1、武汉外国语学校 2018-2019学年度上学期期末考试高二物理试题一、选择题1. 物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用.下面列举的四种器件中，利用电磁感应原理工作的是（ ）A. 回旋加速器 B. 电磁炉 C. 质谱仪 D. 示波管【答案】B【解析】试题分析：A、回旋加速器利用磁场使带电粒子旋转，电场使粒子加速故 A错误B、电磁炉是利用电磁感应原理使产生涡流，将电能最终转化成内能故 B正确C、质谱仪是利用电场加速，磁场使粒子偏转，不是电磁感应现象故 C错误D、利用了电场加速和电场偏转的原理故 D错误故选 B2.如图所示,一圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈,铁芯与磁极的缝隙间形成了辐向均匀磁
2、场，磁场的中心与铁芯的轴线重合当铁芯绕轴线以角速度转浏的过程中,线圈中的电流变化图象是下图中的哪一个?(从图位置开始计时,NS 极间缝隙的宽度不计,以 边的电流进入纸面, 边的电流出纸面为正方向) A. B. C. D. 【答案】D【解析】在一个周期内，前半个周期内：根据右手定则可知电流从 b边进入纸面，a 边的电流出纸面，为负值。设 ab边长为 ，ad 边长为 ，矩形 abcd的面积为 S，电阻为 R，磁感应强度大小为 B，则感应电动势大小为： ，感应电流大小为： ，为不变。后半个周期内：根据右手定则可知电流从 a边进入纸面，b 边的电流出纸面，为正值。感应电流大小为： ，为不变，故 ABC
3、错误，D 正确，故选 D。【点睛】将一个周期分成两个半个周期研究，根据右手定则判断感应电流的方向，确定电流的正负根据感应电动势公式推导电动势表达式，确定电流大小，然后选择图象3.如图，平行导轨间距为 d，一端跨接一个电阻为 R，磁场的磁感强度为 B，方向与导轨所在平面垂直。一根足够长的金属棒与导轨成 角放置，金属棒与导轨的电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度 v滑行时，通过电阻 R的电流强度是 （ ）A. B. C. D. 【答案】A【解析】由于导体与磁场垂直，得： ，则感应电流为 ，故选项 A正确，选项 BCD错误。点睛：题中导体与磁场垂直，根据导体切割电动势公式 求出感应电动势，由闭合
4、电路欧姆定律求出感应电流。4.如图所示,边长为 的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个边长为 的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直,导线框和虚线框的对角线重合,从 开始，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向移动进入磁场,直到整个导线框离开磁场区域。用 表示导线框中的感应电流,取逆时针方向为正，则下列表示 关系的图线中,正确的是A. B. C. D. 【答案】D【解析】【分析】根据感应电流大小和方向，将选项逐一代入，检查是否符合题意来选择【详解】导线框完全进入磁场后，没有感应电流产生。故 A、B 均错误。进入和穿出磁场过程，线框有效切割长度变化，感应电动势和感应电流在变化，故
5、C错误。线框进入磁场过程，有效切割长度 L均匀增大，感应电动势 E均匀增大，感应电流 I均匀增大。穿出磁场过程，有效切割长度 L均匀减小，感应电动势 E均匀减小，感应电流 I均匀减小，两个过程感应电流的方向相反。故 D正确。故选 D。【点睛】本题采用的是排除法做选择题常用方法有直判法、排除法、代入法、特殊值法、图象法等等5.在水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场,匀强电场方向竖直向下、匀强磁场方向水平向里。现将一个带正电的金属小球从 M点以初速度 水平抛出,小球着地时的速度为 在空中的飞行时间为 若将磁场撤除，其它条件均不变,那么小球着地时的度为 在空中飞行的时间为 小球所受空气阻力可忽略不
