1、赤峰二中2013级高二上学期期末考试物理试题一、选择题（每小题4分，共48分。其中第5题、7题、8题是多选题，其他的题是单选题，）1.在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化2长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图所示，则下面关于金属块
2、上下表面电势高低的说法中，正确的是 ( )A金属块上、下表面电势相等B金属块上表面电势高于下表面电势C金属块上表面电势低于下表面电势D无法比较上、下表面的电势高低3如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点已知a点的磁感应强度为0，则下列叙述正确的是( )A直导线中的电流方向垂直纸面向外Bb点的实际磁感应强度为 T，方向斜向右上方，与B的夹角为45Cc点的实际磁感应强度也为0Dd点的实际磁感应强度与b点相同4将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环
3、中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看( )A圆环顺时针转动，靠近磁铁B圆环顺时针转动，远离磁铁C圆环逆时针转动，靠近磁铁D圆环逆时针转动，远离磁铁5(多选题)如图所示，质量为m，长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为，则磁感应强度方向和大小可能为( )Az正向，tan B.y正向，C.z负向，tan D.沿悬线向上，sin 6空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直于横截面一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方
4、向偏离入射方向60.不计重力，该磁场的磁感应强度大小为( )A. B. C. D.7(多选题)有一只粗细均匀、直径为d、电阻为r的光滑金属圆环水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，其俯视图如图所示.一根长为d、电阻为r/2的金属棒始终紧贴圆环以速度v匀速平动，当ab棒运动到圆环的直径位置时，下列说法正确的是（ ）A.ab棒两端电压为B.ab棒中的电流为.C.ab棒受安培力为 D.外力对ab棒的功率为8(多选题)如图甲所示，10匝的线圈内有一垂直纸面向里的磁场，线圈的磁通量在按图乙所示规律变化，下列说法正确的是A电压表读数为10VB电压表读数为15VC电压表“+”接线柱接A端D
5、电压表“+”接线柱接B端9如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示.在0T/2时间内，直导线中电流向上，则在T/2T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的情况是( ) A.感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方 向向左B.感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右C.感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右D.感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左10如图所示，一个水平放置的矩形线圈abcd，在细长水平磁铁的S极附近竖直下落，由位置经位置到位置。位置与磁铁同一平面，位置和都很靠近，则在下落过程中，线圈中的感
6、应电流的方向为 （ ）Aabcda BadcbaC从abcda到adcbaD从adcba到abcda11如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是()AFN1FN2，弹簧的伸长量增大DFN1FN2，弹簧的伸长量减小12如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B
7、的方向由垂直斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，下列关于B的大小变化的说法中，正确的是()A逐渐增大 B逐渐减小C先减小后增大 D先增大后减小二、计算题（共52分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。）13（12分）如图所示，通电导体棒ab质量为m、长为L，水平地放置在倾角为的光滑斜面上，通以图示方向的电流，电流强度为I，要求导体棒ab静止在斜面上。求：（1）若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B为多大？（2）若要求磁感应强度最小，则磁感应强度的大小方 向如何？14（12分）如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸
8、面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，垂直于磁场射入一速度方向跟ad边夹角30、大小为v0的带正电粒子已知粒子质量为m，电荷量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：(1)粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围；(2)如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间15（14分）在平面直角坐标系xOy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为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60角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点
9、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.16.在如图所示的竖直平面内，水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径r m的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点，GH与水平面的夹角37.过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度B1.25 T；过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场，电场方向水平向右，电场强度E1104 N/C.小物体P1质量m2103 kg、电荷量q8106 C，受到水平向右的推力F9.98103 N的作用，沿CD向右做匀速直线运动，到达D
