2023年新教材高中物理期中达标检测卷新人教版选择性必修第二册
展开期中达标测试卷
(考试时间:60分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本大题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.如图所示是车站、机场等场所用于安全检查的安检门,“门框”内有线圈,线圈中通有变化的电流.如果金属物品通过安检门,金属中会被感应出涡流,涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流,从而引起报警.下列关于安检的说法正确的是( )
A.安检门能检查出毒贩携带的毒品
B.安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
C.安检门工作时,主要利用了电流的热效应原理
D.如果“门框”的线圈中通上恒定电流,安检门也能正常工作
【答案】B 【解析】安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是:线圈中交变电流产生交变的磁场,会在金属物品产生交变的感应电流,而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流,引起线圈中交变电流发生变化,从而被探测到.可见,安检门不能检查出毒贩携带的毒品,A错误;安检门能检查出旅客携带的金属水果刀,B正确;安检门工作时,主要利用了电磁感应原理,C错误;根据工作原理可知,如果“门框”的线圈中通上恒定电流,安检门不能正常工作,D错误.
2.如图所示,一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动,其轨迹半径为R.已知电场的电场强度大小为E,方向竖直向下;磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里.不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法中正确的是( )
A.液滴带正电
B.液滴的比荷=
C.液滴的速度大小v=
D.液滴沿逆时针方向运动
【答案】B 【解析】带电液滴刚好做匀速圆周运动,应满足mg=qE,电场力向上,与场强方向相反,液滴带负电,可得比荷为=,A错误,B正确;由左手定则可判断,只有液滴沿顺时针方向运动,受到的洛伦兹力才指向圆心,D错误;由向心力公式可得qvB=m,联立可得,液滴的速度大小为v=,C错误.
3.如图所示,由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框,垂直匀强磁场放置,将M、N两点接入电源两端,通电时,导体框受到的安培力为3.6 N,导体框中MN边受到的安培力大小为( )
A.1.2 N B.1.8 N
C.2.4 N D.3.6 N
【答案】C 【解析】设MN边的长度为L,流过MN的电流为2I,根据并联知识可得流过导体框MON的电流为I,根据题意可得BIL+2BIL=3.6 N,导体框中MN边受到的安培力大小FMN=2BIL=2.4 N, C正确.
4.如图,一段长方体形导电材料,左右两端面的边长分别为a和b,内部有大量带负电的自由电荷,导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流时,自由电荷的定向移动速率为v,测得导电材料上、下表面之间的电压即为霍尔电压.由此可知该导电材料上、下表面的电势高低和霍尔电压分别为( )
A.上表面电势低,Bav
B.上表面电势低,Bbv
C.下表面电势低,Bav
D.下表面电势低,Bbv
【答案】A 【解析】电流从左向右,负电荷向左运动,根据左手定则,负电荷所受的洛伦兹力向上,向上偏转,上表面电势低;根据平衡条件得qvB=q,解得U=Bav,故选A.
5.两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域,其运动轨迹如图.若不计粒子的重力,则下列说法正确的是( )
A.a粒子动能较大
B.b粒子速率较大
C.b粒子在磁场中运动时间较长
D.a粒子做圆周运动的周期较长
【答案】B 【解析】带电粒子在磁场中做圆周运动,由牛顿第二定律qvB=m,得r=,由题图可知a粒子运动半径小于b粒子运动半径,在粒子的质量和电荷量相同的情况下,a粒子速度和动能小于b粒子速度和动能,A错误,B正确;由粒子运动周期公式T=可知,两个粒子的质量和电荷量相同,周期相同,a粒子轨迹对应的圆心角大于b粒子轨迹对应的圆心角,所以a粒子运动时间较长,C、D错误.
6.如图甲所示,固定于匀强磁场中的圆形线圈,磁场方向垂直线圈平面向里,当磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化时,线圈中将产生( )
A.顺时针方向恒定的电流
B.逆时针方向恒定的电流
C.顺时针方向变化的电流
D.逆时针方向变化的电流
【答案】B 【解析】当磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化时,根据楞次定律可知,在线圈中产生逆时针的电流;图乙中磁感应强度均匀变化,根据法拉第电磁感应定律可知,线圈中产生恒定的感应电动势,所以产生的电流恒定.
7.如图,有带正电粒子A在匀强磁场中做匀速圆周运动,当它运动到圆周上某一点时,与静止在该处的一不带电的粒子C碰撞后合并为一个粒子D,那么合并后的粒子D(所有粒子均不计重力,碰撞中电荷量不损失)( )
A.脱离原来的轨道做离心运动
B.脱离原来的轨道做向心运动
C.仍在原来的轨道上做匀速圆周运动,且周期不变
D.仍在原来的轨道上做匀速圆周运动,且周期变长
【答案】D 【解析】设粒子A的速度为v0,根据Bqv0=mA,得R=,两粒子碰撞动量守恒,mAv0=(mA+mC)v=mDv,可知R不变,根据T=,m变大,周期变长.