6、计,则关于 和 A和 的大小比较,以下判断正确的是A. v1v2，t 1t2 B. C. D. 【答案】C【解析】【分析】未撤除磁场时，小球受到重力、电场力和洛伦兹力，但洛伦兹力不做功根据动能定理分析速度大小关系分析洛伦兹力对小球运动影响，分析时间关系【详解】因为洛伦兹力对粒子永远不做功，则根据动能定理，磁场存在与否，重力和电场力对小球做功相同，则小球着地时的速率都应该是相等的，即 v1=v2。存在磁场时，小球就要受到向右上方的洛伦兹力，有竖直向上的分力，使得小球在竖直方向的加速度小于没有磁场时的加速度，在空中飞行的时间要更长些。即 t1t 2故 C正确，ABD 错误。故选 C。【点睛】本题中
7、小球在复合场中运动，关键要抓住洛伦兹力不做功，不改变速度大小的特点进行分析6.如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界 d点垂直于磁场方向射入，沿曲线 dpa打到屏 MN上的 a点，通过 pa段用时为 t.若该微粒经过 P点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏 MN上。若两个微粒所受重力均忽略,则新微粒运动的 ( )A. 轨迹为 pb,至屏幕的时间将小于 tB. 轨迹为 pc,至屏幕的时间将大于 tC. 轨迹为 pa，至屏幕的时间将大于 tD. 轨迹为 pb,至屏幕的时间将等于 t【答案】C【解析】试题分析：由动量守恒定律可得出粒子碰撞后的总动量不变，
8、由洛仑兹力与向心力的关系可得出半径表达式，可判断出碰后的轨迹是否变化；再由周期变化可得出时间的变化带电粒子和不带电粒子相碰，遵守动量守恒，故总动量不变，总电量也保持不变，由，得： ，P、q 都不变，可知粒子碰撞前后的轨迹半径 r不变，故轨迹应为 pa，因周期 可知，因 m增大，故粒子运动的周期增大，因所对应的弧线不变，圆心角不变，故 pa所用的时间将大于 t，C 正确；【点睛】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式 ，周期公式 ，运动时间公式 ，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题，7. 边长为 L的正方
9、形金属框在水平恒力 F作用下运动，穿过方向如图所示的有界匀强磁场区域磁场区域的宽度为 d（dL） 已知 ab边进入磁场时，线框的加速度恰好为零则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较，正确的是（ ）A. 金属框中产生的感应电流方向相反B. 金属框所受的安培力方向相反C. 进入磁场过程的所用的时间等于穿出磁场过程的时间D. 进入磁场过程的发热量少于穿出磁场过程的发热量【答案】AD【解析】试题分析：线框进入磁场和穿出磁场的过程，磁场方向相同，而磁通量变化情况相反，进入磁场时磁通量增加，穿出磁场时磁通量减小，则由楞次定律可知，产生的感应电流方向相反故 A正确根据楞次定律：感应电流阻碍导体与
10、磁场间相对运动，可知，安培力方向均水平向左，方向相同故 B错误由题，线框进入磁场时做做匀速运动，完全在磁场中运动时磁通量不变，没有感应电流产生，线框不受安培力而做匀加速运动，穿出磁场时，线框所受的安培力增大，大于恒力 F，线框将做减速运动，刚出磁场时，线框的速度大于或等于进入磁场时的速度，则穿出磁场过程的平均速度较大，则进入磁场过程的时间大于穿出磁场过程的时间故 C错误根据功能关系可知，进入磁场产生的热量 Q1=FL穿出磁场过程，线框的动能减小，则有 FL+E k=Q2故进入磁场过程中产生的热量少于穿出磁场过程产生的热量故 D正确故选 AD.考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律；功能关系【名师点
11、睛】此题考查了法拉第电磁感应定律、楞次定律及功能关系；根据楞次定律判断感应电流的方向和安培力的方向线框进入磁场过程做匀速运动，完全在磁场中运动时做匀加速运动，穿出磁场速度大于进入磁场的速度，线框将做减速运动，出磁场时大于或等于进入磁场时的速度，所用时间将缩短根据功能关系分析热量关系。8.如图所示的电路中,A、B 是完全相同的灯泡,L 是电阻不计的电感线圈,下列说法中在确的是A. 当开关 S闭合时,A 灯先亮,B 灯后亮B. 当开关 S闭合时,A、B 灯同时亮,电路稳定后,B 灯更亮，A 灯熄灭C. 当开关 S断开时,A 灯闪亮一下再媳灭D. 当开关 S断开时,B 灯过一会儿熄灭【答案】BC【解
