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江西省宜春市宜丰中学2023-2024学年高一下学期6月月考物理试题（创新部）
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这是一份江西省宜春市宜丰中学2023-2024学年高一下学期6月月考物理试题（创新部），共5页。试卷主要包含了歼-20等内容，欢迎下载使用。
一．选择题(每题5分共60分，其中9至12题为多选，部分选对2分，其它为单选)
1．一同学在课外书上了解到，无限长通有电流强度为I的直导线在空间某点产生的磁感应强度大小可表示为，r是该点到直导线的距离，结合安培力的公式，可知比例系数的单位是（ ）
A． B． C． D．
2．如图所示，两个速度大小不同的同种带电粒子1、2，沿水平方向从同一点垂直射入匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当它们从磁场下边界飞出时相对入射方向的偏转角分别为90°、60°，则它们在磁场中运动的（ ）
A．轨迹半径之比为1∶2B．速度之比为2∶1
C．时间之比为2∶3D．周期之比为3∶2
3．歼-20（英文：Chengdu J-20，代号：威龙）是我国研制的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性的第五代双发重型隐形战斗机，将担负中国空军未来对空、对海的主权维护任务。如图为歼-20战机在我国近海海域上空巡航的英姿，设该机机身长为l，机翼两端点C、D的距离为d，以速度v沿水平方向匀速飞行，已知战斗机所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量大小为B，C、D两点间的电势差的绝对值为U。则（ ）
A．，C点电势高于D点电势
B．，D点电势高于C点电势
C．，C点电势高于D点电势
D．，D点电势高于C点电势
4．劳伦斯发明了回旋加速器，被加速的粒子在一圆形结构里运动，其运动轨迹由磁场控制，通过交变电场给带电粒子加速。图甲是回旋加速器的示意图，粒子出口处如图甲所示。图乙是回旋加速器所用的交变电压随时间的变化规律。某物理学习小组在学习了回旋加速器原理之后，想利用同一回旋加速器分别加速两种带正电的粒子，所带电荷量分别为、，质量分别为、。保持交变电压随时间变化的规律不变，需要调整所加磁场的磁感应强度大小，则下列说法错误的是（ ）
A．所加磁场的磁感应强度大小之比为
B．粒子获得的最大动能之比为
C．粒子的加速次数之比为
D．粒子在回旋加速器中的转动时间之比为
5．如图所示，光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界（边界竖直）匀强磁场，一直径与磁场区域宽度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下，在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说法正确的是（ ）
A．线圈进磁场的过程中，线圈中的感应电流沿顺时针方向
B．该拉力的方向与线圈运动速度的方向相同
C．该拉力的方向水平向右D．该拉力为恒力
6．如图所示，abcd为水平固定放置的“匚”型金属导轨，导轨的间距为l，导轨的左端接上阻值为的定值电阻，匀强磁场方向竖直向下，金属杆倾斜放置在导轨上，现让金属杆在外力的作用下以速度在导轨上匀速滑行，回路中的电流为，MN与导轨的夹角始终为，速度始终与垂直，导轨与金属杆足够长，滑行的过程中两者始终接触良好，导轨、金属杆以及导线的电阻均忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻的电流由指向
B．匀强磁场的磁感应强度大小为
C．金属杆切割磁感线的有效长度为
D．一段时间内，回路中磁通量的变化量为
7．如图为通过磁场和电流控制导体棒运动的装置。两根光滑平行且足够长的导轨水平放置，间距为L，空间中存在垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m，长度为L的导体棒垂直导轨静止放置，与导轨接触良好。从t=0时刻起，给导体棒接通如图所示周期性变化的电流。图示中ba方向为电流正方向。下列说法正确的是（ ）
A．时刻导体棒速率最大
B．时刻导体棒返回到出发位置
C．时间内导体棒向右运动的位移为
D．时间内导体棒向左运动的位移为
8．麦克斯韦从场的观点出发，认为变化的磁场会激发感生电场。如图甲所示，半径为r的绝缘光滑真空管道（内径远小于半径r）固定在水平面上，管内有一质量为m、带电量为的小球，直径略小于管道内径。真空管处在匀强磁场中，磁感应强度B随时间变化如图乙所示，规定竖直向上为正方向。时刻无初速释放小球。下列说法正确的是（ ）
A．俯视真空管道，感生电场的方向是逆时针
B．感生电场对小球的作用力大小为
C．小球绕环一周，感生电场做功为
D．时刻管道对小球的作用力大小
