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1、北京市十二中20142015学年第一学期高二年级物理期末试题一、选择题（每小题3分，共36分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，全选对得3分，选对但不全得2分，有选错的或不答的得0分）1.关于磁感线，以下说法正确的是（ ） A磁感线不是磁场中客观存在的曲线 B磁感线都是闭合曲线 C磁感线起于N极，终于S极 D磁感线上某点的切线方向是小磁针静止时N极的指向，是通电直导线在此处受力方向答案：AB2.磁感应强度的单位是T（特斯拉），那么1T相当于（ ）A. B. C. D. 答案：A3. 在下列各图中，分别标出了匀强磁场的磁感应强度B的方向、电流I的方向以及通电直导线所受安培力F的方向，
2、其中正确表示这三个方向关系的图是( ) 答案：A4.如图所示，A、B都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的若用磁铁分别靠近这两个圆环，则下面说法正确的是() A图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开B图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动C用磁铁N极接近B环时，B环被推斥，远离磁铁运动D用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥答案：BD5.如图所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会( )A向上偏转 B向下偏转C向纸内偏转 D向纸外偏转答案：A6.如图
3、甲所示，电路的左侧是一个电容为C的电容器，电路的右侧是一个环形导体，环形导体所围的面积为S。在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示。则在0t0时间内电容器( )A上极板带正电，所带电荷量为 B上极板带正电，所带电荷量为C上极板带负电，所带电荷量为 D上极板带负电，所带电荷量为答案：A7如图所示，两根竖直放置的光滑平行导轨，其中一部分处于方向垂直导轨所在平面并且有上下水平边界的匀强磁场中。一根金属杆MN保持水平并沿导轨滑下（导轨电阻不计），当金属杆MN进入磁场区后，其运动的速度随时间变化的图线可能的是( )答案：ACD 8如图所示，E为电池，L是电阻可
4、忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关对于这个电路，下列说法正确的是()A刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等B刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等C闭合开关S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮D闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭答案：9.如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁
5、场。下列表述正确的是()A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小答案：BCB图410一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为L，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如右图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则 （ ）A.E fL2B，且a点电势低于b点电势 B.E 2fL2B，且a点电势低于b点电势C.E fL2B
6、，且a点电势高于b点电势D.E 2fL2B，且a点电势高于b点电势答案：A11如图所示，一个直角三角形金属框，向左匀速穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场仅限于虚线边界所围成的区域内，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一直线上若取顺时针方向为电流的正方向，金属框穿过磁场的过程中，感应电流随时间t变化的图象是（ ）答案：12为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从
7、左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是（ ）A若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多无关C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D污水流量Q与U成正比，与a、b无关答案：BD二、填空题（本题共4小题，每空2分，共18分）13. 一矩形线圈面积S10-2m2，它和匀强磁场方向之间的夹角130，穿过线圈的磁通量1103Wb，则磁场的磁感强度B_；若线圈以一条边为轴的转180，则穿过线圈的磁通量的变化为_；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为20，则_答案：200000T
8、，014. 如图所示,置于水平面上的两根平行光滑直金属导轨,其电阻不计，导轨区域内充满了磁场,导体棒ab和cd跨在导轨上,ab的电阻大于cd的电阻.当cd棒在外力F2作用下匀速向右滑动时,ab棒在外力F1,作用下保持静止,则ab棒两端电压Uab和cd棒两端电压Ucd.相比,Uab_Ucd,外力F1和F2相比,F1_F2(均选填“”、“=”或“”).答案：= ，=15. 如图所示的正方形的盒子开有a、b、c三个微孔，盒内有垂直纸面向里的匀强磁场一束速率不同的电子从a孔沿垂直磁感线方向射入盒中，发现从c孔和b孔有电子射出，则从b孔和c孔射出的电子的速率之比vbvc为 ，从b孔和c孔射出的电子在盒内
9、运动时间之比为 。答案：（1）12 （2）21图516. 如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，若外力对环做的功分别为Wa、Wb= ；这一过程中通过环a和环b框截面的电量分别为和，则：= ；答案：1:4,1:2三、论述、计算题（共5小题，46分）abErB17. （9分）如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角=37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50的直流电源
