山西省长治市二中2019-2020高二物理12月月考试卷（附解析Word版）

物理试题 一、选择题 1. 关于磁感应强度 B 的概念，下面说法正确的是 （ ） A. 根据磁感应强度 B 的定义式 可知，在磁场中某处，B 与 F 成正比，B 与 成反比 B. 一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零 C. 一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受磁场力一定为零 D. 磁场中某处磁感应强度的方向，与直线电流在该处所受磁场力方向相同 【答案】C 【解析】 试题分析：A、磁感应强度 是采用比值法定义的，B 大小与 F、IL 无关，B 由磁场本身决 定，故 A 错误； B、当导体方向与磁场方向在一条线上时，导体不受磁场力作用，此时磁感应强度并非为零， 故 B 错误； C、根据 F=BIL 可知，当磁感应强度为零处，它所受磁场力一定为零，故 C 正确． D、根据左手定则可知，磁场方向与磁场力方向垂直，故 D 错误． 故选 C． 2.如图所示，在 x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为 B 的匀强磁场，一个不计重 力的带电粒子从坐标原点 O 处以速度 v 进入磁场，粒子进人磁场时的速度方向垂直于磁场且 与 x 轴正方向成 120°角，若粒子穿过 y 轴正半轴后在磁场中到 x 轴的最大距离为 a，则该粒 子的比荷和所带电荷的正负是( ) A. ，正电荷 Ｂ． ，正电荷 B. ，负电荷 C. ，负电荷 【答案】C 【解析】 FB Il = 3 2 v aB 2 v aB 3 2 v aB 2 v aB 从“粒子穿过 y 轴正半轴后……”可知粒子向右侧偏转，洛伦兹力指向运动方向的右侧，由 左手定则可判定粒子带负电，作出粒子运动轨迹示意图如图．根据几何关系有 r＋rsin30°＝ a，再结合半径表达式 r＝ 可得 ＝ ，故 C 项正确． 3.如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子 a、b、 c，以不同的速率对准圆心 O 沿着 AO 方向射入磁场，其运动轨迹如图．若带电粒子只受磁场 力的作用，则下列说法正确的是 A. a 粒子动能最大 B. c 粒子速率最大 C. b 粒子在磁场中运动时间最长 D. 它们做圆周运动的周期 Ta 03mv ae 02mv ae 03mv ae 02mv ae D. 增大 D 形金属盒的半径，其他保持不变 【答案】BD 【解析】 【详解】根据洛伦兹力等于向心力： ， 解得： ， 则最大动能： ， 知最大动能与加速电压无关，与狭缝间的距离无关．与磁感应强度以及 D 形盒的半径有关． A. 增大匀强电场间的加速电压，其他保持不变，带电粒子射出的动能不变．故 A 项错误； B. 增大磁场的磁感应强度，其他保持不变，带电粒子射出的动能增大．故 B 项正确； C. 减小狭缝间的距离，其他保持不变，带电粒子射出的动能不变．故 C 项错误； D. 增大 D 形金属盒的半径，其他保持不变，带电粒子射出的动能增大．故 D 项正确． 9.在如图所示的电路中，已知电容 C = 2μ F，电源电动势 E = 12V，内电阻不计，R1 ：R2 ： R3 ：R4 = 1 ：2 ：6 ：3， 则电容器极板 a 上所带的电量为 A －8×10-6 C B. 4×10-6 C C. －4×10-6 C D. 8×10-6C 【答案】D 【解析】 【详解】电路结构如图所示： . 2vqvB m R = qBRv m = 2 2 2 21 2 2k q B RE mv m = = 当电路稳定时 R1 电压为： R3 电压为： 所以电容器两端电压为： U′=U3−U1=4V 此时电容器极板 a 上带正电，所带电荷量为： A. －8×10-6 C．故 A 项错误； B. 4×10-6 C．故 B 项错误； C.－4×10-6 C．故 C 项错误； D. 8×10-6C．故 D 项正确． 10.1922 年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学 奖．若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，不计重力，则下列说法中正确的 是 A. 该束带电粒子带负电 B. 速度选择器的 P1 极板带正电 1 1 1 2 4VERU R R = =+ 3 3 3 4 8VERU R R = =+ 68 10 CQ CU −= = × C. 在 B2 磁场中运动半径越大的粒子，质量越大 D. 在 B2 磁场中运动半径越大的粒子，比荷 越小 【答案】BD 【解析】 【详解】A. 带电粒子在磁场中向下偏转，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该粒 子带正电．故 A 项错误； B. 在平行金属板间，根据左手定则知，带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则电场力的 方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的 P1 极板带正电．故 B 项正确； CD. 进入 B2 磁场中的粒子速度 v 是相同的，由牛顿第二定律得： 解得： ， 可知，r 越大，比荷 越小，粒子的质量 m 不一定大，故 C 项错误，D 项正确． 