江苏省海安高级中学2019-2020学年高二物理10月月考试题（含解析）

江苏省海安高级中学2019-2020学年高二物理10月月考试题（含解析）一、单项选择题：本题共7小题，每小题3分，共计21分每小题只有一个选项符合题意1.如图所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为b。一正方形刚性线圈，边长为l，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线圈的一半在磁场内。某时刻，线圈中通过大小为i的电流，则此线圈受到的安培力大小为（ ）a. b. c. nbild. 【答案】d【解析】【详解】在磁场中通电导线的有效长度为，每一匝线圈都要受到安培力，则线圈所受的安培力大小是.a，与结论不相符，选项a错误；b，与结论不相符，选项b错误；cnbil，与结论不相符，选项c错误；d，与结论相符，选项d正确；2.如图为洛伦兹力演示仪结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是()a. 仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变大b. 仅提高电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大c. 仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大d. 仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大【答案】b【解析】【分析】本题主要考查了洛伦兹力、动能定理、圆周运动。根据动能定理表示出加速后获得的速度，然后根据洛伦兹力提供向心力推导出半径的表达式，利用速度公式推导出周期表达式，增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，当提高电子枪加速电压，速度增大，并结合以上公式即可解题。【详解】电子在加速电场中加速，由动能定理有：，电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有：，解得：，那么周期为：,当增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，半径在减小，周期变小，故ac错误；当提高电子枪加速电压，速度增大，电子束的轨道半径变大、周期不变，故b正确，d错误。3.如图所示，质量为m的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为()a. v0(v0v)b. v0vc. v0vd. v0(v0v)【答案】a【解析】【详解】人在跃出的过程中船人组成的系统水平方向动量守恒，规定向右为正方向，由动量守恒定律得：（m+m）v0=mv-mv，解得：v=v0+（v0+v）；a. v0(v0v)，与结论相符，选项a正确；b. v0v，与结论不相符，选项b错误；c. v0v，与结论不相符，选项c错误；d. v0(v0v) ，与结论不相符，选项d错误；4.如图所示，导线框abcd与导线在同一平面内，直导线通恒定电流i，当线框由左向右匀速通过直导线时，线框中感应电流的方向是（）a. 始终dcbab. 先abcd，后dcbac. 先abcd，后dcba，再abcdd. 先dcba，后abcd，再dcba【答案】d【解析】【详解】根据右手定则可以判断，线圈所在位置磁场垂直纸面向外，根据电流磁场分布，线圈向右移动过程中，回路磁通量向外变大，感应电流磁场向里，根据右手定则判断，电流方向dcba，当dc边通过直导线位置后，磁通量向外减小，感应电流磁场向外，感应电流方向abcd，当ab过直导线后，磁通量向里减小，感应电流磁场向里，电流为dcba，abc错误d正确。5.水力采煤是利用高速水流冲击煤层而进行的.假如煤层受到3.6106n/m2的压强冲击即可被破碎,若高速水流沿水平方向冲击煤层,不考虑水的反向溅射作用,则冲击煤层的水流速度至少应为a. 30m/sb. 40m/sc. 45m/sd. 60m/s【答案】d【解析】本题考查动量定理。，得，选d。6.如图所示，闭合导线框向右匀速穿过垂直纸面向里匀强磁场区域，磁场区域宽度大于线框尺寸，规定线框中逆时针方向的电流为正，则线框中电流i随时间t变化的图象可能正确的是（ ）a. b. c. d. 