资源简介

颐中外国语高级中学校2021-2022学年高二下学期3月第一次月考
物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题（每题3分共24分）
1．在电磁感应现象中，下列说法正确的是 （ ）
A．感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反
B．闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流
C．闭合线框放在匀强磁场中做切割磁感线运动，一定产生感应电流
D．感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化
2．如图所示，用细弹簧把一根硬直导线ab挂在形磁铁磁极的正上方，磁铁的左端为N极，右端为S极，开始时导线处于水平静止状态，当导线中通以由a向b的电流时，导线ab的运动情况是（从上往下看）（　　）
A．顺时针方向转动，同时上升
B．顺时针方向转动，同时下降
C．逆时针方向转动，同时上升
D．逆时针方向转动，同时下降
3．如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c中将有感应电流产生（　　）
A．向右做匀速运动 B．向右做加速运动
C．静止不动 D．向左做匀速运动
4．在菏泽市某居民小区内，有一辆平板三轮车上水平装载着一个长方形铝合金窗框，三轮车沿平直道路自西向东行驶。若考虑到地磁场的存在，且在三轮车运动的区域内地磁场可视为向下匀强磁场，则铝合金窗框将发生电磁感应现象，下列判断中正确的是（　　）
A．窗框内将产生感应电流，且俯视窗框时窗框中的感应电流沿顺时针方向
B．窗框内将产生感应电流，且俯视窗框时窗框中的感应电流沿逆时针方向
C．窗框内无感应电流，但窗框的北侧电势较低
D．窗框内无感应电流，但窗框的北侧电势较高
5．在如图所示的空间中，存在场强为E的匀强电场，同时存在沿x轴负方向，磁感应强度为B的匀强磁场．一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动．据此可以判断出
A．质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能减小，沿着z轴方向电势升高
B．质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能增大，沿着z轴方向电势降低
C．质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变，沿着z轴方向电势升高
D．质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变，沿着z轴方向电势降低
第5 题图 第6题图
6．如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于圆面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，AC、DE是圆的两条互相垂直的直径，在A点有一个粒子源，沿与AC成45°斜向上垂直磁场的方向射出各种不同速率的粒子，粒子的质量均为m，电荷量均为q，所有粒子均从CD段四分之一圆弧射出磁场，不计粒子的重力，则从A点射出的粒子速率满足的条件是（　　）
A．＞v＞ B．＞v＞
C．＞v＞ D．＞v＞
7．如图甲所示，一个圆形线圈用绝缘杆固定在天花板上，线圈的匝数为n，半径为r，总电阻为R，线圈平面与匀强磁场垂直，且下面一半处在磁场中，t＝0时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．在0~2t0的时间间隔内线圈内感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向
B．在0~2t0的时间间隔内线圈受到的安培力先向上后向下
C．在0~t0的时间间隔内线圈中感应电流的大小为
D．在t0时线圈受到的安培力的大小为
第7题图 第8题图
8．如图所示，宽度为l的有界匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为B，闭合等腰直角三角形导线框abc位于纸面内，直角边ab水平且长为2l，线框总电阻为R。规定沿abca方向为感应电流的正方向。导线框以速度v匀速向右穿过磁场的过程中，感应电流随时间变化规律的图象是（ ）
B．C．D．
二、多选题（每题4分，漏选得2分，错选不得分，共24分）
9．如图所示，一质量为m、带电荷量为q的粒子以速度v垂直射入一有界匀强磁场区域内，速度方向跟磁场左边界垂直，从右边界离开磁场时速度方向偏转角θ=30°，磁场区域的宽度为d，则下列说法正确的是（　　）
A．该粒子带正负电
B．磁感应强度B=
C．粒子在磁场中做圆周运动的半径R=d
D．粒子在磁场中运动的时间t=
10．如图所示，一个质量为m、带电荷量为+q的圆环，套在一根固定的足够长的水平粗糙绝缘直杆上，环直径略大于杆直径。直杆处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，圆环以初速度使其向右运动，最终圆环处于平衡状态，已知重力加速度为g，则（　　）
A．圆环向右运动过程中受到竖直向下的洛伦兹力 B．圆环运动过程中可能不受摩擦力
C．圆环最终可能会停下来D．圆环克服摩擦力做的功可能为
第12题图 第13题图
