辽宁省沈阳市第一二〇中学2022-2023学年高二上学期第三次月考 物理 解析版

这是一份辽宁省沈阳市第一二〇中学2022-2023学年高二上学期第三次月考 物理 解析版，共23页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

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ac=cb=bd。已知c点的磁感应强度大小为，d点的磁感应强度为。若将b处导线的电流切断，则（ ）
A. c点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
【答案】C
【解析】
【详解】设a导线在c点的磁感应强度大小为B，在d点的磁感应强度大小为B′，根据右手螺旋定则有
B1=2B
B2=B﹣B′
联立两式解得
，
故选C。
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、方向从到的电流。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
【答案】D
【解析】
【详解】AC．和时刻，导体棒刚好都能处于静止状态，可知时，导体棒刚好要沿导轨向下运动，时，导体棒刚好要沿导轨向上运动，又因为导体棒所受安培力的方向一定沿导轨向上，故根据平衡条件可知，时有
时有
其中
，
联立解得
，
即
AC错误；
B．平行导轨对导体棒的支持力大小为
根据牛顿第三定律可知，导体棒对平行导轨的压力大小为，B错误；
D．时，导体棒受到的安培力为
又
可知时，导体棒受到的安培力与重力沿导轨向下的分力平衡，此时导体棒所受摩擦力为零，D正确。
故选D。
3. 如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆置于导轨上并与导轨形成闭合回路，一圆环形金属框位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆突然向右运动，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，中沿逆时针方向
B. 中沿顺时针方向，中沿顺时针方向
C. 中沿逆时针方向，中沿逆时针方向
D. 中沿逆时针方向，中沿顺时针方向
【答案】D
【解析】
【详解】PQ突然向右运动，导体切割磁感线，根据右手定则，可知电流由Q流向P，中电流沿逆时针方向，PQRS中的电流产生的磁场向外增强，则T中的合磁场向里减弱，根据楞次定律可知T的感应电流产生的磁场应指向纸面内，则T中感应电流方向为顺时针。故ABC错误，D正确。
故选D。
4. 如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关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mg，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，
【答案】D
【解析】
【详解】K闭合稳定后传感器上示数为，说明此时上极板带正电，即上极板电势高于下极板电势，极板间的场强方向向下，大小满足
Eq＋＝mg
即
E＝
又
U＝Ed
所以两极板间的电压
U＝
线圈部分相当于电源，则感应电流的方向是从下往上，据此结合楞次定律可判断穿过线圈的磁通量正在减少，线圈中产生的感应电动势的大小为，根据
可得
故选D。
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．虽然多次重复，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
【答案】C
【解析】
【详解】A、开关断开开关时，灯泡能否发生闪亮，取决于灯泡的电流有没有增大，与电源的内阻无关，A错误；
B、若小灯泡电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流小于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡将发生闪亮现象，B错误；
C、线圈电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流大于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡不发生闪亮现象，C正确；
D、线圈的自感系数较大，产生的自感电动势较大，但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小，D错误；
故选C．
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abcd，bc边长，且bc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bc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变化的图像如图乙所示，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
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据题意，由图乙可知，进入磁场时，线圈中的电流为，设此时线圈的速度为，则有
，
解得
从开始运动到边恰好进入磁场的过程中，由动量定理有
解得
即恒定拉力大小为，故A正确，不符合题意；
B．根据公式和可得，线圈中的感应电流为
由图乙可知，内电流均匀增加，则线圈的速度均匀增加，即线圈做匀加速运动，时，线圈电流为，同理可求，此时，线圈的速度为
则线圈在第内的加速度大小为
故B正确，不符合题意；
C．根据题意可知，线圈dc边长为线圈在第2s内运动的距离，则
故C错误，符合题意；
D．在第内通过线圈某一横截面的电荷量为
故D正确，不符合题意。
故选C。
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
【答案】B
【解析】
【详解】A．给铜棒a一个平行导轨的瞬时冲量I，此时铜棒a的速度最大，产生的感应电动势最大，回路中电流最大，每个棒受到的安培力最大，其加速度最大，
I＝mv0
v0＝
铜棒a电动势
E＝BLv0
回路电流
I0＝＝
选项A错误；
B．此时铜棒b受到安培力
F＝BI0L
其加速度
选项B正确；
C．此后铜棒a做变减速运动，铜棒b做变加速运动，当二者达到共同速度时，铜棒b速度最大，据动量守恒，
mv0＝2mv
铜棒b最大速度
v＝
选项C错误；
D．回路中产生的焦耳热
选项D错误．
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v0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.