11.霍尔元件是一种应用霍尔效应的磁传感器，广泛应用于各领域，如在翻盖手机中，常用霍 尔元件来控制翻盖时开启或关闭运行程序．如图是一霍尔元件的示意图，磁场方向垂直霍尔 元件工作面，霍尔元件宽为 d（M、N 间距离），厚为 h（图中上下面距离），当通以图示方向电 流时，MN 两端将出现电压 UMN ，则 A. MN 两端电压 UMN 仅与磁感应强度 B 有关 B. 若霍尔元件的载流子是自由电子，则 MN 两端电压 UMN 0. MN 间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件 的长为 a，有 ， I=nqvS=nqvdh， 则： ， 所以 MN 两端电压 UMN 与磁感应强度 B、电流 I、载流子电量、霍尔元件厚度都有关系，故 A 项 错误； B. 若霍尔元件的载流子是自由电子，根据左手定则，结合题意可知，自由电子偏向 N 极，则 MN 两端电压 UMN>0，故 B 项错误； C. 由 MN 两端电压的表达式 可知，增大霍尔元件宽度 d，MN 两端电压 UMN 一定不变， 故 C 项正确； D. 由 MN 两端电压的表达式 可知，通过控制磁感应强度 B 可以改变 MN 两端电压 UMN， 故 D 项正确． 12.电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持 良好接触．电流 I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在 弹体处垂直于轨道面得磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与 I 成正比．通电的弹体 在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的 2 倍，理论上 可采用的方法是 的 Uq qvBd = BIU nqh = BIU nqh = BIU nqh = A. 只将轨道长度 L 变为原来的 2 倍 B. 只将电流 I 增加至原来的 2 倍 C. 只将弹体质量减至原来的一半 D. 将弹体质量减至原来的一半，轨道长度 L 变为原来的 2 倍，其它量不变 【答案】BD 【解析】 试题分析：通电的弹体在轨道上只受安培力作用，根据动能定理可得 ，因为磁 感应强度的大小与 I 成正比，即 ，联立解得 ，若只将轨道长度 L 变为原 来的 2 倍，则速度变为原来的 倍，若只将电流 I 增加至原来的 2 倍，则速度变为原来的 2 倍，若将弹体质量减至原来的一半，则速度变为原来的 倍，将弹体质量减至原来的一半， 轨道长度 L 变为原来的 2 倍，则速度变为原来的 2 倍，故 BD 正确； 考点：考查了安培力，动能定理 13.在图示的电路中，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头 P 从最上端逐渐滑向最下端的过 程中，电压表 V 的读数变化量为 ΔU，电流表 A2 的读数变化量为 ΔI2（电表均视为理想电 表）．则 A. 电压表 V 的读数先变大后变小 B kI= 22kI lLv m = 2 2 B. 电流表 A1 的读数变大 C. 电流表 A2 的读数变大 D. ΔU 与 ΔI2 的比值为定值 【答案】ABD 【解析】 【详解】A.当滑动变阻器的滑动触头 P 从最上端逐渐滑向最下端的过程中，总电阻先增大后 减小，根据闭合电路欧姆定律知，总电流先减小后增大，内电压先减小后增大，则路端电压 表读数先增大后减小，因此电压表 V 的读数先变大后变小．电流表 A2 的读数先变小后变大， 故 A 项正确，C 项错误； B. 滑片 P 从最上端滑至中点的过程中，变阻器的总电阻增大，电压增大，下部分电阻减小， 所以电流表 A1 的读数变大． 从中点滑至最下端的过程中，变阻器总电阻减小，电流增大，路端电压减小，通过变阻器上 部分的电流变小，而电路的总电流增大，则电流表 A1 的读数变大，因此电流表 A1 的读数一直 变大，故 B 项正确； D. 根据闭合电路欧姆定律得 ， 得 ， 保持不变，故 D 项正确． 14.如图所示，一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如 图所示的匀强磁场中，现给滑环一个水平向右的瞬时作用力，使其开始运动，则滑环在杆上 的运动情况可能的是 A. 始终做匀速运动 B. 始终做减速运动，最后静止于杆上 C. 先做加速运动，最后做匀速运动 D. 先做减速运动，最后做匀速运动 2U E I r= − 2 U rI ∆ =∆ 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．当带正电的环进入磁场时竖直向上的洛伦兹力恰好等于自身的重力时，则环与杆 没有相互作用力，所以没有摩擦力存在，因此环做匀速运动，故 A 正确； B．当带正电的环进入磁场时的竖直向上的洛伦兹力小于自身的重力时，则环与杆有相互作用 力，所以有摩擦力存在，因此环在摩擦力作用下，做减速运动，直到停止，故 B 正确； C．当带正电的环进入磁场时竖直向上的洛伦兹力，其大小决定环是否受到摩擦力，所以环不 可能加速运动，故 C 错误； D．当带正电的环进入磁场时竖直向上的洛伦兹力恰好大于自身的重力时，则环与杆有相互作 用力，所以有摩擦力存在，因此环做减速运动，导致洛伦兹力大小减小，当其等于重力时， 环开始做匀速直线运动，故 D 正确． 二、实验题 15.