10、。现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37=0.60，cos37=0.80，求： （1）通过导体棒的电流；（2）导体棒受到的安培力大小；（3）导体棒受到的摩擦力大小。1.（8分）分析和解：（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：I=1.5A（3分）（2）导体棒受到的安培力：F安=BIL=0.30N（2分）（3）导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1= mg sin37=0.24N由于F1小于安培力，故导体
11、棒受沿斜面向下的摩擦力f（1分） 根据共点力平衡条件 mg sin37+f=F安（1分）解得：f=0.06N （1分）18. (9分)如图15所示，边长L=0.20m的正方形导线框ABCD由粗细均匀的同种材料制成，正方形导线框每边的电阻R0=1.0，金属棒MN与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒MN的电阻r=0.20。导线框放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.50T，方向垂直导线框所在平面向里。金属棒MN与导线框接触良好，且与导线框对角线BD垂直放置在导线框上，金属棒的中点始终在BD连线上。若金属棒以v=4.0m/s的速度向右匀速运动，当金属棒运动至AC的位置时，求(计算结果保留两
12、位有效数字)：（1）金属棒产生的电动势大小；v图15ABMDOCN（2）金属棒MN上通过的电流大小和方向；（3）导线框消耗的电功率。解：（1）金属棒产生的电动势大小为E=BLv=0.4V=0.56V2分（2）金属棒运动到AC位置时，导线框左、右两侧电阻并联，其并联电阻大小为 R并=1.0,根据闭合电路欧姆定律I=0.47A2分根据右手定则，电流方向从N到M1分（3）导线框消耗的功率为：P框=I2R并=0.22W2分19. 如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放里在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L。 M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨
13、垂直整套装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上导轨和金属杆的电阻可忽略让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，经过足够长的时间后，金属杆达到最大速度vm，在这个过程中，电阻R上产生的热量为Q导轨和金属杆接触良好，它们之间的动摩擦因数为，且。已知重力加速度为g。(1)求磁感应强度的大小；(2)金属杆在加速下滑过程中，当速度达到时，求此时杆的加速度大小；(3)求金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度解析：(1)当杆达到最大速度时受力平衡，则电路中电流为解得。 (2)当杆的速度为时，由牛顿第二定律得此时电路中电流为解得。(3)设金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度为h，由能量守恒
14、得 又，得。20. 如图所示，在直角坐标系xoy的第一象限中分布着沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限中分布着方向向里垂直纸面的匀强磁场。一个质量为m、带电q的微粒，在A点（0，3）以初速度v0=120m/s平行x轴射入电场区域，然后从电场区域进入磁场，又从磁场进入电场，并且先后只通过x轴上的p点（6，0）和Q点（8，0）各一次。已知该微粒的比荷为102C/kg, 微粒重力不计，求：（1）微粒从A到P所经历的时间和加速度的大小；（2）求出微粒到达P点时速度方向与x轴正方向的夹角，并画出带电微粒在电磁场中由A至Q的运动轨迹；（3）电场强度E和磁感强度B的大小。 （1）微粒从平行x轴正方向射入电场区
15、域，由A到P做类平抛运动， 微粒在x轴上做匀速直线运动Sx=v0 t （1分）t=0.05s （2分）微粒沿y轴方向做初速度为零的匀加速直线运动Sy =at2 （1分）a = 2.4103m/s2 （2分）（2） vy=at （1分）tg = （1分）arctg= 45 （1分）轨迹如图 （2分）（3） qE=m a （1分）E = 24N/C （1分）设微粒从P点进入磁场以速度v做匀速圆周运动vv0 （1分）由qvB=m 得R = （1分）由几何关系 R = （1分）B=1.2T （2分）21. 在高能物理研究中，粒子加速器起着重要作用，而早期的加速器只能使带电粒子在高压电场中加速一次，因而
16、粒子所能达到的能量受到高压技术的限制。1930年，Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理论，他设想用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转，多次反复地通过高频加速电场，直至达到高能量。图12甲为Earnest O. Lawrence设计的回旋加速器的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条狭缝；两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图12乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速；为保证粒子每次经过狭缝都被加速，应设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的
17、周期一致。如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度后被束流提取装置提取出。已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R，狭缝之间的距离为d。设正离子从离子源出发时的初速度为零。（1）试计算上述正离子从离子源出发被第一次加速后进入下半盒中运动的轨道半径；（2）尽管粒子在狭缝中每次加速的时间很短但也不可忽略。试计算上述正离子在某次加速过程当中从离开离子源到被第n次加速结束时所经历的时间；B接交流电源甲S乙图12（3）不考虑相对论效应，试分析要提高某一离子被半径为R的回旋加速器加速后的最大动能可采用的措施。解：（1）设正离子经过窄缝被第
18、一次加速加速后的速度为v1，由动能定理得 正离子在磁场中做匀速圆周运动，半径为r1，由牛顿第二定律得 由以上两式解得 （2）设正离子经过窄缝被第n次加速加速后的速度为vn，由动能定理得 粒子在狭缝中经n次加速的总时间 由牛顿第二定律 由以上三式解得电场对粒子加速的时间 正离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律 又 粒子在磁场中做圆周运动的时间 由以上三式解得 所以，粒子从离开离子源到被第n次加速结束时所经历的时间+ （3）设离子从D盒边缘离开时做圆周运动的轨迹半径为rm，速度为vm 离子获得的最大动能为 所以，要提高某一离子被半径为R的回旋加速器加速后的最大动能可以增大加速器中的磁感应强度B。