【答案】C
【解析】
【详解】如图所示
粒子在电场中做类平抛运动，沿y轴负方向做匀速直线运动，有
沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度
则沿x轴正方向的位移
设射出电场时粒子的速度v方向与初速度v0方向的夹角为θ，根据类平抛运动的推论得
则
θ＝60°
所以
粒子在磁场中做匀速圆周运动，恰好打到y轴上时，轨迹与y轴相切，设粒子轨迹半径为r，根据几何关系得
r＋rcs60°＝2d＋x
解得
r＝2d
粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
解得
故选C。
9. 如图甲所示，一个边长为L的正方形线框固定在匀强磁场(图中未画出)中，磁场方向垂直于导线框所在平面，规定向里为磁感应强度的正方向，向右为导线框ab边所受安培力F的正方向，线框中电流i沿abcda方向时为正，已知在0～4 s时间内磁场的磁感应强度的变化规律如图乙所示，则下列图像所表示的关系正确的是( )

A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．由题意可知，规定向里为磁感应强度的正方向，线框中电流i沿abcd方向时为正；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
感应电流
由B-t图象可知，在每一时间段内，是定值，在各时间段内I是定值，ad边受到的安培力
I、L不变，B均匀变化，则安培力F均匀变化，不是定值，故A正确，B错误；
CD．由图示B-t图象可知，0～1s时间内，B减小，减小，由楞次定律可知，感应电流是逆时针的，为正值；同理1～2s，磁场向里，且增大，磁通量增大，根据楞次定律，感应电流是逆时针，为正值；2～3s，B的方向垂直纸面向里，B减小，减小，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，感应电流是正的；3～4s内，B的方向垂直纸面向外，B增大，增大，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，感应电流是正的，故C错误，D正确.
故选AD.
10. 如图，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的电阻；一金属棒垂直放置在两导轨上；在MN左侧面积为S的圆形区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B＝kt，式中k为常量，且k＞0；在MN右侧区域存在一与导轨垂直、磁感应强度大小为B0、方向垂直纸面向里的匀强磁场。t＝0时刻，金属棒从MN处开始，在水平拉力F作用下以速度v0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（t>0）时刻穿过回路的总磁通量为B0Lv0t
B. 电阻R上的电流为恒定电流
C. 在时间Δt内流过电阻的电荷量为Δt
D. 金属棒所受的水平拉力F随时间均匀增大
【答案】BC
【解析】
【分析】考查法拉第电磁感应定律和楞次定律。
【详解】A．根据题图可知，MN左边的磁场方向与右边的磁场方向相同，则穿过回路的总磁通量即为两边磁通量之和，在t(t＞0)时刻穿过回路的总磁通量为：
故A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律得，回路中产生总的感应电动势为：
由闭合电路欧姆定律有：
则电阻R上的电流为恒定电流，故B正确；
C．在时间Δt内流过电阻的电荷量为：
故C正确；
D．金属棒受到的安培力大小为：
保持不变，金属棒匀速运动，水平拉力大小等于安培力大小，所以水平拉力F保持不变，故D错误。
故选BC。
11. 如图所示，间距为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。正方形区域内匀强磁场的磁感应强度为，方向垂直于导轨平面向上。甲、乙两金属杆电阻均为、质量均为，垂直于导轨放置。起初甲金属杆位于磁场上边界处，乙位于甲的上方，与甲间距也为。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，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
【答案】AB
【解析】
【详解】A．乙金属杆进入磁场之前，乙仅受到自身重力斜面支持力作用，加速度
与金属杆甲加速度相同，所以二者一直保持相对静止。当乙刚进入磁场时，甲恰好离开磁场，根据匀变速直线运动可计算乙进入磁场的速度
产生的感应电流
根据乙做匀速直线运动可得
解得每个金属杆电阻
故A正确；
B．甲在磁场中运动过程，合力
即合力等于重力沿斜面向下的分力，拉力与安培力平衡，所以拉力对杆做的功在数值上等于电路中产生的焦耳热，故B正确；
C．乙金属杆在磁场区域运动过程中是匀速，所以安培力做功功率等于重力功率等于
故C错误；
D．乙金属杆进入磁场直至出磁场过程中回路中通过的电量为
故D错误。
故选AB。
12. 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
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由于P点是速度大小为v0，沿+x方向射入粒子离开磁场的点，粒子轨迹如图①所示。
圆心在O1位置，由，可得
故P点的坐标为，故A正确；
B．粒子在磁场中运动的时间与转过的圆心角有关，运动时间最长的粒子应该悬沿入射的粒子，轨迹参考如图②。由几何知识可得转过的圆心角为，由可得运动最长时间为
