内容正文:
高二年级·月月考·物理选择性必修第二册
月考二第二章至第五章
(月考一占30%,月考二占70%)
本试卷共15题,分值100分。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1∼7题只有一项是符合题目要求,每小题4分;第8∼10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,一通电直导线位于匀强磁场中,导线与磁场方向垂直。磁场的磁感应强度,导线长度。当导线中的电流时,该导线所受安培力的大小为( )
A. 0.02N B. 0.03N C. 0.04N D. 0.08N
2. 安检门是一个用于安全检查的“门”,“门框”内有线圈,线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门,金属物品中会被感应出涡流,涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流,从而报警,关于安检门的说法正确的是( )
A. 安检门能检查出毒贩携带的毒品
B. 如果“门框”的线圈中通上恒定电流,安检门也能正常工作
C. 安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
D. 安检门工作时,主要利用了电流的热效应原理
【课本P51改编】
3. 图甲为交流发电机示意图,图中两磁极之间的磁场可近似为匀强磁场,A为理想电流表,线圈绕垂直于磁场的水平轴 沿逆时针方向匀速转动。从图示位置开始计时,电刷E、F 之间的电压随时间变化的图像如图乙所示。已知,其它电阻不计,下列说法正确的是( )
A. 时,线圈平面与磁感线垂直
B. t=0时,线圈中感应电流的方向为ABCDA
C. E、F之间电压的瞬时值表达式为
D. 当线圈从图示位置转过时,电流表的示数为0.5 A
4. 如图所示,在国庆60周年阅兵盛典上,我国预警机“空警-2000”在天安门上空时机翼保持水平,以120m/s的速度自东向西飞行。该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50m,北京地区地磁场的竖直分量向下,大小为4.5×10-5T,则( )
A. 两翼尖之间的电势差为0
B. 两翼尖之间的电势差为2.7V
C. 飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高
D. 飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低
【课本P88·A3改编】
5. 如图是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路,某时刻电路中正形成如图所示方向的电流,此时电容器的上极板带负电,下极板带正电。下列说法正确的是( )
A. 该时刻电容器处于放电状态
B. 该时刻线圈中的磁场能正在增大
C. 若在线圈中插入铁芯,则发射电磁波的频率变小
D. 若增大电容器极板间的距离,则发射电磁波的频率变小
6. 质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示,下列表述正确的是( )
A. M带正电,N带负电
B. M的速率小于N的速率
C. 洛伦兹力对M做正功,对N做负功
D. M的运行时间等于N的运行时间
7. 如图为远距离交流输电的简化电路图,变压器均为理想变压器,发电机输出电功率、升压变压器原线圈两端电压和输电线总电阻保持不变,移动副线圈滑片可以改变副线圈匝数,若将升压变压器的原、副线圈匝数比从提高到时,则用户端得到的电功率增加了( )
A. B. C. D.
8. 如图,匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场的方向垂直纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量同种电荷,其中a静止,b向右做匀速运动,c向左做匀速运动,比较它们的重力、、间的关系,正确的是( )
A. 最大 B. 最小 C. 最大 D. 最小
9. 竖直放置的平行光滑导轨,其电阻不计,磁场方向如图所示,磁感应强度大小为B=0.5 T,导体ab及cd长均为0.2 m,电阻均为0.1 Ω,重均为0.1 N,现用力向上推动导体ab,使之匀速上升(与导轨接触良好),此时cd恰好静止不动,那么ab上升时,下列说法正确的是( )
A. ab受到的推力大小为0.2N
B. ab向上的速度为2 m/s
C. 在2 s内,推力做功转化的电能是0.2J
D. 在2 s内,推力做功为0.8J
10. 如图,OACD为矩形,OA边长为L,其内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为q的粒子从O点以速度垂直射入磁场,速度方向与OA的夹角为,粒子刚好从A点射出磁场,不计粒子的重力,,下列说法正确的是( )
A. 粒子带正电
B. 粒子做圆周运动的轨道半径
C. 减小粒子的入射速度,粒子在磁场区域内的运动时间不变
D. 增大粒子的入射速度,粒子一定从AC边射出
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 如图甲,在垂直纸面向里的匀强磁场中,一个单匝线圈与一个电容器相连,线圈平面与匀强磁场垂直,电容器的电容,穿过线圈的磁通量随时间t的变化如图乙所示,则线圈中磁通量的变化率为_________,电容器所带电荷量为_________C。
12. 如图甲,某实验小组用电压传感器研究电感线圈特性,图甲中三个灯泡相同,灯泡电阻不变。t=0时,闭合开关S,当电路达到稳定状态后再断开开关,与传感器相连的电脑记录的电感线圈L两端电压u随时间t变化的u-t图像如图乙所示。不计电源内阻,电感线圈L的自感系数很大且不计直流电阻。
