2−1)v
解析 (1)根据左手定则可知,正对地心射入的粒子进入地磁场后的偏转方向为东;(2分)
(2)正对地心O的粒子恰好打到地球表面的轨迹如图所示
根据几何关系有r12+(2R)2-r1=R(1分)
解得r1=R2(1分)
由洛伦兹力提供向心力有qvB=mv2r1(1分)
解得地磁场的磁感应强度大小为B=mvqr1=2mvqR(1分)
(3)正对地心O的粒子恰好打到地球表面,设转过的圆心角为α,根据几何关系有sin α=223(2分)
粒子在磁场中运动的周期为T=2πr1v=πRv(1分)
运动时间t=α2π×T(1分)
解得t=Rarcsin2232v(1分)
(4)粒子从进入磁场到打到地球表面运动距离最小时,运动时间最短,对应轨迹如图所示
设打在地面的点为K,轨迹的圆心为O2,圆心角为β
根据几何关系有sin β2=2R−R2r1=2-1(2分)
最短时间t=β2π×T(1分)
解得t=Rarcsin(2−1)v(1分)