江苏省扬州市新华中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷

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一、选择题
1．关于静电力、安培力与洛伦兹力，下列说法正确的是
A．电荷放入静电场中一定会受静电力，静电力的方向与该处电场强度的方向相同
B．通电导线放入磁场中一定受安培力，安培力越大说明该处磁场越强
C．电荷放入磁场中就会受到洛伦兹力，洛伦兹力的方向与该处磁场方向垂直
D．当电荷的速度方向与磁场方向垂直时受到的洛伦兹力最大，方向与磁场方向垂直
2. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里匀强磁场，OC导体棒的O端位于圆心，棒的中点A位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动。O、A、C点电势分别为φ0、φA、φC，则
A. φO > φC B. φC > φA
C. φO = φA D. φO－φA = φA－φC
3．如图所示，金属圆环静止在光滑水平桌面上，所处磁场方向如图。两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会使圆环向B1侧移动的是
A．同时增大B1减小B2
B．同时减小B1增大B2
C．B1不变，减小B2
D．同时以相同的变化率减小B1和B2
4．如图所示，圆形区域内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿直径AB方向从A点射入磁场中，分别从圆弧上的P、Q两点射出，下列说法正确的是
A．两粒子分别从A到P、Q经历时间之比为
B．粒子在磁场中做匀速圆周运动周期之比为
C．粒子在磁场中速率之比为
D．粒子在磁场中运动轨道半径之比为
5．如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对氘核进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出，忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是
A.只增大加速电压U，氘核获得的最大动能增大
B.只增大加速电压U，氘核在回旋加速器中加速次数减少
C.保持B、U和T不变，该回旋加速器可以加速质子
D.若要加速质子可只将磁感应强度大小调为原来的一半或只将D形盒缝隙间电场变化周期调为调为原来的2倍
6．如图甲所示为探究电磁驱动的实验装置。某个铝笼置于U形磁铁的两个磁极间，铝笼可以绕支点自由转动，其截面图如图乙所示。开始时，铝笼和磁铁均静止，转动磁铁，会发现铝笼也会发生转动，下列说法正确的是
A．铝笼是因为受到安培力而转动的
B．铝笼转动的速度大小和方向与磁铁均相同
C．铝笼转动的速度大小和方向与磁铁均不同
D．当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，铝笼将保持匀速转动
7．某同学用图甲电路探究自感现象对电流的影响，闭合开关后灯泡发光，过一会再断开开关，图乙为电流传感器采集的电流随时间变化的图像。已知乙图中单元格边长为0.4s和0.1A，线圈直流电阻与灯泡电阻相同，电流传感器内阻不计。则
A．开关闭合后灯泡缓慢变亮
B．开关断开后灯泡闪一下然后逐渐熄灭
C．开关断开后通过灯泡的电流方向向左
D．开关断开后流过灯泡的电荷量约为0.2C
8．如图，两形状完全相同的平行金属环A、B竖直固定在绝缘水平面上，且两圆环的圆心O1、O2的连线为一条水平线，其中M、N、P为该连线上的三点，相邻两点间的距离满足MO1＝O1N＝NO2＝O2P。当两金属环中通有从左向右看逆时针方向的大小相等的电流时，经测量可得M点的磁感应强度大小为B1、N点的磁感应强度大小为B2，如果将右侧的金属环B取走，P点的磁感应强度大小应为
A．B2－B1 B．B1－eq \f(B2,2)
C．B1＋eq \f(B2,2) D．eq \f(B1,3)
9．在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道。一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是
A．圆环最终停在轨道的最低点B
B．圆环能滑到轨道右侧与A点等高处C
C．圆环运动过程中机械能守恒
D．圆环在运动过程中感应电流方向一直是顺时针方向
10．如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在与前后面垂直匀强磁场中，当导体板通过一定电流I时，在导体板的某两个面间会产生电势差U，这种现象称为霍尔效应。若图中的电流I是电子定向运动产生的恒定电流，则
A．导体板前表面的电势比后表面高
B．导体板上表面的电势比下表面高
C．U与导体板的宽度h有关
D．U与电流I成正比
11．如图甲所示，矩形导线框abcd 放在匀强磁场中固定不动，磁场方向与线框平面垂直，规定磁感应强度方向垂直纸面向里为正方向。线框ab边所受的安培力F 随时间t 变化的图像如图乙所示（规定 ab边所受的安培力向左为正）。在0~4s时间内，B 随时间t变化的图像正确的是
A．B．C．D．
二、解答题
12．如图甲所示，一正方形单匝闭合线框放置于粗糙的水平桌面上，边长a=cm，质量m=10g、电阻R=0.1Ω，虚线是线框对角线，虚线左侧空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t变化的关系如图乙所示。已知线框与桌面之间的动摩擦因数µ=0.10。设线框与桌面之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）t=0.1s时刻线框所受安培力的大小；
（2）线框在滑动前所产生的焦耳热；
13．电磁感应现象的发现，给电磁的应用开辟了广阔的道路，其中发电机就是电磁感应最重要的应用成果之一。某种直流发电机的工作原理可以简化为如图甲所示的情景。在竖直向下、磁感应强度B=1.0T的匀强磁场中，两根光滑平行金属导轨MN和PQ固定在水平面上，导轨间距L=0.5m，导轨左端接有电阻R=0.8Ω，电阻R两端接有电压传感器。质量m=0.5kg，电阻r=0.2Ω的金属杆ab置于导轨上，与导轨垂直，其余电阻不计。现用水平向右的拉力F拉ab杆，使其由静止开始运动。电压传感器将R两端的电压U即时收集并输入计算机，得到U随时间t变化的关系如图乙所示。 求：
（1）电阻R两端的电压U与导体棒速度v的关系
（2）ab杆的加速度大小；
（3）第3.0s末撤去拉力F，此后电阻R上产生的焦耳热。
14．如图所示，平面直角坐标系xOy的第一象限存在沿y轴正方向的匀强电场，第四象限存在垂直于平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为-q的粒子从y轴上的P点以速度v0垂直y轴射入磁场，从x轴上的M点射入第一象限，并垂直y轴从N点以的速度射出电场，不计粒子受到的重力。求：
（1）粒子从M点射入第一象限时与x轴负方向的夹角；
（2）粒子在第四象限内运动的时间t；
（3）匀强电场的电场强度大小E。
15．如图甲所示为质谱仪的原理图，加速电压为U。粒子源A持续释放出初速度可忽略、比荷分别k1和k2的两种正电荷，k1>k2。粒子从O点沿垂直磁场边界方向进入匀强磁场，磁场下边界放置胶片C。比荷为k1的粒子恰好打在距O点为L的M点，不计粒子重力和粒子间的相互作用。求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）若加速电压存在波动，在到之间变化，在胶片上分开两种粒子，ΔU的取值范围；
（3） 如图乙所示，若比荷为k1的粒子进入磁场时存在散射角θ=45º，粒子在2θ范围内均匀射入，现撤去胶片C，紧靠M点在其左侧水平放置一长度为0.4L的接收器，求接收器中点左右两侧在单位时间内接收到比荷为k1的粒子数之比。