山西省山西大学附属中学高二物理2月模块诊断考试试题.doc

山西大学附中20152016学年高二第二学期2月（总第六次）模块诊断物理试题考查时间：80分钟 考查内容：电磁场、直流电路、电磁感应 一、选择题（本题共 12 小题，每小题4 分，共48分，在每小题给出的 4 个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有错选或不答的得 0 分.）1如图所示，带正电的粒子以一定的初速度v0沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内，恰好沿下板的边缘飞出，已知板长为l，板间的距离为d，板间电压为u，带电粒子的电荷量为q，粒子通过平行金属板的时间为t，不计粒子的重力，则a在粒子下落前和后的过程中，电场力做功之比为21b在粒子下落前和后的过程中，电场力做功之比为12c在前时间内，电场力对粒子做的功为 d在后时间内，电场力对粒子做的功为uq2.如图3所示，匀强电场中有abc三点在以它们为顶点的三角形中，a30、c90,电场方向与三角形所在平面平行已知ab和c点的电势分别为v、v和2 v该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为（ ）a0 v、4 v b0 v、v cv、dv、v3.如图所示，电源电动势为e、内阻为r，闭合开关s，当滑动变阻器r的滑片缓慢地从最左端向右移动一段距离的过程中，电压表示数的变化量为u，电流表示数的变化量为i，电流表的示数为i，电容器的带电量为q，则在这个过程中，下列图象正确的是（ ）4.如下图所示，电源电动势e12v，内阻r3，r01，直流电动机内阻r01 ，当调节滑动变阻器r1时可使甲电路输出功率最大，调节r2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作（额定输出功率为p02w），甲图电流为i1，乙图电流为i2，则下列选项正确的是（ ） ai1=2a, i2=1a bi1=2a, i2=2a cr1=2，r2=2 dr1=2，r2=1.55.如图所示，有一垂直于纸面向外的磁感应强度为b的有界匀强磁场（边界上有磁场），其边界为一边长为l的三角形，a、c、d为三角形的顶点今有一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以速度v=从ad边上某点p既垂直于ad边、又垂直于磁场的方向射人磁场，然后从cd边上某点q（图中未画出）射出若从p点射入的该粒子能从q点射出，则（ ）a |pd|l b |pd|l c|qd|l d|qd|l 6.如图所示，一带电小球质量为m，用丝线悬挂于o点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60，水平磁场垂直于小球摆动的平面，当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方摆到最低点时悬线上的张力为（ ）a0 b2mg c 6mg d4mg 7如图所示，l1和l2为平行虚线，l1上方和l2下方有垂直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场，a、b两点都在l2上。带电粒子从a点以初速度v与l2成30角斜向上射出，经偏转后正好过b点，经过b点时速度方向也斜向上，粒子重力不计。下列说法中正确的是（ ）a带电粒子经过b点时的速度不一定与在a点时的速度相同b若将带电粒子在a点时的初速度变大（方向不变），它仍能经过b点c若将带电粒子在a点的初速度方向改为与l2成60角斜向上，它也一定经过b点d粒子一定带正电荷8.如图所示，带正电的物块a放在足够长的不带电小车b上，两者均保持静止，处在垂直纸面向里的匀强磁场中，在t=0时用水平恒力f向右拉小车b，t=t1时a相对b开始滑动，t=t2以后b作匀加速直线运动，已知地面光滑、ab间粗糙，a带电荷量保持不变，则关于a、b的图象，下图大致正确的是（ ）9.如图所示，边长为2l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个边长为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直，导线框的一条对角线和虚线框的一条对角线恰好在同一直线上从t0开始，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向移动进入磁场，直到整个导线框离开磁场区域用i表示导线框中的感应电流(以逆时针方向为正)则下列表示it关系的图线中，正确的是：()10.电磁脉冲传感器是汽车防抱死刹车（abs）系统的关键装置，它能测定车轮是否还在转动如果测出车轮不再转动，就会自动放松制动机构，让轮子仍保持缓慢转动状态图甲中，b是一根永久磁铁，外面绕有线圈，左端靠近一个铁质齿轮，齿轮与转动的车轮是同步的图乙是车轮转速为n时，输出电流随时间变化的图象若车轮转速变为n/2,其图象符合条件的是11.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，则wawb为()a11b12 c14 d不能确定12、如图所示，一水平放置的矩形闭合线框abcd在细长磁铁的n极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置经过位置到位置，位置和位置都很接近位置，这个过程中线圈感应电流()a 沿abcd流动 c.先沿abcd流动，后沿dcba流动 b 沿dcba流动 d先沿dcba流动，后沿abcd流动2、 填空题（每空2分，共14分）13.霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示，在一矩形半导体薄片的p、q间通入电流i，同时外加与薄片垂直的磁场b，在m、n间出现电压uh，这个现象称为霍尔效应，uh称为霍尔电压，且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图丙所示，该同学用电压表测量uh时，应将电压表的“+”接线柱与_(填“m”或“n”)端通过导线相连。已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度b=0.10t不变，改变电流i的大小，测量相应的uh值，记录数据如下表所示。根据表中数据在给定区域内（见答题卡）画出uhi图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为_（保留2位有效数字）。