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- 2021-04-29 发布
海南省文昌中学2017-2018学年高二上学期期中考试物理（理）试题
一、单项选择题
1. 关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度的定义式适用于任何电场
B. 由真空中点电荷的电场强度公式可知，当r→0时，E→无穷大
C. 由公式可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，则说明此处一定无磁场
D. 磁感应强度的方向就是置于该处的通电导线所受的安培力方向
【答案】A
【解析】A、电场强度的定义式，适用于任何电场，故A正确；
B、当r→0时，电荷已不能看成点电荷，公式不再成立，B错误；
C、由公式可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，可能是B的方向与电流方向平行，所以此处不一定无磁场，C错误；
D、磁感应强度的方向和该处的通电导线所受的安培力方向垂直，D错误；
故选A。
2. 在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中，金属杆PQ在宽为L的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，PQ中产生的感应电动势大小为E1；若磁感应强度增为2B，其它条件不变，所产生的感应电动势大小变为E2．则E1与E2之比及通过电阻R的感应电流方向为（ ）
A. 2∶1，b→a B. 1∶2，b→a
C. 2∶1，a→b D. 1∶2，a→b
【答案】D
............
3. 三个电子各具有与磁场方向垂直的速度v、2v、3v，则它们在匀强磁场中回旋的半径之比和周期之比为（ ）
A. 1∶2∶3，1∶2∶3 B. 1∶2∶3，1∶1∶1
C. 1∶1∶1，1∶2∶3 D. 1∶1∶1，1∶1∶1
【答案】B
【解析】根据公式可得半径比为1∶2∶3，因为，所以，与速度无关，故频率之比为1∶1∶1，B正确。
4. 如图所示，光滑金属导轨MN水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面)的过程中，导体棒P、Q的运动情况是（ ）
A. P、Q互相远离
B. P、Q互相靠扰
C. P、Q均静止
D. 因磁铁下落的极性未知，无法判断
【答案】B
【解析】试题分析：假设磁极的方向，由楞次定律可知闭合回路中电流方向，则分析两导体棒受安培力的情况可知它们的运动情况。设磁铁的下端为N极，则磁铁下落时，回路中的磁通量向下增大，由楞次定律可知，回路中的电流为逆时针；再由左手定则可得，P受力向右，Q受力向左，故P、Q相互靠拢；再设磁铁的下端为S极，则在磁铁下落时，回路中的磁通量向上增大，回路中的电流为顺时针；同理可知，P受力向右，Q受力向左，故P、Q仍相互靠拢，与磁铁下落的极性无关故只有A正确；本题也可以直接利用楞次定律的第二种表述，“来拒去留”；可以理解为当磁铁下降时，线框中的磁通量增大，故为了阻碍磁通量的变化，线框的面积减小，PQ相互靠拢。
考点：楞次定律的应用
5. 倾角为θ的导电轨道间接有电源，轨道上静止放有一根金属杆 ab．现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图所示，磁感应强度 B 由零逐渐增加的过程中，不考虑电磁感应现象，则ab 杆受到的静摩擦力（ ）
A. 逐渐增大
B. 逐渐减小
C. 先增大后减小
D. 先减小后增大
【答案】D
【解析】解：加上磁场之前，对杆受力分析，受重力、支持力、静摩擦力；
根据平衡条件可知：mgsinθ=f；
加速磁场后，根据左手定则，安培力的方向平行斜面向上，磁感应强度B逐渐增加的过程中，安培力逐渐增加；
根据平衡条件，有：mgsinθ=f′+FA；
由于安培力逐渐变大，故静摩擦力先减小后反向增加；
故选：D．
【点评】本题关键是对杆受力分析，然后根据平衡条件列式分析，不难．
6. 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示. 若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由图可知，0-1s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0-1s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为负方向；同理可知，1-2s内电路中的电流为顺时针，2-3s内，电路中的电流为顺时针，3-4s内，电路中的电流为逆时针，由 可知，电路中电流大小恒定不变．故选D．
点睛：本题要求学生能正确理解B-t图的含义，即图像的斜率大小等于磁感应强度的变化率，斜率的符号反应感应电动势的方向，并能准确的利用楞次定律进行判定．
二、多项选择题
7. 下列说法正确的是（ ）
A. 不管电路是否闭合, 只要穿过电路的磁通量发生变化, 电路中就有感应电动势
B. 感应电动势的大小跟穿过电路的磁通量变化率成正比
C. 物理学家奥斯特发现由磁场产生电流的规律——电磁感应定律
D. 惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性一定大
【答案】AB
【解析】根据法拉第电磁感应定律，不管电路是否闭合, 只要穿过电路的磁通量发生变化, 电路中就有感应电动势，且感应电动势的大小跟穿过电路的磁通量变化率成正比，选项AB正确；物理学家奥斯特发现由电流产生磁场的规律，选项C错误；惯性是物体的固有属性，质量大的物体惯性一定大，与速度大小无关，选项D错误；故选AB.
