2021-2022学年山西省长治市第二中学高二上学期第二次月考物理试题（解析版）

长治市第二中学2021-2022学年高二上学期第二次月考

物理试题

【满分100分，考试时间为90分钟】

一、选择题（本题共12个小题，每小题4分，共48分。第1-8小题中给出的四个选项中，只有一个选项正确；第9-12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，不选或有选错的得0分。请将选择题答案填涂到答题卡对应栏内。）

1. 如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、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. 同时增大减小

B. 同时减小增大

C. 同时以相同的变化率增大和

D. 同时以相同的变化率减小和

【答案】B

【解析】

【详解】AB．产生顺时针方向的感应电流则感应磁场的方向垂直纸面向里。由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里磁通量减少或者向外的磁通量增多，A错误，B正确。

CD．同时以相同的变化率增大B1和B2，或同时以相同的变化率减小B1和B2，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0，不会产生感应电流，CD 错误。

故选B。

2. 如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形导线框以速度为v匀速地通过磁场区域，若，则线圈中不产生感应电流的时间应等于（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】如图所示

从线框完全进入直到右边开始离开磁场区域，线框中的磁通量就不再发生变化，故线圈中没有感应电流的距离为，所以线圈中不产生感应电流的时间应为

故C正确，A、B、D错误；

故选C。

3. 如图，金属棒ab，金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则　　

A. ab棒不受安培力作用

B. ab棒所受安培力的方向向右

C. ab棒向右运动速度越大，所受安培力越大

D. 螺线管产生的磁场，A端为N极

【答案】C

【解析】

【详解】ab棒切割磁感线时，要产生感应电流，而电流在磁场中就一定会有安培力，故A错误；根据楞次定律可知，感应电流总是起到阻碍的作用，故安培力的方向与导体棒一定的方向相反，应当向左，故B错误；ab棒向右运动时，、、，联立解得：，则知速度越大，所受安培力越大，故C正确；根据右手定则，ab中的电流的方向向上，流过螺旋管时，外侧的电流方向向下，根据安培定则得知螺线管产生的磁场，A端为S极，B端为N极，故D错误．故选C.

【点睛】回路中一部分切割磁感线时，导体棒中要产生感应电流，而电流在磁场中就一定会有安培力；感应电流的大小与运动速度有关，运动速度越大，所受安培力越大．根据右手定则、左手定则和楞次定律依次进行分析．

4. 如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的矩形金属线圈。当一竖直放置的、磁极不明的条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及其在水平方向运动趋势的正确判断是（　　）

A. FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右

B. FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左

C. FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右

D. 由于磁铁磁极极性不明，无法判断

【答案】C

【解析】

【详解】条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时，穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流会阻碍穿过其磁通量发生变化，这种阻碍作用表现在线圈先有远离磁铁的运动趋势，后有靠近磁铁的运动趋势，所以竖直方向上线圈对桌面的压力先大于mg后小于mg，根据牛顿第三定律可知FN先大于mg后小于mg，而水平方向上线圈始终有向右运动的趋势，综上所述可知C正确。

故选C

5. 如图所示，半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形面积，当磁感应强度以的变化率均匀变化时，线圈中产生的感应电动势的大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】根据法拉第电磁感应定律，则线圈中产生的感应电动势的大小为

故选D。

6. 用控制变量法可以研究影响平行板电容器电容的因素，如图所示，设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若（　　）

A 保持S不变，增大d，则θ变小

B. 保持S不变，增大d，则θ变大

C. 保持d不变，减小S，则θ变小

D. 保持S、d不变，在两板之间插入一块有机玻璃（绝缘介质），θ变大

【答案】B

【解析】

【详解】AB．根据电容的决定式

得知电容与极板间距离成反比，当保持S不变，增大d时，电容减小，电容器的电量Q不变，由电容的定义式

分析可知板间电势差增大，则静电计指针的偏角θ变大，故A错误，B正确；

C．根据电容的决定式

得知电容与极板的正对面积成正比，当保持d不变，减小S时，电容减小，电容器极板所带的电荷量Q不变，则由电容的定义式

分析可知板间电势差增大，静电计指针的偏角θ变大，故C错误；

D．根据电容的决定式

得知，电容与电介质成正比，当保持d、S不变，插入有机玻璃时，电容增大，电容器极板所带的电荷量Q不变，则由电容的定义式

分析可知板间电势差减小，静电计指针的偏角θ变小，故D错误。

故选B。

7. 如图所示，在边长为L的正方形区域abcd内有垂直纸面向里的匀强磁场，有一个质量为m，带电量大小为q的离子，从ad边的中点O处以速度v垂直ad边界向右射入磁场区域，并从b点离开磁场．则