【答案】b【解析】线圈刚进入磁场时，产生逆时针方向的电流，故选项d错误；线圈一半进入磁场后有效长度减半，故感应电动势减半，感应电流减半；线圈出离磁场时产生顺时针方向的电流，刚出离磁场时，有效长度为l，一半出离磁场时有效长度减半，则感应电流减半；由以上分析可知，线框中电流i随时间变化的图线应该为b.故选b.点睛：解题时先根据楞次定律判断感应电流的方向再分两段时间分析感应电动势，由欧姆定律得到感应电流的变化情况感应电动势公式e=blv，l是有效的切割长度即与速度垂直的长度。7.如图所示，a、b是一对水平放置的平行金属板，板间存在着竖直向下的匀强电场。一个不计重力的带电粒子从两板左侧正中位置以初速度v沿平行于金属板的方向进入场区，带电粒子进入场区后将向上偏转，并恰好从a板的右边缘处飞出；若撤去电场，在两金属板间加垂直纸面向里的匀强磁场，则相同的带电粒子从同一位置以相同的速度进入场区后将向下偏转，并恰好从b板的右边缘处飞出。现上述的电场和磁场同时存在于两金属板之间，仍让相同的带电粒子从同一位置以相同的速度进入场区，则下面的判断中正确的是( )a. 带电粒子将做匀速直线运动b. 带电粒子将偏向a板一方做曲线运动c. 带电粒子将偏向b板一方做曲线运动d. 无法确定带电粒子做哪种运动【答案】b【解析】分析：粒子进入电场与磁场的复合场后，会受到向上电场力qe和向下的洛伦兹力bqv若电场力大于洛伦兹力，则粒子会偏向a板，做曲线运动若电场力小于洛伦兹力，则粒子会偏向b板，做曲线运动解答：解：只有电场时，粒子做类平抛，设半间距离为d，板长为l，有：qe=maat2l=v0t 由得：qe=只有磁场时，粒子做匀速圆周运动，设运动半径为r，有：bqv0=由几何关系知：r2-l2=(r-)由联立得：bqv0=对比知：qebqv0，电场力大于洛伦兹力，故向a板偏转做曲线与动故答案选b点评：本题综合了电场、磁场、类平抛、圆周运动等内容，具有一定的综合性解决此类问题的关键是判断洛伦兹力和电场力的大小二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分每小题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分8.质量为0.2kg的小球以6m/s的速度竖直向下落至水平地面上，再以4m/s的速度反向弹回。取竖直向上为正方向，在小球与地面接触的时间内，关于小球动量的变化量p和合外力对小球做的功w，下列说法正确的是（ ）a. p-2kgm/sb. p2kgm/sc. w-2jd. w2j【答案】bc【解析】【详解】ab.取竖直向上为正方向，在小球与地面接触的时间内，小球动量的变化量p=mv2-mv1=0.24kgm/s-0.2(-6)kgm/s=2kgm/s故a错误，b正确；cd.根据动能定理，合外力对小球做的功w=mv22-mv12=0.2(42-62)j=-2j故c正确，d错误。9.如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r，用相同粗细、相同材料的金属导线制成。圆形匀强磁场的边缘恰好与a线圈重合，其磁感应强度b随时间均匀增大，则（ ）a. 穿过a、b两线圈的磁通量之比为11b. a、b两线圈的感应电动势之比为12c. a、b两线圈的感应电流之比为21d. a、b两线圈的电功率之比为21【答案】acd【解析】【详解】a.任意时刻穿过a、b两线圈的磁感线条数相同，磁通量相同，穿过两线圈的磁通量之比为11，故a正确；b.根据法拉第电磁感应定律e=s，s=r2，是个定值，所以a、b两线圈的感应电动势之比为11，故b错误；c.线圈a、b的半径分别为r和2r，周长之比为12，电阻之比为12，根据欧姆定律i=知，a、b两线圈的感应电流之比为21，故c正确；d.根据电功率p=知，e相同，电阻之比为12，则a、b两线圈的电功率之比为21，故d正确。10.如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从a点沿直径aob方向射入磁场，经过时间t从c点射出磁场，aoc为120。现将带电粒子的速度变为，仍从a沿直径射入磁场，不计重力，则（ ）a. 运动半径为b. 运动半径为c. 粒子在磁场中运动时间变为d. 粒子在磁场中运动时间变为2t【答案】bd【解析】【详解】圆形磁场区域的半径是r，带电粒子以速度v射入时，半径r1=，根据几何关系可知，=，所以r1=r，带电粒子转过的圆心角=，运动的时间t=t=；带电粒子以速度射入时，r2=，设第二次射入时的圆心角为，根据几何关系可知=，所以=，则第二次运动的时间t=2t。