江蘇省無錫市錫東高級中學2023-2024學年高二下學期3月月考物理試題

2023—2024學年度第二學期階段性考試高二物理試卷考試時間：75分鐘；分值：100分一、單選題（本大題共10題，共40分）1.如圖所示，長為的導線放在相互平行的金屬導軌上，導軌寬度為，通過的電流為，垂直于紙面的勻強磁場的磁感應強度為，則所受的磁場力的大小為（）A. B. C. D.2.下列關于教材中四幅插圖的說法，不正確的是（）甲乙丙丁A.圖甲中，搖動手柄使得蹄形磁鐵轉動，則鋁框會同向轉動，且比磁鐵轉的慢B.圖乙是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時，線圈中會產生大量熱量，從而冶煉金屬C.圖丙，當人對著話筒講話時線圈會產生強弱變化的電流，這利用了電磁感應原理D.圖丁是毫安表的表頭，運輸時要把正、負接線柱用導線連在一起，這是為了保護電表指針，利用了電磁阻尼原理3.據(jù)報道，我國實施的“雙星”計劃發(fā)射的衛(wèi)星中放置了一種“磁強計”，用于測定地磁場的磁感應強度等研究項目。磁強計的原理如圖所示：電路中有一段金屬導體，它的橫截面積是寬為、高為的長方形，放在沿軸正方向的勻強磁場中，導體中通有沿正方向、大小為的電流。已知金屬導體單位體積中的自由電子數(shù)為，電子電量為。金屬導電過程中，自由電子做定向移動可視為勻速運動。若測出金屬導體前后兩個側面間（為前側面，為后側面）的電勢差為，那么（）A.前側面電勢高， B.前側面電勢高，C.后側面電勢高， 后側面電勢高，4.如圖所示的電路中，，和是三個阻值恒為的相同小燈泡，是自感系數(shù)相當大的線圈，其直流電阻也為。下列說法正確的是（）A.接通瞬間，最亮，穩(wěn)定后、和亮度相同B.接通瞬間，最亮，穩(wěn)定后比、亮C.電路穩(wěn)定后斷開時，、和亮一下后一起熄滅D.電路穩(wěn)定后斷開時，閃亮一下再熄滅，和立即熄滅5.如圖所示，由均勻導線制成的半徑為的圓環(huán)，以速度勻速進入一磁感應強度大小為的勻強磁場。當圓環(huán)運動到圖示位置時，、兩點的電勢差為（）A. B. 6.如圖所示，置于勻強磁場中的金屬圓盤中央和邊緣各引出一根導線，與套在鐵芯上部的線圈相連，套在鐵芯下部的線圈引出兩根導線接在兩根水平光滑導軌上，導軌上有一根金屬棒靜止處在垂直于紙面向外的勻強磁場中下列說法正確的（）A.圓盤順時針加速轉動時，棒將向右運動B.圓盤逆時針減速轉動時，棒將向右運動C.圓盤順時針勻速轉動時，棒將向右運動D.圓盤逆時針加速轉動時，棒將向右運動7.如圖所示是質譜儀的工作原理圖。帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器。速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為和。平板上有可讓粒子通過的狹縫和記錄粒子位置的膠片。平板下方有磁感應強度為的勻強磁場。下列說法中正確的是（）A.質譜儀不能用來分析同位素B.速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向內C.能通過狹縫的帶電粒子的速率等于D.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫，粒子的比荷越大8.某一金屬圓環(huán)處于勻強磁場中，環(huán)面垂直于磁場，如圖甲所示。磁感應強度隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示。取磁場垂直于環(huán)面向里為正方向，則下列說法不正確的是（）甲乙A.時間內，金屬環(huán)先出現(xiàn)擴張再出現(xiàn)收縮趨勢B.