河北省衡水市景县梁集中学高二物理上学期段考试卷（含解析）.doc

河北省衡水市景县梁集中学2014-2015学年高二（上）段考物理试卷一、选择题（共10小题，每小题3分，满分30分）1如图，两根平行放置的长直导线a和b通有大小分别为i和2i、方向相同的电流，导线b受到的磁场力大小为f，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，导线b受到的磁场力为零，则此时a受到的磁场力大小为（）abfcd2f2如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针现给直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则下列说法正确的是（）a小磁针保持不动b小磁针的n极将向下转动c小磁针的n极将垂直于纸面向里转动d小磁针的n极将垂直于纸面向外转动3如图所示，光滑导轨倾斜放置，下端连一灯泡，匀强磁场垂直于导轨平面，当金属棒ab（电阻不计）沿导轨下滑达到稳定状态时，灯泡的电功率为p，导轨和导线电阻不计要使灯泡在金属棒稳定运动状态下的电功率为2p，则下面选项中符合条件的是（）a将导轨间距变为原来的倍b换一电阻值减半的灯泡c换一质量为原来了倍的金属棒d将磁场磁感应强度b变为原来的倍4地球有一个较强的磁场，由于地磁场的作用，可以使从太阳发出的高能粒子流在射向地面时发生偏转，因此起到保护地球上的生命免受高能粒子流伤害的作用已知地球赤道上空地磁场的磁感线方向是由南向北的，从太阳喷射出带正电的粒子垂直与地面射向赤道，在地磁场的作用下，这些质子偏转方向是（）a向东b向南c向西d向北5如图所示，倾斜导轨宽为l，与水平面成角，处在方向竖直向上、磁感应强度为b的匀强磁场中，金属杆ab水平静止在光滑的导轨上当回路电流强度为i时，金属杆ab所受安培力f，斜面的支持力为fn，则（）a安培力方向垂直ab杆斜面向上b安培力方向垂直ab杆水平向右cfn=bilcosdfn=6如图所示，把一根通电直导线ab放在固定的蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动当导线通过电流i时，如果只考虑安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况是（）a顺时针方向转动，同时下降b顺时针方向转动，同时上升c逆时针方向转动，同时下降d逆时针方向转动，同时上升7如图所示，光滑绝缘的斜面与水平面的夹角为导体棒ab静止在斜面上，ab与斜面底边平行，通有图示的恒定电流i空间充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为b现缓慢增大（090），若电流i不变，且ab始终静止在斜面上（不考虑磁场变化产生的影响），下列说法正确的是（）ab应缓慢增大bb应缓慢减小cb应先增大后减小db应先减小后增大8由导线组成的直角三角形框架放在匀强磁场中，如图所示若导线框中通以图中方向的电流，则导线框将（）a沿与ab边垂直的方向加速运动b仍然静止c以cb为轴转动d以ac为轴转动9如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架abcd其中ab、cd边均与ad边成60角，ab=bc=cd=l，长度为l的电阻丝电阻为r0，框架与一电动势为e，内阻r=r0的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为b的匀强磁场，则梯形框架abcd受到的安培力的大小为（）a0bcd10如图，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将ab两点接入电压恒定的电源两端，通电时，线框受到的安培力为f，若将acb边移走，则余下线框受到的安培力大小为（）a fb fc fd f二、解答题（共3小题，满分0分）11（2015春昆明校级期末）如图所示，在一个范围足够大、垂直纸面向里的匀强磁场中，用绝缘细线将金属棒吊起，使其呈水平状态已知金属棒长l=0.25m，质量m=0.1kg，棒中通有i=10a的向右的电流，取g=10m/s2求：（1）当磁场的磁感应强度b=0.2t时，金属棒受到的安培力f的大小；（2）若细线拉力恰好为零时，磁场的磁感应强度b的大小12（2015秋邢台校级月考）如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，匀强磁场的方向与线圈平面垂直当线圈中通过电流i时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡（1）若线圈串联一个电阻连接到电压为u的稳定电源上，已知线圈电阻为r，当线圈中通过电流i时，请用题给的物理量符号表示出电阻的大小（2）请用重力加速度g和n、m、l、i导出b的表达式13（2015东城区三模）如图所示，足够长的光滑金属导轨与水平面的夹角为，两导轨间距为l，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势为e，内阻为r一质量为m的导体棒ab与两导轨垂直并接触良好，整个装置处于磁感应强度为b，垂直于斜面向上的匀强磁场中，导轨与导体棒的电阻不计（1）若要使导体棒ab静止于导轨上，求滑动变阻器的阻值应取何值；（2）若将滑动变阻器的阻值取为零，由静止释放导体棒ab，求释放瞬间导体棒ab的加速度；（3）求第（2）问所示情况中导体棒ab所能达到的最大速度的大小2014-2015学年河北省衡水市景县梁集中学高二（上）段考物理试卷参考答案与试题解析一、选择题（共10小题，每小题3分，满分30分）1如图，两根平行放置的长直导线a和b通有大小分别为i和2i、方向相同的电流，导线b受到的磁场力大小为f，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，导线b受到的磁场力为零，则此时a受到的磁场力大小为（）abfcd2f【考点】平行通电直导线间的作用【分析】根据题意对导线进行受力分析，然后由安培力公式、力的合成方法分析即可求解【解答】解：物体间力的作用是相互的，物体间的相互作用力大小相等，方向相反，b受到的磁场力为f，则a受到的磁场力也为f，如图1所示；当加入匀强磁场后，b受到的磁场力为零，如图2所示，则f=f2，f2=2bil=f，f1=bil=f，则a受到的合力f合=f+f1=f+f=f；故选：c【点评】对导线正确受力分析，熟练应用力的合成方法即可正确解题，注意牛顿第三定律的应用，同时当心电流的大小不一，但相互作用力大小相等2如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针现给直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则下列说法正确的是（）a小磁针保持不动b小磁针的n极将向下转动c小磁针的n极将垂直于纸面向里转动d小磁针的n极将垂直于纸面向外转动【考点】电流的磁场对磁针的作用；磁现象和磁场【分析】小磁针能体现出磁场的存在，且小磁针静止时n极的指向为磁场的方向，即为磁感应强度的方向也可为磁感线在该点的切线方向而电流周围的磁场由右手螺旋定则来确定磁场方向【解答】解：当通入如图所示的电流时，根据右手螺旋定则可得小磁针的位置的磁场方向是垂直纸面向里，由于小磁针静止时n极的指向为磁场的方向，所以小磁针的n极将垂直于纸面向里转动故选：c【点评】右手螺旋定则也叫安培定则，让大拇指所指向为电流的方向，则四指环绕的方向为磁场方向当导线是环形时，则四指向为电流的方向3如图所示，光滑导轨倾斜放置，下端连一灯泡，匀强磁场垂直于导轨平面，当金属棒ab（电阻不计）沿导轨下滑达到稳定状态时，灯泡的电功率为p，导轨和导线电阻不计要使灯泡在金属棒稳定运动状态下的电功率为2p，则下面选项中符合条件的是（）a将导轨间距变为原来的倍b换一电阻值减半的灯泡c换一质量为原来了倍的金属棒d将磁场磁感应强度b变为原来的倍【考点】安培力【分析】ab棒下滑过程中先做变加速运动，后做匀速运动，达到稳定状态，根据平衡条件得出导体的重力与速度的关系，由能量守恒定律得出灯泡的功率与速度的关系式，再分析什么条件下灯泡的功率变为2倍【解答】解：当ab棒下滑到稳定状态时，有mgsin=fa，又安培力fa=bil=，则有：mgsin=由能量守恒定律得灯泡的功率为：p=a、将导轨间距变为原来的倍，p变为原来的2倍，故a正确b、换一个电阻为原来一半的灯泡，p变为原来的二分之一，故b错误c、当换一根质量为原来倍的金属棒时，p变为原来的2倍，故c正确d、当把磁感应强度b增为原来的倍，p变为原来的倍，故d错误故选：ac【点评】本题分别从力的角度和能量角度研究电磁感应现象，安培力表达式是经常用到的经验公式，对分析和计算电磁感应问题，非常重要，要熟记4地球有一个较强的磁场，由于地磁场的作用，可以使从太阳发出的高能粒子流在射向地面时发生偏转，因此起到保护地球上的生命免受高能粒子流伤害的作用已知地球赤道上空地磁场的磁感线方向是由南向北的，从太阳喷射出带正电的粒子垂直与地面射向赤道，在地磁场的作用下，这些质子偏转方向是（）a向东b向南c向西d向北【考点】左手定则【分析】质子流带正电，地磁场的方向在赤道的上空从