11．如图所示，带电平行板中匀强电场E的方向竖直向上，匀强磁场B的方向垂直纸面向里。一带电小球从光滑绝缘轨道上的A点自由滑下，经P点进入板间后恰好沿水平方向做直线运动。现使小球从较低的C点自由滑下，经P点进入板间，则小球在板间运动过程中（　　）
A．动能将会增大 B．电势能将会减小
C．所受静电力将会增大 D．所受洛伦兹力将会增大
12．如图所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小．质量为0.2 kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形，其有效电阻为0.1 Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B＝(0.4-0.2t) T，图示磁场方向为正方向．框、挡板和杆不计形变．则(　　)
A．t＝1s时，金属杆中感应电流方向从C到D
B．t＝3s时，金属杆中感应电流方向从D到C
C．t＝1s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1N
D．t＝3s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2N
13．如图，水平的平行虚线间距为d=60cm，其间有沿水平方向的匀强磁场．一个阻值为R的正方形金属线圈边长lA．线圈下边缘刚进磁场时加速度最小
B．线圈进入磁场过程中产生的电热为0.6J
C．线圈在进入磁场和穿出磁场过程中，电流均为逆时针方向
D．线圈在进入磁场和穿出磁场过程中，通过导线截面的电量相等
14．如图所示，平行金属导轨与水平面成 角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时（　　）
A．电阻R1消耗的热功率为
B．电阻R2消耗的热功率为
C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为
D．整个装置消耗的机械功率为
第II卷（非选择题）
实验题（15题8分，16题8分，共16分）
15．在第三次工业革命的今天，新材料的发现和运用尤为重要．我国某科研机构发现一种新型的半导体材料，目前已经知道这种半导体材料的载流子（参与导电的“带电粒子”）的电荷量的值是e（电子电量的绝对值），但不知道它的电性和载流子的数密度n（单位体积中载流子的数量）．为了测定这种材料中的载流子是带正电还是带负电，以及载流子的数密度，科学家把这种材料先加工成一块偏平的六面体样品，这块样品的长、宽和厚度分别为a、b、d（如图中所示）．现将这块样品接入电路中，且把靠外的偏平面标记为M，靠里的偏平面标记为N，然后在垂直于大平面的方向加上一个磁感应强度大小为B的匀强磁场．接通电键S，调节可变电阻R．使电路中产生合适的电流．然后用电压表判定M、N两个面的电势高低并测定M、N间的电压（也叫霍耳电压），从而得到这种半导体材料载流子的电性和数密度．
（1）当M的电势比N的电势低时，材料中的载流子带 电（填“正”或“负”）；（2分）
（2）为了测定载流子的数密度n，除题目中已给出的数据外，还需要测定的物理量有（写出物理量的含义并设定相应的符号） ；（4分）
（3）根据题设条件和你测定的物理量，写出载流子的数密度的表达式n= ．（2分）
16．在“研究电磁感应现象”的实验中，（每空2分）
（1）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈M连接，如图甲所示。当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为沿________（选填“顺时针”或“逆时针”）由a端开始绕至b端。
（2）如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，电流计指针将________；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将________。（以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”）
（3）在图乙中，某同学第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端，第二次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端慢慢滑到左端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度________（选填“大”或“小”）。
四、解答题（每题9分，共36分）
17．（9分）如图所示，倾角、宽度的光滑导轨，处于竖直向下的匀强磁场中。电源的电动势、内阻，电动机两端所加的电压、消耗的电功率、其线圈的电阻，质量的导体棒与导轨垂直且处于静止状态。重力加速度取，。
（1）求电动机对外做功的功率；
（2）求磁场的磁感应强度的大小；
（3）仅改变磁场，仍使导体棒处于静止状态，求磁感应强度的最小值和方向。
18．（9分）如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m、电荷量为q的质子，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出，求：
(1)加速器中匀强磁场B的方向和大小；
(2)设两D形盒间距为d，其间电压为U，电场视为匀强电场，质子每次经电
场加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周数；
(3)加速到上述能量所需时间。