時間內，環(huán)中感應電流方向一直沿順時針C.時間內，環(huán)中感應電動勢先減小后增大D.時間內，環(huán)上某一段受到的安培力先變大后變小9.如圖所示為某回旋加速器示意圖，利用回旋加速器對粒子進行加速，此時形盒中的磁場的磁感應強度大小為，形盒縫隙間電場變化周期為，加速電壓為。忽略相對論效應和粒子在形盒縫隙間的運動時間，下列說法中正確的是（）A.粒子從磁場中獲得能量B.保持、和不變，該回旋加速器可以加速質子C.只增大加速電壓粒子在回旋加速器中運動的時間變短D.只增大加速電壓粒子獲得的最大動能增大10.如圖所示，在邊長為的正三角形區(qū)域內有垂直直面向外的勻強磁場，一邊長為的菱形單匝金屬線框的底邊與在同一直線上菱形線框的。使線框保持恒定的速度沿平行于方向勻速穿過磁場區(qū)域。以邊剛進磁場時為零時刻，規(guī)定導線框中感應電流沿順時針方向時為正，則感應電流與時間的關系圖線可能正確的是（）A. B.C. D.二、非選擇題（本大題共5小題，共60分）11.（本題15分）某興趣小組在探究感應電流的產生條件和影響感應電流方向的因素。圖a圖b圖c（1）圖a中，將條形磁鐵從圖示位置先向上后向下移動一小段距離，出現(xiàn)的現(xiàn)象是__________。A.燈泡、均不發(fā)光 B.燈泡、交替短暫發(fā)光C.燈泡短暫發(fā)光、燈泡不發(fā)光 D.燈泡不發(fā)光、燈泡短暫發(fā)光（2）通過實驗得知：當電流從圖b中電流計的正接線柱流入時指針向右偏轉；則當磁體__________（選填“向上”或“向下”）運動時，電流計指針向右偏轉。（3）為進一步探究影響感應電流方向的因素，該小組設計了如圖c的電路，請用實線完成其余部分電路的連接__________。（4）若圖c電路連接正確，在閉合開關前，滑動變阻器滑片應移至最__________（選填“左”或“右”）端（5）若圖c電路連接正確，開關閉合瞬間，指針向左偏轉，則將鐵芯從線圈中快速抽出時，觀察到電流計指針__________。A.不偏轉 B.向左偏轉 C.向右偏轉12.（本題8分）如圖，在傾斜固定的粗?平行導軌上端接入電動勢、內阻的電源和滑動變阻器，導軌的間距，傾角。質量的細金屬桿垂直置于導軌上，整個裝置處在垂直軌道平面向下的磁感應強度的勻強磁場中，圖中未畫出，細金屬桿保持靜止，導軌與桿的電阻不計。細桿與導軌間的動摩擦因數(shù)（最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力），，。調節(jié)滑動變阻器使，求：（1）金屬桿中電流；（2）金屬桿所受的安培力大小__________？（3）金屬桿所受的摩擦力大小__________？13.（本題8分）現(xiàn)代科技可以利用電場、磁場對帶電粒子的作用來控制其運動軌跡，讓其到達所需的位置，在現(xiàn)代科學技術、生產生活、儀器電器等方面有廣泛的應用。如圖所示，質量為，電荷量為（）的帶電粒子以速度由點射入太極圖，太極圖內部存在方向相反、磁感應強度大小相等的勻強磁場，大圓的圓心為，半徑為，內部兩個半圓的圓心、在同一直徑上，半圓直徑均為圓的半徑。曲線右下側的磁場方向垂直紙面向里。粒子垂直進入磁場時方向與間的夾角為，并恰好通過點進入左上方磁場并從點射出。不計粒子受到的重力，求：（1）勻強磁場的磁感應強度大?。唬?）粒子在磁場中的運動時間。14.（本題14分）如圖甲所示，在一個正方形金屬線圈區(qū)域內存在著磁感應強度隨時間變化的勻強磁場，磁場的方向與線圈平面垂直。金屬線圈所圍的面積，匝數(shù)，線圈電阻的阻值為。線圈與阻值的定值電阻構成閉合回路。勻強磁場的磁感應強度隨時間變化的情況如圖乙所示，時間內圖線為曲線，其余時間內圖線為直線。