(1)开关S闭合瞬间,流经灯 L₁的电流I₁________(选填“大于”“小于”或“等于”)流经灯L₂的电流I₂,灯L₃亮度变化情况是____________(选填“逐渐变亮”或“突然变亮”)。
(2)开关S断开瞬间,灯 L₂____________(选填“会”或“不会”)闪亮。
(3)图乙中电压 U₁与 U₂的比值为__________。
(2024·北京卷·18)
13. 如图甲所示为某种“电磁枪”的原理图。在竖直向下的匀强磁场中,两根相距L的平行长直金属导轨水平放置,左端接电容为C的电容器,一导体棒放置在导轨上,与导轨垂直且接触良好,不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦。已知磁场的磁感应强度大小为B,导体棒的质量为m、接入电路的电阻为R。开关闭合前电容器的电荷量为Q。
(1)求闭合开关瞬间通过导体棒的电流I;
(2)求闭合开关瞬间导体棒的加速度大小a;
(3)在图乙中定性画出闭合开关后导体棒的速度v随时间t的变化图线。
14. 图甲所示电路中,匝数的圆形线圈与匀强磁场垂直放置,磁场的磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图乙所示,已知线圈的总电阻、横截面积,电路中的电阻、,电容器的电容,t=1s时回路电流已稳定,求:
(1)感应电动势E;
(2)线圈两端的电压U;
(3)电容器极板上所带的电荷量q。
15. 在平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示.不计粒子重力,求
(1)M、N两点间的电势差UMN ;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.
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高二年级·月月考·物理选择性必修第二册
月考二第二章至第五章
(月考一占30%,月考二占70%)
本试卷共15题,分值100分。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1∼7题只有一项是符合题目要求,每小题4分;第8∼10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,一通电直导线位于匀强磁场中,导线与磁场方向垂直。磁场的磁感应强度,导线长度。当导线中的电流时,该导线所受安培力的大小为( )
A. 0.02N B. 0.03N C. 0.04N D. 0.08N
【答案】A
【解析】
【详解】根据
代入数据得
故选A。
2. 安检门是一个用于安全检查的“门”,“门框”内有线圈,线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门,金属物品中会被感应出涡流,涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流,从而报警,关于安检门的说法正确的是( )
A. 安检门能检查出毒贩携带的毒品
B. 如果“门框”的线圈中通上恒定电流,安检门也能正常工作
C. 安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
D. 安检门工作时,主要利用了电流的热效应原理
【答案】C
【解析】
【详解】ABC.安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理:线圈中的交变电流产生交变的磁场,会在金属物品中产生交变的感应电流,而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流,引起线圈中交变电流发生变化,从而被探测到,则安检门可以检查出旅客携带的金属水果刀,而不能检查出毒贩携带的毒品,若“门框”的线圈中通上恒定电流,而不是交变电流则无法产生感应电流,安检门不能正常工作。故AB错误,C正确;
D.安检门工作时,主要利用了电磁感应原理,故D错误。
故选C。
【课本P51改编】
3. 图甲为交流发电机示意图,图中两磁极之间的磁场可近似为匀强磁场,A为理想电流表,线圈绕垂直于磁场的水平轴 沿逆时针方向匀速转动。从图示位置开始计时,电刷E、F 之间的电压随时间变化的图像如图乙所示。已知,其它电阻不计,下列说法正确的是( )
A. 时,线圈平面与磁感线垂直
B. t=0时,线圈中感应电流的方向为ABCDA
C. E、F之间电压的瞬时值表达式为
D. 当线圈从图示位置转过时,电流表的示数为0.5 A
【答案】C
【解析】
【详解】A.t=0.01s时,电动势有最大值,根据
可知穿过线圈平面的磁通量最小,线圈平面与磁感线平行。故A 错误;
B.t=0时,根据楞次定律可知,线圈中感应电流的方向为DCBAD。故B错误;
C.由乙图可知E、F之间电压的瞬时值表达式为
故C 正确;
D.电流表示数为有效值,所以
故D错误。
故选C。
4. 如图所示,在国庆60周年阅兵盛典上,我国预警机“空警-2000”在天安门上空时机翼保持水平,以120m/s的速度自东向西飞行。该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50m,北京地区地磁场的竖直分量向下,大小为4.5×10-5T,则( )
A. 两翼尖之间的电势差为0
B. 两翼尖之间的电势差为2.7V
C. 飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高
D. 飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由可得,两翼尖间的电势差为