19．（9分）在如图所示的直角坐标系第一象限与第三象限分布匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B未知，现在第三象限中从速度沿x轴正方向发射质量为m，带的离子，离子经电场后恰从坐标原点O射入磁场，经磁场偏后从x轴上距O点为的M点离开磁场（M点图中没有画出）离子重力不计。
（1）求电场强度为E的大小；
（2）求磁感应强度B的大小；
（3）离子从P点到M点所经历的时间t。
20．（9分）如图，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R，在金属线框的下方有一匀强磁场区，MN和是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直，现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，右图是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的速度一时间图象，图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量，
求：
（1）金属框的边长；
（2）磁场的磁感应强度；
（3）金属线框在整个下落过程中所产生的热量。
参考答案：
1．答案：D根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍原来磁场磁通量的变化，因此，当原磁场增强时，感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反，当原磁场减弱时，感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相同，A错误、D正确；闭合线框放在变化的磁场中，有磁通量发生变化才能产生感应电流，B错误；闭合线框放在匀强磁场中作切割磁感线运动，只有磁通量发生变化，才能有感应电流产生，C错误．
2．D在导线两侧取两小段，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向外，右侧一小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，当转动时，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转动，同时下降，ABC错误，D正确。故选D。
3．B要使线圈c中有感应电流产生，必须使穿过线圈c的磁通量发生变化。当导体棒ab做匀速运动或静止时，穿过线圈c的磁通量均不变，故线圈 c中均不能产生感应电流；当导体棒ab做变速运动时，切割磁感线产生的感应电流大小发生了变化，使得穿过线圈c的磁通量发生变化，因此能够产生感应电流。 故选B。
4．D AB．在泗水地磁场的竖直分量竖直向下，地磁场视为匀强磁场，则穿过穿过平放的长方形铝合金窗框的磁通量不变，铝合金窗框内没有感应电流产生，故AB错误；
CD．铝合金窗框自西向东运动，由右手定则可知，窗框的北侧电势较高，南侧电势较低，故 D正确，C错误。 故选D。
5．C由左手定则可知，质子所受的洛伦兹力方向沿z轴正向，由于质子做匀速运动，则所受电场力方向为z轴负向，大小等于洛伦兹力，即有
电场的方向沿z轴负向，故运动中电场力不做功，电势能不变；沿z轴正方向电势升高；ABD错误，C正确。 故选C。
6．C当粒子恰好从C点出射，由题知，圆心刚好在D点，如图所示
根据几何关系可得运动半径为
根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得
当粒子恰好从D点出射，圆心恰在AD的中点，如图所示
根据几何关系可得运动半径为 根据洛伦兹力提供向心力，
解得 故 ＞v＞ 故选C。
7．C A．由楞次定律可知，在0~2t0的时间间隔内线圈内感应电流始终沿顺时针方向，故A错误；
B．感应电流始终沿顺时针方向，由左手定则可知，在0~2t0的时间间隔内线圈受到的安培力先向下后向上，故B错误；
C．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
在0~t0的时间间隔 故C正确；
D．由题图乙所示图像可知，在时线圈所受安培力大小 故D错误。
8．D在时间内，由楞次定律判断可知，感应电流方向沿acba，是负值。t时刻线框有效的切割长度为 感应电流为
I与t成正比。在时间内，穿过线框的磁通量均匀增大，产生的感应电流不变，为
在时间内，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律判断可知，感应电流方向沿abca，是正值，感应电流为 I与线性关系，且是增函数。故选D。
9．AD A．粒子运动规律如图所示
由图可知，粒子在磁场中向下偏转，根据左手定则可知，粒子应带负电，A正确；
BC．由几何关系可知 解得 R=2d
根据洛伦兹力充当向心力 得 BC错误；
D．粒子在磁场中转过的圆心角为， D正确。 故选AD。
10．BCD A．根据左手定则可知圆环向右运动过程中受到竖直向上的洛伦磁力，故A错误；
B．当圆环的初速度时，圆环运动过程中不受摩擦力，故B正确；
C．当圆环的初速度时，圆环始终受到摩擦力作用，最终会停下来，故C正确；
D．当圆环的初速度时，圆环先做减速运动，当速度减小至时，圆环不再受摩擦力作用，将一直匀速运动下去，圆环减速过程中克服摩擦力做的功为 故D正确。
11．AD小球从A点滑下进入复合场区域时沿水平方向做直线运动，则小球受力平衡，判断可知小球带正电，则有 mg＝qE＋qvB从C点滑下刚进入复合场区域时，其速度小于从A点滑下时的速度，则有