求：甲乙（1）時通過電阻的感應電流的大小和方向；（2）時刻，線圈端點、間的電壓；（3）在時間內通過電阻的電荷量。15.（本題15分）如圖所示，在空間建立直角坐標系。在軸上方整個空間存在垂直紙面向里的勻強磁場，在軸下方整個空間存在沿軸負方向的勻強電場。軸上的點到坐標原點距離為，一電子由點從靜止開始釋放，在電場中加速后，以速度從軸上點進入磁場，電子第二次經過軸前先經過第一象限的點，點坐標為。求：（1）電子經過點時速度的方向與軸正方向的夾角；（2）電場強度大小與磁感應強度大小的比值；（3）電子從處釋放后到第次經過軸所用的時間。

2023—2024學年度第二學期階段性考試高二物理試卷參考答案1.C【詳解】由公式得，故選.2.B【詳解】A.由電磁驅動原理，圖甲中，搖動手柄使得蹄形磁鐵轉動，則鋁框會同向轉動，且比磁鐵轉的慢，即同向異步，A正確，不符合題意；B.圖乙是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時，爐內金屬塊中會產生渦流，金屬塊中就會產生大量熱量，從而冶煉金屬，B錯誤，符合題意；C.圖丙中，當人對著話筒講話時線圈就做受迫振動，線圈在磁場中運動，線圖中會產生強弱變化的電流，這利用了電磁感應原理，C正確，不符合題意；D.圖丁是毫安表的表頭，運輸時要把正、負接線柱用導線連在一起，這是為了保護電表指針，利用了電磁阻尼原理，D正確，不符合題意。故選B。3.C【詳解】電流的方向沿軸正向，則電子定向移動的方向沿軸負向，根據(jù)左手定則，可知電子向前側面偏轉，則前側面帶負電，后側面帶正電，后側面的電勢較高，前后兩側面間產生電勢差，當電子所受的電場力與洛倫茲力平衡時，前后兩側面間產生恒定的電勢差。因而可得，解得故選。4.A【詳解】AB.由于接通時，線圈阻礙電流的增加，相當于斷路，流經的電流大，故最亮，穩(wěn)定后因線圈直流電阻也為，流經三燈泡的電流相同，故亮度相同，故A正確，B錯誤；CD.如圖所示電路穩(wěn)定后斷開時，和形成閉合回路，因流經線圈電流與斷開前流過的電流相同，故不會閃亮一下再熄滅，而是慢慢熄滅，和立即熄滅，故CD錯誤。故選A。5.D【詳解】有效切割長度即、連線的長度，如圖所示由幾何關系知有效切割長度為，所以產生的電動勢為電流的方向為，所以，由于在磁場部分的阻值為整個圓的，所以故選D。6.D【詳解】A.由右手定則可知，圓盤順時針加速轉動時，感應電流從圓心流向邊緣，線圈中產生的磁場方向向下且磁場增強。由楞次定律可知，線圈中的感應磁場方向向上，由右手螺旋定則可知，棒中感應電流方向由，由左手定則可知，棒受的安培力方向向左，棒將向左運動，選項A錯誤；B.若圓盤逆時針減速轉動時，感應電流從邊緣流向圓心，線圈中產生的磁場方向向上且磁場減小。由楞次定律可知，線圈中的感應磁場方向向上，由右手螺旋定則可知，棒中感應電流方向由，由左手定則可知，棒受的安培力方向向左，棒將向左運動，選項B錯誤；C.當圓盤順時針勻速轉動時，線圈中產生恒定的電流，那么線圈的磁通量不變，則棒沒有感應電流，則將不會運動，選項C錯誤；D.由右手定則可知，圓盤逆時針加速轉動時，感應電流從邊緣流向中心，線圈中產生的磁場方向向上且磁場增強，由楞次定律可知，線圈中的感應磁場方向向下，由右手螺旋定則可知，棒中感應電流方向由，由左手定則可知，棒受的安培力方向向右，棒將向右運動，選項D正確。故選D。7.D【詳解】AC.設加速電壓為，則離子在加速電場中根據(jù)動能定理有離子在速度選擇器中恰好做勻速直線運動通過狹璉時應滿足，可得離子通過狹煡后在磁場中偏轉，由洛倫茲力充當向心力有，聯(lián)立解得，則可知，能通過狹縫的帶電粒子的速率等于，而所有能通過狹縫的離子會因比荷的不同，而在磁場中做圓周運動時的軌跡半徑不同，從而達到分析同位素的目的，故AC錯誤；B.