2022-2023学年贵州省遵义市绥阳县高二上学期第一次联考物理试题含解析

绥阳县2022年秋季学期高中第一次联考

高二物理

一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题中只有一项符合题目要求，第6~8题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）

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 一运动电荷在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零

B. 安培力的方向一定与通电导线垂直，但与磁场方向不一定垂直

C. 洛伦兹力的方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向不一定与电荷速度方向垂直

D. 由知，通电直导线垂直于磁场方向放置，B与通电直导线所受的安培力F成正比，与通电导线I、L的乘积成反比

【答案】C

【解析】

【详解】A．当电荷的运动方向与磁场方向平行时，磁场力为零，但磁感应强度不为零，A错误；

B．安培力的方向一定与通电导线和磁场方向均垂直，B错误；

C．只要电荷的运动方向与磁场方向不共线，就会受到洛伦兹力，而洛伦兹力一定与电荷的运动方向垂直，C正确；

D．磁感应强度的大小由场源决定，与安培力、电流强度和通电导线长度无关，D错误。

故选C。

2. 如图所示，通电导线在纸面内由Ⅰ位置绕垂直纸面的固定轴转到Ⅱ位置，其他条件不变，该导线所受安培力大小(　　)

A. 变大 B. 变小

C. 不变 D. 不能确定

【答案】C

【解析】

【详解】通电导线由Ⅰ位置绕固定轴转到Ⅱ位置，导线仍然与磁场垂直，故安培力大小不变，故C正确，ABD错误。

故选C。

3. 如图所示，是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中，当在该导线中通以由C到A、大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力大小和方向是（　　）

A. ，平行于向左

B. ，平行于向右

C. ，垂直的连线指向左下方

D. ，垂直的连线指向左下方

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】直导线折成半径为R的圆弧形状，在磁场中的有效长度为

又

联立解得

则安培力为

安培力的方向与等效长度的直线垂直，根据左手定则可得，安培力的方向垂直AC的连线指向左下方。

故选C。

4. 用质谱仪测量带电粒子的比荷，其原理如图所示，A是粒子源，释放出的带电粒子（不计重力）经小孔飘入电压为U的加速电场（初速度可忽略不计），加速后经小孔进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，最后打在照相底片上的D点。测得D点到的距离为d，则该粒子的比荷等于（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】电场中，由动能定理得

磁场中，做圆周运动由洛伦兹力提供向心力得

联立解得

故BCD错误，A正确。

故选A。

5. 如图所示，边长为L的正方形金属线框abcd从某一高处由静止释放，在下落过程中经过一个有水平边界、宽度为L的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，已知ab边进入磁场时线框刚好以速度v做匀速直线运动（整个下落过程中a、b始终水平），线框质量为m，电阻为R，重力加速度为g，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是（   ）

A. ab边进入磁场时，线框中感应电流的方向为顺时针方向

B. ab边进入磁场时，ab两端的电压为

C. 线框进入磁场时速度大小

D. 线框穿越磁场的过程中，产生的焦耳热为mgL

【答案】C

【解析】

【详解】A． 根据右手定则可知，ab边进入磁场时，线框中感应电流的方向为逆时针方向，故A错误；

B．ab边进入磁场时，产生的感应电动势为

则ab两端的电压为

故B错误；

C．ab边进入磁场时线框刚好以速度v做匀速直线运动，则有

可得线框进入磁场时的速度大小

D．根据条件可知线框匀速地穿越磁场，根据动能定理

可得产生的焦耳热为

故ABD错误，C正确。

故选C。

6. 在如图所示的电路中，将开关S闭合，灯泡正常工作，导线与互相平行，a点与两导线共面且到两导线距离相等，则下列说法正确的是（  ）

A. 两段导线互相吸引

B. 两段导线互相排斥

C. 两段导线在a点处产生的磁场方向垂直两导线平面向下

D. 两段导线在a点处产生的磁场方向垂直两导线平面向上

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．两端导线中电流方向相反，根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，可知，B正确，A错误；

CD．根据右手螺旋定则可知，两段导线在a处的磁场方向均竖直向上，根据矢量叠加可知，a处的合磁场也是竖直向上，C错误，D正确。

故选BD。

7. 用如图所示的回旋加速器加速电荷量为q、质量为m的带电粒子，已知D形盒半径为R，所加磁场磁感应强度大小为B，a、b间所接电压为U，忽略两D形盒间狭缝的宽度，下列说法正确的是（　　）

A. 图中回旋加速器加速的带电粒子一定带正电

B. 回旋加速器a、b之间所接高频交流电的周期为

C. 回旋加速器加速后粒子的最大动能为

D. 回旋加速器D形盒的半径R、磁感应强度B不变，则加速电压U越高，粒子飞出D形盒的动能Ek越大

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．由图可知，磁场方向竖直向下，从上向下看，粒子在磁场中沿逆时针方向运动，结合左手定则可以确定带电粒子带正电，故A正确；

B．为了保证带电粒子每次经过电场区域时，都能被加速，所以在a、b间需要接交变电压，且其变化周期与带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相等，即

解得

故B正确；

CD．当粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径达到D型盒半径时，速度达到最大，动能最大，即