故AB错误;
CD.由右手定则可知,电路中若有感应电流,其方向自右向左,因飞机此时作为电源处理,故电势应为左方向高,故C正确,D错误。
故选C。
【课本P88·A3改编】
5. 如图是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路,某时刻电路中正形成如图所示方向的电流,此时电容器的上极板带负电,下极板带正电。下列说法正确的是( )
A. 该时刻电容器处于放电状态
B. 该时刻线圈中的磁场能正在增大
C. 若在线圈中插入铁芯,则发射电磁波的频率变小
D. 若增大电容器极板间的距离,则发射电磁波的频率变小
【答案】C
【解析】
【详解】AB.此时电容器正在充电,电场能增大,磁场能减小。故AB错误;
C.根据
若在线圈中插入铁芯,则L变大,发射电磁波的频率变小。故C 正确;
D.根据
若增大电容器极板间的距离,则电容C 减小,f变大。故D错误。
故选C。
6. 质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示,下列表述正确的是( )
A. M带正电,N带负电
B. M的速率小于N的速率
C. 洛伦兹力对M做正功,对N做负功
D. M的运行时间等于N的运行时间
【答案】D
【解析】
【详解】A.由左手定则判断出M带负电荷,N带正电荷。故A错误;
B.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力
解得
由图可知N的半径小于M的半径,所以M的速率大于N的速率。故B错误;
C.洛伦兹力方向与速度方向始终垂直,所以洛伦兹力对粒子不做功。故C错误;
D.粒子在磁场中运动半周,即时间为其周期的一半,而周期为
与粒子运动的速度无关,所以M的运行时间等于N的运行时间。故D正确。
故选D。
7. 如图为远距离交流输电的简化电路图,变压器均为理想变压器,发电机输出电功率、升压变压器原线圈两端电压和输电线总电阻保持不变,移动副线圈滑片可以改变副线圈匝数,若将升压变压器的原、副线圈匝数比从提高到时,则用户端得到的电功率增加了( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知升压变压器原线圈中电流
当升压变压器的原、副线圈匝数比为时,根据变压器的电流与匝数关系有
输电线总电阻消耗的电功率为
联立可得
用户端得到的电功率
当升压变压器的原、副线圈匝数比为时,可得
用户端得到的电功率
用户端得到的电功率增加了
故选B。
8. 如图,匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场的方向垂直纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量同种电荷,其中a静止,b向右做匀速运动,c向左做匀速运动,比较它们的重力、、间的关系,正确的是( )
A. 最大 B. 最小 C. 最大 D. 最小
【答案】CD
【解析】
【详解】由于a静止,则,电场力向上,带负电荷,由左手定则,b受洛伦兹力竖直向下,则
由左手定则,c受洛伦兹力竖直向上,则
由此可知
故选CD。
9. 竖直放置的平行光滑导轨,其电阻不计,磁场方向如图所示,磁感应强度大小为B=0.5 T,导体ab及cd长均为0.2 m,电阻均为0.1 Ω,重均为0.1 N,现用力向上推动导体ab,使之匀速上升(与导轨接触良好),此时cd恰好静止不动,那么ab上升时,下列说法正确的是( )
A. ab受到的推力大小为0.2N
B. ab向上的速度为2 m/s
C. 在2 s内,推力做功转化的电能是0.2J
D. 在2 s内,推力做功为0.8J
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.根据题意,对cd棒分析,根据平衡条件有
对ab棒分析,根据平衡条件有
联立解得
故A正确;
B.导体ab切割磁感线,产生的感应电动势为
则感应电流为
安培力为
联立解得
故B正确;
C.在2 s内,推力做功转化的电能是
故C错误;
D.在2 s内,推力做功为
故D正确。
故选ABD。
10. 如图,OACD为矩形,OA边长为L,其内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为q的粒子从O点以速度垂直射入磁场,速度方向与OA的夹角为,粒子刚好从A点射出磁场,不计粒子的重力,,下列说法正确的是( )
A. 粒子带正电
B. 粒子做圆周运动的轨道半径
C. 减小粒子的入射速度,粒子在磁场区域内的运动时间不变
D. 增大粒子的入射速度,粒子一定从AC边射出
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由题意知粒子在磁场中运动的轨迹如图
可知粒子所受洛伦兹力垂直速度方向指向右下方,由左手定则可知,粒子带负电,故A错误;
B.由几何知识可得粒子做圆周运动的轨道半径,故B正确;
C.根据洛伦兹力提供向心力有
解得
可知减小粒子的入射速度,轨迹半径将减小,粒子出射位置会在A点左侧,由几何知识可知,轨迹的圆心角始终等于,粒子在磁场中做圆周运动的时间满足
可知该时间与粒子的速度大小无关,故C正确;
D.增大粒子的入射速度,粒子运动的轨道半径变大,若OD宽度较小,粒子从DC边射出,若OD宽度较大,粒子从AC边射出,故D错误。
故选BC。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 如图甲,在垂直纸面向里的匀强磁场中,一个单匝线圈与一个电容器相连,线圈平面与匀强磁场垂直,电容器的电容,穿过线圈的磁通量随时间t的变化如图乙所示,则线圈中磁通量的变化率为_________,电容器所带电荷量为_________C。
【答案】 ①. 2 ②.
