2021河北省正定中学高二上学期第三次月考物理试题含答案

河北正定中学高二第三次月考

物理试题

一、单选选择题(本题共7小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对的得4分，选错得0分。)

1．如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（　　）

A．同时增大B1减小B2                     B．同时减小B1增大B2 

C．同时以相同的变化率增大B1和B2         D．同时以相同的变化率减小B1和B2

2．如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨间接有定值电阻R，金属棒与两导轨始终保持垂直，并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在水平匀强磁场中。棒从静止开始运动至达到最大速度的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．通过金属棒的电流方向向左               B．棒受到的安培力方向向下 

C．棒重力势能的减少量等于其动能的增加量   D．棒重力势能的减少量大于其动能的增加量

3．特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示（立体图），两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2，I1＞I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则（　　）

A．b点处的磁感应强度大小为0         B．d点处的磁感应强度大小为0 

C．a点处的磁感应强度方向竖直向下     D．c点处的磁感应强度方向竖直向下

4．图示为交流发电机模型的示意图。位于磁场中的矩形导线框abcd可绕过其对称轴的轴线（图中虚线）转动。已知在t＝0时刻，线框的平面与磁场方向垂直（即图示位置），并从此位置开始以恒定的角速度绕转轴沿逆时针方向转动。若规定通过电阻的电流从e到f为正，则下列i﹣t图象正确的是（　　）

A．               B．

C． D．

5．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（　　）

A．图1中，A1与L1的电阻值相同 

B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 

C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同 

D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等

6．如图所示，边长为L的单匝均匀金属线框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通过宽度为D、方向竖直向下的有界匀强磁场，线框的边长L小于有界磁场的宽度D，在整个过程中线框的ab边始终与磁场的边界平行，若以F表示拉力、以Uab表示线框ab两点间的电势差、I表示通过线框的电流（规定逆时针为正）、P表示拉力的功率，则下列反映这些物理量随时间变化的图象中正确的是（　　）

A． B．

C． D．

7．如图所示为一种获得高能粒子的装置原理图，环形管内存在垂直于纸面、磁感应强度大小可调的匀强磁场（环形管的宽度非常小），质量为m、电荷量为q的带正电粒子可在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔且小孔距离很近的平行极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A板刚进入A、B之间时，A板电势升高到+U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速，每当粒子离开B板时，A板电势又降为零，粒子在电场中一次一次地加速使得动能不断增大，而在环形区域内，通过调节磁感应强度大小可使粒子运行半径R不变。已知极板间距远小于R，则下列说法正确的是（　　）

A．环形区域内匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向里 

B．粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行N圈后回到A板时获得的总动能为2NqU

C．粒子在绕行的整个过程中，A板电势变化的周期不变 

D．粒子绕行第N圈时，环形区域内匀强磁场的磁感应强度为

二、多项选择题(本题共3小题，每小题6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。)

8．如图，abcd是边长为L且对角线ac竖直的正方形区域，区域内既存在垂直于abcd平面的匀强磁场（图中未画出），也存在平行于cb边斜向上的匀强电场。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的小球从a点正上方高h处由静止释放后，恰好能沿直线ac匀速穿过正方形区域。小球可视为质点，重力加速度大小为g。由此可知（　　）

A．磁场方向垂直于abcd平面向里    B．磁场方向垂直于abcd平面向外 

C．电场的场强大小为           D．从a到c，小球电势能增加mgL

9．如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态，下列说法正确的是（　　）

A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 

B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 

C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向 

D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

10．如图，空间中存在一匀强磁场区域，磁场方向与竖直面（纸面）垂直，磁场的上、下边界（虚线）均为水平面；纸面内磁场上方有一个正方形导线框abcd，其上、下两边均为磁场边界平行，边长小于磁场上、下边界的间距。若线框自由下落，从ab边进入磁场时开始，直至ab边到达磁场下边界为止，线框下落的速度大小可能（　　）

