山东省枣庄市第一中学2023-2024学年高二下学期月考（安培力和洛伦兹力、电磁感应）物理试题

这是一份山东省枣庄市第一中学2023-2024学年高二下学期月考（安培力和洛伦兹力、电磁感应）物理试题，共10页。试卷主要包含了答题前，考生先将自己的姓名等内容，欢迎下载使用。

2024年2月
本试卷分选择题和非选择题两部分，共100分，考试时间90分钟。
注意事项：
1、答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写到相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2、选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
第I卷（选择题 共46分）
单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．下列说法正确的是（ ）
A．有感应电流就一定有感应电动势
B．带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用
C．感应电流的磁场方向总是和引发感应电流的磁场方向相反
D．电场、电场线、磁场、磁感线都是客观存在的物质
2．在匀强磁场中，一不计重力的带电粒子只在磁场力作用下做匀速圆周运动，如果突然将磁场的磁感强度减为原来的一半，则（ ）
A．粒子的运动速率不变，运动周期变为原来的2倍
B．粒子的运动速率不变，轨道半径变为原来的
C．粒子的运动速率减半，轨道半径变为原来的
D．粒子的运动速率不变，运动周期减半
3．如图所示是一个趣味实验中的“电磁小火车”，“小火车”是一节两端都吸有强磁铁的干电池，发现两端的强磁铁无论是同名相对还是异名相对，都能牢牢地吸附在干电池上。“轨道”是用裸铜线绕成的螺线管，螺线管的口径较“小火车”大。将“小火车”放入螺线管内，在电池的正负极之间的一段螺线管上形成电流，小火车就会沿螺线管运动。则（ ）
A．“小火车”因为电池两端磁铁之间的排斥力而运动
B．“小火车”通过电池两端磁铁与通电螺线管之间的相互作用而运动
C．干电池正负极对调后，“小火车”运动方向将不变
D．“小火车”放入表面无绝缘层的裸露铜管内也会沿铜管运动
4．如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，其中丙的磁感应强度大小为、电场强度大小为，下列说法正确的是（ ）
A．甲图要增大粒子的最大动能，可减小磁感应强度
B．乙图可判断出极板是发电机的正极
C．丙图中粒子沿直线通过速度选择器的条件是
D．丁图中若导体为金属，稳定时板电势低
5．如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直纸面向里。在该区域内，有四个质量相同的带正电的微粒甲、乙、丙、丁，微粒甲静止不动；微粒乙在纸面内向右做匀速直线运动；微粒丙在纸面内向左做匀速直线运动；微粒丁在纸面内做匀速圆周运动。已知微粒之间互不影响，则四个微粒中所带电荷量最大的是（ ）
A．甲
B．乙
C．丙
D．丁
6．在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的“花瓣”形线框，磁场方向垂直于线框平面，a、c两点接一直流电源，电流方向如图所示。已知边受到的安培力大小为F，则整个线框所受安培力大小为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，两根相距为L的光滑平行导轨水平放置，R为固定电阻，金属杆MN垂直于导轨放置，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨和金属杆的电阻忽略不计。时刻对金属杆施加一水平外力F，使金属杆从静止开始做匀加速直线运动。下列关于通过R的电流i、外力F、回路产生的焦耳热Q、克服安培力做功的功率P随时间t变化的图像中正确的是（ ）
A．B．C．D．
8．如图所示，甲、乙是两个完全相同的闭合导线线框，a、b是边界范围、磁感应强度大小和方向都相同的两个匀强磁场区域，只是a区域到地面的高度比b高一些。甲、乙线框分别从磁场区域的正上方距地面相同高度处同时由静止释放，穿过磁场后落到地面。下落过程中线框平面始终保持与磁场方向垂直。以下说法正确的是（ ）
A．甲乙两框同时落地
B．乙框比甲框先落地
C．落地时甲乙两框速度相同
D．穿过磁场的过程中甲线框中通过的电荷量小于乙线框
