甘肃省张掖市某校2024-2025学年高二下学期3月月考物理试卷（解析版）

这是一份甘肃省张掖市某校2024-2025学年高二下学期3月月考物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本题共7小题，每题4分，共28分）
1. 如图所示，一个电子在平行于纸面的平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，放于圆心处的小磁针最后静止时N极的指向（ ）
A. 垂直纸面向里B. 垂直纸面向外
C. 平行纸面向左D. 平行纸面向右
【答案】A
【解析】当电子逆时针旋转时，电流方向顺时针，由右手螺旋定则可知环形电流内部磁场方向向里，小磁针N极受力与磁场方向一致，故小磁针N极垂直于纸面向里。
故选A。
2. 如图所示，A、B是两个完全相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S瞬间，A、B灯同时亮
B. 闭合开关S瞬间，B灯立即发光，A灯逐渐亮起来
C. 电路稳定后，断开开关S瞬间，B灯闪亮一下再熄灭
D. 电路稳定后，断开开关S瞬间，流过B灯的电流方向向右
【答案】B
【解析】AB．开关S闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光。由于线圈的自感阻碍，A灯后发光；由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐变亮，最后一样亮，故A错误，B正确；
CD．流过灯泡完全相同，线圈的电阻可以忽略不计，所以电路中的电流稳定时流过支路的电流相等；断开开关S的瞬间，线圈与两灯一起构成一个自感回路，通过线圈的电流要减小，线圈产生自感电动势，相当电源，两灯逐渐同时逐渐熄灭，B灯不会闪亮一下，且此时流过B灯的电流方向向左，故CD错误。
故选B。
3. 如图所示，闭合线圈abcd水平放置，其面积为S，匝数为n，线圈与匀强磁场B、的夹角为。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，则线圈在初、末位置磁通量的改变量的大小为（ ）
A. 0B. C. D. 无法计算
【答案】B
【解析】设在初位置穿过线圈的磁通量为正，则在初位置
在末位置
则初、末位置磁通量改变量的大小为
故选B。
4. 如图所示，一个质量为m、带电荷量为+q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙绝缘细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中。现给圆环向右的初速度v0，已知环与细杆的摩擦因数为μ，下列说法正确的是（ ）
A. 圆环不可能做匀速直线运动
B. 圆环受到细杆的弹力方向向上
C. 若，则圆环先减速再匀速
D. 若，则圆环先减速再匀速
【答案】D
【解析】当
时，圆环做减速运动到静止，洛伦兹力一直小于重力，故杆子对环的弹力一直向上，圆环做减速运动到静止；
当
时，杆子对圆环的弹力先向下，圆环先做减速运动到洛伦兹力等于重力时，圆环不受支持力和摩擦力，做匀速直线运动；
当
时，圆环不受支持力和摩擦力，做匀速直线运动。
故选D。
5. 如图，宽为的平行金属导轨与水平面成角，质量为、长为的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为，当回路中电流大小为时，金属杆恰好能静止，重力加速度大小为。则金属杆与导轨之间的动摩擦因数为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据左手定则可知，金属杆受到的安培力沿斜面向下，金属杆恰好能静止，以金属杆为对象，根据受力平衡可得
又
联立解得
故选B。
6. 2022年12月28日我国中核集团全面完成了230MeV超导回旋加速器自主研制的任务，标志着我国已全面掌握小型化超导回旋加速器的核心技术进入国际先进行列。置于真空中的D形金属盒半径为R，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，交流加速电压大小恒为U。若用此装置对氘核加速，所加交变电流的频率为f。加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子从磁场中获得能量
B. 加速电压越大，粒子离开时的速度越大
C. 仅增大加速电压U，则氘核从D型盒出口射出的动能增大
D. 仅增大加速电压U，则氘核被加速次数减少
【答案】D
【解析】A．洛伦兹力对带电粒子不做功，则带电粒子从电场中获得能量，故A错误；
BC．粒子从加速器中离开时满足
解得
则粒子离开时的速度与加速电压无关，粒子的最大动能
与加速电压和加速次数无关，故BC错误；
D．粒子在电场中加速
解得
仅减小加速电压U，氘核加速次数减少，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点。已知c点的磁感应强度为0，则下列叙述正确的是（ ）
A. a点的磁感应强度也为0
B. b、d两点的磁感应强度相同
C. 直导线中的电流方向垂直于纸面向外
D. b点的磁感应强度为，方向斜向右上方，与B的夹角为45°
【答案】C
【解析】AC．已知c点的磁感应强度为0，说明通电导线在c点产生的磁场水平向左，与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，根据右手螺旋定则可知通电直导线中的电流方向为垂直于纸面向外；则通电导线在a点产生的磁场水平向右，所以a点的磁感应强度也为，故A错误，C正确；BD．根据叠加原则可知，b、d两点的磁感应强度大小均为，其中b点的磁感应强度方向斜向右下方，与B的夹角为；d点的磁感应强度方向斜向右上方，与水平方向的夹角为，故BD错误。
