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山西大学附中
2018～2019学年高二第二学期2月（总第一次）模块诊断
物理试题
考试时间：80分钟 考试范围：选修3-1 电磁感应
一. 单项选择题（本题共8小题，每小题5分，共计40分。在给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）
1．下面说法正确的是( )
A．在直流电源的外电路上，电流的方向是从电源负极流向正极
B．伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法
C．元电荷就是带电量为1C的点电荷
D．电流的速度就是自由电荷在电路中定向移动的速度
2．如图甲所示为电场中的一条电场线，在电场线上建立坐标轴，则坐标轴上O～x2间各点的电势分布如图乙所示，则（）
A．在O～x2间，电场强度先减小后增大
B．若一负电荷从O点运动到x2点，电势能逐渐减小
C在O～x2间，电场强度方向没有发生变化
D．从O点静止释放一仅受电场力作用的正电荷，则该电荷在O～x2间先做加速运动在做减速运动
3．回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示。D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略），它们在两盒之间被电场加速。当质子被加速到最大动能Ek后，再将它们引出。忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是（ ）
A．若只增大交变电压U，则质子的最大动能Ek会变大
B．若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行的时间不变
C．若只将交变电压的周期变为2T，仍能用此装置持续加速质子
D．质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为：
4．已知电源电动势E＝6V内阻r＝2Ω，灯泡电阻RL＝2Ω，R2＝2Ω．滑动变阻器R1的最大阻值为3Ω，如图所示，将滑片P置于最左端，闭合开关S1、S2，电源的输出功率为P0，则（ ）
A．滑片P向右滑动，电源输出功率一直减小
B．滑片P向右滑动，电源输出功率一直增大
C．断开S2，电源输出功率达到最大值
D．滑片P置于最右端时，电源输出功率仍为P0
5．如图所示，边长为L的正方形导线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，以速度v垂直于bc边在线框平面内移动，磁场方向与线框平面垂直。线框中磁通量的变化率E和b两点间的电势差Ubc分别是（ ）
A．E＝0 Ubc＝0 B．E＝0 Ubc＝﹣BLv
C．E＝BLv Ubc＝0 D．E＝BLv Ubc＝﹣BLv
6．如图所示照直放置的螺线管与导线abcd构成闭合电路，电路所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一个导体圆环．欲使导体圆环受到向上的磁场力，磁感应强度随时间变化的规律应是（ ）
A． B．
C． D．
7.如图所示，质量m=0.1kg的AB杆放在倾角θ=30°的光滑轨道上，轨道间距l=0.2m，电流I=0.5A。当加上垂直于杆AB的某一方向的匀强磁场后，杆AB处于静止状态，则所加磁场的磁感应强度不可能为（）
A．3T B．6T C．9T D．12T
8．如图所示，扇形区域AOB内存在有垂直平面向内的匀强磁场，OA和OB互相垂直是扇形的两条半径，长度为R．一个带电粒子1从A点沿AO方向进入磁场，从B点离开，若与该粒子完全相同的带电粒子2以同样的速度从C点平行AO方向进入磁场，C到AO的距离为R/2，则下列说法错误的是（）
A．1粒子从B点离开磁场时，速度方向沿OB方向 B．粒子带正电
C．2粒子仍然从B点离开磁场 D．两粒子在磁场中运动时间之比为4：3
二． 多项选择题（本题共4小题，每小题5 分，共计20分。在给出的四个选项中，每题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）。