9．水平桌面上固定一根绝缘长直导线，矩形导线框abcd靠近长直导线固定桌面上，如图甲所示。当长直导线中的电流按图乙的规律变化时（图甲所示电流方向为其正方向），则（ ）
A．，线框内电流的方向为abcda
B．，线框内电流的方向为abcda
C．，线框所受安培力方向一直向右
D．，线框所受安培力方向一直向左
10．质谱仪是科学研究和工业生产中的重要工具。质谱仪的工作原理示意图如图所示，粒子源S从小孔向下射出各种速度的氕核、氘核、氚核及氦核，粒子经小孔进入速度选择器后，只有速度合适的粒子才能沿直线经过小孔，并垂直进入磁感应强度大小为的偏转磁场，感光底片PQ上仅出现了A、B、C三个光斑，光斑A到小孔的距离为2d。已知速度选择器两板间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，两板间距为d，板间电压为U，下列说法正确的是（ ）
A．极板M带负电荷B．粒子在偏转磁场中的速度大小为
C．氦核的比荷为D．相邻两光斑的距离均为
11．如图所示，半径为2L的小圆与半径为3L的圆形金属导轨拥有共同的圆心，在小圆区域内存在垂直于纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场，在小圆与导轨之间的环形区域内存在垂直于纸面向外的磁感应强度大小为2B的匀强磁场。现将一长度为3L的导体棒置于磁场中，让其一端O点与圆心重合，另一端与圆形导轨良好接触。在O点与导轨间接入一阻值为r的电阻，导体棒以角速度ω沿导轨逆时针做匀速圆周运动，其他电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．导体棒O点的电势比A点的电势低
B．在导体棒的内部电流由A点至O点
C．在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻r的电荷量为
D．在导体棒旋转一周的时间内，电阻r产生的焦耳热为
12．如图1所示，两光滑平行导轨固定且与水平面的夹角θ=30°，底端接有一阻值为R的电阻，质量为m、有效阻值为的金属棒与导轨接触良好，被细绳拉住，与导轨及电阻R构成一个边长为L的正方形回路，空间中存在方向垂直于导轨平面向上的磁场，其磁感应强度B随时间t变化的关系如图2所示，在t0时刻，细绳刚好被拉断，此时磁感应强度大小达到B0，金属棒沿斜面向下运动0.5L达到最大速度，重力加速度为g，导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．0.5t0时刻，细绳的拉力为
B．细绳断裂瞬间电路总功率为
C．金属棒下落的最大速度为
D．金属棒沿导轨向下运动0.5L的过程中电阻R上产生的热量为
二、实验题(每空3分共9分)
13．某同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示。
（1）为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是 （填“向上拔出”或“向下插入”）。
（2）该同学按丙图连接好仪器后开始实验探究。下列说法正确的是 。
A．开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，都会引起电表的指针偏转
B．线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，电表的指针均不会偏转
C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电表的指针静止在中央零刻度
D．开关闭合后，只要移动滑动变阻器的滑片P，电表的指针一定会偏转
（3）该同学又把一铜线圈水平固定在铁架台上，其两端连接在电流传感器上，能得到该铜线圈中的电流随时间变化的图线。两次实验中分别得到了如图丁、戊所示的电流随时间变化的图线（两次用同一条形磁铁，在距离铜线圈上端不同高度处，由静止沿铜线圈轴线竖直下落，始终保持直立姿态，且所受空气阻力可忽略不计）。根据此实验的操作，下列说法正确的是 。
A．在磁铁穿过线圈的过程中，两次线圈内磁通量的变化量相同
B．条形磁铁距离铜线圈上端的高度越大，产生的感应电流峰值越大
C．两次实验中，线圈内产生的焦耳热相同D．磁体所受的磁场力都是先向上后向下
三.计算题(共31分)
14．(7分)
如图所示，两平行金属导轨间连接着电动势，内阻的电源，定值电阻，导轨间距，导轨电阻忽略不计。导轨的竖直部分左侧有一根与其接触良好的水平放置的金属棒ab，在金属棒所在空间加一竖直向上的匀强磁场（图中仅画出了一根磁感线），金属棒ab质量，与两导轨接触点之间的电阻。已知导轨竖直部分与金属棒间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），已知重力加速度，求：
（1）要使金属棒能处于静止状态，则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少多大；
（2）若将竖直向上的匀强磁场绕垂直于棒ab的方向逆时针转过37°，要使金属棒仍能处于静止转态，则磁感应强度至少多大。