二、多项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.图中为一“滤速器”装置示意图.a、b为水平放置的平行金属板,一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间.为了选取具有某种特定速率的电子,可在a、b间加上电压,并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场,使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动,由O′射出,不计重力作用.可能达到上述目的的办法是( )
A.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向里
B.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向里
C.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向外
D.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向外
【答案】AD 【解析】a板电势高于b板,电子所受电场力方向向上.磁场方向垂直纸面向里,根据左手定则判断出来,洛伦兹力方向向下,两力可以平衡,符合题意,A正确.同理可知B、C错误.使a板电势低于b板,电子所受电场力方向向下,磁场方向垂直纸面向外,根据左手定则判断,洛伦兹力方向向上,两力可以平衡,符合题意,故D正确.
9.云室是借助过饱和水蒸气在离子上凝结来显示带电粒子径迹的装置.云室里加了垂直于纸面向里的磁场,在一张云室中拍摄的照片中a、b、c、d、e是从O点发出的一些正电子或负电子的径迹.关于a、b、c三条径迹判断正确的是( )
A.a、b、c都是负电子的径迹
B.a径迹对应的粒子动量最大
C.c径迹对应的粒子动能最大
D.c径迹对应的粒子运动时间最长
【答案】AC 【解析】带电粒子在垂直于纸面向里的磁场中运动,根据左手定则可知a、b、c都是负电子的径迹,A正确;带电粒子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,解得R=,由图可知Ra
A.一定有h1=h3 B.一定有t1
【答案】AC 【解析】小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1=,加上水平向右的匀强电场时,竖直方向仍只受重力,能够达到的最大高度仍为h3==h1,A正确;图甲小球做竖直上抛运动,上升过程所用时间为t1=,图丙小球在匀强电场中,竖直方向仍做加速度为g的匀减速运动,上升过程所用时间为t3==t1,B错误;图乙加上垂直纸面向里的匀强磁场,洛伦兹力不做功,但洛伦兹力使小球运动方向发生偏转,使得小球在最高点具有一定的水平速度vx,根据动能定理可得-mgh2=mv-mv,可得h2<=h3,C正确;图乙加上垂直纸面向里的匀强磁场,小球受到重力和洛伦兹力,洛伦兹力使小球发生偏转,且洛伦兹力竖直方向的分力向下,可知小球在竖直方向减速的平均加速度大于重力加速度,故有t2=<=t1,D错误.
三、非选择题(本题共4小题,共54分)
11.(8分)用如图等臂天平可测量磁感应强度B,天平右侧下方悬挂的矩形线圈宽为L,共N匝.虚线框中匀强磁场垂直于纸面,线圈通以图示方向的电流I时,天平平衡.保持电流大小不变,改变其方向,从右盘中移动质量为m的砝码至左盘,使天平重新平衡.由此可知磁场的方向垂直纸面向________,磁感应强度大小B=________.(已知重力加速度为g)
【答案】外
【解析】由题知,当电流改为反方向时(大小不变),从右盘中移动质量为m的砝码至左盘,天平重新平衡,说明电流反向后,线框所受的安培力方向由原来的向上变成向下,即开始线圈所受安培力的方向向上,根据左手定则可知,磁感应强度B的方向垂直纸面向外.开始线圈所受安培力的方向向上,后电流方向反向,则安培力方向反向,变为竖直向下,安培力大小变化量等于所移动砝码重力的2倍,根据天平平衡有2mg=2F安=2NBIL,解得B=.
12.(12分)如图所示,一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路.虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,CD段受安培力__________(填“向上”“向下”“向左”“向右”或“为零”),感应电动势最大值为________,感应电动势平均值为__________.
【答案】向下 Bav
【解析】从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,穿过线圈的磁通量向里增加,根据楞次定律可知,线圈中产生逆时针方向的感应电流,由左手定则可知,CD段受安培力向下;感应电动势最大值为Em=Bav;感应电动势平均值为===.
13.(19分)如图所示,一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一象限,求:
(1)该带电粒子带何种电荷;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)穿过第一象限的时间.
解:(1)带电粒子做圆周运动的圆心和轨迹如图.
根据左手定则分析该粒子带负电.
(2)由图中几何关系知Rcos 30°=a,
则有带电粒子在磁场中运动的半径为R=2a,
带电粒子在磁场中做圆周运动,由牛顿第二定律,有qvB=m,
得磁感应强度大小为B=.
(3)带电粒子在磁场中运动的周期T=,
带电粒子在第一象限内运动的时间t=T=.
14.(15分)如图甲所示,N=400匝的线圈(图中只画了2匝),电阻r=2 Ω,其两端与一个R=48 Ω的电阻相连,线圈内有指向纸内方向的磁场.线圈中的磁通量按图乙所示规律变化.
(1)求电阻两端的电压U;
(2)若将电阻R换成一个C=50 μF的电容器,磁通量仍按此规律变化,求电容器上的电量q.
解:(1)由法拉第电磁感应定律得
E=N=400× V=20 V.
由闭合电路的欧姆定律得
I==0.4 A.
又由部分电路的欧姆定律得
U=IR=19.2 V.
(2)电容器上的电量
q=CE=1.0×10-3 C.
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