高二物理試題

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁物理試題一、單選題（每題4分）1．下列情景中，關(guān)于通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向判斷正確的是（A．通電導(dǎo)線靜止，磁場垂直紙面向里B．磁場與豎直方向的夾角為，電流方向垂直紙面向里C．磁場豎直向上，導(dǎo)軌水平放置D．導(dǎo)體棒靜止，磁場豎直向上2．關(guān)于帶電粒子在勻強磁場中的運動，下列說法正確的是（）A．帶電粒子飛入勻強磁場后，一定做勻速圓周運動B．帶電粒子飛入勻強磁場后做勻速圓周運動時，速度一定不變C．帶電粒子飛入勻強磁場后做勻速圓周運動時，洛倫茲力的方向總和運動方向垂直D．帶電粒子飛入勻強磁場后做勻速圓周運動時，加速度一定保持不變3．如圖所示為一圓形區(qū)域的勻強磁場，在O點處有一放射源，沿半徑方向射出速率為v的不同帶電粒子，其中帶電粒子1從A點飛出磁場，帶電粒子2從B點飛出磁場，不考慮帶電粒子的重力，則（）A．帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷的比為1∶B．帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷的比為∶1C．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場中運動時間的比為2∶3D．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場中運動時間的比為1∶34．如圖所示是20世紀(jì)30年代勞倫斯發(fā)明的回旋加速器的原理圖，他的發(fā)明為人類進(jìn)一步探索微觀世界的奧秘提供了強有力的條件?，F(xiàn)在回旋加速器也被廣泛運用于人們的生產(chǎn)、生活中，例如：癌癥的治療、工業(yè)探傷、食品的防腐與保鮮、復(fù)合材料的生產(chǎn)以及醫(yī)療用品消毒等。下列關(guān)于回旋加速器的相關(guān)說法正確的是（）A．回旋加速器是利用磁場對運動電荷的作用使帶電粒子加速的B．被加速的粒子獲得的最大動能是由通過交變電場的次數(shù)決定的C．增大縫隙間交變電壓的值就能使被加速的粒子獲得的最大動能增大D．如果磁場保持不變，加速比荷不同的帶電粒子時必須調(diào)節(jié)縫隙間交變電場的頻率5．如圖，虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強磁場，P為磁場邊界上的一點，大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點，在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場。若粒子射入速率為v1，這些粒子在磁場邊界的出射點分布在六分之一圓周上；若粒子射入速率為v2，相應(yīng)的出射點分布在三分之一圓周上。不計重力及帶電粒子之間的相互作用。則v2∶v1為（）A．∶2 B．∶1 C．∶1 D．3∶二、多選題（每題6分，部分4分）6．如圖，三根相互平行的固定長直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L2中電流向與L3中的相同，L1與L3中的相反。下列說法正確的是（）A．L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面平行C．L1，L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為D．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為7．薄鋁板將垂直紙面向外的勻強磁場分成Ⅰ、Ⅱ兩個區(qū)域。一高速帶電粒子穿過鋁板后速度減小，所帶電荷量保持不變。一段時間內(nèi)帶電粒子穿過鋁板前后在兩個區(qū)域運動的軌跡均為圓弧，如圖中虛線所示。已知區(qū)Ⅰ的圓弧半徑小于區(qū)域Ⅱ的圓弧半徑，粒子重力忽略不計。則該粒子（）A．帶正電 B．帶負(fù)電C．一定從區(qū)域I穿過鋁板到達(dá)區(qū)域Ⅱ D．一定從區(qū)域Ⅱ穿過鋁板到達(dá)區(qū)域Ⅰ8．如圖所示，在真空中xOy坐標(biāo)平面內(nèi)的第一象限區(qū)域，存在垂直平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量大小為q的帶電粒子，從y軸上的M點沿著與y軸正方向成角度射入磁場。