12、析】【分析】电感线圈 L中电流变化时，会产生自感电动势，阻碍电流的变化；故电键接通瞬间通过线圈的电流缓慢增加，电键断开瞬间通过线圈的电流缓慢减少【详解】当开关 S闭合时，电路中的电流增加，由于线圈的自感作用，将产生一自感电动势阻碍电流的增加，此时 A、B 二灯相当于串联，同时亮；电路稳定后线圈相当于一段导线，将 A灯短路，A 灯熄灭，B 灯两端所加电压增加而变得更亮，故 A错误，B 正确。断开 S时，B灯立即熄灭；线圈产生自感电动势，和灯泡 A构成闭合电路，A 灯先闪亮后逐渐变暗；故C正确，D 错误；故选 BC。【点睛】本题考查了通电自感和断电自感，关键要明确线圈中的自感电动势总是阻碍电流的增
13、加和减小，即总是阻碍电流的变化9.如图所示,实线表示在竖直平面内的电场线,电场线与水平方向成 角,水平方向的匀强磁场与电场正交,有一带电液滴沿斜向上的虚线 L做直线运动,L 与水平方向成 角,且 则下列说法中正确的是A. 液滴一定做匀速直线运动B. 液滴一定带正电C. 电场线方向一定斜向上D. 液滴有可能做匀变速直线运动【答案】ABC【解析】【分析】带电液滴做直线运动，要么合力为零做匀速直线运动，要么所受合力与速度方向在同一直线上，做匀变速直线运动；对带电液滴进行受力分析，然后答题【详解】带电液滴受竖直向下的重力 G、沿电场线方向的电场力 F、垂直于速度方向的洛伦兹力 f，由于 ，这三个力的合
14、力不可能沿带电液滴的速度方向，因此这三个力的合力一定为零，带电液滴做匀速直线运动，不可能做曲线运动和匀变速直线运动，故 A正确，D错误。当带电液滴带正电，且电场线方向斜向上时，带电液滴受竖直向下的重力 G、沿电场线向上的电场力 F、垂直于速度方向斜向左上方的洛伦兹力 f作用，这三个力的合力可能为零，带电液滴沿虚线 L做匀速直线运动；如果带电液滴带负电、或电场线方向斜向下时，带负电液滴斜向下运动时所受合力才可能为零，沿直线 L运动，故 BC正确；故选 ABC。【点睛】知道液滴沿直线运动的条件是合力为零或所受合力方向与速度方向在同一直线上、对带电液滴正确受力分析，是正确解题的关键10.如图所示电路
15、,两根光滑金属导轨,平行放在倾角为 的斜面上,导轨下端接有电阻 R，导轨电阻不计,斜面处在竖直向上的匀强磁场中,电阻可略去不计的金属棒 质量为 受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力 F的作用,金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑 高度的过程中,以下说法正确的是A. 作用在金属棒上各力的合力做功为零B. 重力势能减少量等于系统产生的电能C. 金属棒克服安培力做功等于电阻 R上产生的焦耳热D. 金属棒克服恒力 F做功等于电阻 R上产生的焦耳热【答案】AC【解析】【分析】金属棒沿导轨匀速下滑过程中，切割磁感线产生感应电流，导体棒受到安培力，金属棒克服安培力做的功等于系统产生的电能，即等于电阻 R上产生的焦
16、耳热再根据动能定理和电磁感应知识研究功能关系【详解】金属棒沿导轨匀速下滑，合力为零，则合力做功为零。故 A正确。根据功能关系可知，重力做功等于系统产生的电能与克服恒力 F做功之和。故 B错误。由能量转化和守恒定律得知，金属棒克服安培力做功等于电阻 R上产生的焦耳热。故 C正确，D 错误。故选 AC。【点睛】本题考查分析电磁感应现象中功能关系的能力，关键掌握常见的功与能的关系，知道金属棒克服安培力做的功等于系统产生的电能，运用动能定理是处理这类问题常用的方法二、实验题11.利用伏安法测量干电池的电动势和内阻,现有的器材为:干电池:电动势约为 1.5V；电压表:量程 1V,内阻 998.3；电流表
17、:量程 1A；滑动变阻器:10；电阻箱:最大阻值 99999.9；单刀单掷开关 1个；导线若干。(1)设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内_；(2)为了满足本实验要求并保证实验的精确度,电压表量程应扩大为原量程的_倍,对应的电阻箱的阻值应为_.【答案】 (1). （1） ； (2). （2）2； (3). 998.3【解析】【分析】利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，根据实验原理选择仪器设计电路图实验中应保证电流由电表的正接线柱流入，由负接线柱流出，并且电流表要串联在电路中，而电压表串联一个电阻并联在电源两端，分析电表的连接即可得出正确电路将电压表量程扩大时应串联一个电阻，根据