15．(12分)如图所示，在xOy平面直角坐标系中，虚线与x轴正方向的夹角为，与y轴之间存在垂直纸面向里的匀强磁场（边界存在磁场），第二象限存在沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m、带电量为（）的粒子从x轴负半轴的P点以初速度进入电场，与x轴正方向的夹角为，经电场偏转后从点（，）垂直y轴进入磁场，粒子恰好不从边界射出磁场。不计粒子重力，求：
（1）电场强度E的大小；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）粒子从P点进入电场到再次回到x轴的时间。
16．(12分)如图甲所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，其宽度，导轨M与P之间连接阻值为的电阻，质量为、电阻为、长度为的金属杆ab静置在导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现用一垂直杆水平向右的恒力拉金属杆ab，使它由静止开始运动，运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直，其通过电阻R上的电荷量q与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，已知ab与导轨间的动摩擦因数，取（忽略ab杆运动过程中对原磁场的影响），求：
（1）磁感应强度B的大小和金属杆的最大速度；
（2）金属杆ab从开始运动的内所通过的位移；
（3）从开始运动到电阻R产生热量时，金属杆ab所通过的位移。
江西省宜丰中学2023-2024（下）创新高一6月月考物理参考答案
1【答案】C【详解】根据公式变形可知根据变形可知联立可得则比例系数的单位是故选C。
2【答案】A【详解】A．设粒子的入射点到磁场下边界的磁场宽度为，画出粒子的运动轨迹如图所示, 根据几何关系可得, 解得则两粒子在磁场中运动的轨道半径之比为故A正确；B．由洛伦兹力提供向心力可得可得则两粒子的速度之比为故B错误；CD．粒子在磁场中运动的周期为由此可知，粒子的运动的周期与粒子的速度的大小无关，所以粒子在磁场中的周期相同；由粒子的运动的轨迹可知，两种速度的粒子的偏转角分别为、，则两粒子在磁场中的运动时间之比为故CD错误。故选A。
3【答案】D【详解】飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，切割磁感应强度的竖直分量，切割的长度等于机翼的长度，所以根据右手定则，感应电流的方向C指向D，所以D点的电势高于C点的电势，故D正确，ABC错误。 故选D。
4【答案】B【详解】A．所加电压随时间变化的规律不变，则粒子周期满足由可得所加磁场的磁感应强度大小之比为故A正确，不满足题意要求；B．由洛伦兹力提供向心力得可得可知越大，越大，则的最大值为回旋加速器的半径，则有，可得粒子获得的最大动能之比为又联立可得故B错误，满足题意要求；C．加速次数满足可得又则粒子的加速次数之比为故C正确，不满足题意要求；D．加速周期满足加速次数之比为转动时间为可得粒子在回旋加速器中的转动时间之比为故D正确，不满足题意要求。故选B。
5【答案】C【详解】A．线圈进入磁场的过程中，垂直于纸面向里的磁通量变大，根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场应垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的电流为逆时针方向，故A错误；BC．线圈切割磁感线的有效长度示意图如图所示, 结合楞次定律阻碍相对运动的推论，再根据左手定则可知安培力始终水平向左，则该拉力的方向水平向右，与线圈运动速度的方向不相同，故B错误，C正确；D．由于切割磁感线的有效长度是变化的，所以线圈中产生的感应电动势是变化的，感应电流是变化的，线圈受到的安培力大小是变化的，所以拉力大小是变化的，故D错误。故选C。
6【答案】B【详解】A．由右手定则可知，金属杆的电流方向由指向，则定值电阻的电流由指向c，故A错误；B．由法拉第电磁感应定律可得由闭合电路欧姆定律可得综合解得故B正确；C．金属杆切割磁感线的有效长度为，故C错误；D．一段时间内，回路的面积增加量为回路中磁通量的变化量为综合可得故D错误。故选B。
7【答案】D【详解】AB．，导体棒受到向左的安培力，加速度为末速度为该过程位移时间内导体棒向左减速，加速度为减速时间为，导体棒末速度为零，故AB错误；CD．时间内导体棒位移导体棒时间内导体棒向左运动的位移为选项C错误，D正确。故选D。
8【答案】C【详解】A．根据楞次定律判断，感生电场为顺时针，故A项错误；B．由法拉第电磁感应定律可得由于面积公式为整理有由题图可知，有产生的感生电场强度为E，由于整理有感生电场对小球的作用力故B项错误；C．小球绕一圈电场力做功故C项正确；D．小球在感生电场中的加速度时刻小球的速度在水平方向上由解得所以管道对小球的作用力的大小为故D项错误。故选C。
