育才學校2020-2021學年第二學期6月周測（6月7日）高二物理試題一、單選題（本大題共12小題，共48分）
如圖所示，甲是回旋加速器，乙是磁流體發(fā)電機，丙是速度選擇器，丁是霍爾元件，下列說法正確的是A. 甲圖要增大粒子的最大動能，可增加電壓U
B. 乙圖可判斷出A極板是發(fā)電機的負極
C. 丙圖可以判斷出帶電粒子的電性，粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是
D. 丁圖中若載流子帶負電，穩(wěn)定時C板電勢高直導線MN放在光滑水平桌面上，導線中通有從N到M的恒定電流I。右側有一矩形線框abcd，其ad邊與導線平行。俯視圖如圖所示，當線框中通以順時針方向電流后，接下來線框abcd在導線右側的運動方向及穿過線框的磁通量的變化情況是A. 水平向右運動，磁通量減小
B. 水平向左運動，磁通量增大
C. 平行于導線沿MN方向運動，磁通量不變
D. 平行于導線沿NM方向運動，磁通量增大如圖甲是磁電式電流表的結構示意圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，如圖乙所示，邊長為L的正方形線圈中通以電流I，線圈中的a導線電流方向垂直紙面向外，b導線電流方向垂直紙面向里，a、b兩條導線所在處的磁感應強度大小均為B，則A. 該磁場是勻強磁場          B. 該線圈的磁通量為
C. a導線受到的安培力方向向下D. b導線受到的安培力大小為BIL均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場。如圖所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷量為q，球面半徑為R，CD為通過半球頂點與球心O的軸線，在軸線上有M、N兩點，已知M點的場強大小為E，靜電力常量為k，則N點的場強大小為
A.  B.  C.  D. 如圖所示，平行板電容器的兩個極板接在電壓恒定的電源上，下極板接地，極板間P點有一懸浮的帶電油滴，若將電容器的下極板緩慢向下移動一段距離，則下列說法正確的是A. 電容器所帶的電荷量將增加
B. 帶電油滴將向下運動
C. P點的電勢將升高
D. 若仍要帶電油滴在極板間懸浮，應減小油滴的比荷如圖所示，兩根相互平行的長直導線分別通有大小相等、方向相反的恒定電流I，a、b分別為同一平面內(nèi)兩根導線的橫截面中心，c、d為ab連線上的兩點，且。下列說法正確的是
A. d點的磁感應強度為零 B. c點的磁感應強度為零
C. c點的磁感應強度比d點大 D. c、d兩點的磁感應強度方向相同如圖所示，三個帶電量相同、質(zhì)量相等、重力不計的粒子A、B、C，從同一平行板間電場中的同一點P射入，在電場中的運動軌跡如圖、、所示，則下列說法中正確的是A. 三個粒子的加速度關系
B. 三個粒子的加速度關系
C. 三個粒子的入射速度關系
D. 三個粒子的入射速度關系如圖所示，矩形abcd內(nèi)存在勻強磁場，，e為cd的中點．速率不同的同種帶電粒子從a點沿ab方向射入磁場，其中從e點射出的粒子速度為；從c點射出的粒子速度為，則為不計粒子重力A.  B.  C.  D. 有一質(zhì)量為m、電荷量為的小球停在絕緣水平面上，并處在磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，如圖所示．為了使小球飄離水平面，下面可行的辦法有A. 使小球向左水平運動，速度大小為
B. 使小球向右水平運動，速度大小為
C. 使磁場以向左水平運動
D. 使磁場以豎直向上運動一個用于加速質(zhì)子的回旋加速器，其核心部分如圖所示，D形盒半徑為R，垂直D形盒底面的勻強磁場的磁感應強度為B，兩盒分別與交流電源相連．下列說法中正確的是A. 質(zhì)子被加速后的最大速度隨B、R的增大而增大
B. 質(zhì)子被加速后的最大速度隨加速電壓的增大而增大
C. 只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值
D. 不需要改變?nèi)魏瘟?，這個裝置也能用于加速粒子比荷相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進入勻強磁場，運動的半圓軌跡的軌跡圓半徑大于N的軌跡圓半徑如圖中虛線所示。下列說法正確的是A. M的帶電荷量大于N的帶電荷量
B. M的質(zhì)量小于N的質(zhì)量
C. M的速率大于N的速率
D. M的運行時間大于N的運行時間如圖所示，有界勻強磁場邊界線，速度不同的同種帶電粒子從S點沿SP方向同時射入磁場，其中穿過a點的粒子速度與MN垂直，穿過b點的粒子，其速度方向與MN成角，設兩粒子從S到a、b所需的時間分別為、，則為A.  B.  C.  D. 二、實驗題（本大題共2小題，共16分）在“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，已連接好部分實驗電路．按圖甲所示的實驗電路，把圖乙中剩余的電路連接起來．在圖乙的電路中，為避免燒壞電表，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于________端選填“A”或“B”．如圖2是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的圖象，由圖可知，電源的電動勢____________，內(nèi)阻__________． 某物理實驗小組利用實驗室提供的器材測量某金屬絲的電阻率?？蛇x用的器材如下：待測金屬絲，用表示，阻值約幾十歐 電流表量程，內(nèi)阻約為電流表量程，內(nèi)阻為 電壓表量程為，內(nèi)阻為 滑動變阻器總阻值約為     滑動變阻器總阻值約為電源E，電動勢約為，內(nèi)阻忽略不計    開關一個及導線若干用螺旋測微器測金屬絲直徑_____ mm用多用電表歐姆擋粗測金屬絲阻值大小，分別選擇倍率“”和“”，經(jīng)正確操作后，兩次測量中多用電表表盤示數(shù)如圖所示，則金屬絲的電阻約為____．