18、电压扩大的倍数可知应串联电阻的大小【详解】 （1）利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，根据实验原理选择仪器设计电路图实验中应保证电流由电表的正接线柱流入，由负接线柱流出，并且电流表要串联在电路中，而电压表串联一个电阻并联在电源两端，分析电表的连接即可得出正确电路如图：（2）电动势约为 1.5V，电压表：量程 1V，为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的 2倍，要使量程扩大为原来的 2倍，则应串联一个与电压表内阻相等的电阻，故应使与之串联的电阻箱的阻值为 998.3；【点睛】电学实验中要特别注意仪表的接法，能正确使用各仪器才能准确得出实验的结论电表量程的选取既要安全还要
19、满足本实验要求并保证实验的精确度12.在“研究电磁感应现象”的实验中,首先按图( )接线,以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系.当闭合 S时,观察到电流表指针向左偏,不通电时电流表指针停在正中央.然后按图( )所示将电流表与副线圈 B连成一个闭合回路,将原线圈 A、电池、滑动变阻器和电键 S串联一成另一个闭合电路.(1)S闭合后,将螺线管 A(原线圈)播插入螺线管 B(副线圈)的过程中,电流表的指针将_偏转；(2)线圈 A放在 B中不动时,指针将_偏转；(3)线圈 A放在 B中不动,将滑动变阻器的滑片 P向左滑动时,电流表指针将_偏转(选填“向左” 、 “向右”或“不”). 【答案】
20、 （1）右偏， （2）不偏， （3）右偏， （4）左偏【解析】试题分析：（1）线圈 A中磁场方向向上，插入 B线圈，故线圈 B中磁通量变大，阻碍变大，故感应电流的磁场方向向下，故电流从右向左流过电流表，故电流表指针向右偏转；（2）线圈不动，磁通量不变，无感应电流，故指针不动；（3）线圈 A中磁场方向向上，滑片向左移动，电流变大，故线圈 B中磁通量变大，阻碍变大，故感应电流的磁场方向向下，故电流从右向左流过电流表，故电流表指针向右偏转；考点：研究电磁感应现象【名师点睛】此题是研究电磁感应现象的实验；关键是掌握产生感应电流的条件，穿过线圈的磁通量是否发生变化；解题时要理解楞次定律，掌握用楞次定律判
21、断感应电流方向的一般步骤，同时灵活运用等效的思想进行判断.三、计算题13.如图 18（a）所示，一个电阻值为 R，匝数为 n的圆形金属线与阻值为 2R的电阻 R1连结成闭合回路。线圈的半径为 r1 . 在线圈中半径为 r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度 B随时间 t变化的关系图线如图 18（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为 t0和 B0. 导线的电阻不计。求 0至 t1时间内（1）通过电阻 R1上的电流大小和方向；wwwcom（2）通过电阻 R1上的电量 q及电阻 R1上产生的热量。【答案】见解析【解析】试题分析：（1）由法拉第电磁感应定律知 0至 t1时间内的电动
22、势为;由闭合电路欧姆定律知通过 R1的电流为：由楞次定律可判断通过 R1的电流方向为：从 b到 a。（2）通过 R1的电荷量为：电阻 R1上产生的热量为：考点:法拉第电磁感应定律、焦耳定律、楞次定律。14.(12分)如图所示,在某空间实验室中,有两个靠在一起的等大的圆柱形区域,分别存在着等大反向的匀强磁场,磁感应强度 B=0.10T,磁场区域半径 左侧区圆心为 磁场向里,右侧区圆心为 磁场向外,两区域切点为 C.今有质量 带电荷量的某种离子,从左侧区边缘的 A点以速度 正对 的方向垂直磁场射入,它将穿越 C点后再从右侧区穿出,求:(1)该离子通过两磁场区域所用的时间；(2)离子离开右侧区域的出