故选C。
二、多选题（每小题5分，共15分）
8. 下列四个图都与涡流有关，其中说法正确的是（ ）
A. 真空冷炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B. 自制金属探测器是利用被测金属中产生的涡流来进行探测的
C. 电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物
D. 变压器铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流
【答案】ABD
【解析】A．真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属的，故A正确；
B．金属探测器中变化电流遇到金属物体，在被测金属中上产生涡流来进行探测，故B正确；
C．家用电磁炉工作时，在锅体中产生涡流，加热食物，故C错误；
D．当变压器中的电流变化时，在其铁芯将产生涡流，使用硅钢片做成的铁芯可以尽可能减小涡流的损失，故D正确。
故选ABD。
9. 如图，圆环形导体线圈平放在水平桌面上，在的正上方固定一竖直螺线管，二者直径相同、轴线重合，螺线管与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈中将产生俯视逆时针方向的感应电流
B. 穿过线圈的磁通量变小
C. 线圈有扩张的趋势
D. 线圈对水平桌面的压力大于自身重力
【答案】AD
【解析】AB．当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，通过线圈b的电流增大，从而判断出穿过线圈a的磁通量增加，由右螺旋定则可知，线圈a的磁场方向向下，根据楞次定律可知，线圈a中感应电流方向应为俯视逆时针方向，故B错误，A正确；
C．滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加，则线圈面积减少阻碍磁通量的增加，则线圈a应有收缩的趋势，故C错误；
D．开始时，线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向下滑动时，可以用“等效法”，即将线圈a和b看作两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁的N极相对，互相排斥，线圈a对水平桌面的压力将增大，故D正确。
10. 如图所示，边长为、电阻为的正方形导线框沿轴正方向运动。在外力作用下以速度匀速穿过三个宽度均为的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，已知三个区域中磁场的磁感应强度大小均为，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域中的磁场方向分别为垂直纸面向里、向外和向里。若以磁感线垂直纸面向里时穿过线框的磁通量为正，产生的电流沿顺时针方向的电动势为正，外力向右为正，从线框刚进入磁场时开始计时，则下列反映线框中的磁通量、感应电动势、外力和线框的电功率随时间变化的图象正确的是（ ）。
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【分析】在线框进入磁场区域Ⅰ的过程中，穿过线框的磁通量
所以在时间内，磁通量随时间均匀增加，由
可知在时间内电动势为定值，电流方向为逆时针，所以电动势为负值，因感应电流
故
在此段时间内也为定值，且方向向右，故为正，功率
同样为定值。
同理，在时间内，先逐渐减小到零再反向增大，电动势、电流为正值且均变成原来的两倍，外力、功率变为原来的四倍。
在时间内，从负的最大逐渐减小到零再变为正的最大，电动势为负值且是时间内电动势的两倍，外力和功率仍与时间内大小相同。
在时间内，磁通量逐渐减小，外力、功率与时间内大小相同，电动势与时间内大小相同但方向相反。
故选BC。
三、实验题（每空2分，共14分）
11. 某同学探究“影响感应电流方向的因素”，实验如下。
（1）首先按图1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验最主要的目的是（ ）
A. 检查各仪器及导线是否完好
B. 检查电流计量程是否合适
C. 检查电流计测量电路的电流是否准确
D. 推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向
（2）某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图3所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针左偏。由此可知：
①当滑动变阻器的滑片P向左移动时，灵敏电流计的指针_________（填“左偏”、“不动”、“右偏”）；
②将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针______（填“左偏”、“不动”、“右偏”）。
【答案】（1）D （2）右偏 右偏
【解析】（1）进行上述实验最主要的目的是推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向。
故选D。
（2）①[1]闭合开关时灵敏电流计的指针左偏，即线圈内磁通量增加时，灵敏电流计的指针左偏。滑动变阻器的滑片P向左移动时，接入的电阻值变大，回路中电流变小，线圈内的磁场变弱，磁通量减小，所以灵敏电流计的指针右偏；
②[2]将线圈A拔出时，线圈内磁通量减小，灵敏电流计的指针右偏。
12. 磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互作用，此现象可通过以下实验证明：