A．始终减小       B．始终不变       C．始终增加      D．先减小后增加

第Ⅱ卷

三、非选择题：共54分，第11-15题为必考题，每个试题考生都必须作答。

11．（6分）图1螺旋测微器读数为　   　mm，图2游标卡尺读数为　   　mm。

12. （10分）小明欲测定一块电池的电动势。

（1）先直接用多用电表测，经操作无误后，得到多用表表盘示数如图1所示，其电池电动势　  　V。小明所用的多用表已校准，但任何实验都存在误差，直接用电压表测电池电动势存在的主要系统误差是　                          　。

（2）为提高测量精度，小明找来了电阻箱、定值电阻R0（阻值未知）、开关、若干导线和该电池组成如图2所示的（a）、（b）两个电路，测定该电池电动势。其中更合理的电路是　     　（填“a”或“b”）。

（3）闭合开关，调整电阻箱阻值，读出电压表相应示数．测量数据记录在表中，并且已计算出作图时可能用到的一些数据，试在坐标纸上通过作图法求出电池电动势　  　V。

13．（12分）如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻R＝0.1Ω，边长l＝0.2m。求

（1）在t＝0到t＝0.1s时间内，金属框中的感应电动势E；

（2）t＝0.05s时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；

（3）在t＝0到t＝0.1s时间内，金属框中电流的电功率P。

日期：214．（12分）如图，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力。求

（1）带电粒子的比荷；

（2）带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。

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15．（14分）如下图1所示，平行光滑金属轨道ABC和A′B′C′置于水平地面上，两轨道之间的距离d＝0.8m，CC′之间连接一定值电阻R＝0.3Ω。倾角θ＝30°的倾斜轨道与水平轨道顺滑连接，BB′M′M为宽x＝0.25m的矩形区域，区域内存在磁感应强度B＝1.0T、方向竖直向上的匀强磁场。质量m＝0.2kg、电阻r＝0.1Ω的导体棒在倾斜轨道上与BB′距离L＝1.6m处平行于BB′由静止释放，已知重力加速度g＝10m/s2，导轨电阻不计。求：

（1）导体棒刚进入匀强磁场时，导体棒两端的电压U；

（2）导体棒穿过匀强磁场的过程中通过某一横截面的电荷量q；

（3）运动过程中，导体棒上产生的焦耳热Q。

河北正定中学高二第三次月考

物理答案

1．B

2．【解答】解：A、磁场向里，导体棒向下运动，由右手定则判断知通过金属棒的电流方向向右，故A错误。

B、通过棒的电流方向向右，由左手定则知棒受到的安培力方向向上，故B错误。

CD、根据功能关系知，棒重力势能减小，转化为棒的动能和电路中产生的热量，故重力势能的减小量大于动能的增加量，故C错误，D正确。

3．【解答】解：A、根据安培定则可知，电流I1产生的磁场在b处方向竖直向上，电流I2产生的磁场在b处的磁感应强度方向竖直向下，由于I1＞I2，可知电流I1产生的磁场在b处的磁感应强度大，则两电流在b点的合磁场的磁感应强度方向竖直向上，故A错误；

B、由于I1＞I2，可知电流I1产生的磁场在d处的磁感应强度大，则d点处的磁场磁感应强度不可能为零，故B错误；

C、由安培定则可知，两电流产生的磁场在a处都是竖直向下，则两电流的合磁场在a处方向竖直向下，故C正确；

D、由安培定则可知，两电流产生的磁场在c处都是竖直向上，则两电流的合磁场在c处方向竖直向上，故D错误。

故选：C。

4．【解答】解：线圈在t＝0时刻，线圈处于中性面位置，此时产生的感应电动势为零，形成的感应电流为零，根据楞次定律可知在在前时间内，形成的电流有a指向b，故流过电阻的电流由f到e，与规定的方向相反，故C正确，ABD错误；

