期中达标检测卷（有解析）高中物理粤教版选择性必修第二册

期中达标检测卷
(考试时间：60分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7小题只有一项符合题目要求，第8～10小题有多项符合题目要求)
1．如图所示的金属探测器可以检查是否有违规违禁物品．工作时，探测器中的发射线圈通以电流，附近的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报，下列说法正确的是(　　)
A．违规携带的手机只有发出通信信号时才会被探测到
B．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报
C．探测环中的发射线圈通的是恒定电流
D．探测环中的发射线圈通的是交变电流
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
3．在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的“花瓣”形线框，磁场方向垂直于线框平面，a、c两点接一直流电源，电流方向如图所示．已知abc边受到的安培力大小为F，则整个线框所受安培力大小为(　　)
A．F B．F
C．F D．F
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
5．1932年，美国物理学家安德森在宇宙射线实验中发现了正电子(带正电荷).他利用放在强磁场中的云室来记录宇宙射线粒子，并在云室中加入一块厚6 mm的铅板，借以减慢粒子的速度．当宇宙射线粒子通过云室内的垂直于纸面的匀强强磁场时，拍下粒子径迹的照片，如图甲所示，根据照片画出的轨迹示意图乙，可分析得出(　　)
A．磁场方向垂直于纸面向里，正电子从上到下穿过铅板
B．磁场方向垂直于纸面向里，正电子从下到上穿过铅板
C．磁场方向垂直于纸面向外，正电子从上到下穿过铅板
D．磁场方向垂直于纸面向外，正电子从下到上穿过铅板
6．如图甲所示，固定于匀强磁场中的圆形线圈，磁场方向垂直于线圈平面向里，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
7．如图所示，固定平行光滑金属轨道由水平轨道和四分之一圆弧轨道(半径r＝20 cm)构成，轨道宽度L＝20 cm，轨道所在空间有方向竖直向下的匀强磁场．一质量m＝0.16 kg，长度与轨道等宽的导体棒ab静止在水平轨道与圆弧轨道连接处．当给导体棒通以I＝8 A的恒定电流后，导体棒沿圆弧运动的过程中始终与轨道垂直．导体棒ab速度最大时，其端点a、b和圆弧圆心O、O′连线与竖直方向的夹角为θ＝45°，重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是(　　)
A．导体棒中电流方向由b流向a
B．磁场的磁感应强度大小为0.5 T
C．导体棒在运动过程中受到的安培力大小为1.6 N
D．导体棒运动过程中轨道所受压力的最大值为1.6 N
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
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．云室中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
10．如图甲所示，带正电的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，所用的时间为t1.若加上垂直纸面向里的匀强磁场(如图乙所示)，且保持初速度仍为v0竖直向上抛出，小球上升的最大高度为h2，所用的时间为t2.若加上水平向右的匀强电场(如图丙所示)，且保持初速度仍为v0竖直向上抛出，小球上升的最大高度为h3，所用的时间为t3.不计空气阻力，则(　　)
　　　　
甲　　　　　　　　乙　　　　　　　丙
A．一定有h1＝h3 B．一定有t1C．一定有h3>h2 D．t1与t2无法比较
二、非选择题(本题共4小题，共40分)
11．(6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于纸面向________，磁感应强度大小B＝________．(已知重力加速度为g)
12．(9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__________．
13．(12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．
14．(13分)如图所示，两条光滑平行金属导轨固定在水平面上，左侧窄导轨间距为L，导轨间有方向竖直向下的匀强磁场；右侧宽导轨间距为2L，导轨间有方向竖直向上的匀强磁场，两侧磁场磁感应强度大小均为B.a、b两根导体棒分别静止放置在两侧导轨上，水平拉直的绝缘细线一端垂直系在b棒中点，另一端固定在墙上．现对a棒施加水平向右、大小为F的恒力，当a棒向右加速运动位移x时，连接b棒的细线恰好被拉断，此时立即撤去恒力F，两棒在导轨上继续运动．已知细线所能承受最大拉力为T，a、b两棒的质量分别为2m和m，电阻分别为2R和R，两棒始终与导轨垂直且接触良好，两侧导轨均足够长且电阻不计．求：
(1)细线被拉断的瞬间，a棒的速度大小；
(2)在细线拉断前，b棒中产生的热量；
(3)细线拉断之后，a棒中产生的热量．
答案解析
1、【答案】D　【解析】附近的被测金属物中感应出电流，则探测环中的发射线圈通的应是交变电流，C错误，D正确；因为探测坏中的发射线圈通的是交变电流，被测金属物中的磁通量也是变化的，所以探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报，B错误；违规携带的物品只要是金属就会被探测到，A错误．
2、【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，与电场强度方向相反，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、【答案】D　【解析】根据题图，由电阻定律R＝ρ可知，另一边的阻值为abc边的5倍，结合并联电路分流规律可知，通过另一边的电流为abc边的，由F＝BIL知另一边受到的安培力大小为F，方向与F相同，因此整个线框所受安培力大小为F合＝F＋F＝F，故选D．
4、【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、【答案】A　【解析】由洛伦兹力提供向心力有Bqv＝m，得R＝，粒子穿过铅板后速度减小，粒子在磁场中运动半径减小，由图可知正电子从上向下穿过铅板．由左手定则可知磁场的方向垂直于纸面向里，A正确，B、C、D错误．
6、【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、【答案】C　【解析】导体棒受到的安培力向右，根据左手定则，导体棒中电流方向由a流向b，A错误；导体棒ab速度最大时，有tan θ＝，导体棒受到的安培力为F安＝IBL，解得磁场的磁感应强度大小为B＝1 T，B错误；导体棒在运动过程中受到的安培力大小为F安＝IBL＝8×1×0.2 N＝1.6 N，C正确；导体棒受到的等效重力为mg等＝＝1.6 N，方向与竖直方向的夹角为θ＝45°，导体棒ab速度最大时，根据动能定理有F安r sin θ－mgr(1－cos θ)＝mv，根据牛顿第二定律有FN－mg等＝m，解得导体棒运动过程中轨道所受压力的最大值为FN＝1.6(3－2) N，D错误．
8、【答案】AD　【解析】a板电势高于b板，电子所受电场力方向向上．磁场方向垂直于纸面向里，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，磁场方向垂直于纸面向外，根据左手定则判断，洛伦兹力方向向上，两力可能平衡，符合题意，故D正确．
9、【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Ra10、【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；图乙加上垂直于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；图乙加上垂直于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．
11、【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的方向垂直于纸面向外．开始线圈所受安培力的方向向上，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、【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、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、解：(1)设细线被拉断的瞬间，a棒速度大小为va，此时对b棒有BIL＝T，
又I＝，得va＝.
(2)细线拉断前，a棒在运动位移x的过程中，由动能定理得Fx＋W安＝×2mv－0，
由功能关系得Q总＝－W安，
Qb＝Q总，
得Qb＝Fx－.
(3)细线断时，撤去外力F，此后a棒向右减速运动，b棒向左加速运动，当回路总磁通量不变时，a、b棒开始匀速运动，设a、b棒匀速运动的速度大小分别为v1、v2，有
ΔΦ＝B×2Lv1Δt－BLv2Δt＝0，
在两棒达到匀速运动前的过程中，对b棒由动量定理得
BLt＝mv2－0，
对a棒由动量定理得－B·2Lt＝2mv1－2mva，
得v1＝， v2＝.
由系统的能量转化与守恒定律得
Q＝×2mv－，
a棒中的焦耳热Qa＝Q，
可解得Qa＝.