江苏省射阳县二中2015-2016学年高二上学期期末考试物理(选修)试卷

1 射阳县第二中学2015年秋学期期末考试

高二物理（选修）试题

时间：90分钟 总分：120分 命题人:陈玉岭

一、单项选择题：（每个题目有且仅有一个正确答案，每题3分，共30分）

1．一段长0.2 m、通有2.5 A电流的直导线，在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是( )．

A．如果B＝2 T，F一定是1 N

B．如果F＝0，B也一定为零

C．如果B＝4 T，F有可能是1 N

D．如果F有最大值，通电导线一定与B平行

2．如图所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是

( )．

A．磁铁对桌面的压力减小

B．磁铁对桌面的压力增大

C．磁铁对桌面的压力不变

D．以上说法都不对

3．如图所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流(自左向右看) ( )．

A．沿顺时针方向

B．先沿顺时针方向后沿逆时针方向

C．沿逆时针方向

D．先沿逆时针方向后沿顺时针方向

4．如图所示，一水平导轨处于与水平方向成45°角左上方的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动．现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动，已知棒与导轨间的动摩擦因数为μ，则 ( )．

A．金属棒所受摩擦力一直在减小

2 B．导轨对金属棒的支持力先变小后变大

C．磁感应强度先变小后变大

D．金属棒所受安培力恒定不变

5．如图所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象，关于回路中产生的感应电动势，下列论述正确的是 ( )．

A．图a中回路产生的感应电动势恒定不变

B．图b中回路产生的感应电动势一直在变大

C．图c中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感

应电动势

D．图d中回路产生的感应电动势先变小再变大

6．如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为 ( )．

A．c→a，2∶1 B．a→c，2∶1

C．a→c，1∶2 D．c→a，1∶2

7．如图所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，一带电油滴P恰好处于静止状态，则下列说法正确的是 ( )．

A．若仅撤去磁场，P可能做匀加速直线运动

B．若仅撤去电场，P可能做匀加速直线运动

C．若给P一初速度，P不可能做匀速直线运动

D．若给P一初速度，P可能做匀速圆周运动

8．速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图3所示，其中S0A＝23S0C，则下列相关说法中正确的是 ( )．

3 A．甲束粒子带正电，乙束粒子带负电

B．甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷

C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于EB2

D．若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为3∶2

9．如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低、由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为 ( )．

A.IB|q|aU，负 B.IB|q|aU，正

C.IB|q|bU，负 D.IB|q|bU，正

10.如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场．闭合开关K后，导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2.忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度B的大小为 ( )．

A.kIL(x1＋x2) B.kIL(x2－x1)

C.k2IL(x2＋x1) D.k2IL(x2－x1)

二、多项选择题：（每个题目有至少两个以上的正确答案，选错的不得分，漏选的得2分，全对的得5分，共30分）

11．如图所示，质量为M、长为L的直导线通有垂直纸面向外的电流I，被一绝缘线拴着并处在匀强磁场中，导线能静止在倾角为θ的光滑斜面上，则磁感应强度B的大小和方向可能是 ( )．

A．大小为Mgtan θIL，方向垂直斜面向上

4 B．大小为Mgsin θIL，方向垂直纸面向里

C．大小为MgIL，方向水平向右

D．大小为MgIL，方向沿斜面向下

12．光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20 cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m＝60 g、电阻R＝1 Ω、长为L的导体棒ab，用长也为L的绝缘细线悬挂，如图8－1－21所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T，当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成θ＝53°，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导轨电阻不计，sin 53°＝0.8，g＝10 m/s2则( )．

A．磁场方向一定竖直向下

B．电源电动势E＝3.0 V

C．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝3 N

D．导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J

13．如图所示为一个质量为m、带电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，圆环以初速度v0向右运动直至处于平衡状态，则圆环克服摩擦力做的功可能为 ( )．

A．0 B.12mv02

C.m3g22q2B2 D.12mv02－m2g2q2B2

14．如图所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路．线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计．在0至t1时间内，下列说法中正确的是 ( )．