故选：C。

5．【解答】解：A、图1中，断开S1的瞬间，A1灯闪亮，是因为电路稳定时，A1的电流小于L的电流，则可知L的电阻小于A1的电阻，故A错误；

B、图1中，闭合S1，电路稳定后，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明灯泡中的电流小于线圈中的电流，故B错误；

C、图2中，因为最终两只灯泡发光的亮度相同，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确；

D、图2中，闭合S2瞬间，L2对电流由阻碍作用，所以L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误。

故选：C。

6．【解答】解：设线框每边电阻为R，线框的边长为L，线框的速度为v。

①线框进入磁场过程，产生的感应电动势为   E＝BLv

线框中的电流为  I＝

方向为逆时针方向（正方向）；拉力F大小为  F＝F安＝BIL＝

a、b两点间的电势差为  Uab＝I•3R＝BLv

拉力的功率为  P＝Fv＝

②线框完全进入磁场过程 Uab＝E＝BLv  F＝0  I＝0  P＝0

③线框离开磁场过程，产生的感应电动势为 E＝BLv

线框中的电流为  I＝

方向为顺时针方向（负方向）；拉力F大小为  F＝F安＝BIL＝

a、b两点间的电势差为  Uab＝IR＝BLv

拉力的功率为  P＝Fv＝，故D正确，ABC错误。

故选：D。

7．【解答】解：A，由于粒子带正电，A板电势高于B板电势，要使粒子加速，其在电场中的运动方向应为由A到B，可知粒子运动方向为顺时针；由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，故A错误；

B、粒子每经过一次电场，电场力做正功，动能增加量等于电势能减少量：qU。绕行N圈后获得的总动能为NqU，故B错误；

C、粒子运动周期为T＝，由于粒子速度持续增大，而运动的半径保持不变，所以粒子运动周期减小，因此A板电势变化周期也要减小，故C错误；

D、由洛伦兹力提供向心力，可得：qvB＝，由动能定理可知，粒子速度满足NqU＝mv2，联立解得，B＝，故D正确。

故选：D。

8．【解答】解：AB、由题知，带正电的小球通过复合场时恰能沿直线ac匀速穿过正方形区域，故小球不仅受重力和电场力作用，还受洛伦兹力作用，为保证小球做匀速直线运动，处于平衡状态，故洛伦兹力方向必须水平向左，根据左手定则可知，磁场方向垂直于abcd平面向外，故A错误，B正确；

C、对小球受力分析，如图所示

设电场力与竖直线ac的夹角θ，由几何关系可知 θ＝45°

由受力分析图，根据平衡条件可得

Eqcosθ＝mg，解得 ，故C错误；

D、小球从a到c，沿电场力方向做负功，则有

故电势能增加了 ,故D正确。

故选：BD。

9．【解答】解：A、干电池开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，左边线圈中产生电流，电流的方向由南到北，根据安培定则，直导线上方的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针N极向纸里偏转，故A正确。

BC、干电池开关闭合并保持一段时间后，根据安培定则，可知，左边线圈中有磁通量，却不变，因此左边线圈中不会产生感应电流，那么小磁针也不会偏转，故BC错误。

D、干电池开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，由A选项分析，可知，根据楞次定律，左边线圈中产生电流，电流的方向由北到南，根据安培定则，直导线上方的磁场方向垂直纸面向外，则小磁针N极朝垂直纸面向外的方向转动，故D正确；

故选：AD。

10．【解答】解：A、导线框开始做自由落体运动，ab边以一定的速度进入磁场，ab边切割磁场产生感应电流，根据左手定则可知ab边受到向上的安培力，当安培力大于重力时，线框做减速运动，当线框完全进入磁场后，线框不产生感应电流，此时只受重力，做加速运动，故先减速后加速运动，故A错误、D正确；

B、当ab边进入磁场后安培力等于重力时，线框做匀速运动，当线框完全进入磁场后，线框不产生感应电流，此时只受重力，做加速运动，故先匀速后加速运动，故B错误；

C、当ab边进入磁场后安培力小于重力时，线框做加速度小于g的加速运动，当线框完全进入磁场后，线框不产生感应电流，此时只受重力，做加速度为g的加速运动，故一直加速运动，故C正确；

