2021-2022学年山东省菏泽第一中学高二下学期第一次月考物理试题（Word版）

山东省菏泽第一中学2021-2022学年高二下学期第一次月考物理试卷

一、单选题（共24分，每小题4分）

1. 如图所示，梯形线框是由相同材料制成的导体棒连接而成，各边长度为MP=PQ=QN=L，MN=2L，线框固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框底边M、N两点与直流电源两端相接。已知导体棒PQ受到的安培力大小为F，则整个线框MNQP受到的安培力的大小为（　　）

A. 5F B. 4F C. 3F D. 0

2. 如图所示是电视显像管原理示意图（俯视图），电流通过偏转线圈，从而产生偏转磁场，电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转，不计电子的重力，图中O点为荧光屏的中心，若调节偏转线圈中的电流，使电子束打到荧光屏上的A点，此时下列说法正确的是（　　）

A. 电子经过磁场速度增大

B. 偏转磁场的方向水平向右

C. 偏转磁场方向垂直纸面向里

D. 偏转磁场的方向垂直纸面向外

3. 1930年，师从密立根中国科学家赵忠尧，在实验中最早观察到正负电子对产生与湮没，成为第一个发现正电子的科学家。此后，人们在气泡室中，观察到一对正负电子的运动轨迹，如图所示。已知匀强磁场的方向垂直照片平面向里，电子重力忽略不计，则下列说法正确的是（　　）

A. 右侧为正电子运动轨迹

B. 正电子与负电子分离瞬间，正电子速度大于负电子速度

C. 正、负电子在气泡室运动时，有能量损失，则动能减小、半径减小、周期减小

D. 正、负电子所受洛伦兹力始终相同

4. 如图所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电小球，玻璃管的右侧存在有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。从某时刻开始，玻璃管在外力作用下，始终保持不变的速度，沿垂直于磁场方向进入磁场中运动，最终小球从上端管口飞出。在这一过程中，小球所带电荷量保持不变，下列说法正确的是（　　）

A. 带电小球受到的洛伦兹力做正功

B. 玻璃管对带电小球弹力不做功

C. 带电小球在竖直方向做匀加速直线运动

D. 带电小球的机械能保持不变

5. 如图所示，光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流。在角平分线上，对称放置四个相同的圆线圈。若两根导线上的电流同时增加，则会产生逆时针方向感应电流的是（　　）

A. 线圈1 B. 线圈2 C. 线圈3 D. 线圈4

6. 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

二、多选题（共24分，每小题6分）

7. 如图所示，水平放置的长直导线a固定，直导线a中通有垂直于纸面向里的恒定电流。倾角为300的光滑绝缘斜面体固定在水平面上，一段长为L、质量为m的长直导线b放置在斜面上，与直导线a在同一水平面内，直导线b中通有大小为I的恒定电流，直导线b处于静止状态，重力加速度大小为g，则（　　）

A. 直导线a中电流在直导线b处产生的磁场方向水平向右

B. 直导线a中电流在直导线b处产生的磁场的磁感应强度大小为

C. 直导线b中电流方向垂直于纸面向外

D. 直导线b对直导线a的作用力方向水平向右

8. 如图所示，薄铅板两侧存在磁感应强度大小为B、方向相反的两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，磁感线平行于薄铅板，一个质量为m、电荷量为q的粒子，从薄铅板上a点开始以一定的速度，垂直于薄铅板在Ⅰ区域开始运动，经过一段时间，从b点穿透薄铅板进入Ⅱ区域，在Ⅱ区域运动一段时间之后打在薄铅板上c点不再运动。已知a、b间距离为L，b、c间距离为，则（　　）

A 粒子带正电

B. 粒子从a点运动到c点的时间为

C. 若粒子穿过薄铅板时损耗的能量的更少，那么将会更早再次到达薄铅板

D. 粒子在Ⅰ区域的速度大小为

9. 如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对粒子进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T。忽略粒子在D形盒缝隙间的运动时间和相对论效应，下列说法正确的是（　　）

A. 若被加速粒子换成，则粒子在回旋加速器中运动的时间与粒子的相等

B. 若被加速粒子换成，则粒子在回旋加速器中运动的时间大于粒子的运动时间

C. 仅调整磁场的磁感应强度大小为，该回旋加速器可以加速质子

D. 仅调整电场变化周期为2T，该回旋加速器可以加速质子

10. 一长直导线与闭合金属线框放在同一竖直面内，如图甲所示，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示（以竖直向上为电流的正方向）。则在时间内，下列说法正确的是（　　）。

A. 时间内，穿过线框的磁通量最小

B. 时间内，线框中产生的感应电流方向始终不变

C. 时间内，线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势

D. 时间内，线框所受安培力的合力方向向右

三、实验题（共10分）

11. 小张同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。断开开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。

(1)闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针________（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）；

(2)闭合开关稳定后，将线圈A从线圈B抽出的过程中，灵敏电流计的指针__________（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）；

(3)如图乙所示，为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若周围环境温度急剧上升时，从左向右看，金属环A中电流方向_______（填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将向________（填“左”或“右”）运动，并有________（填“收缩”或“扩张”）的趋势。

四、解答题（共42分）

12. 如图所示，一个圆形线圈的匝数n=10000，线圈面积S=200cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R=9Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图所示；求：

（1）t=2s时流过R的电流大小是多少?