9【答案】BC【详解】A．，穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，线框内电流的方向为adcba，故A错误；B．，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，线框内电流的方向为abcda，故B正确；C．，穿过线圈的磁通量向外增加，根据楞次定律可知，线框内电流的方向为abcda，根据左手定则，ad受安培力向右，bc受安培力向左，因ad边受安培力大于bc边受的安培力，可知线框所受安培力方向一直向右，故C正确；D．，线框内电流的方向为abcda，根据左手定则，ad受安培力向左，bc受安培力向右，因ad边受安培力大于bc边受的安培力，可知线框所受安培力方向向左，故，线框所受安培力方向先向左后向右，故D错误。故选BC。
10【答案】AB【详解】A．根据左手定则可知，粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力向右，则电场力向左，极板M带负电荷，故A正确；B．根据平衡条件有解得故B正确；C．粒子在偏转磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，有解得显然光斑A是氚核产生的，设氕核的质量为、所带的电荷量为e，则氚核的比荷为氦核的比荷为故C错误；D．根据可知光斑B是氘核和氦核产生的，光斑C是氕核产生的，B、C两点将三等分，则邻两光斑的距离均为，故D错误。故选AB。
11【答案】AD【详解】AB．长度为2L的导体棒切割小圆内磁感线产生的感应电动势为：E1＝＝2BωL2，根据右手定则知O点的电势比棒上虚线处的电势高，导体棒在小圆与导轨之间的环形区域切割磁感线产生的感应电动势为：E2＝2BL＝5BωL2，根据右手定则知，A点的电势比棒上虚线处的电势高，因E1故D正确。故选AD。
12【答案】AC【详解】A．由图2可知时刻，回路产生的电动势为回路电流为金属棒受到的安培力大小为根据受力平衡可知，此时细绳的拉力为故A正确；B．细绳断裂瞬间电路总功率为
故B错误；C．金属棒下滑过程，设最大速度为，则有，，
根据受力平衡可得联立解得最大速度为故C正确；D．金属棒沿斜面向下运动达到最大速度，根据能量守恒可得解得整个回路产生的焦耳热为则电阻上产生的热量为故D错误。故选AC。
13【答案】 向上拔出 AD/DA AB/BA
【详解】（1）[1]由图甲可知，当电流从灵敏电流计左端流入时，指针向左偏转；而乙图指针向右偏转，可知电流从灵敏电流计右端流入，则线圈中感应电流的方向是逆时针的（俯视），由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁铁磁场方向向上，根据楞次定律可知，线圈中磁通量减小，则条形磁铁向上拔出。
（2）[2]A．开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，都会使线圈B的磁通量发生变化，回路产生感应电流，从而引起电表的指针偏转，故A正确；
B．线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，A线圈的电流都会发生变化，从而使线圈B的磁通量发生变化，回路产生感应电流，电表的指针均会偏转，故B错误；
CD．开关闭合后，无论滑动变阻器的滑片P匀速滑动、加速滑动或者减速滑动，滑动变阻器接入电路阻值发生变化，A线圈的电流发生变化，从而使线圈B的磁通量发生变化，回路产生感应电流，电表的指针会偏转，指针不会静止在中央零刻度，故C错误，D正确。故选AD。
（3）[3] A．在磁铁穿过线圈的过程中，由于两次用同一条形磁铁，则线圈内磁通量的变化量相同，故A正确；B．条形磁铁距离铜线圈上端的高度越大，在磁铁穿过线圈的过程中，条形磁铁的速度越大，使得线圈内磁通量的变化越快，产生的感应电动势越大，产生的感应电流峰值越大，故B正确；
C．两次实验中，条形磁铁受到的磁场力大小不同，则磁铁克服磁场力做功不同，磁铁减少的机械能不同，所以线圈内产生的焦耳热不同，故C错误；
D．由于磁铁一直相对于线圈向下运动，根据“来拒去留”推论可知，磁体所受的磁场力一直向上，故D错误。故选AB。
14【答案】（1）2T；（2）1T
【详解】（1）由受力分析，根据共点力平衡条件得
由闭合电路欧姆定律有联立解得
所以所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少为2T。
（2）当较小时，静摩擦力竖直向上，则解得
故磁感应强度至少为1T。
15【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子进入电场，y轴方向有，， 联立解得
（2）粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
粒子进入磁场速度为 由几何关系可得
解得 由洛伦兹力提供向心力可得 解得
（3）第一次进入电场有 粒子在磁场中的运动时间为
再次进入电场有 粒子从P点进入电场到再次回到x轴的时间为
联立解得
16【答案】（1），；（2）；（3）
【详解】（1）过程电流稳定金属棒速度达到最大值，通过导体棒电流 得