5 A．R1中电流的方向由a到b通过R1

B．电流的大小为nπB0r223Rt0

C．线圈两端的电压大小为nπB0r223t0

D．通过电阻R1的电荷量nπB0r22t13Rt0

15．如图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨所在平面，将ab棒在导轨上无初速度释放，当ab棒下滑到稳定状态时，速度为v，电阻R上消耗的功率为P.导轨和导体棒电阻不计．下列判断正确的是( )．

A．导体棒的a端比b端电势低

B．ab棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动

C．若磁感应强度增大为原来的2倍，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时速度将变为原来的12

D．若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时的功率将变为原来的4倍

16．如图所示，足够长的光滑斜面上中间虚线区域内有一垂直于斜面向上的匀强磁场，一正方形线框从斜面底端以一定初速度上滑，线框越过虚线进入磁场，最后又回到斜面底端，则下列说法中正确的是 ( )．

A．上滑过程线框中产生的焦耳热等于下滑过程线框中产生的焦耳热

B．上滑过程线框中产生的焦耳热大于下滑过程线框中产生的焦耳热

C．上滑过程线框克服重力做功的平均功率等于下滑过程中重力的平均功率

D．上滑过程线框克服重力做功的平均功率大于下滑过程中重力的平均功率

三、计算题：（共60分，其中17题9分，18题12分，19题12分，20题13分，21题14分，请在规定的答题区域答题，否则不给分）

17．如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，一质量m＝

6 20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，取g＝10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：

(1)金属棒所受到的安培力的大小．

(2)通过金属棒的电流的大小．

(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值．

18．如图甲所示，光滑斜面的倾角α＝30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长L1＝1 m，bc边的边长L2＝0.6 m，线框的质量m＝1 kg，电阻R＝0.1 Ω，线框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用，已知F＝10 N．斜面上ef线(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的均匀磁场，磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙的B－t图象所示，时间t是从线框由静止开始运动时刻起计时的．如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh线的距离x＝5.1 m，取g＝10 m/s2.求：

(1)线框进入磁场前的加速度；

(2)线框进入磁场时匀速运动的速度v；

(3)线框整体进入磁场后，ab边运动到gh线的过程中产生的焦耳热．

19．如图所示，一带电粒子质量为m＝2.0×10－11 kg、电荷量q＝＋1.0×10－5 C，从静止开始经电压为U1＝100

V的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，粒子射出电场时的偏转角θ＝60°，并接着沿半径方

向进入一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，粒子射出磁场时的偏转角也为θ＝60°.已知偏转电场中金属板长L＝23 cm，圆形匀强磁场的半径

7 R＝103 cm，重力忽略不计．求：

(1)带电粒子经U1＝100 V的电场加速后的速率；

(2)两金属板间偏转电场的电场强度E；

(3)匀强磁场的磁感应强度的大小．

20．如图所示，在坐标系第一象限内有正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度E＝1.0×103 V/m，方向未知，磁感应强度B＝1.0 T，方向垂直纸面向里；第二象限的某个圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场B′(图中未画出)．一质量

m＝1×10－14 kg、电荷量q＝1×10－10 C的带正电粒子以某一速度v沿与x轴负方向成60°角的方向从A点进入第一象限，在第一象限内做直线运动，而后从B点进入磁场B′区域．一段时间后，粒子经过x轴上的C点并与x轴负方向成60°角飞出．已知A点坐标为(10，0)，C点坐标为(－30，0)，不计粒子重力．

(1)判断匀强电场E的方向并求出粒子的速度v；

(2)画出粒子在第二象限的运动轨迹，并求出磁感应强度B′；

(3)求第二象限磁场B′区域的最小面积．

21．如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨相距为1 m，导轨平面与水平面的夹角θ＝37°，其上端接一阻值为3 Ω的灯泡D.在虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场，且磁感应强度B＝1 T，磁场区域的宽度为d＝3.75 m，导体棒a的质量ma＝0.2