内容正文:
高二月考物理试卷
考试时间:75分钟
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 如图所示,N匝矩形线圈abcd置于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与线圈成α角,ab边长L1,bc边长L2,通过矩形线圈的磁通量为( )
A. B.
C. D.
2. 一根长0.20m、通有2.0A电流的通电直导线,放在磁感应强度为0.50T的匀强磁场中,受到的安培力大小不可能是( )
A. 0 B. 0.10N C. 0.20N D. 0.40N
3. 在长直通电螺线管中通入变化的电流i(如图所示电流的方向周期性改变),并沿着其中心轴线的方向射入一颗速度为v的电子,则此电子在螺线管内部空间的运动情况是( )
A. 变速直线运动 B. 来回往复运动
C. 匀速直线运动 D. 曲线运动
4. 某扫地机器人电池容量2000 mA·h,额定工作电压15 V,额定功率30 W,则下列说法正确的是( )
A. 扫地机器人的电阻是7.5 Ω B. 题中mA·h是能量的单位
C. 扫地机器人正常工作时的电流是2 A D. 扫地机器人充满电后一次工作时间约为4 h
5. 下列图示所描绘的情境中,闭合导线框中能够产生感应电流的是( )
A. 甲图中,同时以相同的变化率增大磁感应强度和
B. 乙图中,金属线圈与条形磁铁中心轴线在同一平面内且远离磁铁
C. 丙图中,金属线圈在通电直导线下方以虚线为轴转动
D. 丁图中,金属环以平行于两平行通电导线组成的平面向上平移
6. 如图所示,四根通电长直导线a、b、c、d垂直纸面放置,其横截面位于正方形的四个顶点上,O为正方形的中心。导线a、b、c中的电流垂直纸面向里,导线d中电流垂直纸面向外,四根导线中的电流大小相等,此时O点处的磁感应强度大小为。如果让a中的电流反向,其余条件不变,则O点处磁感应强度的大小为( )
A. 0 B. C. D.
7. 如图为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场场强大小恒定,且被限制在AC板间,虚线中间不需加电场,如图所示,带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,对这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是( )
A. 加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关
B. 带电粒子每运动一周被加速一次
C. 带电粒子每运动一周P1P2等于P2P3
D. 加速电场方向需要做周期性的变化
二、多选题:本大题共3小题,共12分。
8. 下列关于电源电动势的说法中正确的是( )
A. 电源的电动势越大,电源移送单位电荷时所能提供的电能就越多
B. 电源的路端电压增大时,其电源的电动势一定也增大
C. 无论内电压和外电压如何变化,其电源的电动势一定不变
D. 在某电源的电路中,每通过2C的电荷量,电源提供的电能是4J,那么这个电源的电动势是0.5V
9. 如图所示,将长为的导体棒放到磁感应强度为的匀强磁场中,流过导体棒的电流强度为。关于导体棒所受安培力说法正确的是( )
A. 甲图中导体棒所受安培力大小为
B. 乙图中导体棒所受安培力大小为
C. 甲图中导体棒所受安培力方向垂直纸面向外
D. 乙图中导体棒所受安培力方向平行金属导轨向右
10. 一带电小球在相互垂直的匀强电场、匀强磁场中做匀速圆周运动,匀强电场竖直向上,匀强磁场水平且垂直纸面向里,如图所示,下列说法正确的是
A. 沿垂直纸面方向向里看,小球的绕行方向为顺时针方向
B. 小球一定带正电且小球的电荷量
C. 由于洛伦兹力不做功,故小球在运动过程中机械能守恒
D. 由于合外力做功等于零,故小球在运动过程中动能不变
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 某同学用电压表和电流表测一节电池的电动势和内阻,并按照图甲所示的电路图进行实验,所用电压表可视为理想电压表。