导体棒匀速，对导体棒 导体棒匀速时，导体棒电动势
欧姆定律 解得
（2）过程中由动量定理得 即
解得
（3）过程中由动能定理得过程产生总热量
电阻R产生热量 解得后匀速阶段电阻R热量
解得
一．选择题(每题5分共60分，其中9至12题为多选，部分选对2分，其它为单选)
1．一同学在课外书上了解到，无限长通有电流强度为I的直导线在空间某点产生的磁感应强度大小可表示为，r是该点到直导线的距离，结合安培力的公式，可知比例系数的单位是（ ）
A． B． C． D．
2．如图所示，两个速度大小不同的同种带电粒子1、2，沿水平方向从同一点垂直射入匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当它们从磁场下边界飞出时相对入射方向的偏转角分别为90°、60°，则它们在磁场中运动的（ ）
A．轨迹半径之比为1∶2B．速度之比为2∶1
C．时间之比为2∶3D．周期之比为3∶2
3．歼-20（英文：Chengdu J-20，代号：威龙）是我国研制的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性的第五代双发重型隐形战斗机，将担负中国空军未来对空、对海的主权维护任务。如图为歼-20战机在我国近海海域上空巡航的英姿，设该机机身长为l，机翼两端点C、D的距离为d，以速度v沿水平方向匀速飞行，已知战斗机所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量大小为B，C、D两点间的电势差的绝对值为U。则（ ）
A．，C点电势高于D点电势
B．，D点电势高于C点电势
C．，C点电势高于D点电势
D．，D点电势高于C点电势
4．劳伦斯发明了回旋加速器，被加速的粒子在一圆形结构里运动，其运动轨迹由磁场控制，通过交变电场给带电粒子加速。图甲是回旋加速器的示意图，粒子出口处如图甲所示。图乙是回旋加速器所用的交变电压随时间的变化规律。某物理学习小组在学习了回旋加速器原理之后，想利用同一回旋加速器分别加速两种带正电的粒子，所带电荷量分别为、，质量分别为、。保持交变电压随时间变化的规律不变，需要调整所加磁场的磁感应强度大小，则下列说法错误的是（ ）
A．所加磁场的磁感应强度大小之比为
B．粒子获得的最大动能之比为
C．粒子的加速次数之比为
D．粒子在回旋加速器中的转动时间之比为
5．如图所示，光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界（边界竖直）匀强磁场，一直径与磁场区域宽度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下，在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说法正确的是（ ）
A．线圈进磁场的过程中，线圈中的感应电流沿顺时针方向
B．该拉力的方向与线圈运动速度的方向相同
C．该拉力的方向水平向右D．该拉力为恒力
6．如图所示，abcd为水平固定放置的“匚”型金属导轨，导轨的间距为l，导轨的左端接上阻值为的定值电阻，匀强磁场方向竖直向下，金属杆倾斜放置在导轨上，现让金属杆在外力的作用下以速度在导轨上匀速滑行，回路中的电流为，MN与导轨的夹角始终为，速度始终与垂直，导轨与金属杆足够长，滑行的过程中两者始终接触良好，导轨、金属杆以及导线的电阻均忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻的电流由指向
B．匀强磁场的磁感应强度大小为
C．金属杆切割磁感线的有效长度为
D．一段时间内，回路中磁通量的变化量为
7．如图为通过磁场和电流控制导体棒运动的装置。两根光滑平行且足够长的导轨水平放置，间距为L，空间中存在垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m，长度为L的导体棒垂直导轨静止放置，与导轨接触良好。从t=0时刻起，给导体棒接通如图所示周期性变化的电流。图示中ba方向为电流正方向。下列说法正确的是（ ）
A．时刻导体棒速率最大
B．时刻导体棒返回到出发位置
C．时间内导体棒向右运动的位移为
D．时间内导体棒向左运动的位移为
8．麦克斯韦从场的观点出发，认为变化的磁场会激发感生电场。如图甲所示，半径为r的绝缘光滑真空管道（内径远小于半径r）固定在水平面上，管内有一质量为m、带电量为的小球，直径略小于管道内径。真空管处在匀强磁场中，磁感应强度B随时间变化如图乙所示，规定竖直向上为正方向。时刻无初速释放小球。下列说法正确的是（ ）
A．俯视真空管道，感生电场的方向是逆时针
B．感生电场对小球的作用力大小为
C．小球绕环一周，感生电场做功为
D．时刻管道对小球的作用力大小
9．水平桌面上固定一根绝缘长直导线，矩形导线框abcd靠近长直导线固定桌面上，如图甲所示。当长直导线中的电流按图乙的规律变化时（图甲所示电流方向为其正方向），则（ ）
A．，线框内电流的方向为abcda
B．，线框内电流的方向为abcda
C．，线框所受安培力方向一直向右
D．，线框所受安培力方向一直向左
