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高二年级3月份阶段性检测物理试题
单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1．青岛某中学探究小组将一条通电导线水平放置，导线中电流方向由南向北。则通电导线受到地磁场的安培力方向（　　）
A．向东 B．向西 C．向南 D．向北
2．小越将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，手握条形磁铁静止在线圈的正上方，此时电子秤的示数为。则当磁铁远离线圈时（　　）
A．线圈有扩张的趋势
B．电子秤的示数大于
C．电子秤的示数等于
D．线圈中产生的电流沿顺时针方向（俯视）
3．如图所示，水平地面上放一条形磁铁，磁铁N极上方用弹簧吊着一水平导体棒与磁铁垂直，导体棒中通入垂直纸面向里的电流，且磁铁始终保持静止。则下列说法正确的是（　　）
A．与导体棒未通电之前相比，弹簧的弹力变小
B．与导体棒未通电之前相比，地面受到磁铁的压力变小
C．与导体棒未通电之前相比，弹簧的弹力仍然沿竖直方向
D．导体棒通电后，条形磁铁受到桌面的摩擦力的方向水平向左
4．如图所示，间距为L且足够长的金属导轨固定在水平面上，导轨电阻忽略不计，竖直向下的匀强磁场范围足够大，磁感应强度为B。导轨左端用导线连接阻值为R的定值电阻，阻值为R的导体棒垂直于导轨放置，与导轨接触良好。导体棒从导轨的最左端以速度v匀速向右运动的过程中（ ）
A．回路中的电流逐渐变大
B．回路中电流方向沿顺时针（俯视）
C．导体棒两端的电压大小为
D．导体R的发热功率先变大后变小
5．如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场强度为，方向沿竖直方向，磁感应强度为，方向垂直纸面向里。一质量为的带电微粒，在该场区内沿竖直平面做半径为的匀速圆周运动，已知重力加速度为，则可判断该微粒（　　）
A．一定沿逆时针方向运动
B．一定是带电量为的正电荷
C．运动的速率一定为
D．运动的周期为
6．如图所示，某空间存在水平向右的匀强电场和垂直纸面方向的匀强磁场（图中未画出），一质量为m的带正电粒子恰能以速度v沿图中虚线所示的轨迹做直线运动，粒子的运动轨迹与水平方向的夹角为60°，匀强电场的电场强度大小为E，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）
A．匀强磁场的方向垂直纸面向外
B．匀强磁场的磁感应强度大小为
C．粒子的电荷量为
D．若粒子运动过程中磁场突然消失，则粒子可能做匀减速直线运动
7．南极科考人员使用磁强计测定地磁场的磁感应强度，其原理可简化为如图所示模型，电路中有一段长方体形状的金属导体、长、宽、高分别为，放在沿轴正方向的匀强磁场中，导体中电流沿轴正方向，大小为。已知金属导体单位体积中的自由电子数为，电子电荷量为，自由电子的定向移动可视为匀速运动，测出的金属导体前后两个表面间电压为，则（　　）
A．金属导体的前表面电势较高
B．地磁场的磁感应强度为
C．自由电子定向移动的速度大小为
D．导体中每个自由电子所受洛伦兹力的大小为
8．如图甲所示，正方形线圈abcd内右半部分存在垂直于线圈的匀强磁场，已知线圈匝数，边长，线圈总电阻，线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示，线圈始终静止在粗糙的水平面。规定垂直平面向里为磁场的正方向，则线圈产生的感应电流I（规定顺时针为电流正方向）、受到的安培力F安（取向右为正方向）、受到的摩擦力f（取向右为正方向）和产生的焦耳热Q随时间t变化的图像，正确的是（　　）
A． B．
C． D．
多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
9．2022年12月28日我国中核集团全面完成了230MeV超导回旋加速器自主研制的任务，标志着我国已全面掌握小型化超导回旋加速器的核心技术，进入国际先进行列。置于真空中的D形金属盒半径为R，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，交流加速电压大小恒为U。若用此装置对氘核（）加速，所加交变电流的频率为f。加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，下列说法正确的是（ ）
A．所加的交变电流的周期与氘核在磁场中运动的周期要相等
B．仅减小加速电压U，氘核（）加速次数增多