A. 离子在O、b两处的速度相同

B. 离子在磁场中运动的时间为

C. 若增大磁感应强度B，则离子在磁场中的运动时间增大

D. 若磁感应强度，则该离子将从bc边射出

【答案】D

【解析】

【详解】离子在磁场中做匀速圆周运动，在离子在O、b两处的速度大小相同，但是方向不同，选项A错误；离子在磁场中的运动的半径满足：，解得，则粒子在磁场中运动的弧长所对的圆心角的正弦值为，即θ=53°，运动的时间，选项B错误；若增大磁感应强度B，由 则离子在磁场中的运动半径减小，粒子将从ab边射出，此时粒子在磁场中运动对应的圆心角减小，则运动时间减小，选项C错误；若离子从bc边射出，则，即，选项D正确.

8. 如图甲所示，在线圈中通入电流后，在上产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示，、中电流的正方向如甲图中的箭头所示．则通入线圈中的电流随时间变化的图线是下图中的

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】AC．因为感应电流大小不变，根据电磁感应定律得：，而线圈中产生的磁场变化是因为电流变化产生的，所以，所以线圈中的电流均匀改变，AC错误

BD．根据图乙图像的0-，感应电流磁场向左，所以线圈产生的磁场向左减小，或向右增大，B错误D正确

9. 如图所示，A、B是完全相同的两个小灯泡，L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈，则（　　）

A. 电键S闭合瞬间，A、B同时发光，随后A灯变暗，B灯变亮

B. 电键S闭合瞬间，B灯亮，A灯不亮

C. 断开电键S瞬间，A、B灯同时熄灭

D. 断开电键S瞬间，B灯立即熄灭，A灯突然闪亮一下再熄灭

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】AB．电键S闭合瞬间，线圈产生自感电动势阻碍电流的增加，则A、B同时发光，稳定后线圈电阻为0则A灯被短路，所以随后A灯变暗，B灯变亮，则A正确；B错误；

CD．断开电键S瞬间，线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，则A 灯突然闪亮一下再熄灭，B灯立即熄灭，所以C错误；D正确；

故选AD。

10. 在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件，在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，M、N间的电压为UH。已知半导体薄片中的载流子为负电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的有（　　）

A. N板电势低于M板电势

B. 磁感应强度越大，MN间电势差越大

C. 将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，UH不变

D. 将磁场和电流分别反向，N板电势高于M板电势

【答案】AB

【解析】

【详解】A．根据左手定则，电流的方向向外，自由电荷受力的方向指向M端，向M端偏转，则M点电势高，故A正确；

B．设左右两个表面相距为d，电子所受的电场力等于洛仑兹力，设材料单位体积内电子的个数为n，材料截面积为S，则

联立得

令

则有

所以若保持电流I恒定，则M、N间的电压与磁感虑强度B成正比，故B正确；

C．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，则带电粒子不会受到洛伦兹力，因此不存在电势差，故C错误；

D．若磁场和电流分别反向，依据左手定则，则N板电势仍低于M板电势，故D错误。

故选AB。

11. 如图所示，空间存在水平方向的匀强电场E和垂直纸面向外的匀强磁场B，一个质量为m、带电量为＋q的小球套在不光滑的足够长的竖直绝缘杆上，自静止开始下滑，则（　　）

A. 小球的动能不断增大，直到某一最大值

B. 小球的加速度不断减小，直至为零

C. 小球的加速度先增大后减小，最终为零

D. 小球的速度先增加后减小，最终为零

【答案】AC

【解析】

【详解】小环下滑过程中，受到重力、摩擦力(有时有)、弹力(有时有)、向右的电场力、向左的洛伦兹力。开始阶段，洛伦兹力小于电场力时，小环向下做加速运动时，速度增大，洛伦兹力增大，小环所受的杆的弹力向左，大小为