同學們用伏安法進一步測量，為了便于實驗，則滑動變阻器應選擇______填器材代號，請在圖中虛線框內(nèi)補充完整實驗電路圖，并標明所選器材的代號。

測出金屬絲阻值后，可算出金屬絲電阻率為______用含d、、L的表達式表示三、計算題（本大題共3小題，共36分）如圖所示，用兩根等長的輕質(zhì)細導線將質(zhì)量為、長為的導體棒ab懸掛在c、d兩點，并置于豎直方向的勻強磁場中。當導體棒中通以由a到b的電流后，棒ab可靜止在圖示位置，兩導線偏離豎直方向角。重力加速度。求：磁感應強度B；每根細導線上的拉力大小F。如圖所示，兩平行金屬導軌間距離，金屬導軌所在的平面與水平面夾角，在導軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應強度、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場．金屬導軌的一端接有電動勢、內(nèi)阻的直流電源．現(xiàn)把一個質(zhì)量為的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止．導體棒與金屬導軌動摩擦因數(shù)為，且與金屬導軌垂直、且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的導體棒的電阻，金屬導軌電阻不計，g取已知，，求：
導體棒受到的安培力大小F；      導體棒受到的摩擦力f；
若要使導體棒能靜止，求磁感應強度B的取值范圍．如圖所示，在xOy平面的第一象限有一勻強磁場方向垂直于紙面向外；在第四象限有一勻強電場，方向平行于y軸向下．一電子質(zhì)量為m，電荷量大小為q，以速度從y軸上的P點垂直于y軸向右飛入電場，經(jīng)過x軸上M點進入磁場區(qū)域又恰能從y軸上的Q點垂直于y軸向左飛出磁場，已知P點坐標為，M點的坐標為求：
 電場強度大小；電子在磁場中運動的時間．


