安徽省怀宁中学2021-2022学年高二物理下学期期中考试试卷（Word版附答案）

怀宁中学2021-2022学年度第二学期高二期中考试物理试题一、选择题（本题包括12小题，每题4分，共48分。第1-8题只有一项符合题目要求。第9-12题为多选题，全部选对的得4分，选对但选不全的得2分，有错选的得0分。）1.如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图，演示仪中有一对彼此平行且共轴的励磁圆形线圈，通入电流I后，能够在两线圈间产生匀强磁场；玻璃泡内有电子枪，通过加速电压U对初速度为零的电子加速并连续发射。电子刚好从球心O点正下方的S点水平向左射出，电子通过玻璃泡内稀薄气体时能够显示出电子运动的径迹。则下列说法正确的是（　　）A.若要正常观察电子径迹，励磁线圈电流方向应为逆时针（垂直纸面向里看）B.若保持U不变，增大I，则圆形径迹的半径变大C.若同时减小I和U，则电子运动的周期减小D.若保持I不变，减小U，则电子运动的周期将不变【1题答案】【答案】D2.同一平面内固定有一长直导线PQ和一带缺口的刚性金属圆环，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于圆环所在平面固定放置的平行金属板MN连接，如图甲所示．导线PQ中通有正弦交流电流i，i的变化如图乙所示，规定从Q到P为电流的正方向，则在1~2s内 A.M板带正电，且电荷量增加B.M板带正电，且电荷量减小C.M板带负电，且电荷量增加D.M板带负电，且电荷量减小【2题答案】【答案】A3.如图所示带电小球a以一定的初速度v0竖直向上抛出，能够达到的最大高度为ha；带电小球b在水平方向的匀强磁场以相同的初速度v0竖直向上抛出，上升的最大高度为hb；带电小球c在水平方向的匀强电场以相同的初速度v0竖直向上抛出，上升的最大高度为hc，不计空气阻力，三个小球的质量相等，则正确的是（　　）A.它们上升的最大高度关系为ha=hb=hcB.它们上升的最大高度关系为hb<ha=hcC.到达最大高度时，c小球机械能最小D.到达最大高度时，b小球动能最小【3题答案】【答案】B4.如图所示，在oxy平面直角坐标系的y轴右侧、以原点O为圆心半径为R的半圆形区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于oxy平面并指向纸面里。在坐标原点O有一个粒子发射源，可以沿x轴正方向先后发射质量相同、速度大小分别为v1、v2，电性相反电荷量分别为q1、q2 的两个粒子（重力均不计）。粒子q1在磁场中运动一段时间t1后从P1点离开磁场；粒子q2在磁场中运动一段时间t2后从P2点离开磁场。已知OP1=R、t1=3t2、q2=2q1，则v1∶v2为（　　）A.1：2B.1：4C.D.【4题答案】【答案】C5.如图所示，质量为m，长为L的金属棒两端用等长的轻质细线水平悬挂，静止于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。已知棒中通过的电流大小为I，两悬线与竖直方向夹角，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）。A.金属棒中的电流由N流向MB.匀强磁场的磁感应强度C.若仅改变磁场的方向，其他条件不变，则磁感应强度B的最小值为D.若仅改变磁场的方向，其他条件不变，则磁感应强度B的值可能为【5题答案】【答案】D6.航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通有直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去。在固定线圈左侧同一位置先后放有用横截面积相等的铜导线和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率ρ铜<ρ铝闭合开关S的瞬间（　　） A.从左侧看，环中感应电流沿逆时针方向B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C.若将环放置在线圈右方，环将向左运动D.电池正、负极调换后，金属环不能向左弹射【6题答案】【答案】B7.如图所示，足够大的垂直纸面向里的匀强磁场中固定一光滑斜面，A、B叠放在斜面上，A带正电，B不带电且上表面绝缘。在t=0时刻，释放两物块，A、B由静止开始一起沿斜面向下运动，以下说法正确的是（　　）A.A、B间无摩擦力B.A所受洛伦兹力大小与时间t成反比关系C.A对B的压力大小与时间t成正比关系D.斜面倾角越大，A、B一起沿斜面运动的位移越大【7题答案】【答案】A8.如图所示为两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于纸面向里和向外，磁场宽度均为L，距磁场区域的左侧L处有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直。现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ的方向为正，外力F向右为正。线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化的图像正确的是图中的（　　） A.B.C.D.【8题答案】【答案】D9.质谱仪是一种利用质谱分析测量离子比荷的分析仪器，如图是一种质谱仪的示意图，它是由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。已知静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子由静止开始经加速电场加速后，沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点，不计粒子重力，下列说法中正确的是（　　）A.经分析，粒子带正电，且极板M低于极板N电势B.不同种类的带电粒子通过静电分析器的时间都相同C.加速电场的电压D.带电粒子在磁分析器中运动的直径 【9题答案】【答案】C10.