N随着v的增大而减小，滑动摩擦力

也减小，小环所受的合力

f减小，F合增大，加速度a增大。当洛伦兹力等于电场力时，合力等于重力，加速度最大。

小环继续向下做加速运动，洛伦兹力大于电场力，小环所受的杆的弹力向左，大小为

v增大，N增大，f增大，Fe减小，a减小。当

时， a=0，故加速度先增大后减小，直到为零。小环的速度先增大，后不变。杆对环的弹力先减小后反向增大，最后不变。洛伦兹力先增大后不变。故AC正确，BD错误。

故选AC。

12. 半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面上，一长为r，质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨的中心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻（图中未画出）。直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略，重力加速度大小为g。（　　）

A. 流过R的电流方向由C到D

B. 流过R的电流大小为

C. 流过R的电流大小为

D. 水平外力的功率为

【答案】AB

【解析】

【详解】A．磁感应强度竖直向下，导体棒逆时针转动，由右手定则可知，感应电流由C流向D，故A正确；

BC．AB中感应电动势的大小

感应电流大小为

故B正确，C错误；

D．设导体棒克服摩擦力做功的功率为P，在竖直方向有

由于质量分布均与，内、外圆导轨对导体棒的正压力相等，故两导轨对导体棒的摩擦力均为

则有

电功率

由能量守恒定律得

解得

故D错误。

故选AB。

二、实验题（本题共15分，13题5分，14题10分。）

13. 某同学用量程为1、内阻为120Ω的表头，按图所示电路改装成量程分别为1V和1的多用电表,图中和为定值电阻，S为开关．回答下列问题：

（1）开关S闭合时，多用电表用于测量_____（填“电流”、“电压或“电阻”）；开关S断开时，多用电表用于测量_____(填“电流”、“电压”或“电阻”)．

（2）表笔A应为_____色（填“红”或“黑”）．

（3）定值电阻的阻值＝_____Ω，＝_____Ω．（结果取3位有效数字）

【答案】    ①. 电流    ②. 电压    ③. 黑    ④. 1.00    ⑤. 880

【解析】

【详解】（1）由电路图可知，开关S闭合时，并联电阻分流，电流量程扩大，是电流表，可以测电流；开关S断开时，串联电阻分压，电压量程扩大，是电压表，可以测电压．
（2）电流从电流表的正接线柱流入，从负接线柱流出，由图示可知，表笔A应为黑色．
（3）开关S断开时，电压量程为1V，电压表内阻：，电阻R2=RV-Rg=1000Ω-120Ω=880Ω，则．

14. 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5 V，额定功率为0.5W，此外还有以下器材可供选择：

A．直流电源3 V（内阻不计）

B．直流电流表A1：量程0～300 mA（内阻约为5Ω）

C．直流电流表A2：量程0～3 A（内阻约为0.1Ω）

D．直流电压表V：量程0～3 V（内阻约为3kΩ）

E．滑动变阻器R1：阻值范围0～100Ω，额定电流0.5A

F．滑动变阻器R2：阻值范围0～10Ω，额定电流2A

G．导线和开关

实验要求：滑动变阻器便于调节，小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。

（1）实验中电流表应选用________（填写仪器前的字母）；

（2）在图甲所示的虚线框中画出符合要求的实验电路图________（虚线框中已将所需的滑动变阻器画出，请补齐电路的其他部分，要求滑片P向b端滑动时，灯泡变亮）；

（3）根据实验数据，画出小灯泡的I－U图线如图乙所示．由此可知，当电压为0.5V时，小灯泡的灯丝电阻是________Ω；

（4）根据实验测量结果可以绘制小灯泡的电功率P随其两端电压U或电压的平方U2变化的图象，在图中所给出的a、b、c图象中可能正确的是________（选填“a”“b”或“c”）；

【答案】    ①. B    ②.     ③. 5.0（或5）    ④. b

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]小灯泡的额定电流为

故电流表选B

（2）[2]因为小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，所以采用电流表外接法；又因为描绘小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡的电流和电压必须从零开始调整，所以必须采用分压电路，实验电路如图所示

（3）[3]由题图乙得，当电压为0.5V时，小灯泡的电流为0.1A，小灯泡的灯丝电阻为

（4）[4]由题图乙可知，随着小灯泡两端电压的增大，灯泡的电阻R增大，小灯泡的功率为

R增大，斜率减小，b正确，a、c错误。

故选b。

三、计算题（本题共4小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

15. 长为L的绝缘细线下系一带正电的小球，其带电荷量为Q，悬于O点，如图所示．当在O点另外固定一个正电荷时，如果球静止在A处，则细线拉力是重力mg的两倍．现将球拉至图中B处(θ＝60°)，放开球让它摆动，问：

