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上海市松江二中2024-2025学年高二（上）月考物理试卷（12月份）
一、填空题：本大题共11小题，共46分。
1.两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互______选填“排斥”或“吸引”，当通以相反方向的电流时，它们相互______选填“排斥”或“吸引”。
2.如图所示是一种磁电式仪表的原理图。是带指针绕在铁芯上可转动的线圈，线圈置于磁场中，、为两个接线柱。线圈所在的是磁场是______选填“匀强磁场”或“非匀强磁场”；如指针向右偏转，电流从哪个接线柱流入电表？______。选填“”或“”
3.阴极射线管为其阴极，当放在与平行的磁场中时，电子束的运动轨迹______偏转，当放在如图所示的蹄形磁铁的、两极间时，电子束的运动轨迹______偏转。选填“向上”、“向下”或“不发生”
4.如图所示洛伦兹力演示仪用于观察运动电子在磁场中的运动，结构如图所示。不考虑地磁场和重力的影响。
不加磁场时电子束的径迹是______。选填“直线运动”或“圆周运动”
加磁场并调整磁感应强度可使电子束径迹形成一个圆周。保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度，电子束圆周的半径______。选填“增大、“减小”、“不变”或“不能确定”
保持出射电子的速度不变，要减小电子束圆周的半径，应______磁感应强度。选填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”
5.如图所示，回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个形金属盒。两金属盒处在垂直于盒面的匀强磁场中，、分别与高频交流电源两极相连接，在两个形盒之间的狭缝区域形成电场。粒子由加速器的中心附近进入加速器，粒子从______填“磁场”或“电场”中获得能量，粒子每次经过形盒区域，轨迹半径越来越大，粒子在磁场回转所用的时间______填“保持不变”或“越来越长”。
6.如图所示为质谱仪的工作原理图，若干种带电粒子经过加速电场加速后，垂直射入速度选择器，速度选择器中的电场强度大小为、磁感应强度大小为，电场方向、磁场方向、离子速度方向两两垂直。沿直线通过速度选择器的粒子接着进入磁感应强度大小为的匀强磁场中，沿着半圆周运动后到达照相底片上形成谱线。
速度选择器中的磁场方向为______。
不计带电粒子所受的重力和带电微粒之间的相互作用，带电粒子通过狭缝的速度大小为______。
若测出谱线到狭缝的距离为，则带电粒子的比荷为______。
7.如图所示，通电螺线管竖直放置，半径小于螺线管的铜环沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中环面始终保持水平。铜环先后通过轴线上、、位置时的加速度分别为、、，则加速度的大小 ______、 ______。均选填“”“”或“”。
8.如图所示，是一根固定的通电长直导线，电流方向向上。今将一矩形金属线框放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘。
当导线中的电流突然增大时，线框中产生的感应电流方向为______时针方向；
当用外力将线框向右拉动时，线框中产生的感应电流方向为______时针方向。
9.如图所示，小金属环和大金属环重叠在同一平面内，两环相互绝缘，小环有一半面积在大环内，当大环接通电源的瞬间，小环是否有感应电流，如果有方向如何？______。
10.如图所示，虚线框内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于匀强磁场中，正方形线框的边与虚线框平行。线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，则在正方形线框移出的过程中，线框的一边、两点间电势差的绝对值大小关系是______四幅图中分别用，，，表示。
11.如图所示，、为两根水平固定的导电导轨，、为两根导体棒，搁在导轨上，且都与导轨垂直。现将一条形磁体的极竖直向下插入两导体棒与导轨组成的闭合回路中，如图画出在磁铁向下运动时，和导体棒所受磁场力方向，两导体棒互相______。填“靠近”或“远离”
二、作图题：本大题共1小题，共8分。
12.通电导线在磁场中力的作用，运动的电荷在磁场中会受到洛伦兹力的作用，如下四图中的两个量的方向，试标出第三个量的方向或做必要文字说明。
三、简答题：本大题共1小题，共8分。
13.有一种非接触式电源供应系统，这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。其工作原理可用两个左右相邻或上下相对的线圈来说明，如图所示。
判断下列说法正确与否，用“”或“”表示：
若线圈中输入电流，则线圈中会产生感应电动势______。
只有线圈中输入变化的电流，线圈中才会产生感应电动势______。
线圈中电流越大，线圈中感应电动势也越大______。