10．质谱仪是科学研究和工业生产中的重要工具。质谱仪的工作原理示意图如图所示，粒子源S从小孔向下射出各种速度的氕核、氘核、氚核及氦核，粒子经小孔进入速度选择器后，只有速度合适的粒子才能沿直线经过小孔，并垂直进入磁感应强度大小为的偏转磁场，感光底片PQ上仅出现了A、B、C三个光斑，光斑A到小孔的距离为2d。已知速度选择器两板间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，两板间距为d，板间电压为U，下列说法正确的是（ ）
A．极板M带负电荷B．粒子在偏转磁场中的速度大小为
C．氦核的比荷为D．相邻两光斑的距离均为
11．如图所示，半径为2L的小圆与半径为3L的圆形金属导轨拥有共同的圆心，在小圆区域内存在垂直于纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场，在小圆与导轨之间的环形区域内存在垂直于纸面向外的磁感应强度大小为2B的匀强磁场。现将一长度为3L的导体棒置于磁场中，让其一端O点与圆心重合，另一端与圆形导轨良好接触。在O点与导轨间接入一阻值为r的电阻，导体棒以角速度ω沿导轨逆时针做匀速圆周运动，其他电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．导体棒O点的电势比A点的电势低
B．在导体棒的内部电流由A点至O点
C．在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻r的电荷量为
D．在导体棒旋转一周的时间内，电阻r产生的焦耳热为
12．如图1所示，两光滑平行导轨固定且与水平面的夹角θ=30°，底端接有一阻值为R的电阻，质量为m、有效阻值为的金属棒与导轨接触良好，被细绳拉住，与导轨及电阻R构成一个边长为L的正方形回路，空间中存在方向垂直于导轨平面向上的磁场，其磁感应强度B随时间t变化的关系如图2所示，在t0时刻，细绳刚好被拉断，此时磁感应强度大小达到B0，金属棒沿斜面向下运动0.5L达到最大速度，重力加速度为g，导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．0.5t0时刻，细绳的拉力为
B．细绳断裂瞬间电路总功率为
C．金属棒下落的最大速度为
D．金属棒沿导轨向下运动0.5L的过程中电阻R上产生的热量为
二、实验题(每空3分共9分)
13．某同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示。
（1）为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是 （填“向上拔出”或“向下插入”）。
（2）该同学按丙图连接好仪器后开始实验探究。下列说法正确的是 。
A．开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，都会引起电表的指针偏转
B．线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，电表的指针均不会偏转
C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电表的指针静止在中央零刻度
D．开关闭合后，只要移动滑动变阻器的滑片P，电表的指针一定会偏转
（3）该同学又把一铜线圈水平固定在铁架台上，其两端连接在电流传感器上，能得到该铜线圈中的电流随时间变化的图线。两次实验中分别得到了如图丁、戊所示的电流随时间变化的图线（两次用同一条形磁铁，在距离铜线圈上端不同高度处，由静止沿铜线圈轴线竖直下落，始终保持直立姿态，且所受空气阻力可忽略不计）。根据此实验的操作，下列说法正确的是 。
A．在磁铁穿过线圈的过程中，两次线圈内磁通量的变化量相同
B．条形磁铁距离铜线圈上端的高度越大，产生的感应电流峰值越大
C．两次实验中，线圈内产生的焦耳热相同D．磁体所受的磁场力都是先向上后向下
三.计算题(共31分)
14．(7分)
如图所示，两平行金属导轨间连接着电动势，内阻的电源，定值电阻，导轨间距，导轨电阻忽略不计。导轨的竖直部分左侧有一根与其接触良好的水平放置的金属棒ab，在金属棒所在空间加一竖直向上的匀强磁场（图中仅画出了一根磁感线），金属棒ab质量，与两导轨接触点之间的电阻。已知导轨竖直部分与金属棒间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），已知重力加速度，求：
（1）要使金属棒能处于静止状态，则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少多大；
（2）若将竖直向上的匀强磁场绕垂直于棒ab的方向逆时针转过37°，要使金属棒仍能处于静止转态，则磁感应强度至少多大。
15．(12分)如图所示，在xOy平面直角坐标系中，虚线与x轴正方向的夹角为，与y轴之间存在垂直纸面向里的匀强磁场（边界存在磁场），第二象限存在沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m、带电量为（）的粒子从x轴负半轴的P点以初速度进入电场，与x轴正方向的夹角为，经电场偏转后从点（，）垂直y轴进入磁场，粒子恰好不从边界射出磁场。不计粒子重力，求：