8. 如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是电阻可忽略不计的电感线圈，那么（ ）
A. 合上S，A、B一起亮，然后A变暗后熄灭
B. 合上S，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮
C. 断开S，A立即熄灭，B由亮变暗后熄灭
D. 断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭
【答案】AD
【解析】试题分析：线圈中电流发生变化时，会产生自感电动势，阻碍电流的变化；分通电和断电两种情况分析．
解：A、B、合上S，线圈中电流要增加，会产生自感电动势，故只能缓慢增加，故A、B一起亮，然后A变暗后熄灭，B更亮，故A正确，B错误；
C、D、断开S，线圈中电流要减小，会产生自感电动势，故只能缓慢减小，通过电灯A构成回路放电，故B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭，故C错误，D正确；
故选AD．
【点评】本题通电自感和断电自感问题，关键明确线圈中电流发生变化时，会产生自感电动势，阻碍电流的变化，基础题．
9. 带电量与质量都相同的两个粒子（不计重力），以不同速率垂直于磁力线方向射入同一匀强磁场中，两粒子运动的轨迹如图，关于两粒子的运动速率v、在磁场中的运动时间t及圆周运动周期T，角速度ω表达正确的是（ ）
A. v1 < v2
B. t1 < t2
C. T1 > T2
D. ω1=ω2
【答案】BD
【解析】带电粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，半径为，由题意知，带电量和质量相同，又在同一磁场中，可判断半径大者，其速度大，即：v1＞v2，故A错误．由图可以看出，轨迹1的粒子在磁场中运动了个周期，轨迹2的粒子在磁场中运动了个周期，两个粒子的周期由公式可知是相等的，所以在磁场中的运动时间轨迹2的粒子要长，t1＜t2，故B正确．周期由公式可知两个粒子的周期是相等的，由周期和加速度的关系可知，角速度也是相同的，故C错误，D正确．故选BD．
点睛：带电粒子在磁场、质量及电量相同情况下，运动的半径与速率成正比，从而根据运动圆弧来确定速率的大小；运动的周期均相同的情况下，可根据圆弧的对应圆心角来确定运动时间的长短．
10. 如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab.导轨的一端连接电阻R，其他电阻均不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动. 则（ ）
A. 随着ab运动速度的增大，其加速度也增大
B. 外力F对ab做的功等于电路中产生的电能
C. 当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电功率
D. 无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能
【答案】CD
【解析】试题分析：在水平方向，金属棒受到拉力F和安培力作用，安培力随速度增大而增大，根据牛顿定律分析加速度的变化情况．根据功能关系分析电能与功的关系．
解：A、金属棒所受的安培力，则a=，速度增大，安培力增大，则加速度减小．故A错误．
B、根据能量守恒得，外力F对ab做的功等于电量中产生的电能以及ab棒的动能．故B错误．
C、当ab棒匀速运动时，外力做的功全部转化为电路中的电能，则外力F做功的功率等于电路中的电功率．故C正确．
D、根据功能关系知，克服安培力做的功等于电路中产生的电能．故D正确．
故选CD．
【点评】在电磁感应现象中电路中产生的热量等于外力克服安培力所做的功；在解题时要注意体会功能关系及能量转化与守恒关系．
三、实验题
11. 如图为测量电压表内阻r的电路原理图。图中两个固定电阻的阻值均为R，S1、S2是开关，E是电源（内阻可忽略）.
（1）按电路原理图将图中的实物图连线______；
（2）开关S1保持断开，合上开关S2，此时电压表的读数为U1；再合上开关S1，电压表的读数变为U2，电压表内阻r=___________（用U1、U2和R表示）.