根據(jù)題圖可知，離子要被加速電場加速，則離子必定帶正電，加速后的離子進入速度選擇器后所受電場力水平向右，因此其所受洛倫茲力必定向左，根據(jù)左手定則可知，速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外，故B錯誤；D.根據(jù)可知，粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫，則說明離子在磁場中做圓周運動的軌跡半徑越小，則應越小，而離子的比荷應越大，故D正確。故選D。8.A【詳解】A.時間內，磁場是先增強后減弱，根據(jù)楞次定律的“增縮減擴”，可知金屬環(huán)是先有收縮的趨勢后有擴張的趨勢，C符合題意；B.時間內，磁場先是正向減小，然后再反向增大，根據(jù)楞次定律的“增反減同”，可知感應電流一直沿順時針方向，B不符合題意；C.根據(jù)法拉第電磁感應定律，圓環(huán)內感應電動勢為可知感應電動勢大小正比于磁場的變化率。如圖所示在時間內，磁場的變化率也就是圖像的斜率先減小后增大，所以環(huán)中感應電動勢先減小后增大，C不符合題意；D.安培力大小為。時刻磁感應強度為零，所以安培力為零；時刻感應電流為零，所以安培力也為零。中間時刻安培力不為零，所以安培力是先增大后減小，D不符合題意。故選A。9.C【詳解】A.粒子在磁場中運動時，磁場的作用只改變粒子的運動方向，不改變粒子的運動速度大小，粒子只在加速電場中獲得能量，A錯誤；B.粒子在磁場中運動的周期由于質子與粒子的比荷不同，保持、和不變的情況下不能加速質子，B錯誤；C.由，解得，粒子射出時的動能粒子每旋轉一周增加的動能是，動能達到時粒子旋轉的周數(shù)是，則有每周的運動時間，則粒子在回旋加速器中的運動時間，若只增大加速電壓，粒子在回旋加速器中運動的時間變短，C正確；D.設回旋加速器的最大半徑是，因此粒子在最大半徑處運動時速度最大，根據(jù)解得，射出時的最大動能是若只增大加速電壓，由上式可知，粒子獲得的最大動能與加速器的半徑、磁感應強度以及電荷的電量和質量有關，與加速電場的電壓無關，D錯10.B【詳解】線框進入磁場時，根據(jù)楞次定律可以判斷出感應電流的方向為順時針，所以感應電流為正值，由于邊與邊平行，所以邊進入磁場后線框切割磁感線的有效長度一直為根據(jù)，可知，有效切割長度不變，電流都不變。線框全部進入磁場后，由幾何關系可知，點即將從邊穿出，在穿出磁場過程中根據(jù)楞次定律，可判斷出感應電流方向為逆時針，所以電流為負值。線框在穿出磁場的過程中有效切割長度從0開始增大到后又逐漸減小到0，根據(jù)，可知，電流先增大后減小。11.【詳解】（1）[1]條形磁鐵向上移動一小段距離，穿過螺線管的磁感線減少，向下移動一小段距離，穿過螺線管的磁感線增加，移動方向不同，產生的感應電流方向不同，根據(jù)二極管具有單向導電性可知燈泡、交替短暫發(fā)光，ACD錯誤，B正確。故選B。（2）[2]當磁體向上運動時，穿過螺旋管的磁通量為豎直向下的減少，根據(jù)楞次定律，可知線圖中的感應電流產生的磁場豎直向下，根據(jù)右手螺旋定則可知電流從正接線柱流入，指針向右偏；故磁體向上運動。（3）[3]根據(jù)感應電流產生的條件可知，要想進一步探究影響感應電流方向的因素，需要組成一個閉合回路，還需要一個含有電源的電路形成一個電磁鐵，電路連接如圖所示（4）[4]閉合開關瞬間，電路中電流增多，電磁鐵的磁性增強，穿過螺線管的磁感線增多，會產生感應電流，為了防止產生的感應電流過大燒壞電流表，閉合開關前需要將滑動變阻器的滑片移到最左端。（5）[5]開關閉合瞬間，穿過螺線管的磁通量增多，根據(jù)題意可知指針向左偏轉，所以將鐵芯從線圈中快速抽出時，穿過螺