9．如图所示，关于x轴对称的正方形闭合金属线圈水平放置在坐标系面内，线圈的边与y轴重合，匝数为N，边长为L，电阻为R。一金属直导线垂直于z轴放在x轴正上方，通有沿x轴负方向的电流。现让线圈沿图示方向绕x轴以角速度匀速转动，在线圈由图示位置开始转动90°的过程中，用冲击电流计测得流过线圈导线横截面的电荷量为q。则在此过程，线圈中（ ）
A．感应电流方向为B．感应电流的平均值为
C．感应电动势的平均值为D．磁通量的变化量为
10．如图所示，圆形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。质量为m、电荷量为q的带电粒子由A点沿平行于直径的方向射入磁场，经过圆心O，最后离开磁场。已知圆形区域半径为R，A点到的距离为，不计粒子重力。则（ ）
A．粒子带正电B．粒子运动速率为
C．粒子在磁场中运动的时间为D．粒子在磁场中运动的路程为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分。
11．当线圈中的电流随时间变化时，线圈产生的磁场也会变化，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。下列关于涡流的应用说法正确的是（ ）
A．图1中当线圈中通以周期性变化的电流时，金属中产生涡流使金属熔化
B．图2中铁质锅换成陶瓷锅，其加热效果与铁质锅一样
C．图3中探雷器遇见金属时，金属中涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警
D．图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，无论铝管有无裂缝，它们都同时从铝管下端管口落出
12．如图所示，两同心金属圆环共面，其中大闭合圆环与导轨绝缘，小圆环的开口端点与导轨相连，平行导轨处在水平面内，磁场方向竖直向下,金属棒ab与导轨接触良好，为使大圆环中产生图示电流，则ab应当（ ）
A．向右加速运动B．向右减速运动
C．向左加速运动D．向左减速运动
13．矩形边界ABCD内存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里，AB长为2L，AD长为L．从AD的中点E发射各种速率的粒子，方向与AD成30°角，粒子带正电，电量为q，质量为m，不计粒子重力与粒子间的相互作用，下列判断正确的是（ ）
A．粒子可能从BC边离开
B．经过AB边的粒子最小速度为
C．经过AB边的粒子最大速度为
D．AB边上有粒子经过的区域长度为L
14．如图所示，、为相同的等腰直角三角形，且、、在同一条直线上．内有垂直纸面向里的匀强磁场，内有垂直纸面向外的匀强磁场，两个磁场的磁感应强度大小相等．一电阻分布均匀的正方形导线框的边长为，且为长度的一半。该线框沿向右以速度匀速穿过磁场，时刻恰好位于图中所示位置．线框平行于方向所受的安培力为，向左为正，导线框中电流以顺时针方向为正方向，二者与时间的关系图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
第II卷（非选择题 共54分）
三、实验题：本题共1小题，共8分
15．在“探究楞次定律”的实验中。某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流方向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图甲中的b位置。
（1）现将电流计的两接线柱与图乙中线圈的两个接线柱连接（A与C连接，B与D连接），将磁铁N极从线圈中拔出，线圈中原磁通量的方向为 （选填“向上”或“向下”，线圈中的原磁通量 （选填“变大”或“减小”），你所看到的指针 （选填“不偏”、“向a位置偏转”或“向b位置偏转”）。
（2）若将电流计的A、B接线柱分别与图丙中线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图甲中a所示，则磁铁的Q端是 （选填“N”或“S”）极。
四、计算题：本题共4小题，共46分，解答时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得分，有数值计算的题答案必须明确写出数值和单位。
16．1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的两个D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场方向与盒面垂直．两D形盒之间所加的交流电压为U，粒子质量m、电荷量为q的粒子从D形盒一侧圆心处开始被加速（初动能可以忽略），经若干次加速后粒子从D形盒边缘射出．求：
（1）粒子从D形盒边缘射出时的动能；