點M的坐標(biāo)為（0，a），不計粒子重力，則下列說法中正確的是（）A．若粒子帶正電，則在磁場中運動的時間為B．若粒子帶負(fù)電，粒子有可能通過坐標(biāo)原點C．若粒子垂直x軸射出磁場，則粒子在磁場中的運動時間為D．若粒子垂直x軸射出磁場，則出射點與O點的距離為9．如圖甲所示為一個質(zhì)量為m、電荷量為＋q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上滑動，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，（不計空氣阻力），現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后的運動過程中，圓環(huán)運動的速度圖象可能正確的是（）A． B． C． D．10．如圖甲所示，用電流天平測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度，掛在天平右下方的單匝矩形線圈中通入如圖乙所示的電流，此時天平處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)保持邊長和電流大小，方向都不變，將該矩形線圈短邊放在磁場中，如圖丙所示，掛在天平的右臂下方，則（）A．左盤中加入適當(dāng)砝碼，天平仍可平衡 B．線圈受安培力變大C．天平向右下方傾斜 D．天平向左下方傾斜三、解答題（每題25分）11．如圖所示，水平導(dǎo)軌間距為L=0.5m，導(dǎo)軌電阻忽略不計。導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，質(zhì)量m=1kg，電阻R0=0.9Ω，與導(dǎo)軌接觸良好。電源電動勢E=10V，內(nèi)阻r=0.1Ω，電阻R=4Ω。外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=5T，方向垂直于ab，與導(dǎo)軌平面成α=53°。ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ=0.5（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），不計其余摩擦。重力加速度g=10m/s2，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6。求：（1）ab受到的安培力大小；（2）如果電阻R的值可以調(diào)節(jié)，則當(dāng)R阻值為多少時棒ab剛好要運動。12．如圖所示，范圍足夠大的垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，下邊界為一水平直線，在此直線上的O點有一帶正電粒子沿著紙面與該直線成30°角射入磁場，經(jīng)過s后到達(dá)直線上另一點P。已知該帶電粒子帶正電，帶電荷量為C，質(zhì)量為kg，不計粒子重力。求：（最后結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（1）磁感應(yīng)強度B的大??；（2）若O、P之間的距離為0.1m，則粒子的運動速度多大？答案第=page11頁，共=sectionpages22頁答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．B【解析】【詳解】A．由左手定則可知A圖，通電導(dǎo)線受到的安培力F豎直向上，故A錯誤；B．B圖通電導(dǎo)線受到的安培力F斜向右上方且與磁場B垂直，故B正確；C．C圖通電導(dǎo)線受到的安培力F水平向右，故C錯誤；D．D圖導(dǎo)體棒受到的安培力F水平向右，故D錯誤；2．C【解析】【詳解】A．粒子飛入勻強磁場后，不一定做勻速圓周運動，比如若粒子的速度與磁場方向平行，做勻速直線運動，A錯誤；B．帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，速度的方向時刻改變，則速度一定改變，B錯誤；C．帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力的方向與速度方向垂直，C正確；D．帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，指向圓心，向心加速度指向圓心，加速度變化，D錯誤。