（1）电场强度E的大小；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）粒子从P点进入电场到再次回到x轴的时间。
16．(12分)如图甲所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，其宽度，导轨M与P之间连接阻值为的电阻，质量为、电阻为、长度为的金属杆ab静置在导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现用一垂直杆水平向右的恒力拉金属杆ab，使它由静止开始运动，运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直，其通过电阻R上的电荷量q与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，已知ab与导轨间的动摩擦因数，取（忽略ab杆运动过程中对原磁场的影响），求：
（1）磁感应强度B的大小和金属杆的最大速度；
（2）金属杆ab从开始运动的内所通过的位移；
（3）从开始运动到电阻R产生热量时，金属杆ab所通过的位移。
江西省宜丰中学2023-2024（下）创新高一6月月考物理参考答案
1【答案】C【详解】根据公式变形可知根据变形可知联立可得则比例系数的单位是故选C。
2【答案】A【详解】A．设粒子的入射点到磁场下边界的磁场宽度为，画出粒子的运动轨迹如图所示, 根据几何关系可得, 解得则两粒子在磁场中运动的轨道半径之比为故A正确；B．由洛伦兹力提供向心力可得可得则两粒子的速度之比为故B错误；CD．粒子在磁场中运动的周期为由此可知，粒子的运动的周期与粒子的速度的大小无关，所以粒子在磁场中的周期相同；由粒子的运动的轨迹可知，两种速度的粒子的偏转角分别为、，则两粒子在磁场中的运动时间之比为故CD错误。故选A。
3【答案】D【详解】飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，切割磁感应强度的竖直分量，切割的长度等于机翼的长度，所以根据右手定则，感应电流的方向C指向D，所以D点的电势高于C点的电势，故D正确，ABC错误。 故选D。
4【答案】B【详解】A．所加电压随时间变化的规律不变，则粒子周期满足由可得所加磁场的磁感应强度大小之比为故A正确，不满足题意要求；B．由洛伦兹力提供向心力得可得可知越大，越大，则的最大值为回旋加速器的半径，则有，可得粒子获得的最大动能之比为又联立可得故B错误，满足题意要求；C．加速次数满足可得又则粒子的加速次数之比为故C正确，不满足题意要求；D．加速周期满足加速次数之比为转动时间为可得粒子在回旋加速器中的转动时间之比为故D正确，不满足题意要求。故选B。
5【答案】C【详解】A．线圈进入磁场的过程中，垂直于纸面向里的磁通量变大，根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场应垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的电流为逆时针方向，故A错误；BC．线圈切割磁感线的有效长度示意图如图所示, 结合楞次定律阻碍相对运动的推论，再根据左手定则可知安培力始终水平向左，则该拉力的方向水平向右，与线圈运动速度的方向不相同，故B错误，C正确；D．由于切割磁感线的有效长度是变化的，所以线圈中产生的感应电动势是变化的，感应电流是变化的，线圈受到的安培力大小是变化的，所以拉力大小是变化的，故D错误。故选C。
6【答案】B【详解】A．由右手定则可知，金属杆的电流方向由指向，则定值电阻的电流由指向c，故A错误；B．由法拉第电磁感应定律可得由闭合电路欧姆定律可得综合解得故B正确；C．金属杆切割磁感线的有效长度为，故C错误；D．一段时间内，回路的面积增加量为回路中磁通量的变化量为综合可得故D错误。故选B。
7【答案】D【详解】AB．，导体棒受到向左的安培力，加速度为末速度为该过程位移时间内导体棒向左减速，加速度为减速时间为，导体棒末速度为零，故AB错误；CD．时间内导体棒位移导体棒时间内导体棒向左运动的位移为选项C错误，D正确。故选D。
8【答案】C【详解】A．根据楞次定律判断，感生电场为顺时针，故A项错误；B．由法拉第电磁感应定律可得由于面积公式为整理有由题图可知，有产生的感生电场强度为E，由于整理有感生电场对小球的作用力故B项错误；C．小球绕一圈电场力做功故C项正确；D．小球在感生电场中的加速度时刻小球的速度在水平方向上由解得所以管道对小球的作用力的大小为故D项错误。故选C。