该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图丁所示的测量电路，s1、s2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。为使电流从q端流入，p端流出，应将s1掷向_（填“a”或“b”）, s2掷向_（填“c”或“d”）。为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件_和_(填器件代号)之间。三、计算题（本题共 3小题，共38分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）14.（12）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨mn、pq间距为l0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m0.02 kg，电阻均为r0.1 ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度b0.2 t，棒ab在平行于导轨向上的力f作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止取g10 m/s2，问：(1)通过棒cd的电流i是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力f多大？(3)棒cd每产生q0.1 j的热量，力f做的功w是多少？15（12分）如题图所示，在半径为a的圆柱空间中（图中圆为其横截面）充满磁感应强度大小为b的均匀磁场，其方向平行于轴线远离读者在圆柱空间中垂直轴线平面内固定放置一绝缘材料制成的边长为l=16a的刚性等边三角形框架def，其中心o位于圆柱的轴线上de边上s点（）处有一发射带电粒子的源，发射粒子的方向皆在题图中截面内且垂直于de边向下。发射粒子的电量皆为q（0），质量皆为m，但速度v有各种不同的数值。若这些粒子与三角形框架的碰撞无能量损失（不能与圆柱壁相碰），电量也无变化，且每一次碰撞时速度方向均垂直于被碰的边。试问：（1）带电粒子经多长时间第一次与de边相碰？（2）带电粒子速度v的大小取哪些数值时可使s点发出的粒子最终又回到s点？（3）这些粒子中，回到s点所用的最短时间是多少？16.（14分）如图所示，在xoy平面内，以o1(0,r)为圆心、r为半径的圆形区域内有垂直平面向里的匀强磁场b1，x轴下方有一直线ab，ab与x轴相距为d，x轴与直线ab间区域有平行于y轴的匀强电场e，在ab的下方有一平行于x轴的感光板mn，ab与mn间区域有垂直于纸平面向外的匀强磁场b2。在0y2r的区域内，质量为m、电荷量为e的电子从任何位置从圆形区域的左侧沿x轴正方向以速度v0射入圆形区域，经过磁场b1偏转后都经过o点，然后进入x轴下方。已知x轴与直线ab间匀强电场场强大小，ab与mn间磁场磁感应强度。不计电子重力。（1）求圆形区域内磁场磁感应强度b1的大小？（2）若要求从所有不同位置出发的电子都不能打在感光板mn上，mn与ab板间的最小距离h1是多大？（3）若要求从所有不同位置出发的电子都能打在感光板mn上，mn与ab板间的最大距离h2是多大？当mn与ab板间的距离最大时，电子从o点到mn板，运动时间最长是多少？山西大学附中20152016学年高二第二学期2月总（第一次）模块诊断物理试题答案题号123456789101112答案dabdbdbcdbccdcca13.m如图所示，1.5（1.4或1.6）b，c；s1，e14.解：(1)棒cd受到的安培力为：fcd=ilb 棒cd在共点力作用下平衡，则：fcd=mgsin30 由式，代入数据解得：i=1 a 根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由d至c (2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等，即：fab=fcd对棒ab，由共点力平衡知：f=mgsin30+ilb 代入数据解得：f=0.2 n (3)设在时间t内棒cd产生q=0.1 j热量，由焦耳定律知：q=i2rt 设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势为：e=blv 由闭合电路欧姆定律知：由运动学公式知在时间t内，棒ab沿导轨的位移为：x=vt 力f做的功为：w=fx综合上述各式，代入数据解得：w=0.4 j15. 1.（2（3） （1）带电粒子（以下简称粒子）从s点垂直于de边以速度v射出后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动（1分） 得 （1分）粒子在磁场中做圆周运动的周期为： （1分）将式代入，得：（1分）粒子第一次与de边相碰：（2分）（2）带电粒子（以下简称粒子）从s点垂直于de边以速度v射出后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其圆心一定位于de边上，粒子每次与def的三条边碰撞时都与边垂直，且能回到s点，如题解图所示，粒子运动轨迹圆的圆心一定位于的边上，粒子绕过顶点d、e、f时的圆弧的圆心就一定要在相邻边的交点（即d、e、f）上。、的长度应是rn的奇数倍即：(1，2，3，) （2分）此时为rn的奇数倍的条件自然满足。而粒子要能绕过顶点与的边相碰，则粒子作圆周运动的半径r不能太大，如图题解图，必须有：（2分）由图中的几何关系计算可知：（1分）将1，2，3，分别代入式，得 由于r1，r2，这些粒子在绕过的顶点e时，将从磁场边界逸出，只有n4的粒子能经多次碰撞绕过e、f、d点，最终回到s点由此结论及、两式可得与之相应的速度： （4分）（3）由可知，在b及q/m给定时t与v无关。粒子从s点出发最后回到s点的过程中，与的边碰撞次数愈少，所经历的时间就愈少，所以应取n=4，如题解图所示（图中只画出在边框de的碰撞情况），此时粒子的速度为v4，由图可看出该粒子的轨迹包括313个半圆和3个圆心角为300的圆弧，所需时间为： （3分）以式代入得： （2分）16.（1）所有电子射入圆形区域后做圆周运动轨道半径大小相等，设为r，当电子从位置y=r处射入的电子经过o点进入x轴下方，则r =r （1分） （2分）解得（2分）（2）设电子经电场加速后到达ab时速度大小为v,电子在ab与mn间磁场做匀速圆周运动轨道半径为r1，沿x轴负方向射入电场的电子离开电场进入磁场时速度方向与水平方向成角，则（2分）（1分）（1分）如果电子在o点以速度v0沿x轴负方向射入电场，经电场偏转和磁场偏转后，不能打在感光板上，则所有电子都不能打在感光板上。恰好不能打在感光板上的电子在磁场中的圆轨