(1)图乙为根据实验数据绘制的图像,从图像中可知该电池电动势__________V,内阻__________Ω。(均保留小数点后一位)
(2)该同学找资料查证量程为的电流表内阻比较小,接近电池内阻,则该电池内阻的测量值__________(填“”“”或“”)真实值。
(3)该同学放弃电压表,并且将滑动变阻器更换为电阻箱R,采用如图丙所示电路进行实验,经多次测量并记录电阻箱阻值R及对应的电流强度I,重新绘制出如图丁所示的图像(忽略电流表的内阻),已知图线斜率为k,图线与纵坐标轴的截距为b,则电池电动势__________,内阻__________。(用k、b中的物理量表示)
12. 现有一特殊的电池,其电动势E约为9V,内阻r在范围内,最大允许电流为50mA,为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示的电路进行实验,图中电压表的内电阻很大,对电路的影响可以不计,R为电阻箱,阻值范围为,是定值电阻,起保护作用。
(1)实验室备有的保护电阻有以下几种规格,本实验应选用____。
A.10Ω,2.5W B.50Ω,1.0W C.150Ω,1.0W D.1500Ω,5.0W
(2)该同学接入符合要求的后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读出电压表的示数U,再改变电阻箱阻值,取得多组数据,作出了如图乙所示的图线,根据乙图所作出的图像求得该电池的电动势E为____V,内电阻r为_____Ω。
四、计算题:本大题共3小题,共44分。
13. 如图所示,电源电动势,定值电阻,电动机的额定电压,电动机线圈电阻。闭合开关,电路稳定后,电动机正常工作,电源在的时间内把的负电荷从正极移送到负极。求:
(1)电源的内阻;
(2)电动机正常工作时产生的机械功率。
14. 如图所示,间距L=1m的粗糙平行金属导轨水平固定放置,导轨两端通过导线连接电动势E=8V,内阻r=0.1Ω的电源。一质量m=2kg的金属杆ab垂直放在金属导轨上并保持良好接触,金属杆接入电路的有效电阻R=0.3Ω。在导轨所在平面内,分布着磁感应强度大小B=0.5T,方向垂直导轨平面向上的匀强磁场,金属杆处于静止状态。金属杆与导轨的动摩擦因数为μ=0.2,重力加速度g=10m/s2。闭合开关瞬间,求:
(1)流过金属杆ab的电流大小;
(2)金属杆ab受到的安培力大小;
(3)金属杆ab的加速度大小和方向。
15. 如图所示,I、II、III为匀强电场和匀强磁场的理想边界,一束带负电粒子由静止状态从P点经过I、II间的电场加速后垂直边界II到达Q点,再经II、III间的磁场偏转后从边界III穿出,且粒子从磁场边界III穿出时速度方向与粒子入射磁场方向的夹角为30°。已知有界匀强磁场的磁感应强度大小为B,磁场宽度为d。粒子质量为m,电荷量为q,粒子的重力不计。求:
(1)粒子在磁场中运动时速度的大小;
(2)粒子在磁场中运动的时间t;
(3)P、Q两点间的电势差。
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高二月考物理试卷
考试时间:75分钟
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 如图所示,N匝矩形线圈abcd置于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与线圈成α角,ab边长L1,bc边长L2,通过矩形线圈的磁通量为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】磁场垂直于线圈平面的分量为
所以通过矩形线圈的磁通量为
故选C。
2. 一根长0.20m、通有2.0A电流的通电直导线,放在磁感应强度为0.50T的匀强磁场中,受到的安培力大小不可能是( )
A. 0 B. 0.10N C. 0.20N D. 0.40N
【答案】D
【解析】
【详解】当通电导线与磁场垂直时,导线所受的磁场力最大,则
所以通电导线在磁场中受到的安培力大小满足。
故选D。