9．如图，匀强电场中有直角三角形△BOC，电场方向与三角形所在平面平行，三角形三顶点处的电势分别为φO＝4.5V、φB＝0V、φC＝9V，且边长OB＝3cm，BC＝6cm，则下列说法正确的是（ ）
A．电场强度的大小为V/m
B．电场强度的大小为100V/m
C．一个电子在O点由静止释放后会沿直线OB运动
D．一个电子由B点运动到C点，电场力做正功
10．半导体内导电的粒子——“载流子”有两种：自由电子和空穴(空穴可视为能自由移动带正电的粒子)，以空穴导电为主的半导体叫P型半导体，以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体。图为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会产生霍尔电势差U，若每个载流子所带电量的绝对值为e，下列说法中正确的是
A．如果上表面电势高，则该半导体为P型半导体
B．如果上表面电势高，则该半导体为N型半导体
C．其它条件不变，增大c时，U增大
D．其它条件不变，电流I取值越大，电势差U越大
11．如图所示，由粗细均匀的电阻丝制成边长为l的正方形线框abcd，线框的总电阻为R.现将线框以水平向右的速度v匀速穿过一个宽度为2l、磁感应强度为B的匀强磁场区域，整个过程中ab、cd两边始终保持与磁场边界平行．取线框的cd边刚好与磁场左边界重合时t＝0，电流沿abcd方向为正方向，u0＝Blv,.在下图中线框中电流i和a、b两点间的电势差uab随线框cd边的位移x变化的图象正确的是（）
A． B．
C．D．
12．如图所示，平面直角坐标系中，A点的坐标为(d，0)，在y轴和直线AD之间存在垂直纸面向里的匀强磁场I，在AD和AC之间存在垂直纸面向外的匀强磁场II，磁感应强度均为B，AD、AC边界的夹角∠DAC=30°。质量为m、电荷量为+q的粒子可在边界AC(不包括A点)上的不同点射入，入射速度垂直AC且垂直磁场，若入射速度大小为，不计粒子重力，则( )
A．粒子在磁场中的运动半径为d
B．粒子距A点0.5d处射入，不会进入I区
C．若粒子能进入区域I，则粒子在区域I中运动的最短时间为
D．若粒子能进入区域I，则粒子从距A点(－1)d处射入，在I区域内运动的时间最短。
三．实验题(每空2分，共10分)
13．（1）某实验小组为了测量某一电阻Rx的阻值，他们先用多用电表进行粗测，测量出Rx的阻值约为18Ω左右。为了进一步精确测量该电阻，实验台上有以下器材：
A．电流表（量程15mA，内阻未知）
B．电流表（量程0.6A，内阻未知）
C．电阻箱（0～99.99Ω）
D．电阻箱（0～999.9Ω）
E．电源（电动势约3V，内阻约1Ω）
F．单刀单掷开关2只
G．导线若干
甲同学设计了如图甲所示的实验原理图并连接好实验器材，按照如下步骤完成实验：
a．先将电阻箱阻值调到最大，闭合S1，断开S2，调节电阻箱阻值，使电阻箱有合适的阻值R1，此时电流表指针有较大的偏转且示数为I；
b．保持开关S1闭合，再闭合开关S2，调节电阻箱的阻值为R2，使电流表的示数仍为I。
①根据实验步骤和实验器材规格可知，电流表应选择 ，电阻箱应选择 （选填器材前的字母）
②根据实验步骤可知，待测电阻Rx＝ （用步骤中所测得的物理量表示）。
（2） 同学乙认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻。若已知所选电流表的内阻RA＝2.0Ω，闭合开关S2，调节电阻箱R，读出多组电阻值R和电流I的数据；由实验数据绘出的R图象如图乙所示，由此可求得电源电动势E＝ V，内阻r＝ Ω．（计算结果保留两位有效数字）
四．解答题（本题共3小题，共计30分．解答应写出必要的文字说明、公式或方程式，只写出答案的不得分）．
14. (8分)如图所示，两光滑平行导轨相距为d，一端连接电阻R、质量为m的导体MN横放在两导轨上，其他电阻不计，整个装置在导轨所在平面垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B．现用恒力F作用在导体MN上，方向平直导轨向右，使导体从静止开始运动。求：