10、点后撤去推力当P1到达倾斜轨道底端G点时，不带电的小物体P2在GH顶端静止释放，经过时间t0.1 s与P1相遇P1与P2与轨道CD、GH间的动摩擦因数均为0.5，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，物体电荷量保持不变，不计空气阻力求：(1)小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小；(2)倾斜轨道GH的长度s.123456789101112DBBCBCAADACCBCA1D产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化，不满足产生感应电流的条件，故不正确C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁
11、通量发生变化，但是当人到相邻房间时，电路已达到稳定状态，电路中的磁通量不再发生变化，故观察不到感应电流在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量的变化，产生感应电流，因此D选项正确2答案C3解析：a点的实际磁感应强度为0，是直线电流在a处的磁感应强度与匀强磁场在该处的磁感应强度的矢量和为0，所以直线电流在a处的磁感应强度B1 T，方向向左，由安培定则可得直导线中的电流方向垂直纸面向里，由于圆周上各点到直导线的距离相同，所以直导线电流在圆周上各处的磁感应强度大小均为1 T，但方向不同，在b处向上，在c处向右，在d处向下，则b、c、d三处的实际磁感应强度分别为 T，方向斜向右上方与B成45夹角；
12、2 T，方向向右； T，方向斜向右下方与B成45夹角，所以选项B正确答案：B4解析：将圆环大致分成左、右两部分，右半部分受力指向纸里，左半部分受力指向纸外，故俯视图中，圆环逆时针转动；取特殊值，当圆环转90时，圆环右边相当于条形磁铁的S极，故圆环靠近磁铁综上可知C正确答案：C5解析：若磁感应强度方向为沿y正向，所受安培力沿z正向，大小等于mg，即BILmg，解得磁感应强度大小为，正确；若磁感应强度方向为沿z负向，所受安培力沿y正向，大小BILmgtan ，解得磁感应强度大小为tan ，正确同理，可判断、错误答案：B6解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用几何关系和洛伦兹力公式即可求解如图所
13、示，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即qv0Bm，据几何关系，粒子在磁场中的轨道半径rRtan 60R，解得B，选项A正确答案：A7解析：带电小球进入复合场时受力情况如图所示：图中由于小球所受合力不为零，所以洛伦兹力不恒定，因此水平方向合力不可能保持为零，小球不可能沿直线运动；图中垂直纸面向外的方向上只有一个洛伦兹力，所以这种情况下小球也不能沿竖直方向运动；图中小球所受三个力的合力如果为零，小球就可以沿竖直线运动；图中小球只受竖直方向两个力作用，一定沿竖直线运动答案：D8解析：粒子从S3小孔进入磁场中，速度方向向下，粒子向左偏转，由左手定则可知粒子带正电带正电的粒子在S1和S2
14、两板间加速，则要求电场强度的方向向下，那么S1板的电势高于S2板的电势粒子在电场中加速，由动能定理有mv2qU，在磁场中偏转，则有r，联立两式解得r，由此式可以看出只增大U或只增大m时，粒子的轨道半径都变大答案：C9【答案】B10【答案】B11【答案】C12解析：对通电导线受力分析，通电导线受重力、支持力和安培力作用，三力平衡，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，所受的安培力由沿斜面向上转到竖直向上，作出通电导线受力的动态变化图如图所示，由图可知，安培力逐渐增大，则B逐渐增大，A项正确答案：A13【答案】（1）；（2）方向垂直于斜面向上； （1）若磁场
15、方向竖直向上，从a向b观察，导线受力情况如图甲所示由平衡条件得：在水平方向上：F-FNsin=0在竖直方向上：mg-FNcos=0其中F=BIL，联立以上各式可解得：B=mgtanIL（2）若要求磁感应强度最小，则一方面应使磁场方向与通电导线垂直，另一方面应调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小如图乙所示，由力的矢量三角形讨论可知，当安培力方向与支持力垂直时，安培力最小，对应磁感应强度最小，设其值为Bmin，则：BminIL=mgsin，得：Bmin=mgsinIL根据左手定则判定知，该磁场方向垂直于斜面向上答：（1）若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B为mgtanIL（2）若要求磁
16、感应强度最小，磁感应强度的最小值为mgsinIL方向垂直于斜面向上14解析：(1)若粒子速度为v0，轨迹半径为R，由qv0Bm，则R若轨迹与ab边相切，如图所示，设此时相应速度为v01，则R1R1sin 将R1代入上式并由题给数据可得v01若轨迹与cd边相切，设此时粒子速度为v02，则R2R2sin 将R2代入上式可得v02所以粒子能从ab边上射出磁场的v0应满足v0.(2)粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角越大，在磁场中运动的时间越长由图可知，在磁场中运动的半径rR1时，运动时间最长，此时弧所对的圆心角为(22)所以最长时间为t.答案：(1)v0(2)15（15分）-（2分） UMN -（3分
17、）(2)粒子在磁场中以O 为圆心做匀速圆周运动，半径为ON，有：qvB -（2分） 得：r-（1分）(3)由几何关系得：ON rsin -（1分）设粒子在电场中运动的时间为t1，有ON v0t1-（1分）t1-（1分）粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T-（1分）设粒子在磁场中运动的时间为t2，有t2T-（1分），所以t2-（1分）t总=+-（1分）10(1)4 m/s(2)0.56 m16解析 (1)设小物体P1在匀强磁场中运动的速度为v，受到向上的洛伦兹力为F1，受到的摩擦力为f，则F1qvBf(mgF1)由题意，水平方向合力为零Ff0联立式，代入数据解得v4 m/s(2)设P1在G点的速度大小为vG，由于洛伦兹力不做功，根据动能定理qErsinmgr(1cos)mvmv2P1在GH上运动，受到重力、电场力和摩擦力的作用，设加速度为a1，根据牛顿第二定律qEcos mgsin(mgcosqEsin)ma1P1与P2在GH上相遇时，设P1在GH上运动的距离为s1，则s1vGta1t2设P2质量为m2，在GH上运动的加速度为a2，则m2gsin m2gcos m2a2P1与P2在GH上相遇时，设P2在GH上运动的距离为s2，则s2a2t2联立式，代入数据得ss1s2s0.56 m