3. 在长直通电螺线管中通入变化的电流i(如图所示电流的方向周期性改变),并沿着其中心轴线的方向射入一颗速度为v的电子,则此电子在螺线管内部空间的运动情况是( )
A. 变速直线运动 B. 来回往复运动
C. 匀速直线运动 D. 曲线运动
【答案】C
【解析】
【详解】电流周期性变化,所产生的磁场周期性变化,根据右手螺旋定则,可知螺线管内的磁场与电子运动方向平行,电子不受洛伦兹力,因此电子做匀速直线运动。
故选C。
4. 某扫地机器人电池容量2000 mA·h,额定工作电压15 V,额定功率30 W,则下列说法正确的是( )
A. 扫地机器人的电阻是7.5 Ω B. 题中mA·h是能量的单位
C. 扫地机器人正常工作时的电流是2 A D. 扫地机器人充满电后一次工作时间约为4 h
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.根据题意扫地机器人是非纯电阻用电器,无法计算扫地机器人的电阻。故A错误;
B.题中题中mA⋅h是电荷量的单位。故B错误;
C.扫地机器人正常工作时的电流为
故C正确;
D.根据题意,2000mA⋅h=2A⋅h扫地机器人充满电后一次工作时间约为
工作时间约为1h,故D错误。
故选C。
5. 下列图示所描绘的情境中,闭合导线框中能够产生感应电流的是( )
A. 甲图中,同时以相同的变化率增大磁感应强度和
B. 乙图中,金属线圈与条形磁铁中心轴线在同一平面内且远离磁铁
C. 丙图中,金属线圈在通电直导线下方以虚线为轴转动
D. 丁图中,金属环以平行于两平行通电导线组成的平面向上平移
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图以相同的变化率增大,和的磁通量变化量是抵消的,线圈磁通量不变,A错误;
B.乙图磁场平行于线圈平面,线圈磁通量始终为0,B错误;
C.丙图旋转的过程磁通量变化,有感应电流,C正确;
D.金属环向上平移过程中线圈磁通量不变,D错误。
故选C。
6. 如图所示,四根通电长直导线a、b、c、d垂直纸面放置,其横截面位于正方形的四个顶点上,O为正方形的中心。导线a、b、c中的电流垂直纸面向里,导线d中电流垂直纸面向外,四根导线中的电流大小相等,此时O点处的磁感应强度大小为。如果让a中的电流反向,其余条件不变,则O点处磁感应强度的大小为( )
A. 0 B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据安培定则以及对称性可知,a、c导线在O点产生的磁感应强度大小相等、方向相反,b、d导线在O点产生的磁感应强度大小相等、方向相同,此时O点的磁感应强度为B0。则每条导线在O点产生的磁感应强度为。如果让a中的电流反向,其余条件不变,则O点处磁感应强度的大小为
故选C。
7. 如图为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场场强大小恒定,且被限制在AC板间,虚线中间不需加电场,如图所示,带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,对这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是( )
A. 加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关
B. 带电粒子每运动一周被加速一次
C. 带电粒子每运动一周P1P2等于P2P3
D. 加速电场方向需要做周期性的变化
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】BD.带电粒子只有经过AC板间时被加速,即带电粒子每运动一周被加速一次,电场的方向没有改变,则在AC间加速,电场方向不需要做周期性的变化,故B正确,D错误;
C.根据
和
式中n为加速次数,得
可知
所以
故C错误;
A.当粒子从D形盒中出来时,速度最大,根据
知加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关,故A错误。
故选B。