（2）前6s内的平均感应电动势是多少?

13. 如图所示，在直角坐标系平面内的区域内存在与坐标平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在时刻，从原点O发射一束等速率的同种带电粒子，粒子的速度方向与y轴正方向的夹角分布在范围内，其中沿y轴正方向发射的粒子在时刻刚好从磁场右边界上点离开磁场，不计粒子重力，不考虑粒子间的碰撞，求：

（1）带电粒子比荷；

（2）带电粒子的发射速率；

（3）带电粒子在磁场中运动的最长时间。

14. 如图所示，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，宽度为d。质量为m、电阻为R的单匝正方形线圈边长为L（ L<d ），线圈下边沿到磁场上边界的距离为h。将线圈由静止释放，其下边沿刚进入磁场和刚要穿出磁场时的速度相同，重力加速度为g。则从线圈下边沿刚进入磁场到上边沿刚穿出磁场的过程中，求:

（1）线圈下边沿刚进入磁场时，线圈的加速度大小；

（2）线圈的最小速度；

（3）产生的焦耳热。

15. 如图所示，在xOy坐标系的0≤y≤d的区域内分布着沿y轴正方向的匀强电场，在的区域内分布着垂直于xOy平面向里的匀强磁场，MN为电场和磁场的交界，ab为磁场的上边界。现从原点O处沿x轴正方向发射出速率为v0、比荷为k的带正电粒子，粒子运动轨迹恰好与ab相切并返回电场。已知电场强度E= ，不计粒子重力和粒子间的相互作用。

（1）求粒子第一次穿过MN时的速度；

（2）求磁场的磁感应强度B的大小；

（3）求粒子从发射到第二次穿过MN时运动的时间。

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参考答案

1-5 ADBCD  6.C  7.BC  8.BD  9.AC  10.BC 

11. 【答案】  ①. 向右偏转    ②. 向左偏转    ③. 逆时针    ④. 左    ⑤. 收缩

12.【答案】(1)；(2)

【详解】(1) t=2s时线圈上感应电动势为

根据闭合电路欧姆定律，有

(2)前6s内的平均感应电动势为

13.【答案】（1）；（2）；（3）

【详解】（1）沿y轴正方向发射的带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示

设粒子运动轨迹的半径为r，由几何关系可得

解得

由几何关系

带电粒子在磁场中转过的圆心角为，带电粒子在磁场中运动的时间

得

（2）设粒子速率为，带电粒子在磁场中运动的时间

解得

（3）设带电粒子的速度方向与x轴正方向成时，带电粒子在磁场中运动的时间最长，此时粒子的运动轨迹如图所示

由几何关系可得

解得

此时带电粒子在磁场中转过的圆心角为，所以带电粒子在磁场中运动的最长时间为

14.【答案】（1）；（2）；（3）

【详解】（1）根据匀变速直线运动位移与速度的关系可知

进入磁场过程中

以上各式联立解得

（2）由于进入磁场和离开磁场时速度相同，但完全进入磁场后又经历一段加速过程，故线框进入磁场时必须做减速运动，在线框完全进入磁场前，可能已经匀速运动也可能仍然减速运动，无论如何，当线框完全进入磁场时，速度一定是最小的，从此时到线框下边缘刚要离开磁场为研究过程，由匀变速运动规律可得

解得

（3）因线框下边缘刚进入磁场和刚离开磁场时，运动情况完全相同，线框完全进入磁场和离开磁场的过程中产生的焦耳热相同，因此从线框下边缘刚进入磁场到刚离开磁场的过程中，由功能关系得

解得

15.【答案】（1）2v0，方向与水平方向成60°角斜向右上；（2）；（3）

【详解】（1）粒子从原点O处沿x轴正方向发射，在电场中做类平抛运动，由动能定理得

将

代入，解得

粒子运动轨迹如图所示

图中

解得

即粒子第一次穿过MN时的速度为2v0，方向与水平方向成60°角斜向右上。

（2）根据几何关系可知

得

磁场中做匀速圆周运动

解得

（3）粒子在电场中

解得

联立解得粒子运动的周期

故粒子在磁场中运动的时间为

粒子从发射到第二次穿过MN时运动的时间