2022-2023学年辽宁省沈阳市第一二〇中学高二上学期第三次月考物理试题

沈阳市第120中学2022-2023学年度上学期

高二年级第三次独立作业

物理试题

第Ⅰ卷（选择题，共48分）

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，其中1-8小题只有一个选项正确，9-12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但是不全的得2分，有选错或不答的得0分．

1．分别置于a、b两处的长直导线垂直纸面放置，通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，a、b、c、d在一条直线上，且．已知c点的磁感应强度大小为，d点的磁感应强度大小为．若将b处导线的电流切断，则（    ）．

A．c点的磁感应强度大小变为，d点的磁感应强度大小变为

B．c点的磁感应强度大小变为，d点的磁感应强度大小变为

C．c点的磁感应强度大小变为，d点的磁感应强度大小变为

D．c点的磁感应强度大小变为，d点的磁感应强度大小变为

2．如图所示，间距为的平行导轨所在平面与水平面之间的夹角为，匀强磁场的磁感应强度方向垂直平行导轨斜面向上，大小随时间变化的规律为．将一根长为、质量为的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒中通有大小为、方向从a到b的电流．和时刻，导体棒刚好都能处于静止状态．取，已知，则（    ）．

A．平行导轨的倾角

B．导体棒对平行导轨的压力大小为

C．导体棒与平行导轨间的最大静摩擦力大小为

D．时，导体棒所受的摩擦力为0

3．如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是（    ）．

A．中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向

B．中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向

C．中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向

D．中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向

4．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的带负电小球．K断开时传感器上有示数，K闭合稳定后传感器上示数为．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量的变化率分别是（    ）．

A．正在增加， B．正在减弱，

C．正在增加， D．正在减弱，

5．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（    ）．

A．电源的内阻较大  B．小灯泡电阻偏大

C．线圈电阻偏大  D．线圈的自感系数较大

6．如图甲所示，光滑绝缘水平面上虚线的右侧存在方向竖直向下、磁感应强度大小的匀强磁场，的左侧有一质量为的矩形线圈ab c d，b c边长，且b c 边平行于，线圈电阻．时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过，线圈的b c 边到达磁场边界，此时立即将拉力F改为变力，又经过，线圈恰好完全进入磁场，在整个运动过程中，线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示，则不正确的是（    ）．

A．恒定拉力大小为

B．线圈在第内的加速度大小为

C．线圈dc边长

D．在第内通过线圈某一横截面的电荷量

7．如图所示，水平面上固定着两根相距L且电阻不计的足够长的光滑金属导轨，导轨处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，铜棒a、b的长度均等于两导轨的间距，电阻均为R、质量均为m，铜棒平行地静止在导轨上且与导轨接触良好．现给铜棒a一个平行于导轨向右的瞬时冲量I，关于此后的过程，下列说法正确的是（    ）．

A．回路中的最大电流为 B．铜棒b的最大加速度为

C．铜棒b获得的最大速度为 D．回路中产生的总焦耳热为

8．如图所示，在第一象限内有水平向右的匀强电场，电场强度大小．在第四象限内有垂直于纸面向外的匀强磁场，在该平面内有一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P点以初速度沿y轴负方向射出，P点的坐标为．粒子恰好能打到y轴上，不考虑粒子的重力，则匀强磁场的磁感应强度B的大小为（    ）．

A． B． C． D．

9．（多选）如图甲所示，一个边长为L的正方形导线框固定在匀强磁场（图中未画出）中．磁场方向垂直于线框所在平面，规定向里为磁感应强度的正方向，水平向右为线框ab边所受安培力F的正方向，线框中电流i沿a b c d a方向时为正，已知在时间内磁场的磁感应强度的变化规律如图乙所示，则下列图象所表示的关系正确的是（    ）．

A．B．C．D．

10．（多选）如图所示，两条间距为l的平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内，其左端接一阻值为R的定值电阻；一金属棒垂直放置在两导轨上；在左侧面积为S的圆形区域中存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t的变化关系为，式中k为常量，且；在右侧区域存在一与导轨垂直、磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场．时刻，金属棒从处开始，在水平拉力F作用下以速度向右匀速运动．金属棒与导轨的电阻及摩擦均可忽略．则（    ）．

A．在t时刻穿过回路的总磁通量为

B．通过电阻R上的电流为恒定电流

C．在时间内流过电阻的电荷量为

D．金属棒所受的水平拉力F随时间均匀增大

11．（多选）如图所示，间距为l的光滑平行金属导轨平面与水平面之间的夹角，导轨电阻不计．正方形区域ab c d内匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于导轨平面向上．甲、乙两金属杆电阻均为R、质量均为m，垂直于导轨放置．起初甲金属杆位于磁场上边界ab处，乙位于甲的上方，与甲间距也为l．现将两金属杆同时由静止释放，从此刻起，对甲金属杆施加沿导轨的拉力，使其始终以大小为的加速度向下做匀加速运动．已知乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动，重力加速度为g，则下列说法正确的是（    ）．

A．每根金属杆的电阻

B．甲金属杆在磁场区域运动过程中，拉力对其做的功在数值上等于电路中产生的焦耳热

C．乙金属杆在磁场区域运动过程中，安培力的功率是

D．从乙金属杆进入磁场直至其离开磁场过程中，回路中通过的电荷量为

12．（多选）如图所示，在的范围内有垂且于平面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，质量为m、电荷量为q的带正电粒子（重力不计），从坐标原点O处与y轴正方向成角垂直磁场方向射入磁场（其中，入射范围边界如图中虚线所示），P点是速度大小为、沿x轴正方向射入的粒子离开磁场的点，下列说法正确的是（    ）．