【点睛】带电粒子经加速电场加速后,进入磁场发生偏转,电场被限制在A、C板间,只有经过AC板间时被加速,所以运动一周加速一次,电场的方向不需改变。当带电粒子离开回旋加速器时,速度最大。
二、多选题:本大题共3小题,共12分。
8. 下列关于电源电动势的说法中正确的是( )
A. 电源的电动势越大,电源移送单位电荷时所能提供的电能就越多
B. 电源的路端电压增大时,其电源的电动势一定也增大
C. 无论内电压和外电压如何变化,其电源的电动势一定不变
D. 在某电源的电路中,每通过2C的电荷量,电源提供的电能是4J,那么这个电源的电动势是0.5V
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据可知,电源的电动势越大,电源移送单位电荷时非静电力做功越多,即提供的电能就越多,故A正确;
BC.无论内电压和外电压如何变化,其电源的电动势一定不变,故B错误,C正确;
D.根据可知,每通过2C的电荷量,电源提供的电能是4J,则电源的电动势为,故D错误。
故选AC。
9. 如图所示,将长为的导体棒放到磁感应强度为的匀强磁场中,流过导体棒的电流强度为。关于导体棒所受安培力说法正确的是( )
A. 甲图中导体棒所受安培力大小为
B. 乙图中导体棒所受安培力大小为
C. 甲图中导体棒所受安培力方向垂直纸面向外
D. 乙图中导体棒所受安培力方向平行金属导轨向右
【答案】BC
【解析】
【详解】AC.甲图中导体棒所受安培力大小为
根据左手定则可知,导体棒所受安培力方向垂直纸面向外,故A错误,C正确;
BD.乙图中导体棒所受安培力大小为
据左手定则可知,导体棒所受安培力方向垂直于磁场方向斜向下偏右,故B正确,D错误。
故选BC。
10. 一带电小球在相互垂直的匀强电场、匀强磁场中做匀速圆周运动,匀强电场竖直向上,匀强磁场水平且垂直纸面向里,如图所示,下列说法正确的是
A. 沿垂直纸面方向向里看,小球的绕行方向为顺时针方向
B. 小球一定带正电且小球的电荷量
C. 由于洛伦兹力不做功,故小球在运动过程中机械能守恒
D. 由于合外力做功等于零,故小球在运动过程中动能不变
【答案】BD
【解析】
【详解】带电微粒在复合场中,只有满足重力与电场力大小相等方向相反,微粒的合力只表现为洛伦兹力才能做圆周运动,故粒子所受电场力向上,微粒带正电,微粒的洛伦兹力方向要指向圆心,由左手定则判断运动方向为逆时针,由mg=qE可得,故A错误,B正确;洛伦兹力不做功,但电场力做功,故机械能不守恒,故C错误;由于合外力做功等于零,根据动能定理,小球在运动过程中动能不变,故D正确;故选BD.
【点睛】物体做匀速圆周运动的条件是物体受到的合力大小不变,方向时刻指向圆心,带电微粒在复合场中,只有满足重力与电场力大小相等方向相反,微粒才能做匀速圆周运动,否则不能.
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 某同学用电压表和电流表测一节电池的电动势和内阻,并按照图甲所示的电路图进行实验,所用电压表可视为理想电压表。
(1)图乙为根据实验数据绘制的图像,从图像中可知该电池电动势__________V,内阻__________Ω。(均保留小数点后一位)
(2)该同学找资料查证量程为的电流表内阻比较小,接近电池内阻,则该电池内阻的测量值__________(填“”“”或“”)真实值。
(3)该同学放弃电压表,并且将滑动变阻器更换为电阻箱R,采用如图丙所示电路进行实验,经多次测量并记录电阻箱阻值R及对应的电流强度I,重新绘制出如图丁所示的图像(忽略电流表的内阻),已知图线斜率为k,图线与纵坐标轴的截距为b,则电池电动势__________,内阻__________。(用k、b中的物理量表示)
【答案】 ①. 1.5 ②. 2.0 ③. ④. ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1][2]题图乙可知,图像的表达式为
所以图像与纵轴的交点为电动势,有
图像的斜率绝对值为电源内阻,有
(2)[3]该电路下,实际测量的是电源和电流表等效成的新电源,即测量的电源内阻实质为电源的内阻加上电流表的电阻,所以电源内阻的测量值大于真实值。
(3)[4][5]由公式