【答案】 (1). （1） (2). （2）
【解析】
11. 按电路原理图将图2中的实物图连线如下
12. 根据题意可知，电源电动势为U2，所以有，计算可得电压表内阻为：
12. 一只小灯泡，标有“3V、0.45W”字样。现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R1。（多用电表；滑动变阻器最大阻值为10Ω；电源电动势为12V，内阻约为1Ω；电流表内阻约为1Ω，电压表的内阻约为10kΩ）。
（1）先用多用电表估测其电阻，应选的欧姆档________（选填“×1”、“×10”、“×100”或“×1K”）。换档结束后，实验操作上首先要进行的步骤是__________________，测量时多用表的刻度盘如图所示，则所测电阻的阻值R2为__________Ω。
（2）在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用_________（选填“内接”或“外接”）法。滑动变阻器的连接方式应采用_________（选填“分压式”或“限流式”）
（3）将你所设计的实验电路图（尽量减小实验误差）画在下方的虚线框中______。
（4）若之前用多用电表测量时的电阻为R2，电路测量小灯泡正常发光时的电阻为R1， 你根据所学的知识可判断出R1与R2的大小关系为：R1_________R2（选填“大于”、“等于”或“小于”）
【答案】 (1). （1）“×1” (2). 欧姆调零 (3). 15 (4). （2）外接 (5). 分压式 (6). （3） (7). （4）大于
【解析】（1）因小灯泡标有“3V、0.6W”字样，其电阻，则用欧姆档测量时应选的欧姆档“×1”档。换档结束后，实验操作上首先要进行的步骤是欧姆调零，测量时多用表所测电阻的阻值R2为15Ω。
（2）因 ，电流表应选外接法，根据闭合电路欧姆定律估算电路 ，显然滑动变阻器不能用限流式，应用分压式接法．
（3）由（2）的分析要知，电路如图所示;
（4）灯泡电阻随温度的升高而增大；故发光较暗时，温度较高，电阻较小，即R1>R2；
点睛：选择电路时要注意，若
，电流表应用外接法，反之用内接法；若滑动变阻器最大阻值太小而不能控制电路电流，应选分压式接法．
四、计算题
13. 光滑 n 形导轨， 竖直放置在垂直于纸面向里的匀强磁场中，已知导轨宽L=0.5m，磁感应强度B=0.2T．有质量为0.01kg,阻值为0.5Ω的导体棒AB紧挨导轨，沿着导轨由静止开始下落，如图所示，设串联在导轨中的电阻R阻值为2Ω，其他部分的电阻及接触电阻均计．问：
（1）导体棒AB在下落过程中，产生的感应电流的方向和AB棒受到的磁场力的方向．
（2）当导体棒AB的速度为5m/s时，其感应电动势和感应电流的大小各是多少?
（3）导体棒AB运动的最大速度为多少？（设导轨足够长，取g=10m/s2）
【答案】（1）电流方向是A→B，磁场力方向竖直向上（2）0.2A（3）25m/s
【解析】（1）由右手定则知：AB棒的感应电流方向由A→B，由左手定则知：AB棒所受磁场力竖直向上．
（2）感应电动势为：E=BLv=0.2×0.5×5=0.5V
感应电流由欧姆定律得：
（3）当导体棒AB最终匀速下落时速度最大，重力与安培力平衡，则有：F=mg
由E=BLvm， ，F=BIL得：
联立解得：vm=25m/s
14. 如图所示，PQNM是由粗裸导线连接两个定值电阻组合成的闭合矩形导体框，水平放置，金属棒ab与PQ、MN垂直，并接触良好。整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.4T。已知ab有效长度为L=0.5m，电阻R1=2Ω，R2＝4Ω，其余电阻均忽略不计，若使ab以v=5m/s的速度向右匀速运动，作用于ab的外力大小为多少？R1、R2上消耗的电热功率分别为多大？（不计摩擦）
【答案】0.15N 消耗的电功率为0.5W 消耗的电功率为0.25W
电路的总电阻为：R===Ω
通过ab棒的电流为：I==0.75A
作用于ab棒的外力为：F=BIL=0.15N
R1消耗的电功率为：P1==0.5W
R2消耗的电功率为：P2==0.25W
15. 如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B,方向垂直xoy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为.不计空气阻力，重力加速度为g,求：
（1）电场强度E的大小和方向；
（2）小球从A点抛出时初速度v0的大小；
（3）A点到x轴的高度h.
【答案】解：（1），方向平行y轴向上（2）（3）
【解析】（1）重力与电场力平衡：mg=Eq，
，方向竖直向上；
（2）因为圆周运动的半径可由得：，
洛伦兹力提供向心力：得：，
M点的速度，又因为
所以
（3）由动能定理得：
所以或