答案解析1.【答案】B【解析】粒子想利用回旋加速器獲得更大的動能，需要增大盒子半徑，磁流體發(fā)電機就是利用帶電粒子受洛倫茲力原理，速度選擇器是因為達到某一速度的粒子受力平衡做勻速直線運動，質(zhì)譜儀應采取分段分析的方法，即粒子加速階段，速度選擇階段，在磁場中運動階段，一般用來分析同位素。
本題考查了洛倫茲的應用相關知識，掌握用左手定則判斷洛倫茲力的方向，知道速度選擇器的原理以及回旋加速器中最大動能的表達式。
【解答】
A.根據(jù)公式得，故最大動能與加速電壓無關，故A錯誤；
B.由左手定則知正離子向下偏轉，所以下極板帶正電，A板是電源的負極，B板是電源的正極，故B正確；
C.電場的方向與B的方向垂直，帶電粒子進入復合場，受電場力和安培力，且二力是平衡力，即，所以，不管粒子帶正電還是帶負電都可以勻速直線通過，所以無法判斷粒子的電性，故C錯誤；
D.若載流子帶負電，由左手定則可知，負粒子向C端偏轉，所以穩(wěn)定時C板電勢低，故D錯誤。
故選B。
2.【答案】B【解析】該題主要考查磁通量、左手定則、安培力等相關知識。熟知左手定則、安培定則內(nèi)容是解決本題的關鍵。
根據(jù)安培定則判斷通電直導線產(chǎn)生的磁場情況，再根據(jù)左手定則可判斷線框所受的安培力情況，由此可判斷線框運動情況和磁通量變化情況。
【解答】
根據(jù)安培定則可知，通電直導線產(chǎn)生的磁場在導線右側方向為垂直紙面向里，則根據(jù)左手定則可判斷線框所受的安培力合力方向向左，故線框?qū)⑺较蜃筮\動，由于靠近直導線，則穿過線框的磁通量增大，故ACD錯誤，故B正確；
3.【答案】D【解析】在學過的測量工具或設備中，每個工具或設備都有自己的制成原理；對不同測量工具的制成原理，是一個熱點題型，需要重點掌握。
利用圖示的裝置分析出其制成原理，即通電線圈在磁場中受力轉動，線圈的轉動可以帶動指針的偏轉；由左手定則來確定安培力的方向可確定轉動方向。
【解答】A.該磁場明顯不是勻強磁場，勻強磁場應該是一系列平行的磁感線，方向相同，故A錯誤；
B.線圈與磁感線平行，故磁通量為零，故B錯誤；
C.a導線電流向外，磁場向右，根據(jù)左手定則，安培力向上，故C錯誤；
D.導線b始終與磁感線垂直，故受到的安培力大小一直為IlB，故D正確。
故選D。
4.【答案】A【解析】均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場，假設將帶電量為2q的球面放在O處，求得在M、N點所產(chǎn)生的電場。
左半球面在M點的場強與缺失的右半球面在N點產(chǎn)生的場強大小相等。
本題解題關鍵是抓住對稱性，找出兩部分球面上電荷產(chǎn)生的電場關系。左半球面在M點的場強與缺失的右半球面在N點產(chǎn)生的場強大小相等，方向相反是解題的關鍵。
【解答】
若將帶電量為2q的球面放在O處，
均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場。
則在M、N點所產(chǎn)生的電場為：，
由題知當半球面在M點產(chǎn)生的場強為E，則N點的場強為
，
故選：A。
5.【答案】B
【解析】電容器始終與電源相連，則電容器兩端間的電勢差不變，根據(jù)電容器d的變化判斷電容的變化以及電場強度的變化，從而判斷電荷電勢能和電場力的變化。
本題是電容器的動態(tài)分析問題，關鍵抓住不變量，當電容器與電源始終相連，則電勢差不變，當電容器與電源斷開，則電荷量不變。
【解析】
A.由可知，極板間的距離變大，電容C減小，電容器連接電源，兩極板間的電壓不變，由可知，Q減小，A錯誤；
B.由可知，極板間的電場強度減小，故電場力減小，受力分析可知油滴將向下運動，B正確；
C.下極板接地，電勢為零，兩極板間的電場方向向上，故P點電勢低于零，P點到上極板的距離不變，兩極板間的電場強度減小，P點與上極板間的電勢差減小，兩極板之間的電勢差不變，P點與下極板間的電勢差增加，故P點的電勢降低，C錯誤；
D.油滴懸浮，由受力分析可知，可得，當極板間電場強度減小時，若仍要帶電油滴在極板間懸浮，應增大油滴的比荷，D錯誤。
故選B。
6.【答案】C【解析】A.距離電流越遠產(chǎn)生的磁場越弱，由安培定則可知，a、b導線在d處產(chǎn)生的磁場方向相反，a電流在d處產(chǎn)生的磁場比b電流在d處產(chǎn)生的磁場弱，合磁場方向向上，故A錯誤；
B.由安培定則可知，a、b導線在c處產(chǎn)生的磁場方向均向下，故該處磁感應強度不為零，故B錯誤；
電流在c處產(chǎn)生的磁場比在d處產(chǎn)生的磁場強，據(jù)對稱性知，b電流在c處產(chǎn)生的磁場與在d處產(chǎn)生的磁場大小相同，a、b導線在c處產(chǎn)生的磁場方向均向下，a、b導線在d處產(chǎn)生的磁場方向相反，a電流在d處產(chǎn)生的磁場比b電流在d處產(chǎn)生的磁場弱，根據(jù)磁場的疊加原理，d點合磁場方向向上，所以c點的磁感應強度比d點大，c、d兩點的磁感應強度方向相反，故C正確，D錯誤。
故選C。
7.【答案】D【解析】三個粒子電量相同、質(zhì)量相同，故加速度相同，故AB錯誤；
粒子在電場中做類平拋運動，豎直方向：，可見AB運動時間相同，C運動時間最短，水平方向勻速直線運動：解得：，故可知故C錯誤，D正確。
故選：D。
8.【答案】B
【解析】速率不同的同種帶電粒子從a點沿ab方向射入磁場，從e點、c點射出磁場對應的軌跡如圖：