故选：CD。

11．【解答】解：由图示螺旋测微器可知，其示数为：；

由图示游标卡尺可知，其示数为：；

故答案为：0.900，14.50；（每空3分）

12. 【解答】解：（1）量程为的最小分度值为，指针对应的读数为；直接用电压表测电池电动势存在的主要系统误差是电池内部存在内压降，电压表示数为路端电压，而非电动势。

（2）实验中要求变化电阻的电压作为一个变量，而不是定值电阻的电压，我们可以把定值电阻看成是电源内阻的一部分，此时电源内阻等效为，电压表的读数为路端电压，根据闭合电路欧姆定律：，其中，，根据图象可以求出电源电动势和内阻，故更合理的电路是。

（3）描点作图如图所示：

根据闭合电路欧姆定律可知：

得到：

从图中可知截距为电动势的倒数，则：

由图线可知，因此可求出电动势的大小：。

故答案为：（1）9.4；电池内部存在内压降，电压表示数为端电压，而非电动势；

（2）；

（3）作图如上，电动势为。 （每空2分，图线2分）

13．【解答】解：（1）在t＝0到t＝0.1s的时间△t内，磁感应强度的变化量△B＝0.2T，设穿过金属框的磁通量变化量△Φ，则有：△Φ＝△Bl2…①

由于磁场均匀变化，金属棒中产生的感应电动势恒定，有：E＝…②

联立①②代入数据有：E＝0.08V…③；

（2）设金属框中电流I，由闭合电路欧姆定律，有：I＝…④

由图知t＝0.05s时，磁感应强度B1＝0.1T，金属框ab边受到的安培力为：F＝B1Il…⑤

联立①②④⑤式，代入数据得：F＝0.016N…⑥

方向垂直ab向左…⑦

（3）在t＝0到t＝0.1s时间内，金属框中电流的电功率为：

P＝I2R…⑧

联立①②④⑧式，代入数据得：P＝0.064W…⑨

答：（1）在t＝0到t＝0.1s时间内，金属框中的感应电动势为0.08V；

（2）t＝0.05s时，金属框ab边受到的安培力大小为0.016N，方向方向垂直ab向左；

（3）（3）在t＝0到t＝0.1s时间内，金属框中电流的电功率为0.064W。

日期：214．【解答】解：（1）设带电粒子的质量为m，电荷量为q，加速后的速度大小为v，

根据动能定理可得：qU＝…①

设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，粒子在磁场中运动轨迹如图所示：

根据洛伦兹力提供向心力可得：qvB＝m…②

根据几何关系可得：d＝r…③

联立①②③式可得：＝…④

（2）由几何关系可知，带电粒子射入磁场后运动到x轴所经过的路程为

s＝+r•tan30°…⑤

则带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间为：t＝…⑥

联立②④⑤⑥式可得：t＝

答：（1）带电粒子的比荷为；

（2）带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间为。

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15．【解答】解：（1）导体棒从倾斜轨道下滑，由机械能守恒有：

mgLsinθ＝

代入数据解得：v0＝4m/s

由法拉第电磁感应定律：E＝Bdv0

电流I＝

导体棒两端的电压U＝IR

代入数据解得：U＝2.4V

(2)由

（3）进入匀强磁场导体棒做加速度减小的减速运动，由动量定理有：

即

代入数据解得：v＝2m/s

在匀强磁场区域导体棒产生的焦耳热Q＝（）

代入数据解得：Q＝0.3J

答：（1）导体棒刚进入匀强磁场时，棒两端的电压U是2.4V；

（2）导体棒穿过匀强磁场的过程中通过某一横截面的电荷量q为0.5C；

（3）整个运动过程中，导体棒上产生的焦耳热Q是0.3J。