a.运动半径为，与分析不一致，故a错误；b.运动半径为，与分析相一致，故b正确；c.粒子在磁场中运动时间变为，与分析不一致，故c错误；d.粒子在磁场中运动时间变为2t，与分析相一致，故d正确。11.半导体内导电的粒子“载流子”有两种：自由电子和空穴（空穴可视为能自由移动带正电的粒子），以自由电子导电为主的半导体叫n型半导体，以空穴导电为主的半导体叫p型半导体。图为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为b。当有大小为i、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会在与z轴垂直的两个侧面之间产生霍尔电势差uh，霍尔电势差大小满足关系，其中k为材料的霍尔系数。若每个载流子所带电量的绝对值为e，下列说法中正确的是（ ） a. 如果上表面电势高，则该半导体为p型半导体b. 霍尔系数越大的材料，其内部单位体积内的载流子数目越多c. 若将磁场方向改为沿z轴正方向，则在垂直y轴的两个侧面间会产生的霍尔电势差变小。d. 若将电流方向改为沿z轴正方向，则在垂直x轴的两个侧面间会产生的霍尔电势差变大。【答案】ac【解析】【分析】根据左手定则判断带电粒子的电性，根据最终洛伦兹力和电场力平衡列式，再根据电流的微观表达式列式，最后联立求解即可【详解】电流向右，磁场垂直向内，若上表面电势高，即带正电，故粒子受到的洛伦兹力向上，故载流子是带正电的“空穴”，是p型半导体，故a正确；最终洛伦兹力和电场力平衡，有：evb=e；电流的微观表达式为：i=nevs；且霍尔电势差大小满足关系uh=k，联立解得：，单位体积内的载流子数目，随着霍尔系数越大，而越小，故b错误；若将磁场方向改为沿z轴正方向，则平衡时：evb=e，解得u=bdv，则d由原来的b变为c，减小，此时的电势差产生在前表面和后表面，则在垂直y轴的两个侧面间会产生的霍尔电势差变小，选项c正确，d错误。故选ac。【点睛】本题关键是明确霍尔效应的原理，知道左手定则中四指指向电流方向，注意单位体积内的载流子数目表达式的各物理量的含义三、简答题：本题(第12、13题)，共计12分请将解答填写在相应的位置12.某物理兴趣小组利用如图所示的装置进行实验。在足够大的水平平台上的a点放置一个光电门，水平平台上a点右侧摩擦很小可忽略不计，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；用天平分别测出小滑块a(含挡光片)和小球b的质量ma、mb；在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，静止放置在平台上；细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动； 记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；滑块a最终停在c点(图中未画出)，用刻度尺测出ac之间的距离sa；小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的b点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与b点之间的水平距离sb；改变弹簧压缩量，进行多次测量。 (1)该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证_=_即可。(用上述实验数据字母表示) (2)改变弹簧压缩量，多次测量后，该实验小组得到sa与的关系图象如图所示，图线的斜率为k，则平台上a点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为_。(用上述实验数据字母表示)【答案】 (1). (2). (3). 【解析】试题分析：要验证动量守恒，必须求出被弹开瞬间两滑块的速度，根据通过光电门的平均速度等于其瞬时速度和平抛运动规律求解（2）根据动能定理写出表达式，然后根据斜率列等式求解（1）由于a点右侧摩擦可以不计，所以被弹开后滑块a的瞬时速度等于经过光电门的速度，即，b被弹开后的瞬时速度等于做平抛运动的初速度，根据可得，该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证（2）根据动能定理可得，即，化简得，即解得13.如图所示，木块a的质量ma1kg，足够长的木板b的质量mb4kg，质量为mc4kg的木块c置于木板b上，水平面光滑，b、c之间有摩擦。