（2）粒子被加速的次数．
17．如图甲所示，单匝圆形线框置于水平桌面上，线框半径，质量，电阻，与桌面间的动摩擦因数。线框左侧半圆空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示。设线框与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，取。求线框：
（1）在时刻所受安培力的大小；
（2）滑动前所产生的焦耳热。
18．如图所示，某空间中存在竖直方向的匀强磁场（未画出），两条平行的金属导轨afe、bcd放置其中，导轨cdef部分处于水平面内，当调节斜面abcf的倾角θ时，发现当且仅当θ在37°~90°之间时，长为的金属棒可以在导轨上处于静止状态。已知导轨间距L=0.2m，e、d间连入一电动势为的电源（内阻不计），金属棒的质量为0.1kg，电阻R为，导轨及导线的电阻可忽略，金属棒和导轨间的动摩擦因数为（未知），且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。sin37°=0.6，cs37°=0.8，g取10m/s2。
（1）求磁感应强度B的大小；
（2）当时，如果将电源换成开关，开始开关断开，使金属棒从距cdef所在水平面高为处下滑，金属棒滑到cf时突然闭合开关，金属棒的加速度大小是多少？（金属棒经过cf时只改变速度方向，不改变速度大小）
19．如图所示，在xy平面内，在x>0范围内以x轴为电场和磁场的边界，在x<0范围内以第Ⅲ象限内的直线OM为电场与磁场的边界，OM与x轴负方向成θ=45°角，在边界的下方空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.1T，在边界的上方有沿y轴正方向的匀强电场，场强大小为E=32N/C；在y轴上的P点有一个不计重力的带电微粒，以沿x轴负方向的初速度v0=2×103m/s射出，已知OP=0.8cm，微粒所带电荷量q=-5×10-18C，质量m=1×10-24kg，求：
（1）带电微粒第一次进入电场时的位置坐标；
（2）带电微粒从P点出发到第三次经过电磁场边界经历的总时间；
（3）带电微粒第四次经过电磁场边界时的速度大小。
高二下开学考物理答案
一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分。
三、实验题：本题共1小题，共8分
15．【答案】向下 减少 向b位置偏转 S
【详解】（1）[1][2][3]将磁铁N极从线圈中拔出，线圈中原磁通量的方向向下，线圈中的原磁通量减小，根据楞次定律，可知D端为感应电动势的正极，A与C连接，B与D连接，电流从B流入，指针向b位置偏转。
（2）[4]指针向a位置偏转，则电流从A流入，E为感应电动势的正极，根据安培定则可知，感应电流的磁场向上，根据楞次定律可知，磁铁的Q端是S极。
四、计算题
16．（8分）（1） （2）
【详解】（1）根据，解得，
带电粒子射出时的动能：；
（2）经加速电场加速：，
解得：
17．（10分）（1） （2）
【详解】（1）根据图像，感应电动势为
感应电流为
根据图像可知，时刻的大小磁感应强度
在时刻所受安培力的大小
（2）若线框恰好滑动，则有
解得
根据图像可知，此时刻为，则滑动前所产生的焦耳热
18．（12分）（1），方向坚直向下 （2）
【详解】（1）由题意可知当时，金属杆处于临界下滑状态有
当时，金属杆处于临界上滑状态有
解得
由闭合电路欧姆定律
由安培力公式得
方向竖直向下；
（2）当时，如果将电源换成开关，开始开关断开，使金属棒从距所在水平面高为处下滑，根据动能定理
解得
根据牛顿第二定律
根据题意
联立解得
19．（16分）
（1） （2） （3）
【详解】（1）带电微粒从点开始在磁场中做匀速圆周运动，第一次经过磁场边界上的点，由半径公式
因为
匀速圆周运动的圆心在的中点，由几何关系可知，点位置的坐标为
（2）带电微粒在磁场中做匀速圆周运动的周期为
由图可知，微粒运动四分之一个圆周后坚直向上进入电场，故
微粒在电场中先做匀减速直线运动到速度为零，然后反向做匀加速直线运动，微粒运动的加速度为
故在电场中运动的时间为
微粒再次进入磁场后又做四分之一圆周运动，故
所以微粒从点出发到第三次经过电磁场边界的时间为
（3）微粒从点第三次经过电磁场边界水平向左进入电场后做类平抛运动，则加速度
则第四次到达电磁场边界时
解得
则微粒第四次经过电磁场边界时的速度为题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
A
B
D
C
D
B
B
C
D
题号
11
12
13
14
答案
AC
BC
CD
AC