23、射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大?(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离)【答案】(1) (2)2 m【解析】（1）离子在磁场中做匀速圆周运动，在左右两区域的运动轨迹是对称的，如图所示，设轨迹半径为 R，圆周运动的周期为 T。由牛顿第二定律又：联立得：将已知代入得 R2m 由轨迹图知： ，即则全段轨迹运动时间：联立并代入已知得（2）在图中过 向 作垂线，联立轨迹对称关系侧移距离将已知代入得15. 如图（甲）所示，边长为 L=2.5m、质量 m=0.50kg的正方形绝缘金属线框，平放在光滑的水平桌面上，磁感应强度 B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上，金属线框的一边 ab与磁场的边界 MN重
24、合在水平向左的力 F作用下金属线框由静止开始向左运动，在 5.0s末从磁场中拉出测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图（乙）所示已知金属线框的总电阻为 R=4.0（1）t=2.0s 时，金属线框的速度？（2）写出力 F随时间变化的关系式。（3）已知在 5.0s内力 F做功 1.92J，那么，金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是多少？【答案】 （1）0.40m/s（2）F=“0.2t+0.1“ （3）1.67J【解析】试题分析：（1）设 t=2.0s时的速度为 v，据题意有：BLv=“IR“ 解得（2）由图线可知，在时刻 t的电流为 I=0.1t根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知： ，可
25、得a=0.2m/s2根据牛顿第二定律可知：F-BIL=ma解得 （N）（3）设 t=5.0s时的速度为 v,整个过程中线框中产生的焦耳热为 Q，则有：BLv=IR由上述两式解得：考点：法拉第电磁感应定律；能量守恒定律【名师点睛】此题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及焦耳定律等规律的应用，同时掌握图象在本题的应用，能从图线中获取信息来分析线圈的运动情况；注意图线的斜率的物理意义.16.如图所示，电阻忽略不计的、两根两平行的光滑金属导轨竖直放置，导轨无限长。其上端接一阻值为 的定值电阻 R。在水平虚线 L1、L 2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为 d=0.5
26、m。导体棒 a的质量 ma=0.2kg、电阻 Ra=3；导体棒 b的质量mb=0.1kg、电阻 Rb=6，它们分别从图中 M、N 处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当 b 刚穿出磁场时 a正好进入磁场.设重力加速度为g=10m/s2。 （不计 a、b 之间的作用，a 、b 始终与导轨接触）求：（1）在整个过程中，a、b 两棒克服安培力分别做的功；（2）M 点和 N点距 L1的高度。【答案】 （1）0.J(2) h b= m【解析】【分析】（1）棒匀速通过磁场，克服安培力所做的功等于重力做功。（2）由法拉第电磁感应定律、欧姆定律、力平衡等推导两棒在磁场中运动的速度，
27、结合运动学公式，求出时间和高度。【详解】 （1）两金属棒都是匀速穿过磁场的，安培力与重力等大，克服安培力做功分别为：Wa=magd=0.2100.5J=1J，Wb=mbgd=0.1100.5J=0.5J；（2）设 b在磁场中匀速运动时速度为 vb，总电阻：R 1=7.5，b中的电流： ，由平衡条件得：m bg=BIbL，即： mbg，同理，设 a在磁场中匀速运动时速度为 va，总电阻 R2=5，由平衡条件得：m ag=BIaL，即： mag，由以上各式得： ，设 b棒在磁场中运动的时间为 t，位移：d=v btva=vb+gt，由以上各式得： va2 m2/s2， vb215 m2/s2，a、b 棒开始时距离磁场边界 L1的高度分别为 ha、h b，由 v2=2gh得：v a2=2gha，v b2=2ghb，解得：h a= m，h b= m；【点睛】本题电磁感应中的力学问题，电磁与力联系桥梁是安培力，这种类问题往往要分析和计算安培力的大小。本题的关键是寻找两棒之间的关系式 a= b+gt。