9【答案】BC【详解】A．，穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，线框内电流的方向为adcba，故A错误；B．，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，线框内电流的方向为abcda，故B正确；C．，穿过线圈的磁通量向外增加，根据楞次定律可知，线框内电流的方向为abcda，根据左手定则，ad受安培力向右，bc受安培力向左，因ad边受安培力大于bc边受的安培力，可知线框所受安培力方向一直向右，故C正确；D．，线框内电流的方向为abcda，根据左手定则，ad受安培力向左，bc受安培力向右，因ad边受安培力大于bc边受的安培力，可知线框所受安培力方向向左，故，线框所受安培力方向先向左后向右，故D错误。故选BC。
10【答案】AB【详解】A．根据左手定则可知，粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力向右，则电场力向左，极板M带负电荷，故A正确；B．根据平衡条件有解得故B正确；C．粒子在偏转磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，有解得显然光斑A是氚核产生的，设氕核的质量为、所带的电荷量为e，则氚核的比荷为氦核的比荷为故C错误；D．根据可知光斑B是氘核和氦核产生的，光斑C是氕核产生的，B、C两点将三等分，则邻两光斑的距离均为，故D错误。故选AB。
11【答案】AD【详解】AB．长度为2L的导体棒切割小圆内磁感线产生的感应电动势为：E1＝＝2BωL2，根据右手定则知O点的电势比棒上虚线处的电势高，导体棒在小圆与导轨之间的环形区域切割磁感线产生的感应电动势为：E2＝2BL＝5BωL2，根据右手定则知，A点的电势比棒上虚线处的电势高，因E1
12【答案】AC【详解】A．由图2可知时刻，回路产生的电动势为回路电流为金属棒受到的安培力大小为根据受力平衡可知，此时细绳的拉力为故A正确；B．细绳断裂瞬间电路总功率为
故B错误；C．金属棒下滑过程，设最大速度为，则有，，
根据受力平衡可得联立解得最大速度为故C正确；D．金属棒沿斜面向下运动达到最大速度，根据能量守恒可得解得整个回路产生的焦耳热为则电阻上产生的热量为故D错误。故选AC。
13【答案】 向上拔出 AD/DA AB/BA
【详解】（1）[1]由图甲可知，当电流从灵敏电流计左端流入时，指针向左偏转；而乙图指针向右偏转，可知电流从灵敏电流计右端流入，则线圈中感应电流的方向是逆时针的（俯视），由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁铁磁场方向向上，根据楞次定律可知，线圈中磁通量减小，则条形磁铁向上拔出。
（2）[2]A．开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，都会使线圈B的磁通量发生变化，回路产生感应电流，从而引起电表的指针偏转，故A正确；
B．线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，A线圈的电流都会发生变化，从而使线圈B的磁通量发生变化，回路产生感应电流，电表的指针均会偏转，故B错误；
CD．开关闭合后，无论滑动变阻器的滑片P匀速滑动、加速滑动或者减速滑动，滑动变阻器接入电路阻值发生变化，A线圈的电流发生变化，从而使线圈B的磁通量发生变化，回路产生感应电流，电表的指针会偏转，指针不会静止在中央零刻度，故C错误，D正确。故选AD。
（3）[3] A．在磁铁穿过线圈的过程中，由于两次用同一条形磁铁，则线圈内磁通量的变化量相同，故A正确；B．条形磁铁距离铜线圈上端的高度越大，在磁铁穿过线圈的过程中，条形磁铁的速度越大，使得线圈内磁通量的变化越快，产生的感应电动势越大，产生的感应电流峰值越大，故B正确；
C．两次实验中，条形磁铁受到的磁场力大小不同，则磁铁克服磁场力做功不同，磁铁减少的机械能不同，所以线圈内产生的焦耳热不同，故C错误；
D．由于磁铁一直相对于线圈向下运动，根据“来拒去留”推论可知，磁体所受的磁场力一直向上，故D错误。故选AB。
14【答案】（1）2T；（2）1T
【详解】（1）由受力分析，根据共点力平衡条件得
由闭合电路欧姆定律有联立解得
所以所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少为2T。
（2）当较小时，静摩擦力竖直向上，则解得
故磁感应强度至少为1T。
15【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子进入电场，y轴方向有，， 联立解得
（2）粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
粒子进入磁场速度为 由几何关系可得
解得 由洛伦兹力提供向心力可得 解得
（3）第一次进入电场有 粒子在磁场中的运动时间为
再次进入电场有 粒子从P点进入电场到再次回到x轴的时间为
联立解得
16【答案】（1），；（2）；（3）
【详解】（1）过程电流稳定金属棒速度达到最大值，通过导体棒电流 得
导体棒匀速，对导体棒 导体棒匀速时，导体棒电动势
欧姆定律 解得
（2）过程中由动量定理得 即
解得
（3）过程中由动能定理得过程产生总热量
电阻R产生热量 解得后匀速阶段电阻R热量
解得
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