A．P点坐标为

B．粒子在磁场中运动的最长时间为

C．粒子在磁场中运动的最短时间为

D．当粒子射入的速度大小满足时，粒子都将从P点离开磁场

第Ⅱ卷（非选择题）

二、实验题（共14分）

13．（4分）如图所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“”的电阻挡测电阻时，表针如图所示，则：

（1）所测电阻的阻值为__________；

（2）下述关于使用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是______．

A．测量电阻时如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新欧姆调零后测量

B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果

C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开

D．测量阻值不同的电阻时都必须重新欧姆调零

14．（10分）某实验小组测量一节干电池的电动势和内阻，电路图如图甲所示，闭合开关，当单刀双掷开关拨向上端，改变滑动变阻器的阻值，得到如图乙图像中的a图线；当单刀双掷开关拨向下端，改变滑动变阻器的阻值，得到如图乙图像中的b图线．

（1）可供选择的器材有

A．电流表

B．电压表

C．电压表

D．滑动变阻器

E．滑动变阻器

（2）实验中电压表选用__________，滑动变阻器选用_________，（填器材前面的字母标号）．

（3）干电池电动势的真实值__________，内阻的真实值__________．

（4）假设电流表的内阻为，电压表的内阻为，干电池的内阻为r，图乙的a、b图线的交点的电压和电流的比值__________．

三、计算题（共38分）

15．（12分）如图所示，绝缘水平面上有条形区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其宽度均为S，区域Ⅰ内有磁感强度大小为B，竖直向下的匀强磁场，正方形金属线框ab c d，边长为S，线框总电阻为R、ad边和b c 边的质量均为m，ab边和c d边质量不计，线框制作平整，与水平面贴合良好，除区域Ⅲ水平面与线框间有恒定的动摩擦因数外，其余部分光滑．线框以初速度进入匀强磁场，运动至线框中心对称线与重合时，速度恰好减为零，重力加速度为g，求：

（1）线框刚好完全进入区域Ⅰ的速度大小；

（2）区域Ⅲ水平面与线框间的动摩擦因数．

16．（12分）如图所示，直角坐标系中的第Ⅰ象限中存在沿y轴负方向的匀强电场，在第Ⅱ象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场．一电荷量为q、质量为m的带正电粒子，在x轴上的a点以速度与x轴负方向成角射入磁场，从处的b点沿垂直于y轴方向进入电场，并经过x轴上处的c点．不计粒子重力．求：

（1）磁感应强度B的大小；

（2）电场强度E的大小；

（3）带电粒子在磁场和电场中的运动时间之比．

17．（14分）如图所示，竖直平面内有一半径为r，内阻为，粗细均匀的光滑半圆形金属环，在M，N处与相距为，电阻不计的平行光滑金属轨道，相接，之间接有电阻，已知，．在上方及下方有水平方向的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，磁感应强度大小均为B．现有质量为m，电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，平行轨道足够长．已知导体棒ab下落时的速度大小为，下落到处的速度大小为．重力加速度为g．求：

（1）导体棒ab从A下落时的加速度大小．

（2）若导体棒ab进入磁场Ⅱ后，棒中电流大小始终不变，求磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离h和上的电功率．

（3）若将磁场的边界略微下移，导体棒ab刚进入磁场Ⅱ时速度大小为，要使其在外力作用下做匀加速直线运动，加速度大小为a，求所加外力F随时间变化的关系式．

沈阳市第120中学2022-2023学年度上学期

高二年级上学期第三次独立作业物理试题答案

13．（每空2分）

（1）1500 （2）AC（选错或不全均零分）

14．（每空2分）

（1）B    D （2）     （3）

15．（12分）

（1）设线框刚好完全进入区域Ⅰ的速度为，进入过程线框内的平均电流为，进入时间为，

根据动量定理（2分）

（2分），（1分）

（2）线框完全出磁场的速度为

（2分），（2分）

边由到最终停下

（2分）

（1分）

16．（12分）

（1）带电粒子在磁场中运动轨迹如图，

由几何关系可知：，（2分）

又因为（1分）

解得：（1分）

（2）带电粒子在电场中运动时，沿x轴有：（1分）

沿y轴有：（1分），

又因为（1分）

解得：（1分）

（3）带电粒子在磁场中运动时间为：（2分）

带电粒子在电场中运动时间为：（1分）

所以带电粒子在磁场和电场中运动时间之比为：（1分）

17．（14分）

（1）

（2），

（3）

【详解】（1）以导体棒为研究对象，棒在磁场Ⅰ中切割磁感线，棒中产生感应电动势，导体棒ab从A下落时，导体棒在重力与安培力作用下做加速运动，

由牛顿第二定律得（1分）

式中，有（1分）

式中（1分）

由各式可得到（1分）

（2）当导体棒ab通过磁场Ⅱ时，若安培力恰好等于重力，棒中电流大小始终不变，即

（1分）

式中（1分）

解得

导体棒从到做加速度为g的匀加速直线运动，有

得（1分）

此时导体棒重力的功率为（1分）

根据能量守恒定律，此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率，即

（1分）

所以（1分）

（3）设导体棒ab进入磁场Ⅱ后经过时间t的速度大小为，

此时安培力大小为（1分）

由于导体棒ab做匀加速直线运动，有（1分）

根据牛顿第二定律，有（1分）

即

由以上各式解得（1分）