期中检测（含答案解析）-教科版版高中物理高二上学期（选必二）

这是一份期中检测（含答案解析）-教科版版高中物理高二上学期（选必二），共11页。试卷主要包含了8 V，4 W等内容，欢迎下载使用。
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.无特殊说明,本试卷中重力加速度g取10 m/s2。
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.如图,真空冶炼炉、动圈式扬声器和磁电式电流表都有导线绕制的线圈,关于这三种器件的说法正确的是( )
A.真空冶炼炉线圈中应通入较大的恒定电流,才能使炉中金属容易熔化
B.动圈式扬声器是利用通电线圈在磁场中受安培力作用的原理工作的
C.磁电式电流表在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀强磁场
D.动圈式扬声器和磁电式电流表都是根据电磁感应原理工作的
2.已知通电长直导线周围磁场的磁感应强度大小与导线中的电流大小成正比。有四条垂直于纸面的长直固定导线,电流方向如图所示,其中a、b、c三条导线到d导线的距离相等,三条导线与d的连线互成120°角,四条导线中的电流大小都为I,其中a导线对d导线的安培力大小为F。现突然把b、c导线中的电流方向同时改为垂直于纸面向外,电流大小同时变为原来的2倍,则此时d导线所受安培力的合力( )
A.大小为3F,方向为a→d
B.大小为3F,方向为d→a
C.大小为2F,方向为a→d
D.大小为F,方向为d→a
3.“一卡通”是学校等单位常用的辅助支付手段,其内部有一个多匝线圈,当刷卡机发出电磁信号时,置于刷卡机上的“一卡通”线圈的磁通量发生变化,产生电信号。“一卡通”内部多匝线圈俯视图可简化为如图甲所示,当垂直于线圈平面向里的磁场B随时间t变化的关系如图乙所示时( )

A.0~t0时间内,线圈中感应电流沿顺时针方向
B.0~t0时间内,线圈中感应电流的大小恒定
C.0~t0和t0~3t0两段时间内,线圈中感应电流的方向相同
D.0~t0和t0~3t0两段时间内,线圈中感应电流的大小相等
4.如图所示,仅在第一象限存在垂直于xOy平面的匀强磁场,方向未知。一个质量为m、电荷量为-q(q>0)、不计重力的带电粒子从x轴上的A点以大小为v的速度沿与x轴正方向成60°角的方向射入匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一象限。已知OA=a。下列说法正确的是( )
A.匀强磁场方向垂直于xOy平面向里
B.改变粒子的电性,粒子在磁场中运动的时间将变短
C.粒子速度大小变为v2,方向不变,粒子能够到达O点
D.该匀强磁场的磁感应强度大小为B=3mv2qa
5.如图所示,MN、PQ为水平光滑金属导轨(电阻忽略不计),MN、PQ相距L=50 cm,导体棒AB在两轨道间的电阻为r=0.5 Ω,且可以在MN、PQ上滑动,定值电阻R1=3 Ω、R2=6 Ω,整个装置放在磁感应强度大小为B=2.0 T的匀强磁场中,磁场方向垂直于整个导轨平面,现用水平外力F拉着AB棒向右以v=4 m/s的速度做匀速运动,则( )
A.导体棒AB产生的感应电动势E=8 V
B.导体棒AB两端的电压UAB=0.8 V
C.导体棒AB受到的外力F=1.6 N
D.定值电阻R1和R2的总电功率为6.4 W
6.为防止航天员在长期失重状态下肌肉萎缩,我国在空间站中安装了用于锻炼上、下肢肌肉的“太空自行车”,其工作原理可简化成如图所示的模型,航天员锻炼时,半径为r的金属圆盘在磁感应强度大小为B、方向垂直盘面向里的匀强磁场中以角速度ω匀速转动,阻值为R的定值电阻连接在从圆盘中心和边缘处电刷上引出的两根导线上,电路中其他电阻和圆盘电阻均忽略不计,则( )
A.仅改变角速度ω的大小,通过定值电阻的电流保持不变
B.仅改变磁场的磁感应强度的大小,通过定值电阻的电流保持不变
C.定值电阻的热功率与ω成正比
D.若航天员锻炼时消耗的能量有40%转化为电能,则在锻炼的t时间内航天员消耗的能量为5B2ω2r4t8R
7.如图所示,在直角三角形ABC区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一个电子从A点沿AC边进入磁场,从BC边离开磁场,速度方向偏转了30°。已知AB=L,∠ACB=30°,元电荷为e,电子的质量为m,不计重力,则电子的速率为(tan 15°=2-3)( )
A.(2+3)eBL2m B.(2−3)eBL2m
C.(3+3)eBL2m D.(3−3)eBL2m
8.如图所示,宽度为3L的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里。磁场左侧有一个边长为L的单匝正方形导体线框,其总电阻为R,线框所在平面与磁场方向垂直。线框以速度v向右匀速穿过磁场区域,以线框cd边刚进入磁场的时刻为计时起点,规定电流沿逆时针方向为正,安培力F向左为正。则以下关于线框中的感应电流I,a、b两点间的电势差Uab,安培力F和线框的发热功率P随时间变化的图像正确的是( )