如图，光滑的水平桌面处在竖直向下的匀强磁场中，桌面上平放一根一端开口、内壁光滑的绝缘细管，细管封闭端有一带电小球，小球直径略小于管的直径，细管的中心轴线沿y轴方向．在水平拉力F作用下，细管沿x轴方向作匀速运动，小球能从管口处飞出．小球在离开细管前的加速度a、拉力F随时间t变化的图象中，正确的是()A.B.C.D.【10题答案】【答案】BD11.如图所示，光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某一高度h后又返回到底端．若运动过程中，金属杆始终保持与轨道垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计，则(　　)A.返回到底端时的速度大小为v0B.上滑到最高点的过程中克服安培力与重力所做功之和等于C.上滑到最高点的过程中电阻R上产生的热量等于－mghD.金属杆两次通过轨道上的同一位置时电阻R的热功率相同 【11题答案】【答案】BC12.如图所示，在纸面内水平向右的水平匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场中，有一水平的固定绝缘杆，小环套在杆上，的质量为，电量为，与杆间的动摩擦因数为，电场强度为，磁感应强度为，重力沿纸面向下，小环由静止起开始滑动，设电场、磁场区域足够大，杆足够长。在运动过程中小环最大加速度为，最大速度为，则下列判断正确的是（　　）A.当时小环的加速度一定增大B.小环滑动过程中的最大速度C.当时，小环的速度D.当时小环的加速度一定减小【12题答案】【答案】BCD二、填空题（每空2分，共14分）13.如图所示，自感线圈电阻可忽略，闭合开关S电路稳定后，同样规格的两个小灯泡A1、A2都正常发光，然后断开开关。（1）再次闭合开关时，描述两个灯泡的现象_____________________ （2）闭合开关使两个灯泡正常发光后，再断开开关，A2灯泡_____（填“马上”或“延迟”熄灭）流过A2灯泡的电流方向为_________（填“向左”或“向右”）【13题答案】【答案】①.A2立刻亮起来，②.A1缓慢亮起来③.延迟；④.向左；14.一金属圆环用一绝缘细线悬挂于O点，下部有垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。现将环向右拉出磁场至A点，这时细线与竖直方向的夹角为，使环由静止开始下摆，下摆时金属圆环所在平面始终垂直于磁场，则（1）环由A点摆至右侧最高点B的位置_______（填“高于”、“低于”或“等于”）A点的位置；（2）若想求出环由A摆至右侧最高点B的过程中，环中产生的焦耳热，需要测量的物理量有___________（在以下几个选项中选出正确的，填序号），①磁感强度B②环的面积S③O点到环心的长度L④由A到B所用的时间t⑤AB两点的高度差h⑥当地的重力加速度g⑦环的电阻R⑧环的质量m，写出产生的焦耳热的表达式_______。【14题答案】【答案】①.低于②.⑤⑥⑧##⑤⑧⑥##⑥⑤⑧##⑥⑧⑤##⑧⑥⑤##⑧⑤⑥③.三、解答题（共38分）15.如图所示，平面直角坐标系第一象限内存在电场强度方向竖直向上，大小为的匀强电场，在第四象限内存在磁感应强度方向垂直纸面向里的匀强磁场。一带负电的粒子，比荷为，以初速度从y轴上的A点垂 直y轴射入电场，，不计粒子的重力。（1）求粒子第一次经过x轴时的位置到原点O的距离；（2）若要使粒子不能进入第三象限，求磁感应强度大小B的取值范围。【15题答案】【答案】（1）；（2）16.如图，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为＋q、质量为m的微粒从原点出发沿与x轴正方向的夹角为45°的初速度进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A（l，l）时，电场方向突然变为竖直向上（不计电场变化的时间），粒子继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场。不计一切阻力，求：（1）电场强度E和磁感应强度B大小；（2）粒子在复合场中的运动时间。【16题答案】【答案】（1），；（2） 17.如图，平行粗糙导轨固定在绝缘水平桌面上，间距L=0.2m，导轨左端接有R=1Ω的电阻，质量为m=0.1kg的粗糙导体棒ab静置于导轨上，导体棒及导轨的电阻忽略不计。整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨向下。现外力F作用在导体棒ab上使之一开始做匀加速运动，且外力F随时间变化关系如图所示，重力加速度g=10m/s2，试求解以下问题：（1）前10s导体棒ab的加速度大小；（2）若整个过程中通过R的电荷量为65C，则导体棒ab运动的总时间是多少。【17题答案】【答案】（1）5m/s2；（2）22s18.如图，=37°的足够长且固定的粗糙绝缘斜面顶端放有质量M=0.024kg的U型导体框，导体框的电阻忽略不计，导体框与斜面之间的动摩擦因数。一电阻R=3、长度L=0.6m的光滑金属棒CD置于导体框上，与导体框构成矩形回路CDEF，且EF与斜面底边平行。初始时CD与EF相距s0=0.03m，让金属棒与导体框同时由静止开始释放，金属棒下滑距离s1=0.03m后匀速进入方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的EF边刚好进入磁场并保持匀速运动。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，且在运动中金属棒始终未脱离导体框。磁场的磁感应强度大小B=1T、方向垂直于斜面向上，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求：（1）棒CD在磁场中运动时棒中感应电流I的大小和方向；（2）棒CD的质量m以及金属棒在磁场中运动时导体框的加速度a；（3）从开始到导体框离开磁场的过程中，回路产生的焦耳热Q。 【18题答案】【答案】（1），从D端流向C端；（2），；（3）；