【解析】
【详解】[1]根据图像可得线圈中磁通量的变化率为
[2]根据法拉第电磁感应定律有
再根据,可得电容器所带电荷量为
12. 如图甲,某实验小组用电压传感器研究电感线圈特性,图甲中三个灯泡相同,灯泡电阻不变。t=0时,闭合开关S,当电路达到稳定状态后再断开开关,与传感器相连的电脑记录的电感线圈L两端电压u随时间t变化的u-t图像如图乙所示。不计电源内阻,电感线圈L的自感系数很大且不计直流电阻。
(1)开关S闭合瞬间,流经灯 L₁的电流I₁________(选填“大于”“小于”或“等于”)流经灯L₂的电流I₂,灯L₃亮度变化情况是____________(选填“逐渐变亮”或“突然变亮”)。
(2)开关S断开瞬间,灯 L₂____________(选填“会”或“不会”)闪亮。
(3)图乙中电压 U₁与 U₂的比值为__________。
【答案】(1) ①. 等于 ②. 逐渐变亮
(2)不会 (3)3∶4
【解析】
【小问1详解】
(1)[1][2]开关闭合瞬间,由于电感线圈的自感系数很大,所以灯L₃没有电流通过,灯L₁和L₂串联,流经灯L₁和L₂的电流 由于与线圈串联,线圈阻碍逐渐减小,则L₃逐渐变亮。
【小问2详解】
电路稳定时L₂和L₃电流相等,则开关断开的瞬间,线圈充当电源作用,由于电流有惯性,经过灯L2的电流与电路稳定时电流相同,所以灯L2不会闪亮,而是逐渐熄灭。
【小问3详解】
开关闭合瞬间,L₁和L₂串联,电压传感器测量 L₂两端电压,则
稳定后,通过L₃的电流为
开关断开瞬间,自感电流与原电流等大,则
得
(2024·北京卷·18)
13. 如图甲所示为某种“电磁枪”的原理图。在竖直向下的匀强磁场中,两根相距L的平行长直金属导轨水平放置,左端接电容为C的电容器,一导体棒放置在导轨上,与导轨垂直且接触良好,不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦。已知磁场的磁感应强度大小为B,导体棒的质量为m、接入电路的电阻为R。开关闭合前电容器的电荷量为Q。
(1)求闭合开关瞬间通过导体棒的电流I;
(2)求闭合开关瞬间导体棒的加速度大小a;
(3)在图乙中定性画出闭合开关后导体棒的速度v随时间t的变化图线。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)开关闭合前电容器的电荷量为Q,则电容器两极板间电压
开关闭合瞬间,通过导体棒的电流
解得闭合开关瞬间通过导体棒的电流为
(2)开关闭合瞬间由牛顿第二定律有
将电流I代入解得
(3)由(2)中结论可知,随着电容器放电,所带电荷量不断减少,所以导体棒的加速度不断减小,其v-t图线如图所示
14. 图甲所示电路中,匝数的圆形线圈与匀强磁场垂直放置,磁场的磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图乙所示,已知线圈的总电阻、横截面积,电路中的电阻、,电容器的电容,t=1s时回路电流已稳定,求:
(1)感应电动势E;
(2)线圈两端的电压U;
(3)电容器极板上所带的电荷量q。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)根据乙图可知感应电动势为
(2)根据题意可知,线圈充当电源,线圈两端的电压为外电压
代入数据得
(3)根据电容器极板上电势差为两端电压可知
根据电容定义式可知
15. 在平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示.不计粒子重力,求
(1)M、N两点间的电势差UMN ;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.
【答案】1)UMN= (2)r= (3) t=
【解析】
【详解】(1)设粒子过N点时的速度为v,有:
解得:
粒子从M点运动到N点的过程,有:
解得:
(2)粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动,半径为r,有:
解得:
(3)由几何关系得:
设粒子在电场中运动的时间为t1,有:
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期:
设粒子在磁场中运动的时间为t2,有:
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