3．C【解析】【詳解】AB．設(shè)圓形區(qū)域的勻強磁場的半徑為，根據(jù)幾何關(guān)系可知帶電粒子1做圓周運動的半徑為帶電粒子2做圓周運動的半根據(jù)牛頓第二定律可得則帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷的比為，故AB錯誤；CD．根據(jù)可知帶電粒子1的周期與帶電粒子2的周期的比為，由圖可知，粒子1轉(zhuǎn)過的角度為，則粒子1的運動時間粒子2轉(zhuǎn)過的角度為，則粒子1的運動時間則帶電粒子1與帶電粒子2在磁場中運動時間的比為，故D錯誤C正確。4．D【解析】【詳解】A.回旋加速器是利用電場對運動電荷的作用使帶電粒子加速的，故A錯誤；BC.根據(jù)

解得，

帶電粒子射出時的動能為，與通過加速電場的次數(shù)無關(guān)，與縫隙間交變電壓的值也無關(guān)，故BC錯誤；D.交變電場的周期與帶電粒子運動的周期相等，帶電粒子在勻強磁場中運動的周期，與粒子的速度無關(guān)，所以加速后，交變電場的周期不需改變，比荷不同的帶電粒子，在同一磁場中運動的周期不等，所以如果磁場保持不變，加速不同比荷的帶電粒子，必須要調(diào)節(jié)交變電場的頻率，故D正確。5．C【解析】【詳解】由于是相同的粒子，粒子進(jìn)入磁場時的速度大小相同，由可知R＝即粒子在磁場中做圓周運動的半徑相同。若粒子運動的速度大小為v1，如圖所示，通過旋轉(zhuǎn)圓可知，當(dāng)粒子在磁場邊界的出射點M離P點最遠(yuǎn)時，則MP＝2R1同樣，若粒子運動的速度大小為v2，粒子在磁場邊界的出射點N離P點最遠(yuǎn)時，則NP＝2R2由幾何關(guān)系可知R2＝Rcos30°＝R則6．AB【解析】【詳解】A．同向電流相互吸引，反向電流相互排斥．對L1受力分析，如圖所示，可知L1所受磁場力的方向與L2、L3所在的平面垂直，故A正確；B．對L3受力分析，如圖所示，可知L3所受磁場力的方向與L1、L2所在的平面平行，故B正確；CD．設(shè)三根導(dǎo)線兩兩之間的相互作用力為F，則L2、L3受到的磁場力的合力等于F，L1受的磁場力的合力為，即L1、L2、L3單位長度受到的磁場力之比為，故CD錯誤．7．BD【解析】【詳解】粒子穿過鋁板后，動能減小，速度減小，根據(jù)可知，軌跡半徑減小，由圖可知粒子一定是從區(qū)域Ⅱ穿過鋁板到達(dá)區(qū)域Ⅰ；根據(jù)左手定則可知該粒子帶負(fù)電。8．AD【解析】【詳解】A．若粒子帶正電，粒子的運動軌跡如圖所示根據(jù)幾何知識可知，其軌跡所對的圓心角為∠1=60°所以粒子的運動時間為故A正確；B．若粒子帶負(fù)電，且要從坐標(biāo)原點射出，則其運動軌跡如圖所示從軌跡上看出粒子還未到達(dá)坐標(biāo)原點時已經(jīng)從x軸射出磁場，故粒子不可能從坐標(biāo)原點射出磁場，故B錯誤；CD．若粒子帶負(fù)電，且垂直x軸射出磁場，軌跡如圖所示根據(jù)幾何知識可知，其軌跡所對的圓心角為∠2=150°則粒子在磁場中的運動時間為根據(jù)幾何知識可知，出射點與O點的距離為9．AD【解析】【詳解】v0大小不同，洛倫茲力qv0B與重力mg的大小關(guān)系不確定，所以有三種可能性。A．若滿足，則桿對環(huán)無壓力，無摩擦力，環(huán)做勻速直線運動，故A正確；BC．若滿足，則桿對環(huán)的彈力向上，豎直方向有滑動過程中，摩擦力阻礙環(huán)的運動，環(huán)做減速運動，速度越小，洛倫茲力越小，則壓力增大，由牛頓第二定律可知，加速度增大，即做加速度增大的減速運動，BC錯誤；D．若滿足，則有滑動過程中，摩擦力阻礙環(huán)的運動，環(huán)做減速運動，速度越小，洛倫茲力越小，則支持力減小，由牛頓第二定律可知，加速度減小，即做加速度減小的減速運動，當(dāng)速度減小到某個值使得時，有無摩擦力，不再減速，接下來做勻速直線運動，D正確。10．AC【解析】【詳解】由題意可知，在乙圖中天平處于平衡狀態(tài)，此時線圈在磁場中受到的安培力大小為方向豎直向上，該安培力與線圈重力的合力大小等于左側(cè)物體的總重力，太平處于平衡。當(dāng)在丙圖中，由于導(dǎo)體的有效長度變短，故受到的安培力減小且豎直向上，右側(cè)的重力與安培力的合力大于圖乙中右側(cè)的重力與安培力的合力，故天平將向右傾斜，當(dāng)左盤中加入適當(dāng)砝碼，天平則仍可平衡。11．(1)；(2)【解析】【詳