（1）某同学选择多用电表的“×1”挡测量一电阻的阻值．正确操作后得到如图所示的指 针情况．则电阻的阻值约为__________Ω． （2）为了精确测量该电阻 Rx 的阻值，该同学从实验室找来了下列器材： 电流表 A1（0～40 mA．内阻 r1=11.5 Ω） 电流表 A2（0～100 mA．内阻 r2≈5 Ω） 滑动变阻器 R（0～10 Ω） 电源 E（电动势 1.5 V、有内阻） 开关、导线若干 ①实验中要求调节范围尽可能大，在方框内画出符合要求的电路图，并在图中注明各元件的 符号． （ ） ②用 I1、I2 分别表示电流表 A1、A2 的示数，该同学通过描点法得到了 I1−I2 图像，如图所示， 则电阻的阻值为_____________Ω． 【答案】 (1). 12 (2). (3). 11.5 【解析】 【详解】（1）[1]欧姆表的示数为：12×1=12Ω （2）①[2]将 A1 当作电压表用，小电阻用电流表外接法；要求调节范围尽可能大，滑动变阻 器阻值小，用分压式接法．电路如图所示： ②[3]由电路图： 代入其中严格在线上的点可得： Rx=11.5Ω 三、计算题 16.竖直放置的两块足够长的带电平行金属板间有匀强电场，其电场强度为 E，在该匀强电场 中，用丝线悬挂质量为 m 的带正电小球，当丝线跟竖直方向成 θ 角，小球与板距离为 b 时， 小球恰好平衡，如图所示．（重力加速度为 g） 求： （1）小球带电量 q 是多少？ （2）若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？ 【答案】（1） ；（2）t= 【解析】 【详解】（1）小球受力平衡，对小球受力分析如图所示： 根据平衡条件可知： 水平方向上： Fsinθ=qE 竖直方向上有： Fcosθ=mg 联立解得： 1 1 2 1 x I rR I I = − tanmgq E θ= 2 tan b g θ ； （2）研究水平方向的运动．剪断丝线后，小球沿水平方向做匀加速直线运动． 加速度为： ， 由运动学公式得： 解得： 17.如图所示，在倾角为 θ =30° 斜面上，固定一宽 L=0.25 m 的平行光滑金属导轨，在导轨 上端接入电源和滑动变阻器 R．电源电动势 E=12 V、内阻 r =1 Ω，一质量 m =20 g 的金属棒 ab 与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度 B=0.80 T、方向垂直于斜面向上的匀 强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）．g 取 10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求： （1）金属棒所受到的安培力的大小； （2）通过金属棒的电流的大小； （3）滑动变阻器 R 接入电路中 阻值． 【答案】（1）0.1N （2）0.5A （3）23Ω 【解析】 【详解】（1）作出金属棒的受力图，如图所示.则有 F=mgsin30°=0.1N. （2）根据安培力公式 F=BIL 得 . 的 的 tanmgq E θ= tan tanEq mga gm m θ θ= = = 21 2b at= 2 tan bt g θ= 0.5AFI BL = = （3）设变阻器接入电路的阻值为 R，根据闭合电路欧姆定律有 E=I(R+r)，得 . 18.如图所示，水平方向的匀强电场的场强为 E，场区宽度为 L，紧挨着电场的是垂直纸面向 外的两个匀强磁场区域，其磁感应强度分别为 B 和 2B，三个场的竖直方向均足够长．一个质 量为 m，电量为 q 的带正电粒子，其重力不计，从电场的边界 MN 上的 a 点由静止释放，经电 场加速后进人磁场，穿过中间磁场所用的时间 ，进入右边磁场后能按某一路径再返 回到电场的边界 MN 上的某一点 b，途中虚线为场区的分界面．求： （1）中间场区的宽度 d； （2）粒子从 a 点到 b 点所经历的时间 t； （3）当粒子第 n 次返回电场的 MN 边界时与出发点之间的距离 Sn． 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【详解】粒子 a 点出发，在电场中加速和磁场中偏转，回到 MN 上的 b 点，轨迹如图所示： 粒子在电场中加速运动时，有： 23ER rI = − = Ω 0 6 mt qB π= 1 2 mELd B q = 2 22 3 ml mt Eq Bq π= + ( )4 3 2n n ELmS B q − = 21 2qEL mv= 解得： ； 由 得：粒子在中间磁场通过的圆弧所对应的圆心角为 θ＝30° 粒子在中间磁场通过的圆弧半径为： 由几何关系得： ； （2）粒子在右边的磁场中运动：其圆弧对应的圆心角为 β＝120° 可知： 粒子在电场中加速时 Eq•tg＝mv 解得： ； 结合对称性： （3）由轨迹图得： 再由周期性： ． 2qELv m = 1 12Bt T= 1 mvr qB = 1 1 1 2 2 mELd r B q = = 2 1 3 3B mt T qB π=′= 2 g mLt qE = 2 2 22 2 2 3ab g B B mL mt t t t qE qB π= + + = + 2 2 1 1 1 2 3 2y r r d r −= − − = 1 1 3cos30 2 2 2abS r y r  = + = −     ( )4 332 2 2ab nnmv ELmS qB B q − = − =   