南指向北，根据左手定则判断出质子流所受洛伦兹力的方向【解答】解：质子流的方向从上而下射向地球表面，地磁场方向在赤道的上空从南指向北，根据左手定则，洛伦兹力的方向向东，所以质子向东偏转故a正确，b、c、d错误故选：a【点评】解决本题的关键掌握地磁场的方向，以及会运用左手定则判断洛伦兹力的方向5如图所示，倾斜导轨宽为l，与水平面成角，处在方向竖直向上、磁感应强度为b的匀强磁场中，金属杆ab水平静止在光滑的导轨上当回路电流强度为i时，金属杆ab所受安培力f，斜面的支持力为fn，则（）a安培力方向垂直ab杆斜面向上b安培力方向垂直ab杆水平向右cfn=bilcosdfn=【考点】安培力【分析】导体棒垂直处在匀强磁场中，根据安培力公式f=bil求解安培力的大小；根据左手定则判断安培力的方向受力分析后根据共点力平衡条件求解支持力大小【解答】解：a、b、由于ab棒与磁场垂直，所以导体棒ab受到安培力的大小为：f=bil；导体棒中电流方向为ba，由左手定则判断可知导体棒ab受到安培力的方向为垂直于杆方向水平向右；故a错误，b正确；c、d、对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示：根据共点力平衡条件，有：n=，故c错误，d正确；故选：bd【点评】本题关键是导体棒的受力情况，会用左手定则判断安培力方向，会根据共点力平衡条件列式求解，基础问题6如图所示，把一根通电直导线ab放在固定的蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动当导线通过电流i时，如果只考虑安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况是（）a顺时针方向转动，同时下降b顺时针方向转动，同时上升c逆时针方向转动，同时下降d逆时针方向转动，同时上升【考点】安培力【分析】利用微元法，在导线两侧取两段，根据左手定则判断出安培力的方向，考虑转过90时，再根据左手定则判断出安培力的方向，从而确定导线的运动情况【解答】解：将导线分成左右两段研究：左段所受的安培力方向垂直纸面向外，右段所受安培力的方向垂直纸面向里，从上往下看，知导线逆时针转动若导线ab转动90时，导线所受的安培力方向向下，所以导线的运动情况为，逆时针方向转动，同时下降故c正确，a、b、d错误故选：c【点评】解决本题的关键掌握左手定则判断安培力的方向，以及掌握微元法、特殊位置法的运用7如图所示，光滑绝缘的斜面与水平面的夹角为导体棒ab静止在斜面上，ab与斜面底边平行，通有图示的恒定电流i空间充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为b现缓慢增大（090），若电流i不变，且ab始终静止在斜面上（不考虑磁场变化产生的影响），下列说法正确的是（）ab应缓慢增大bb应缓慢减小cb应先增大后减小db应先减小后增大【考点】安培力【分析】对金属棒受力分析，作出受力分析图；根据动态平衡规律进行分析即可明确安培力的变化，从而得出磁感应强度的变化【解答】解：如图作出右侧侧视图，则可知，金属棒受重力、支持力及向右的安培力的作用；增大角度，则支持力的方向将向左旋转，要使棒仍然平衡，则支持力与安培力的合力一直等于重力；则由图可知，安培力必须增大；故磁感应强度应增大；故选：a【点评】本题结合安培力考查共点力平衡中的动态平衡，要掌握相应的图解法的应用，明确角度变化时支持力与安培力的合力不变，作出动态变化图即可求解8由导线组成的直角三角形框架放在匀强磁场中，如图所示若导线框中通以图中方向的电流，则导线框将（）a沿与ab边垂直的方向加速运动b仍然静止c以cb为轴转动d以ac为轴转动【考点】安培力【分析】闭合电流受安培力的合力为零，即三个边受安培力是三力平衡，故不会转动【解答】解：单向电流的等效长度等于两点间的直线距离，任取两点，有两个相反的等效电流，故闭合电流受安培力的合力为零，不会转动；故选：b【点评】本题关键是记住“单向电流的等效长度等于两点间的直线距离”的结论，基础题目9如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架abcd其中ab、cd边均与ad边成60角，ab=bc=cd=l，长度为l的电阻丝电阻为r0，框架与一电动势为e，内阻r=r0的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为b的匀强磁场，则梯形框架abcd受到的安培力的大小为（）a0bcd【考点】安培力【分析】根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，根据闭合电路的欧姆定律计算出各段上的电流大小，再计算出各段安培力的大小，然后使用平行四边形定则合成即可【解答】解：根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，如图电路abcd上的电阻为3r0，由几何关系得，ad段的长度为2l，所以ad上的电阻为2r0，并联部分的总电阻为：电路中的总电流：路端电压：abcd上的电流：abcd上各段的安培力：ad段的长度为l=2lad上的安培力：各段受到的力中，f1 