由幾何關系可得：、
則有：，
帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力充當向心力，有：
解得：
則有：，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
9.【答案】A
【解析】小球飄離平面，則洛倫茲力豎直向上，由左手定則知小球應相對磁場向左水平運動或者磁場相對小球向右水平運動，再由平衡條件解得，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
10.【答案】A
【解析】根據(jù)，則最大速度，與B與R有關，隨B、R的增大而增大，與加速的電壓無關，故A正確，B錯誤；
C.因為運用回旋加速器加速粒子，粒子在磁場中運動的周期與交變電壓變化的周期相同，粒子在磁場中運動的周期為：，與粒子質(zhì)量有關；而當粒子速度非常大時，粒子質(zhì)量會發(fā)生變化，則粒子在磁場中運動的周期變化，則粒子不能再被加速，故C錯誤；
D.由于質(zhì)子與粒子的比荷不同，質(zhì)子周期為，粒子周期。故由周期表達式可知，不改變?nèi)魏瘟浚@個裝置不能用于加速粒子，故D錯誤。
故選A。
11.【答案】C
【解析】粒子在磁場中運動，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)，得半徑的公式和周期的公式．
帶電粒子比荷相同，即相同，無法比較帶電荷量和質(zhì)量的關系，故AB錯誤；
C.在比荷相同的情況下，半徑大說明速率大，即M的速度率大于N的速率，故C正確；
D.粒子在磁場中運動半周，即時間為周期的一半，而周期為，與粒子運動的速度無關，所以M的運行時間等于N的運行時間，故D錯誤。故選C。
12.【答案】D【解析】粒子在磁場中運動的周期的公式為，由此可知，粒子的運動的時間與粒子的速度的大小無關，所以粒子在磁場中的周期相同，由粒子的運動的軌跡可知，通過a點的粒子的偏轉角為，通過b點的粒子的偏轉角為，所以通過a點的粒子的運動的時間為，通過b點的粒子的運動的時間為，所以從S到a、b所需時間：為3：2，故D正確。
故選D。
13.【答案】
；
；
 【解析】
由原理圖可知滑動變阻器為限流接法，電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，由原理圖連接實物圖所示；