故B正确；
C．同理运动时间最短的粒子应该是沿入射的粒子，轨迹参考如图③，由几何知识可得转过的圆心角为，由可得运动最短时间为
故C错误；
D．当粒子射入的速度大小满足，粒子运动半径为
这些粒子的轨迹圆心均在OP连线的中垂线上；故粒子都将从P点离开磁场；故D正确。
故选ABD。
第Ⅱ卷（非选择题）
二、实验题（共14分）
13. 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
【答案】 ①. 1500 ②. AC##CA
【解析】
【详解】（1）[1]根据欧姆表的读法可知，所测电阻的阻值为
（2）[2]A．测量电阻时，如果指针偏转过大，说明所选挡位太大，为准确测量电阻阻值，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，故A正确；
B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，不会影响测量结果，故B错误；
C．为保护电表，测量电路中的某个电阻，应该先把该电阻与外电路断开，故C正确；
D．欧姆表换挡后要重新调零，用同一挡位测量不同电阻阻值不需要调零，故D错误。
故选AC。
14. 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___________。
【答案】 ①. B ②. D ③. ④. ⑤.
【解析】
【详解】（2）[1] 由于测量一节干电池的电动势和内阻，干电池的电动势约为1.5V，因此电压表选用B，即电压表V1。
[2]由于一节电池的内阻较小，为调节滑动变阻器方便，效果明显，应选用最大阻值较小的D，即R1。
（3）[3]当单刀双掷开关拨向上端，有图像a直线，电流趋于0时，电池内阻电压是零，开路电压等于电动势，因此图像a测得的电动势为真实值，即E=U2。
[4]当单刀双掷开关拨向下端，有图像b直线，电压趋于0时，此时短路电流
则有内阻的真实值为

（4）[5]当单刀双掷开关拨向上端，则有
当单刀双掷开关拨向下端，则有
联立解得
三、计算题（共38分）
15. 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abcd，边长为s，线框总电阻为R、ad边和bc边的质量均为m，ab边和cd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。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（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
联立解得
（2）线框完全出磁场的速度为
边由到最终停下
解得
16. 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。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）带电粒子在磁场中运动轨迹如图：
由几何关系可知
解得
又因为
解得
（2）带电粒子在电场中运动时，沿x轴有
沿y轴有
又因为
解得
（3）带电粒子在磁场中运动时间为
带电粒子在电场中运动时间为
所以带电粒子在磁场和电场中运动时间之比为
17. 如图所示，竖直平面内有一半径为r、电阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环，在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R。在MN上方及CD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，设平行轨道足够长。已知导体棒ab下落时的速度大小为v1，下落到MN处的速度大小为v2。
（1）求导体棒ab从A下落时加速度大小。
（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R2上的电功率P2。
（3）若将磁场Ⅱ的CD边界略微下移，导体棒ab刚进入磁场Ⅱ时速度大小为v3，要使其在外力F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。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【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
式中，有
式中
由各式可得到
（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
式中
解得
导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动，有
得
此时导体棒重力的功率为
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
所以
（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
由于导体棒ab做匀加速直线运动，有
根据牛顿第二定律，有
即
由以上各式解得
【点睛】本题考查了关于电磁感应的复杂问题，对于这类问题一定要做好电流、安培力、运动情况、功能关系这四个方面的问题分析；也就是说认真分析物理过程，搞清各个力之间的关系，根据牛顿定律列方程；分析各种能量之间的转化关系，根据能量守恒定律列出方程；力的观点和能量的观点是解答此类问题的两大方向。