变形为
整理有
所以有
整理有
12. 现有一特殊的电池,其电动势E约为9V,内阻r在范围内,最大允许电流为50mA,为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示的电路进行实验,图中电压表的内电阻很大,对电路的影响可以不计,R为电阻箱,阻值范围为,是定值电阻,起保护作用。
(1)实验室备有的保护电阻有以下几种规格,本实验应选用____。
A.10Ω,2.5W B.50Ω,1.0W C.150Ω,1.0W D.1500Ω,5.0W
(2)该同学接入符合要求的后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读出电压表的示数U,再改变电阻箱阻值,取得多组数据,作出了如图乙所示的图线,根据乙图所作出的图像求得该电池的电动势E为____V,内电阻r为_____Ω。
【答案】 ①. C ②. 10 ③. 48
【解析】
【详解】(1)[1]要使保护电阻起到保护的作用,即当电阻箱的电阻为0时,电路中的电流不能超过50mA,即
解得
而选项D中的电阻比计算的电阻大很多,当其串联到电路中时,电路中的电流会很小,读数的误差较大。
故选C;
(2)[2][3]根据题意,由闭合回路欧姆定律有
整理可得
由图像可知
,
解得
,
四、计算题:本大题共3小题,共44分。
13. 如图所示,电源电动势,定值电阻,电动机的额定电压,电动机线圈电阻。闭合开关,电路稳定后,电动机正常工作,电源在的时间内把的负电荷从正极移送到负极。求:
(1)电源的内阻;
(2)电动机正常工作时产生的机械功率。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据电流的定义可得,电路稳定后,电动机正常工作,即电动机两端的电压为,根据闭合电路欧姆定律,解得电源的内阻
【小问2详解】
定值电阻两端的电压为,通过电阻R的电流为,则通过电动机的电流为
则电动机的总功率为,电动机线圈的电功率为
则电动机正常工作时产生的机械功率
14. 如图所示,间距L=1m的粗糙平行金属导轨水平固定放置,导轨两端通过导线连接电动势E=8V,内阻r=0.1Ω的电源。一质量m=2kg的金属杆ab垂直放在金属导轨上并保持良好接触,金属杆接入电路的有效电阻R=0.3Ω。在导轨所在平面内,分布着磁感应强度大小B=0.5T,方向垂直导轨平面向上的匀强磁场,金属杆处于静止状态。金属杆与导轨的动摩擦因数为μ=0.2,重力加速度g=10m/s2。闭合开关瞬间,求:
(1)流过金属杆ab的电流大小;
(2)金属杆ab受到的安培力大小;
(3)金属杆ab的加速度大小和方向。
【答案】(1)20A (2)10N
(3)3m/s2,方向水平向左
【解析】
【小问1详解】
闭合开关瞬间,根据闭合电路欧姆定律可得流过金属杆ab的电流大小为
【小问2详解】
金属杆ab受到的安培力大小为
【小问3详解】
对金属杆,根据牛顿第二定律可得,
联立解得金属杆ab的加速度大小为
方向水平向左。
15. 如图所示,I、II、III为匀强电场和匀强磁场的理想边界,一束带负电粒子由静止状态从P点经过I、II间的电场加速后垂直边界II到达Q点,再经II、III间的磁场偏转后从边界III穿出,且粒子从磁场边界III穿出时速度方向与粒子入射磁场方向的夹角为30°。已知有界匀强磁场的磁感应强度大小为B,磁场宽度为d。粒子质量为m,电荷量为q,粒子的重力不计。求:
(1)粒子在磁场中运动时速度的大小;
(2)粒子在磁场中运动的时间t;
(3)P、Q两点间的电势差。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)由题意可知,带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,如图所示,由几何关系知,粒子在磁场中运动半径R=2d,由牛顿第二定律可得
解得
(2)粒子在磁场中运动的周期为
则有
(3)带电粒子在P、Q电场中加速,由动能定理可得
解得
可得
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