现使a以v012m/s的初速度向右运动，与b碰撞后以4m/s的速度弹回，则a与b碰撞后瞬间，b的速度为_m/s ，c运动过程中的最大速度为_m/s ，整个过程中因为b、c之间的摩擦而产生的总内能为_j。【答案】 (1). 4 (2). 2 (3). 16【解析】【详解】1a与b碰瞬间，c的运动状态未变，b速度最大。以a、b组成的系统为研究对象，以a的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得mav0=-mava+mbvb，代入数据得a与b碰撞后瞬间，b速度vb=4m/s。2a、b碰撞后，b与c相互作用使b减速、c加速，由于b板足够长，所以b和c能达到相同速度，二者共速后，c速度最大，以b、c组成的系统为研究对象，以向右为正方向，由动量守恒定律mbvb=（mb+mc）vc代入数据得c运动过程中的最大速度vc=2m/s3整个过程中因为b、c之间的摩擦而产生的总内能e=mbvb2-(mb+mc)vc2=16j。四、 计算题：本题共4小题，共计51分解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的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.在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度b0.2t，有一水平放置的光滑框架，宽度l0.4m，如图所示，框架上放置一质量m0.05kg、电阻r1的金属杆cd，框架电阻不计。若杆cd在水平外力f的作用下以恒定加速度a2m/s2由静止开始向右做匀变速运动，求：(1)5s内的平均感应电动势；(2)第5s末回路中的电流i；(3)第5s末作用在杆cd上的水平外力f的大小。【答案】（1）0.4v（2）0.8a（3）0.164n【解析】【分析】（1）由匀变速直线运动的位移公式求出位移，然后求出平均速度，再应用e=blv求出感应电动势（2）由e=blv求出感应电动势，由欧姆定律求出电流；（3）由安培力公式求出安培力，由牛顿第二定律求出外力【详解】（1）5s内的位移为：x=at2=252=25m5s内的平均速度为：，所以平均感应电动势为：；（2）第5s末速度为：v=at=10m/s此时感应电动势为：e=blv，回路中的电流为：（3）杆cd匀加速运动，由牛顿第二定律得：f-f安=ma，即：f=bil+ma=0.164n；15.如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n100，线圈面积s200cm2，线圈的电阻r1，线圈外接一个阻值r4的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。求：（1）线圈中的感应电流的大小和方向；（2）电阻r两端电压及消耗的功率；（3）前4s内通过r的电荷量。【答案】（1）04s内，线圈中的感应电流的大小为0.02a，方向沿逆时针方向。46s内，线圈中的感应电流大小为0.08a，方向沿顺时针方向；（2）04s内，r两端的电压是0.08v；46s内，r两端的电压是0.32v，r消耗的总功率为0.0272w；（3）前4s内通过r的电荷量是8102c。【解析】【详解】（1）04s内，由法拉第电磁感应定律有：线圈中的感应电流大小为：由楞次定律知感应电流方向沿逆时针方向。46s内，由法拉第电磁感应定律有：线圈中的感应电流大小为：，方向沿顺时针方向。（2）04s内，r两端的电压为：消耗的功率为：46s内，r两端的电压为：消耗的功率为：故r消耗的总功率为：（3）前4s内通过r的电荷量为：16.如图所示，在矩形区域abcd内存在磁感应强度为b、方向垂直纸面向里的匀强磁场矩形区域的边长ab=l，ad=3l一粒子源处在ad边中点o，在t=0时刻粒子源垂直于磁场发射出大量的同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与od的夹角分布在0180范围内已知在bc边能接受到的最早到达的粒子时间为t=t0，粒子在磁场中做圆周运动的半径r=l，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，求（1）粒子在磁场中的运动周期t；（2）粒子比荷；（3）粒子在磁场中运动的最长时间。【答案】（1）（2）（3）【解析】 （1）初速度沿od方向发射的粒子在磁场中运动的轨