(1)固定在O处的正电荷的带电荷量为多少？

(2)球摆回到A处时悬线拉力为多少？

【答案】（1）（2）3mg

【解析】

【详解】试题分析：（1）球静止在A处经受力分析知受三个力作用：重力mg、静电力F和细线拉力F拉，由受力平衡和库仑定律列式：F拉=F+mg，，

F拉=2mg

三式联立解得：．

（2）摆回的过程只有重力做功，所以机械能守恒，规定最低点重力势能等于零，列如下方程：

mgL（1-cos60°）=mv2

由（1）知静电力F=mg

解上述三个方程得：F拉′=3mg

考点：库仑定律；圆周运动

【名师点睛】对于圆周运动的问题，往往与动能定理或机械能守恒定律综合起来进行考查，基本题型，难度适中．

16. 如图所示为一台利用可折叠光屏制成的质谱仪原理图，可折叠光屏MN可以绕垂直于纸面且过P点的轴转动，使光屏MP、PN两部分互相垂直。现有电荷量相同、质量不同的离子由静止开始经过电压为U0的电场加速后，通过狭缝O垂直磁场边界aa'进入垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，最后离子打在光屏上，已知光屏MP部分在aa'上，OM=L，MP=L，PN=L。

（1）求打在光屏M、P两点的离子质量之比；

（2）若离子打在光屏上N点，求该离子在磁场中运动的时间。

【答案】（1）1：4；（2）

【解析】

【详解】（1）离子在加速电场中运动，根据动能定律可得

离子在磁场中做匀速圆周运动，可得

联立解得

打在光屏M、P两点的离子，在磁场中运动的半径分别为；，则打在光屏M、P两点离子的质量之比

（2）若离子打在光屏上N点，如下图

由几何知识得

联立解得

，

离子打在光屏上N点，该离子在磁场中运动的时间为

17. 如图所示，两根足够长的光滑金属导轨平行放置在倾角为30°的绝缘斜面上，导轨宽度为L，下端接有阻值为R的电阻，导轨处于方向垂直于斜面向上、磁感应强度大小为B0的匀强磁场中.轻绳一端跨过光滑定滑轮，悬吊质量为m的小物块，另一端平行于斜面系在质量为m的金属棒的中点，现将金属棒从PQ位置由静止释放，金属棒与导轨接触良好且电阻均忽略不计，重力加速度为g.

(1)求金属棒匀速运动时的速度大小；

(2)若金属棒速度为v0且距离导轨底端x时开始计时，磁场的磁感应强度B的大小随时间t发生变化，使回路中无电流，请推导出磁感应强度B的大小随时间t变化的关系式.

【答案】(1)；(2)

【解析】

详解】(1)金属棒匀速运动时，对物块：

对金属棒有：

又：

由欧姆定律：

联立解得：

(2)当回路中没有电流时，金属棒不受安培力

对金属棒：

对物块：

回路中无电流，回路中的磁通量不变，则：

联立解得：

18. 如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L=m，导轨平面与水平面成角，上端连接阻值为的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度T。质量m=kg、电阻的金属棒，以初速度从导轨底端向上滑行，金属棒在安培力和一与棒垂直且平行于导轨平面的外力的共同作用下做匀变速直线运动，速度—时间图像如图所示。设金属棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数。已知：m/s2，，。求：

(1)金属棒产生的感应电动势的最大值；

(2)当金属棒速度为向上3m/s时，施加在金属棒上外力F做功的功率；

(3)金属棒在0＜t＜2s、2s＜t＜4s 内外力随时间t变化的函数关系式。

【答案】(1)2.4V；(2)3.48W；(3)（2s＜t＜4s）

【解析】

【详解】(1)当速度最大时，感应电动势最大，故有

E=BL=0.4×1×6V=2.4V

(2)当金属棒速度为v=3m/s时，加速度大小为

由牛顿第二定律得（取沿斜面向下为正方向）

解得

故有

(3)由图可知速度大小

取沿斜面向下为正方向，上升阶段安培力

由牛顿第二定律得

代入得

F=（0＜t＜2s）

下滑阶段，摩擦力和安培力方向改变

可得

（2s＜t＜4s）