（1）导体可能达到的最大速度vm；
（2）导体MN的速度为时的加速度a。
15. （10分）如图所示，一内壁光滑的绝缘圆管ADB固定在竖直平面内，圆管的圆心为0，D点为圆管的最低点，A、B两点在同一水平线上，AB＝2L，圆环的半径rL（圆管的直径忽略不计），过OD的虚线与过AB的虚线垂直相交于C点，在虚线AB的上方存在水平向右的、范围足够大的匀强电场；虚线AB
的下方存在竖直向下的、范围足够大的匀强电场，电场强度大小等于，圆心0正上方的P点有一质量为m、电荷量为﹣q（q＞0）的绝缘小物体（可视为质点），PC间距为L．现将该小物体无初速度释放，经过一段时间，小物体刚好沿切线无碰撞地进入圆管内，并继续运动，重力加速度用g表示。
（1）虚线AB上方匀强电场的电场强度为多大？
（2）小物体到达A点时速度的大小？
（3）小物体由P点运动到B点的时间为多少？
16. （12分）如图，在区域I中有方向水平向右的匀强电场，在区域II中有方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B＝0.5T；两区域中的电场强度大小相等，E＝2V/m；两区域足够大，分界线竖直，一可视为质点的带电小球用绝缘细线拴住静止在区域I中的A点时，细线与竖直方向的夹角为45°，现剪断细线，小球开始运动，经过时间t1＝1s从分界线的C点进入区域II，在其中运动一段时间后，从D点第二次经过分界线，再运动一段时间后，从H点第三次经过分界线，图中除A点外，其余各点均未画出，g＝10m/s2，求：
（1）小球到达C点时的速度v；（2）小球在区域II中运动的时间t2；
（3）C、H之间的距离d。
物 理 答 案
1.B 2.C 3.D 4.D 5.B 6.A 7.C 8.D 9.BD 10.AD 11.AD 12.ACD
13.（1）①A；D；②R2﹣R1；（2）3.2；2.0。
14.解：（1）当拉力和安培力相等时速度最大，即F＝FA＝BId，
根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律可得：I，
联立解得：vm；
（2）导体MN的速度为时，产生的感应电动势为：
E′＝Bd，
感应电流为：
I′，
根据牛顿第二定律可得：Fma
即Fma，
解得：a；
答：（1）导体可能达到的最大速度为。
（2）导体MN的速度为时的加速度为。
15. 解：（1）小物体在重力和电场力的作用下做匀加速直线运动，小物体从A点切线方向进入，
则此时速度方与竖直方向的夹角为45°，即加速度方向与竖直方向的夹角为45°，
则有：tan45°，解得：E；
（2）从P到A的过程中，根据动能定理得：
mgL+EqLmv2A﹣0，解得：vA＝2，
（3）小物体从B点抛出后做类平抛运动，小物体的加速度：ag，
小物体由P点运动到A点做匀加速直线运动，设所用时间为t1
则有：L•gt12
解得：t1，
物体在圆管内做匀速圆周运动的时间t2，则
t2，
总时间t总＝（1）；
答：（1）虚线AB上方匀强电场的电场强度为大小为；
（2）小物体到达A点时速度的大小是2，
（3）小物体由P点运动到B点的时间为（1）；
16.解：（1）小球处于静止状态时，受力分析如图，可知小球带正电，设电场力与重力的合力为F，则有：
解得：
剪断细线后，小球所受电场力与重力不变，小球将做初速度为零的匀加速直线运动，则有：F＝ma，得：
小球到达C点时的速度为：
（2）由（1）可知，所以F电＝mg，mg＝qE，所以有：
故小球在区域II中做匀速圆周运动，有：
得：
小球圆周运动的周期为：
所以小球从C到D的时间为：
（3）小球从D点再次进入区域I时，速度大小为v，方向与重力和电场力的合力F垂直，故小球做类平抛运动
设从D到H所用时间为t3，DP＝vt3，，
由几何关系可知DP＝PH
解得：t3s＝2s
DP＝PH
所以 DH＝40m
而，由（2）可知：
所以 d＝CH＝DH﹣DC＝40m﹣8m＝32m
答：（1）小球到达C点时的速度v是10m/s；
（2）小球在区域II中运动的时间t2＝0.6πs；
（3）C、H之间的距离d是32m。
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