二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.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.甲图中要增大粒子的最大动能,可增大磁感应强度
B.乙图中可判断出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v=BE
D.丁图中若导体为金属,稳定时C板电势低
10.如图甲所示,电阻r=25 Ω、匝数n=400的线圈两端与电阻R相连,电阻R的阻值为R=75 Ω。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场,线圈中的磁通量按图乙所示的规律变化。下列说法正确的是( )

A.通过R的电流方向为由A到B
B.线圈两端的电压为200 V
C.R的电功率为300 W
D.0~0.1 s时间内通过电阻R的电荷量为0.1 C
11.两平行、光滑的直导轨与水平面的夹角为θ,导轨在垂直于导轨平面向下的匀强磁场中,两根长度、材料均相同的匀质金属棒P、Q垂直放在导轨上,一根足够长的轻质细绳跨过如图所示的轻质定滑轮,一端连接一重物,另一端连接金属棒Q,定滑轮右侧的细绳和导轨平行,将两金属棒同时由静止释放,经过一段时间后,金属棒P的速度始终为v。已知金属棒Q的质量为2m,金属棒P和重物的质量均为m,两金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,闭合回路中除两金属棒以外的电阻均不计,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A.金属棒Q的最大速度为v3
B.金属棒Q的最大加速度为g3
C.金属棒P、Q的加速距离之比为3∶1
D.金属棒P的速度为v后,金属棒Q上消耗的功率为4mgv27
12.如图所示,垂直于边界的分界线MN将宽度为L的区域分成上下两部分,上面部分存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为2B0的匀强磁场,下面部分存在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B0的匀强磁场。从M处垂直于磁场方向射入速度大小不同、质量均为m、电荷量均为q的正离子(不计离子重力和离子间相互作用力),离子入射方向与MN夹角为30°。如果离子垂直于右边界射出磁场区域,则离子的入射速度大小和出射点偏离MN的距离可能为( )
A.2LqB0m,(2-3)L
B.2LqB0m,(2−3)7L
C.4LqB05m,(2−3)4L
D.4LqB011m,(2−3)11L
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的S极位于两导轨的正上方,N极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
(1)在图中画出连线,完成实验电路;要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向运动。
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:
A.适当减小两导轨间的距离
B.换一根更长的金属棒(材料、粗细相同)
C.适当增大金属棒中的电流
其中可行的是 (填选项前的字母)。
(3)根据磁场会对电流产生作用力的原理,人们发明了 (填选项前的字母)。
A.回旋加速器 B.电磁炮 C.质谱仪
14.(8分)小李同学用如图所示电路研究自感现象。
小李同学用图中(1)、(2)两个电路研究通电自感和断电自感现象,图中L是一带铁芯的线圈,直流电阻忽略不计,A、B是额定电压为1.5 V的灯泡,直流电源为一节新的干电池。两电路开关S闭合后,会看到:小灯泡A将 (选填“慢慢变亮”“立即变亮”或“立即变亮,然后慢慢熄灭”);小灯泡B将 (选填“慢慢变亮”“立即变亮”或“立即变亮,然后慢慢熄灭”);待电路稳定后将S断开,小灯泡A将 (选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下,然后熄灭”);S断开后,小灯泡B将 (选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下,然后慢慢熄灭”)。
15.(9分)半径为L的光滑的圆形导体环CDNM处于垂直于纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场内,其左侧留有一小缺口CD,右侧与磁场外的电路连接,如图所示。总阻值为R、长为4L、质量为m的金属棒ab在大小为F的恒力作用下从CD位置由静止沿导轨向右运动,经过圆环圆心O时的速度为v,外电路中定值电阻阻值也为R,其余电阻不计,电容器的电容为C。求:
(1)金属棒经过O点时,金属棒两端的电势差Uab;
(2)金属棒经过O点时,电容器的电荷量q;
(3)从开始到金属棒经过O点的过程中,金属棒克服安培力做的功W。
16.(10分)如图所示,两光滑金属导轨间距为1 m,固定在绝缘桌面上的导轨部分是水平的,且处在磁感应强度大小为1 T、方向竖直向下的有界匀强磁场中(导轨其他部分所在处无磁场),电阻R的阻值为2 Ω,桌面距水平地面的高度为H=1.25 m,金属杆ab的质量为0.1 kg、电阻为1 Ω。现将金属杆ab从导轨上距桌面高度为h=0.45 m的位置由静止释放,其落地点距桌面左边缘的水平距离为x=1 m。空气阻力不计,离开桌面前金属杆ab与金属导轨垂直且接触良好。求:
(1)金属杆刚进入磁场时,切割磁感线产生的感应电动势E;
(2)金属杆刚穿出匀强磁场时的速度大小和克服安培力所做的功;
(3)金属杆穿过匀强磁场的过程中,通过金属杆某一横截面的电荷量。
17.(12分)如图所示,在xOy坐标系内边长为a的OABC正方形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一束质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以不同的初速率v0从M点沿与y轴正方向成30°角的方向射入磁场,已知OM=12a,粒子的重力不计。求:
(1)带电粒子在磁场中运动的最长时间;
(2)粒子从x轴上O~C间穿出磁场的速率范围。
18.(15分)如图所示,O-xyz坐标系的y轴竖直向上,在yOz平面左侧-2l