线圈中电流变化越快，线圈中感应电动势越大______。判断对错
四、计算题：本大题共4小题，共38分。
14.如图所示，有一磁感应强度的匀强磁场，、为垂直于磁场的同一平面内的两点，它们之间的距离，今有一电子在此磁场中运动，它经过点时的速度的方向和磁场方向垂直，且与间的夹角，若此电子在运动中经过了点电子的质量，子的电量问：
画出电子在点时所受的洛伦兹力方向；
电子第一次经过点的速度应是多大？
电子从点到点所用的时间是多少？
15.如图所示，单匝线圈在外力作用下以速度向右匀速进入匀强磁场，第二次又以匀速进入同一匀强磁场。求：
第一次进入与第二次进入时线圈中电流之比为______；
第一次进入与第二次进入过程中线圈中通过的电量之比为______；
第一次进入与第二次进入过程中线圈产生热量之比为______。
16.如图所示，有两根和竖直方向成角的光滑平行的金属轨道，下端接有电阻，空间有垂直于轨道平面向下、磁感应强度为的匀强磁场，一根电阻为、长为与金属轨道间距近似相等、质量为的金属杆从轨道上端由静止开始滑下，金属杆与轨道接触良好，且金属杆的运动方向始终与杆垂直。
电路中的电流、金属杆所受的安培力如何变化？
当金属杆速度为时，求金属杆的加速度。
经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大值。求最大速度。
17.如图所示，半径为的圆形区域内有磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。半径为的金属圆环与磁场同心放置，磁场与环面垂直，其中，。金属环上接有灯、，两灯的电阻均为，一金属棒与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计。取，结果保留两位小数
若棒以的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径的瞬间中的电动势和通过灯的电流。
撤去金属棒后使磁场随时间均匀变化，其变化率为，求灯的功率。
1.【答案】吸引 排斥
2.【答案】非匀强磁场
3.【答案】不 向下
4.【答案】直线运动 增大 增大
5.【答案】电场 保持不变
6.【答案】垂直纸面向外
7.【答案】
8.【答案】顺 逆
9.【答案】有感应电流；逆时针方向。
10.【答案】。
11.【答案】靠近
12.【答案】解：第一个图：掌心垂直于，拇指与方向一致，四指指向外侧，故电流垂直于纸面向外；
第二个图：拇指与方向一致，四指指向外侧，掌心垂直于，故磁场方向斜向右上方，且与垂直；
第三个图：四指与正电荷与磁场垂直的分速度方向一致，掌心垂直于，拇指即为正电荷受力方向，故正电荷受力垂直于纸面向外；
第四个图：四指与负电荷运动的反方向一致，掌心垂直于，拇指即为负电荷受力方向，故负电荷受力竖直向上。
答：见解析。
13.【答案】错误 正确 错误 正确
14.【答案】解：由左手定则可知，电子所受洛伦兹力方向：垂直于斜向右下方，如图所示．
电子在磁场中做匀速圆周运动，粒子运动轨迹如图所示
由几何知识可知，为弦切角，圆弧所对的圆心角为，
即，为等边三角形，则电子做圆周运动的轨道半径
洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
电子做圆周运动的周期：
电子从到所用时间
代入数据解得：
答：电子在点时所受的磁场力的方向如图所示；
若此电子在运动后来又经过点，则它的速度应是；
电子从点到点所用的时间是。
15.【答案】： ： ：
16.【答案】解：金属杆从静止开始下滑，开始切割磁感线，因为金属杆通过导轨和电阻组成一个闭合回路，所以会产生感应电流，随着金属杆速度的增加，产生的感应电动势越来越大，则电路中的电流逐渐增大，金属杆受到的安培力逐渐增大，当金属杆受到的安培力和重力沿导轨的分力平衡时，金属杆匀速下滑，电路中的电流不变，金属杆受安培力是一个定值。所以整个过程中电路中的电流逐渐增大，增大到一定值后保持不变，金属杆受安培力逐渐增大，增大到和重力沿导轨的分力相等后保持不变；
金属棒产生的感应电动势为
电路中的电流为
金属杆所受安培力为
根据牛顿第二定律有
联立以上各式解得
。
当加速度为零时金属杆的速度最大，即
解得：
答：电路中的电流逐渐增大到某一值后保持不变、金属杆所受的安培力逐渐增大到和重力沿导轨分力相等后保持不变；
当金属杆速度为时，金属杆的加速度为。
经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大值。求最大速度为。
17.【答案】解：金属棒向右滑动瞬间，根据法拉第电磁感应定律，可知金属棒中的感应电动势为：，解得：；
由图可知，两灯并联，由闭合电路欧姆定律，结合金属棒电阻不计，可知灯的两端电压与电源电动势相等，故电流，解得：；
磁场均匀变化时，根据法拉第电磁感应定律，圆环中的感应电动势为：，；
由图可知，两灯串联，由闭合电路欧姆定律，可计算通过灯的电流；
根据电功率公式，可计算灯的功率为，解得：。
答：金属棒中的感应电动势为；通过灯的电流为；
灯的功率为。
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