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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。