小球向下偏转，重力做正功，静电力做负功，因为mg>qE，则合力做正功，小球的电势能和动能均增大，且洛伦兹力也增大，故A、D正确，B错误；C．由于板间电场是匀强电场，则小球所受静电力恒定，故C错误。故选AD。
12．AC 当t=1s时，则由磁感应强度随时间变化规律是，可知，磁场在减小，根据楞次定律可得，金属杆中感应电流方向从C到D，故A正确；当t=3s时，磁场在反向增加，由楞次定律可知，金属杆中感应电流方向从C到D，故B错误；当在t=1s时，由法拉第电磁感应定律，则有；
再由欧姆定律，则有感应电流大小；则t=1s时，那么安培力大小；由左手定则可知，安培力垂直磁场方向斜向上，则将安培力分解，那么金属杆对挡板P的压力大小，故C正确；同理，当t=3s时，感应电动势仍为E=0.1V，电流大小仍为I=1A，由于磁场的方向相反，由左手定则可知，安培力的方向垂直磁感线斜向下，根据力的合成，则得金属杆对H的压力大小为，故D错误；
13．AC AB．PQ突然向左运动，根据右手定则可知，电流方向由P到Q，即闭合回路PQRS中电流沿顺时针方向，又由安培定则可知，回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，故环形金属线框T的磁通量将变大，由楞次定律可知，T中将产生沿逆时针方向的感应电流，故A正确B错误；
CD．线框T的磁能量变大，由楞次定律可知，T有收缩的趋势，以阻碍磁通量的增大，PQ中有由P到Q的电流，由左手定则可知，PQ受到的安培力向右，故C正确D错误。
故选AC。
14．BCD A．设ab长度为L，磁感应强度为B，电阻均为R，电路中感应电动势为
ab中感应电流为ab所受安培力为电阻R1消耗的热功率为
电阻R2消耗的功率与R1消耗的功率相等，故A错误，B正确；C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为
故C正确；D．整个装置消耗的机械功率为故D正确。故选BCD。
15． （1）负（3分）；（2）电路中的电流强度（电流表的读数）I，M、N间的电压（电流表的读数或霍耳电压）U（各2分）； （3）（3分）．
（1）根据左手定则，载流子如果是正电荷，M板将带正电，是高电势，因此材料中的载流子带负电．
（2）根据（3）中的最简式，可知还需要测量I和U．
（3）电流的微观解释是I=neSv，横截面积S=bd，电压达到稳定以后有qvB=qE，场强与电势差的关系是U=dE，联立以上各式得．考点：本题考查左手定则、霍尔效应．
16． 顺时针 向左偏 向右偏 大
（1）[1]将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，穿过线圈的磁场方向向下，磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，电流计指针向左偏转，说明电流从左端流入电流计，由安培定则可知，俯视线圈，其绕向为沿顺时针方向由a端开始绕至b端。（2）[2][3]如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明B中磁通量增加时电流计指针向右偏转；合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，穿过B线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏转；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，A线圈中的电流增大，穿过B线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏转。（3）[4]第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端，A线圈的电流变化快，电流产生的磁场变化快，穿过B线圈的磁通量变化快，B线圈中的感应电动势大，感应电流大，电流计的指针摆动的幅度大；同理可知，第二次电流计的指针摆动的幅度小，故第一次比第二次指针摆动幅度大。
17．（1）3.68W；（2）0.75T；（3）0.6T，方向垂直导轨平面向下
（1）通过电动机的电流为电动机对外做功的功率
（2）导体棒与导轨垂直且处于静止状态，根据平衡条件解得其中，安培力根据闭合电路欧姆定律解得 ，
（3）当磁场方向垂直导轨平面向下时，安培力沿导轨向上，此时磁感应强度最小
解得
18．(1)，方向垂直于纸面向里；(2)；(3)
(1)带电粒子在磁场中做匀圆周运动，由Bqv＝得v＝又E＝mv2＝m()2所以B＝，方向垂直于纸面向里
(2)带电粒子每经过一个周期被电场加速二次，能量增加2qU，则E＝2qUn，n＝
(3)可以忽略带电粒子在电场中运动的时间，又带电粒子在磁场中运行周期T＝，所以t总＝nT＝×＝＝
19．（1）；（2）；（3）
（1）离子在电场中做类平抛运动，在竖直方向水平方向L = v0t又解得
（2）进入磁场的竖直速度得，
则θ = 60°带电粒子进入磁场后做匀速圆周运动有根据几何关系有
解得（3）离子在磁场中运动的时间
在电场中的运动时间离子从P点到M点所经历的时间
（1）（2）（3）
（1）由图可知：线圈进入磁场后作匀速直线运动，速度大小为v1，经历时间为则：金属边长
（2）线框受力平衡
（3）进入磁场过程中，由于匀速运动，减小的重力势能全部转化为焦耳热在线框离开磁场过程中，由能量守恒得整个过程产生的焦耳热为
答案第1页，共2页

展开更多......

收起↑