和f3在左右方向的分量大小相等，方向相反，相互抵消，所以线框受到的合外力：f=f1cos60+f2+f3cos60+f4=所以四个选项中b正确故选：b【点评】该题中，各段时的电流的大小不相等，要使用闭合电路的欧姆定律分别计算出各段的电流的大小，然后计算安培力是解题的正确思路题目的难度中档10如图，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将ab两点接入电压恒定的电源两端，通电时，线框受到的安培力为f，若将acb边移走，则余下线框受到的安培力大小为（）a fb fc fd f【考点】安培力【分析】根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，根据闭合电路的欧姆定律计算出各段上的电流大小，再计算出各段安培力的大小，然后使用平行四边形定则合成即可【解答】解：根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，如图由于曲线acb上产生的安培力等效于长ab上的电线产生的安培力，所以等效电路为r和2r并联，并联后总电阻为：根据欧姆定律：并联的电流：i1=i2=则安培力f1=余下线框受到的安培力大小为：f2=bi2l=故选：d【点评】该题中，各段时的电流的大小不相等，要使用闭合电路的欧姆定律分别计算出各段的电流的大小，然后计算安培力是解题的正确思路题目的难度中档二、解答题（共3小题，满分0分）11（2015春昆明校级期末）如图所示，在一个范围足够大、垂直纸面向里的匀强磁场中，用绝缘细线将金属棒吊起，使其呈水平状态已知金属棒长l=0.25m，质量m=0.1kg，棒中通有i=10a的向右的电流，取g=10m/s2求：（1）当磁场的磁感应强度b=0.2t时，金属棒受到的安培力f的大小；（2）若细线拉力恰好为零时，磁场的磁感应强度b的大小【考点】安培力【分析】（1）根据左手定则判断出安培力方向，根据共点力平衡即可求得细线的拉力（2）当细线拉力为零，则说明安培力与重力相等，因此由安培力大小公式可确定磁感应强度b的大小【解答】解：（1）导体棒长为l=0.25m，磁感应强度b=0.2t，电流为i=10a，并且导体棒和磁场垂直，所以导体棒受到的安培力大小为：f=bil=0.2100.25n=0.5n，（2）悬线拉力恰好为零，金属棒受重力和安培力，由金属棒静止可得：f=bil=mg解得：b=0.4t答：（1）金属棒受到的安培力f的大小为0.5n；（2）若细线拉力恰好为零，求磁场的磁感应强度b的大小为0.4t【点评】本题是安培力的分析和计算问题安培力大小的一般计算公式是f=bilsin，是导体与磁场的夹角，当b、i、l互相垂直的时候安培力最大为f=bil12（2015秋邢台校级月考）如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，匀强磁场的方向与线圈平面垂直当线圈中通过电流i时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡（1）若线圈串联一个电阻连接到电压为u的稳定电源上，已知线圈电阻为r，当线圈中通过电流i时，请用题给的物理量符号表示出电阻的大小（2）请用重力加速度g和n、m、l、i导出b的表达式【考点】安培力；闭合电路的欧姆定律【专题】电磁感应与电路结合【分析】（1）根据闭合电路的欧姆定律即可求得；（2）天平平衡后，当电流反向（大小不变）时，安培力方向反向，则右边相当于多了或少了两倍的安培力大小【解答】解：（1）根据闭合电路的欧姆定律可得i（r+r）=u解得（2）解：（1）根据平衡条件：有：mg=2nbil，得：b=答：（1）电阻大小为（2）b的表达式为【点评】解决本题的关键掌握安培力方向的判定，以及会利用力的平衡去求解问题13（2015东城区三模）如图所示，足够长的光滑金属导轨与水平面的夹角为，两导轨间距为l，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势为e，内阻为r一质量为m的导体棒a