石家庄市第一中学2022—2022学年第一学期期中考试高二年级物理试题第I卷（选择题，共50分）一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.下列关于磁感应强度的说法正确的是( )A．一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B．由B＝可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的I、L成反比C．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零D．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向2.带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将A．可能做直线运动 B．可能做匀减速运动C．一定做曲线运动D．可能做匀速圆周运动3.如图所示，一个边长L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。若通以图示方向的电流(从A点流入，从C点流出)，电流为I，则金属框受到的磁场力的合力为A.0 B.ILBC.ILBD.2ILB4.某空间中存在一个有竖直边界的水平方向匀强磁场区域，现将一个等腰梯形闭合导线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过这个区域，尺寸如图所示，图中能正确反映该过程线圈中感应电流随时间变化的图象是( )5.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A\n、线圈B、电流计及电键按如图所示连接．下列说法中正确的是A．电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度D．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转6.如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈（直流电阻可忽略不计）．则（）A、S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭B、S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭C、电路接通稳定后，三个灯亮度相同D、电路接通稳定后，S断开时，C灯立即熄灭7.竖直平面内有一形状为抛物线的光滑曲面轨道，如图所示，抛物线方程是y＝x2，轨道下半部分处在一个水平向外的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中虚线所示)，一个小金属环从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是A．mgb B.mv2C．mg(b－a)D．mg(b－a)＋mv28.如图所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B.电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计．现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动时A．电容器两端的电压为零B．电阻两端的电压为BLvC．电容器所带电荷量为CBLvD．为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为9.如图所示，有一金属块放在垂直于表面C的匀强磁场中，磁感应强度B，金属块的厚度为d，高为h，当有稳恒电流I平行平面C的方向通过时，由于磁场力的作用，金属块中单位体积内参与导电的自由电子数目为（上下两面M、N上的电压为U）\nA.B．C．D．源:gkstkgkst10.如图所示，在光滑水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大．一个边长为L、质量为m、电阻为R的正方形金属线框沿垂直磁场方向，以速度v从图示位置向右运动，当线框中心线AB运动到与PQ重合时，线框的速度为，则A．此时线框的电功率为B．此时线框的加速度为C．此过程通过线框截面的电荷量为D．此过程回路产生的电能为0.75mv2二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分．有选错的得0分.11.如图，正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带正电粒子(不计重力)以一定速度沿AB边的中点M垂直于AB边射入磁场，恰好从A点射出，则A．仅把该粒子改为带负电，粒子将从B点射出B．仅增大磁感应强度，粒子在磁场中运动时间将增大C．仅将磁场方向改为垂直于纸面向外，粒子在磁场中运动时间不变D．仅减少带正电粒子速度，粒子将从AD之间的某点射出12.如图是生产中常用的一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路。下列说法中正确的是（）A．闭合开关S时，B中产生图示方向的感应电流B．闭合开关S时，B中产生与图示方向相反的感应电流C．断开开关S时，电磁铁会继续吸住衔铁D一小段时间D．断开开关S时，弹簧K立即将衔铁D拉起\n13.如图所示，在垂直纸面向里的水平匀强磁场中，水平放置一根粗糙绝缘细直杆，有一个重力不能忽略、中间带有小孔的带正电小球套在细杆上。现在给小球一个水平向右的初速度v0，假设细杆足够长，小球在运动过程中电荷量保持不变，杆上各处的动摩擦因数相同，则小球运动的速度v与时间t的关系图像可能是14.如图所示，顶角θ＝45°的金属导轨MON固定在水平面内，导轨处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中．一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动，导体棒的质量为m，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r.导体棒与导轨接触点为a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触．t＝0时导体棒位于顶角O处，则流过导体棒的电流强度I、导体棒内产生的焦耳热Q、导体棒做匀速直线运动时水平外力F、导体棒的电功率P各量大小随时间变化的关系正确的是15.均匀导线制成的正方形闭合线框abcd，线框的匝数为n、边长为L、总电阻为R、总质量为m，将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方某高度处，如图所示，释放线框，让线框由静止自由下落，线框平面保持与磁场垂直，cd边始终与水平的磁场边界平行，已知cd边刚进入磁场时，线框加速度大小恰好为，重力加速度为g，则线框cd边离磁场边界的高度h可能为( )A.B.C.D.第II卷（非选择题，共50分）三、实验题：本题共2小题，共15分。16.(6分)\n用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图所示，此示数为________mm.用游标为50分度的卡尺(测量值可准确到0.02mm)测定某圆柱的直径时，卡尺上的示数如图所示，可读出圆柱的直径为________mm.17．（9分）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5V,2.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源(电动势约为5V，内阻可不计)B．直流电流表(量程0～3A，内阻约为0.1Ω)C．直流电流表(量程0～600mA，内阻约为5Ω)D．直流电压表(量程0～15V，内阻约为15kΩ)E．直流电压表(量程0～5V，内阻约为10kΩ)F．