解得最大速度为

所以最大动能

与加速电压U无关，故C正确，D错误。

故选ABC。

8. 如图所示，间距为足够长的光滑平行导轨、固定在绝缘水平桌面上，导轨左端接有阻值的定值电阻，质量为的导体棒垂直静置于导轨上，与导轨接触良好，其长度恰好等于导轨间距，导体棒与导轨的电阻均忽略不计，整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，现给导体棒施加一个水平向右的恒力，已知导体棒最大速度为，则（　　）

A. 力大小为

B. 当导体棒速度大小为时，导体棒受到安培力的大小为

C. 当导体棒速度大小为时，导体棒的加速度的大小为

D. 导体棒从开始到最大速度的过程中，电阻的热功率随时间均匀增大

【答案】AC

【解析】

【详解】A．当导体棒受力平衡时，速度达到最大，则有

，，

又

联立解得

A正确；

BC．当导体棒速度大小为时，此时有

，，

解得导体棒受到安培力的大小为

根据牛顿第二定律可得

解得导体棒的加速度的大小为

B错误，C正确；

D．电阻的热功率为

根据

，，

可得

根据牛顿第二定律可得导体棒加速过程的加速度为

可知随着导体棒速度的增加，导体棒的加速度逐渐减小，流过导体棒电流的平方与时间不是线性关系，故电阻的热功率不是随时间均匀增大，D错误；

故选AC。

二、实验题（本题共2小题，共10分）

9. 如图所示，蹄形磁铁水平放置，在磁场中有一水平光滑导轨通过接线柱P、Q与导线相连，导轨上面搁有一导体细棒．导线将棒、电源、变阻器、开关等构成电路．闭合开关，可观察到导体棒向________（选填“左”或“右”）运动，此现象表明通电导线在磁场中___________________________．

【答案】    ①. 左    ②. 会受到力作用

【解析】

【详解】[1][2]磁场方向竖直向下，电流方向由A到B，根据左手定则可知，导体棒受安培力向左，此现象表明通电导线在磁场中会受到力的作用。

10. 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。

（1）将图中所缺的导线补接完整_________；

（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计指针向右偏了一下，那么合上开关，且在原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将_________（填“向左偏”或“向右偏”）；滑片不动，将原线圈A迅速拔出副线圈B，电流计指针将_________（填“向左偏”或“向右偏”）。

【答案】    ①.     ②. 向左偏    ③. 向左偏

【解析】

【详解】（1）[1]如图所示

（2）[2][3]如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增加，电流计指针向右偏；将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，线圈A中电流减小，穿过线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏；将原线圈迅速拔出副线圈时，穿过线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏。

三、计算题（本题共3小题，共计42分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

11. 如图所示，在纸面内竖直放置的平行金属导轨，上端接有电动势、内阻的电源。从纸外侧靠在竖直导轨上的金属棒ab的质量、电阻，它与导轨间的动摩擦因数为，有效长度为0.2m。为使金属棒不下滑，在导轨平面内加一竖直方向的匀强磁场（图中未画出）。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。求：

（1）所加磁场方向是竖直向上的还是竖直向下的？

（2）所加磁场的磁感应强度B的大小需满足的条件。

【答案】（1）竖直向上；（2）

【解析】

【详解】（1）为使金属棒不下滑，由左手定则及平衡条件可知，所加磁场方向竖直向上。

（2）受力分析如图所示，

当金属棒刚要下滑时，根据平衡条件，则有

电路中电流为

联立解得

所加磁场的磁感应强度B的大小应满足

12. 如图所示，足够长的U形导体框固定在水平面上，宽度为L，一端连接的电阻为R。所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电阻为r的导体棒MN放在导体框上，其长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好。导体棒MN与导体框间的动摩擦因数为µ。导体框的电阻可忽略不计。在水平拉力作用下，导体棒向右做匀速直线运动，速度大小为v。

(1)请根据法拉第电磁感应定律推导出导体棒产生的感应电动势E的表达式；

(2)求水平拉力F。

【答案】(1)E = BLv；(2)

【解析】

【分析】

【详解】解：(1)设经过时间t，导体棒运动的距离为vt，导体棒MN与导体框构成的回路内磁通量的变化量

Ф = BS = BLvt

由法拉第电磁感应定律

E = = = BLv

(2)导体棒受力平衡

导体棒受到的安培力

FA = BIL

回路的电流

所以外力

13. 如图所示，在边长为a的等边三角形OMN区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q的带负电的粒子，经一电压加速后从M点沿某方向垂直于磁场射入，一段时间后，该带电粒子从ON边的中点Q平行于轴方向射出，不计粒子的重力，求：

（1）加速电压的大小；

（2）带电粒子从射入磁场到运动至y轴所用的时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）带电粒子运动轨迹如图所示

由几何关系可知，三角形为等边三角形，则带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为

由牛顿第二定律得

解得

根据动能定理得

解得

（2）带电粒子在磁场中的运动周期

带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心角为60°，带电粒子在磁场中运动的时间为

Q点到y轴的距离

带电粒子从Q点运动到y轴的时间

带电粒子从射入磁场到运动至y轴所用的时间

联立解得