C．粒子获得的最大动能与D形盒的半径R无关
D．若用该加速器加速粒子（）需要把交变电流的频率调整为2f
10．在如图甲所示的电路中，电阻，圆形金属线圈的半径为，电阻为R，匝数为n，半径为的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，其余导线的电阻不计。闭合开关S，下列说法正确的是（　　）
A．流过电阻的电流方向向下
B．时刻，圆形金属线圈的磁通量为
C．电阻两端的电压为
D．时间内，通过上的电荷量为
11．如图所示，竖直平面内有一半径为的圆形区域内存在着垂直于该平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。一质量为、电荷量为的带电粒子（不计重力）以速度沿水平方向从点射入磁场，其速度方向与半径的夹角为，经过一段时间后，粒子恰好从点正下方的点射出磁场，下列说法正确的是（　　）
A．该粒子入射的速度大小为
B．该粒子在磁场中运动的时间为
C．若只改变带电粒子的入射方向，其在磁场中的运动时间可能变长
D．若带电粒子的入射点向下平移，其射出磁场的位置在点左侧
12.如图，匀强磁场I、Ⅱ的边界P、Q、M水平，两磁场的方向相反，磁感应强度大小均为B，磁定场I的宽度为L，磁场Ⅱ的宽度大于L。边长为L、质量为m、电阻为R的正方形金属线框待abcd自距磁场边界P上方L处自由下落，当ab边刚进磁场Ⅱ时线框的加速度为零；当ab边刚出磁场Ⅱ时，线框的加速度也为零。重力加速度大小为g，线框运动过程中，磁场始终与线框平面垂直，ab边始终水平，下列说法正确的是（　　）
A．当线框ab边刚进磁场Ⅱ时，线框的速度大小为
B．线框ab边通过磁场I的过程中，通过线框截面的电荷量为
C．磁场Ⅱ的宽度为
D．线框通过磁场过程中，线框中产生的焦耳热为
非选择题（本题共6小题，共60分）
13．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，请回答下列问题：
(1)为弄清灵敏电流表的指针摆动方向与电流方向的关系，某同学想用多用电表的某一挡位来进行探究，他应选用多用电表的 （填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”）挡，对灵敏电流表进行测试。该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔短暂接灵敏电流表的负接线柱，此时发现灵敏电流表的指针向右摆动。
(2)实验中，该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转如图甲所示，说明磁铁的下端为 （填“S”或“N”）极。
(3)另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。闭合开关后将插入，发现指针向右偏转。下列说法正确的是（　　）
A．断开开关，指针向左偏转
B．拔出线圈，指针向右偏转
C．拔出软铁棒，指针向左偏转
D．使滑动变阻器的滑片P右移，指针向右偏转
14．“奇思妙想”小组同学探究电磁感应现象的规律，选用的器材有：条形磁铁、电流表、螺线管、导线、开关、学生电源、滑动变阻器，DIS数字信息系统。他们做了一系列研究：
（1）首先，由如图甲电路识别电流表G的指针偏转方向与输入电流方向之间的关系，没有通电时，电流表G的指针在刻度盘中间，闭合开关S，发现电流表G如图，说明电流从电流表G的右侧进入，电流表G的指针右偏。
（2）如图乙，在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中能使指针向右偏转的有 。
A．开关闭合时，将A线圈从B线圈中拔出
B．开关闭合时，滑动变阻器的滑片保持不动
C．开关闭合时，将A线圈倒置再重新插入B线圈中
D．先把接电源正负的两个导线互换，再突然闭合开关
（3）将灵敏电流计G与一螺线管串联，已知线圈由上端开始绕至下端，如图丙。将条形磁铁的N极朝下插入线圈，发现指针偏转情况如图。俯视线圈，其绕向为 （选填“顺时针”或“逆时针”）。
（4）利用DIS数字信息系统探究感应电流方向，把同一条形磁体N极多次插入和拔出螺线管（次数用数字表示），螺线管中感应电流随时间的关系如图丁，俯视螺线管中电流方向，逆时针记为正，每次插入和拔出条形磁体过程，条形磁体的行程相同，那么条形磁铁第1次运动的最大速率 第2次运动的最大速率；1图线与横轴围成的面积 2图线与横轴围成的面积。（均选填“大于”“小于”或“等于”）