（1）如图（a）所示，在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显，通电导线应平行于南北方向，位于小磁针上方，此时从上向下看，小磁针的旋转方向是_________________（填“顺时针”或“逆时针”）。
（2）如图（b）所示是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线，要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是__________。（填选项代号）
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向 D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
（3）如图（c）所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互________（填“排斥”或“吸引”），当通以相反方向的电流时，它们相互___________（填“排斥”或“吸引”）。
【答案】（1）逆时针 （2）B （3）吸引 排斥
【解析】（1）[1]根据右手螺旋定则可知，通电导线在小磁针所在处产生的磁场的方向垂直纸面向里，所以小磁针N极应向里转动，故从上向下看，小磁针的旋转方向是逆时针方向。
（2）[2]AB．电子向z轴负方向偏转，说明受到沿z轴负方向的作用力，根据左手定则可知，需要加一沿y轴正方向的磁场，故A错误，B正确；
C．若加一沿z轴负方向的电场，电子将受到沿z轴正方向的电场力，电子将向z轴正方向偏转，故C错误；
D．加一沿y轴正方向电场，电子将受到沿y轴负方向的电场力，电子将向y轴负方向偏转，故D错误。
故选B。
（3）[3]根据右手螺旋定则可知，左侧导线在右侧导线处产生的磁感应强度的方向垂直纸面向外，根据左手定则可知，右侧导线所受安培力的方向水平向左；同理右侧导线在左侧导线所在处产生的磁感应强度的方向垂直纸面向里，左侧导线所受安培力的方向水平向右，所以两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互吸引；
[4]同理可知，若两条平行直导线，当通以相反方向的电流时，右侧导线所受安培力的方向水平向右，左侧导线所受安培力的方向水平向左，故两导线相互排斥。
四、解答题（共43分）
13. 如图甲中质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、，并处于竖直向下（沿z轴负方向）的匀强磁场中。当导线中通以沿x轴正方向的电流I时，平衡后处于图乙所示的位置，此时悬线与竖直方向的夹角。已知两条绝缘细线长均为s，重力加速度为g。（取，）
（1）求磁场磁感应强度的大小；
（2）若将导线拉到图甲位置由静止释放，求导线摆到图乙位置时速度的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）磁感应强度方向沿z轴负方向，
根据平衡条件有
其中
解得
（2）导线在经过图乙位置时速度最大，
据动能定理
14. 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所示的情景。在竖直向下的磁感应强度的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道和固定在水平面上，轨道间距。质量的金属杆置于轨道上，与轨道垂直。现用的水平向右的恒力拉杆，其使由静止开始运动。电阻，杆的电阻，其余电阻不计。求：
（1）杆可以达到的最大速度多大；
（2）杆的速度达到时，杆的加速度多大；
（3）当杆达到最大速度后撤去外力，此后电阻上产生的焦耳热，以及流过电阻的电荷量。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）杆可以达到的最大速度时，杆匀速运动，加速度为0，则有
因为
联立解得
（2）对杆，由牛顿第二定律有
联立解得
（3）由能量守恒定律可知，电阻上产生的焦耳热
联立解得
规定向右为正方向，对杆，由动量定理得
联立解得通过R的电荷量
15. 如图所示，在矩形区域ABCD内存在竖直向上的匀强电场，在BC右侧Ⅰ、Ⅱ两区域存在匀强磁场，L1、L2、L3是磁场的边界（BC与L1重合），宽度相同，方向如图所示，区域Ⅰ的磁感应强度大小为B1。一电荷量为+q、质量为m的粒子（重力不计）从AD边中点以初速度v0沿水平向右方向进入电场，粒子恰好从B点进入磁场，经区域Ⅰ后又恰好从与B点同一水平高度处进入区域Ⅱ。已知AB长度是BC长度的倍。
（1）求带电粒子到达B点时的速度大小；
（2）求区域Ⅰ磁场的宽度L；
（3）要使带电粒子在整个磁场中运动的时间最长，求区域Ⅱ的磁感应强度B2的最小值；
（4）求带电粒子从进入边界L1到第二次到达边界L2的时间。
【答案】（1） （2） （3） （4）
【解析】（1）设带电粒子进入磁场时的速度大小为v，与水平方向成θ角，粒子在匀强电场中做类平抛运动，由类平抛运动的速度方向与位移方向的关系有
则
根据速度关系有
（2）设带电粒子在区域Ⅰ中的轨道半径为，由牛顿第二定律得
轨迹如图甲所示
由几何关系得
解得
（3）当带电粒子不从区域Ⅱ右边界离开磁场时，在磁场中运动的时间最长。设区域Ⅱ中最小磁感应强度为，此时粒子恰好不从区域Ⅱ右边界离开磁场，对应的轨迹半径为，轨迹如图乙所示
根据洛伦兹力提供向心力
根据几何关系有
解得
（4）由图中几何关系可知：磁场Ⅰ中的圆心角为60°，磁场Ⅱ中的圆心角为240°，则粒子在磁场Ⅰ中的运动时间为
粒子在磁场Ⅰ中的运动时间为
带电粒子从进入边界L1到第二次到达边界L2的时间为