滑动变阻器(最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A)G．滑动变阻器(最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．(1)实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号字母表示)．(2)请按要求将图中所示的器材连成实验电路．(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图所示．现把实验中使用的小灯泡接到如图所示的电路中，其中电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，定值电阻R＝9Ω，此时灯泡的实际功率为________W(结果保留两位有效数字)\n四、计算题（共35分）18.（8分）回旋加速器是用于加速带电粒子流，使之获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间狭缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得到加速；两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面．离子源置于盒的圆心，释放出电量为q、质量为m的离子，离子最大回旋半径为Rm，磁场强度为B，其运动轨迹如图所示．求：(1)离子离开加速器时速度多大？(2)设离子初速度为零，两D形盒间电场的电势差为U，盒间距离为d，求加速到上述能量所需时间（粒子在缝中时间不忽略）。\19.（9分）如图所示，在半径为的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，圆形区域右侧有一竖直感光板，圆弧顶点P有一速率为v0的带正电的粒子平行于纸面进入磁场，已知粒子的质量为m，电荷量为q，粒子重力不计．(1)若粒子对准圆心射入，求它在磁场中运动的时间；(2)若粒子对准圆心射入，且速率为v0，求它打到感光板上时速度的垂直分量；(3)若粒子以速率v0从P点以任意角射入，试证明它离开磁场后均垂直打在感光板上．\n20.（9分）边长为L＝0.2m的正方形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，穿过该区域磁场的磁感应强度随时间变化的图象如图乙所示。将边长为L/2，匝数n＝100，线圈电阻r＝1.0Ω的正方形线圈abcd放入磁场，线圈所在平面与磁感线垂直，如图甲所示。求：(1)回路中感应电流的方向及磁感应强度的变化率；(2)在0～4.0s内通过线圈的电荷量q；(3)0～6.0s内整个闭合电路中产生的热量。21.（9分）如图所示，半径为L1＝2m的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B1＝T．长度也为L1、电阻为R的金属杆ab，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着a端沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω＝rad/s.通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中(连接a端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R1＝R，滑片P位于R2的正中央，R2的总阻值为4R)，图中的平行板长度为L2＝2m，宽度为d＝2m．图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v0＝0.5m/s向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大．(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求：(1)在0～4s内，平行板间的电势差UMN；(2)带电粒子飞出电场时的速度；(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B2应满足的条件．\n答案123456789101112131415DCBAAADCBCACBCBDACAD16.(1)8.115(2)42.1217.解析 (1)由灯泡标识(5V,2.5W)知，I＝＝0.5A，因此电流表选C，电压表选E.由于电路接成分压式，滑动变阻器选F.(2)如图所示(3)把定值电阻作为电源的内阻，则该电源短路时的电流为Imax＝＝0.6A，在题图中的U－I图中，作出此电源的U－I图线如图中虚线所示两图线交点即表示该灯泡的实际工作点．由图知U＝2.2V，I＝0.38A，所以P＝UI＝2.2×0.38W＝0.84W.答案 (1)C E F (2)见解析图 (3)0.84(0.81～0.87)皆可18.解：(1)由qvmB＝m得vm＝.(2)由能量守恒得mv＝nqU则离子匀速圆周运动总时间t1＝离子在匀强电场中的加速度为a＝匀加速总时间t2＝\n解得t＝t1＋t2＝＋.19.答案 (1) (2)v0 (3)见解析解析 (1)设带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r，由牛顿第二定律得Bqv0＝m所以r＝＝R带电粒子在磁场中的运动轨迹为四分之一圆周，轨迹对应的圆心角为.则它在磁场中运动的时间t＝＝(2)由(1)知，当v＝v0时，带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为R，其运动轨迹如图所示．由几何关系可知∠PO2O＝∠OO2A＝30°所以带电粒子离开磁场时偏转角为60°粒子打到感光板上时速度的垂直分量为v⊥＝vsin60°＝v0(3)由(1)知，当带电粒子以v0射入时，粒子在磁场中的运动轨迹半径为R，设粒子射入方向与PO方向之间的夹角为θ，带电粒子从区域边界S射出，带电粒子的运动轨迹如图所示．因PO3＝O3S＝PO＝SO＝R所以四边形POSO3为菱形由几何关系可知：PO∥O3S在S点的速度方向与O3S垂直，因此，带电粒子射出磁场时的方向为水平方向，离开磁场后垂直打在感光板上，与入射的方向无关．20.答案：解析：(1)在0～4.0s内，回路中感应电流的方向为adcba\n，磁感应强度的变化率＝T/s＝0.05T/s在4.0～6.0s内，回路中感应电流的方向为abcda，磁感应强度的变化率＝T/s＝0.2T/s(2)在0～4.0s内，线圈内产生的感应电动势E1＝n·＝0.05V回路中感应电流I1＝＝0.05A通过线圈的电荷量q＝I1·t1＝0.2C(3)0～4.0s内，整个闭合电路中产生的热量Q1＝Irt1＝1×10－2J在4.0～6.0s内，同理可计算出I2＝0.2A，整个闭合电路中产生的热量Q2＝Irt2＝8×10－2J0～6.0s内整个闭合电路中产生的热量Q＝Q1＋Q2＝9×10－2J。答案：(1)0.2T/s (2)0.2C (3)9×10－2J21.解析：(1)金属杆产生的感应电动势恒为E＝B1L？1ω＝2V由电路的连接特点知：E＝I·4RU0＝I·2R＝E/2＝1VT1＝2π/ω＝20s由右手定则知：在0～4s时间内，金属杆ab中的电流方向为b→a，则φa>φb则在0～4s时间内，φM<φN，UMN＝－1V.(2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在0～T1/2时间内水平方向L2＝v0·t1t1＝L2/v0＝4s<T1/2竖直方向＝at？1a＝，E＝，vy＝at1得q/m＝0.25C/kg，vy＝0.5m/s则粒子飞出电场时的速度v＝＝m/stanθ＝vy/v0＝1，所以该速度与水平方向的夹角θ＝45°.(3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由B2qv＝m得r＝由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知，r>d时离开磁场后不会第二次进入电场，即B2<＝2T.\n答案：(1)－1V (2)m/s 与水平方向成45°夹角(3)B2<2T