15．如图所示，水平面内两金属导轨平行放置，间距，两导轨左端连接电动势、内阻的直流电源。一质量的金属棒垂直放置于导轨上并保持静止，与导轨及电源构成一个面积的闭合回路。整个装置置于磁感应强度T的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角斜向下。已知，金属棒接入电路的电阻，导轨电阻忽略不计。求：
(1)穿过闭合回路的磁通量；
(2)金属棒中的电流大小；
(3)金属棒所受摩擦力的大小和方向。
16．2023年10月26日，中国神舟十七号航天员乘组顺利进入中国空间站，进行为期6个月的驻留并进行大量的科学实验。由于高能宇宙射线对航天员的辐射具有非常大的危害。下图为某种磁防护方案截面图。在航天器内建立同心圆柱体形屏蔽磁场。设同心圆小圆半径为，大圆半径为，轴向足够长。设定区内为匀强磁场，磁场方向与轴平行，设定区外和防护区内无磁场。若一个质量为，带电荷量为的粒子在平行于圆柱横截面的平面内，以速度沿指向圆心方向入射，恰好打不到防护区内部。（不计粒子重力）求：
（1）磁感应强度的大小是多少？
（2）粒子在设定区内的运动时间是多少？
17．如图甲，两根平行光滑金属导轨相距，导轨平面与水平面的夹角，导轨的下端PQ间接有阻值的定值电阻。相距的MN和PQ间存在方向垂直于导轨平面向上、均匀分布的磁场，磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示。将长度也为L、阻值的导体棒ab垂直放在导轨上（ab始终与导轨接触良好），时将导体棒由静止释放，时导体棒恰好运动到MN处，此后导体棒开始匀速下滑。取重力加速度，。求：
（1）内回路中的感应电动势；
（2）导体棒ab的质量；
（3）时间内导体棒所产生的热量。
18．如图所示，轴的上方存在方向与轴成角的匀强电场，电场强度为，x轴的下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度。有一个质量；电荷量的带正电粒子，该粒子的初速度，从坐标原点沿与轴成角的方向进入匀强磁场，经过磁场和电场的作用，粒子从O点出发后第四次经过轴时刚好又回到O点处，设电场和磁场的区域足够宽，不计粒子重力，求：
(1)带电粒子第一次经过轴时的横坐标是多少？
(2)电场强度的大小？
(3)带电粒子从点出发到再次回到点所用的时间？
高二年级3月份阶段性检测物理试题
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B A B C D C D C AB AC
题号 11 12
答案 AC BC
13．(1) 欧姆 (2)N (3)AC
14． ACD 逆时针 大于 等于
15．(1)
(2)
(3)，方向水平向左
【详解】（1）由磁通量计算公式有
解得：
（2）由闭合电路欧姆定律有
解得
（3）由导体棒受力平衡
解得
方向水平向左
16．（1）；（2）
【详解】（1）设带电粒子的轨迹半径为，由几何关系得
解得
根据牛顿第二定律
解得
（2）带电粒子在磁场中的轨迹对应的圆心角为
，
周期
所求时间为
17．（1）12V；（2）0.4kg；（3）5.76J
【详解】（1）内磁场均匀变化，由法拉第电磁感应定律，有
其中
，
代入数据解得感应电动势为
（2）导体棒从静止开始做匀加速运动，加速度大小为
导体棒进入磁场区域的速度为
导体棒切割磁感线产生的电动势为
根据导体棒进入磁场区域做匀速运动，可知导体棒受到的合力为零，有
根据闭合电路欧姆定律，有
联立以上各式，解得导体棒ab的质量为
（3）根据闭合电路欧姆定律，在内回路中产生的电流为
内回路中产生的电流为
则时间内导体棒所产生的热量
18．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供圆周运动的向心力，则有
解得
根据圆的对称性可知，粒子在磁场中第一次偏转对应得圆心角为
由几何知识可知，带电粒子第一次经过轴时的横坐标
（2）粒子第一次进入电场，运动方向与电场方向相反，粒子做匀减速运动，速度减为零后又反向加速运动进入磁场，在磁场中沿圆周运动，再次进入电场时速度方向与电场方向垂直，在电场力的作用下偏转，打在坐标原点O处，运动轨迹如上图所示，根据几何关系可知，第二次进入电场中的位移
在垂直电场方向的位移
解得运动时间
沿电场方向的位移
对粒子受力分析，由牛顿第二定律可得
代入数据联立解得
（3）粒子从第一次进入电场到再次返回磁场的时间
粒子两次在磁场中运动的时间之和刚好是一个完整的周期，则有
带电粒子从点出发到再次回到点所用的时间

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