為保證實驗安全，在開始時電路中電流應為最小值，故滑動變阻器應接入最大阻值，由圖可知，故滑片應接到A端；
由圖可知，電源的電動勢；
當路端電壓為1V時，電流為，則由閉合電路歐姆定律可知：；
故答案為：
；；。
14.【答案】均可
       

 【解析】本題考查了歐姆表、螺旋測微器和游標卡尺的讀數(shù)，考查了實驗器材的選擇、設計實驗電路圖、實驗數(shù)據(jù)處理等問題；螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)，對螺旋測微器讀數(shù)時要注意估讀；要掌握常用器材的使用及讀數(shù)方法。
 螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀；
 使用歐姆表測電阻時，應選擇合適的擋位，使指針指在表盤中央刻度線附近，歐姆表換擋后要重新進行歐姆調(diào)零，歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表示數(shù)； 
由于滑動變阻器要采用分壓式接法，故要選擇總阻值比較小的滑動變阻器，以便有利于調(diào)節(jié)，故選擇；電源的電動勢，所以電壓表量程15V太大，測量不準確，故選用電流表能夠測量的最大電壓為，充當電壓表測量電壓，電流表測量電流采用外接法，這樣流過待測電阻的電流就能夠準確得到，即可得到電路圖；
根據(jù)電阻定律求出電阻率的表達式。
【解答】螺旋測微器測的精確度為，螺旋測微器的固定刻度為 1mm，可動刻度為，所以最終讀數(shù)為 ；
用 擋測量某電阻時，操作步驟正確，發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉角度很大，說明所選擋位太大，不夠準確，應該讓指針指向中值電阻附近，故選用 ，讀數(shù)為；
由于滑動變阻器要采用分壓式接法，故要選擇總阻值比較小的滑動變阻器，以便有利于調(diào)節(jié)，故選擇；電源的電動勢，所以電壓表量程15V太大，測量不準確，故選用電流表能夠測量的最大電壓為，充當電壓表測量電壓，電流表測量電流采用外接法，這樣流過待測電阻的電流就能夠準確得到，即可得到電路圖如下：

由電阻定律，故有：
故答案為：均可
       

。
15.【答案】解：分析導體棒的受力可知：重力、細導線的拉力F和安培力，由受力平衡可得：
，即：方向豎直向上。
同理有：，解得：。
16.【答案】解：導體棒、金屬導軌和直流電源構成閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：
導體棒受到的安培力：
根據(jù)左手定則，方向平行斜面向上；
導體棒所受重力沿斜面向下的分力，
由于小于安培力，故導體棒受沿斜面向下的摩擦力f；
根據(jù)共點力平衡條件，有：
解得：
氣體前2問是恰好不上滑的情況，故B；
如果是恰好不下滑，此時最大靜摩擦力向上，安培力最小，故磁感應強度最小，根據(jù)平衡條件，有：
根據(jù)，
解得：
故
答：導體棒受到的安培力大小F為；
導體棒受到的摩擦力f為；
若要使導體棒能靜止，磁感應強度B的取值范圍為．
 
17.【答案】粒子運動軌跡如圖所示：設電子從電場中進入磁場中時的速度方向與x軸夾角為，在電場中：
x方向：
y方向：，
解得： 
則：
則根據(jù)動能定理可知：
聯(lián)立可以得到：；
在磁場中，根據(jù)幾何關系可得：
粒子在磁場中的偏轉角為：
則粒子在磁場中運動的時間：。
  

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