江西省2023_2024学年高二物理下学期3月月考试题

这是一份江西省2023_2024学年高二物理下学期3月月考试题，共16页。试卷主要包含了二章，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分．每小题只有一个选项符合题目要求。）
1．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（ ）
A．图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热，从而冶炼金属
C．图丙是速度选择器示意图，特定速度的带电粒子能够从N向M沿直线匀速通过
D．图丁是微安表，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
2．一种用磁流体发电的装置如图所示，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场，图中虚线框部分相当于电源，A、B就是电源的两极，则下列说法正确的是（ ）
A．若两极板的间距增大，则发电机的电动势将增大
B．若两极板的正对面积增大，则发电机的电动势将增大
C．用电器中的电流方向从D到C
D．若将发电机与用电器断开，A板积累的电荷会一直增多
3．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零。A和B是两个完全相同的小灯泡．下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S后，A灯立刻变亮，B灯始终不亮
B．闭合开关S后，A灯立刻变亮，B灯缓慢变亮
C．开关S闭合电路稳定后，在突然断开的瞬间，A、B灯都闪亮一下
D．开关S闭合电路稳定后，在突然断开的瞬间，A灯立即熄灭、B灯闪亮一下再熄灭
4．回旋加速器是将半径为R的两个D形盒置于磁感应强度为B的匀强磁场中，两盒间的狭缝很小，两盒间接电压为U的高频交流电源．电荷量为q的带电粒子从粒子源A处进入加速电场（初速度为零），若不考虑相对论效应及粒子所受重力，下列说法正确的是（ ）
A．增大狭缝间的电压U，粒子在D形盒内获得的最大速度会增大
B．粒子第一次在中的运动时间大于第二次在中的运动时间
C．粒子第一次与第二次在磁场中运动的轨道半径之比为1∶2
D．若仅将粒子的电荷量变为，则交流电源频率应变为原来的倍
5．如图所示，在半径为R的圆形匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面向里，PQ为磁场圆的一直径．比荷相同不计重力的负离子a和b以相同速率，由P点在纸平面内分别与PQ夹角和沿PQ射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，则下列说法正确的是（ ）
A．a和b离子射出磁场时动能一定相等
B．a和b离子在磁场中所受洛伦兹力大小相等
C．如果离子a从Q点射出磁场，则离子b在磁场中的运动半径为R
D．如果离子b射出磁场时偏转角为90°，则离子a和b在磁场中的运动时间比为4∶3
6．如图甲是法拉第发明的铜盘发电机，利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙．已知铜盘的半径为L，加在盘下侧的匀强磁场磁感应强度为．盘匀速转动的角速度为，每块平行板长度为d，板间距离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应强度为的匀强磁场，重力加速度为g．下列选项正确的是（ ）
A．若铜盘按照图示方向转动，那么平行板电容器C板电势低
B．铜盘产生的感应电动势为
C．若有一带电量为的小球从电容器两板中间水平向右射入，在复合场中做匀速圆周运动，则小球的质量为
D．若一电子（不计重力）从电容器两板中间水平向右射入，恰能匀速直线运动从右侧水平射出，则电子射入时速度为
二、多项选择题（每小题5分，共20分．选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．）
7．如图所示，一个带正电荷的小球沿绝缘的光滑水平桌面向右运动，飞离桌子边缘A，最后落到地板上，设有磁场时飞行时间为，水平射程为，着地速度大小为；若撤去磁场而其余条件不变时，小球飞行的时间为，水平射程为，着地速度大小为．则（ ）
A．B．C．D．
8．如图所示，在直角坐标系xOy的第一象限中有一等腰直角三角形OAC区域，其内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，它的OC边在x轴上且长为L，边长也为L的正方形导线框的一条边也在x轴上，时刻，该线框恰好位于图中所示位置，此后线框在外力F的作用下沿x轴正方向以恒定的速度v通过磁场区域。规定逆时针方向为导线框中电流的正方向，则线框通过磁场区域的过程中，线框中的感应电流、穿过线框平面的磁通量、通过线框横截面的电荷量q、外力F随时间t变化的图像中可能正确的是（ ）（图像中；图中曲线是抛物线的一部分）（ ）
A．B．
C．D．
9．如图所示，相距为d的两水平虚线分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为、质量m．将线框在磁场上方高h处出静止开始自由释放，当ab边进入磁场时速度为，cd边刚穿出磁场时速度也为．从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程中（ ）
A．ab边刚进入磁场时，ab两端的电势差为
B．线框有一阶段的加速度为g
C．线框产生的热量为
D．线框有一阶段做减速运动
10．如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场方向垂直纸面向里，图中虚线为磁场的边界，其中bc段是半径为R的四分之一圆弧，ab，cd的延长线通过圆弧的圆心，Ob长为R。一束质量为m、电荷量为q的带正电粒子，在纸面内以不同的速率从O点垂直ab射入磁场，已知所有粒子均从圆弧边界射出，其中M、N是圆弧边界上的两点，不计粒子间的相互作用和重力。下列说法正确的是（ ）
A．所有粒子在磁场中运动的速度最小值为
B．所有粒子在磁场中运动的最短时间为
C．从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率
D．从M点射出粒子在磁场中运动时间一定小于从N点射出粒子运动时间
三、实验题（本题共两小题，共14分）
11．（8分）甲、乙、丙三位同学分别利用如图所示的装置进行电磁感应现象的探究。
（1）如图a，甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中同样能使指针向右偏转的有_______。
A．闭合开关
B．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动
C．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出
D．开关闭合时将A线圈倒置再重新插入B线圈中
（2）如图b所示，乙同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，时刻电流为0，如图c所示．下列说法正确的是（ ）
A．在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0
B．在到时间内，强磁铁的加速度大于重力加速度
C．强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下
D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加
（3）丙同学设计了如图d所示的实验装置，其中R为光敏电阻（其阻值与光照强度呈负相关），轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于螺线管左侧．当光照增强时，从左向右看，金属环A中电流方向为______（选填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将______（选填“向左”或“向右”）运动．
12．（6分）某研究性小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置．在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区城磁场不计．水平直铜条AB的两端通过导线与电源连接成闭合回路，AB在磁场中的长度为L，电阻为R，电源电动势为E，内阻为r．实验过程中绳子始终处于拉紧状态。
（1）开关闭合后，铜条所受安培力的方向为向_______（填：上、下、左、右），此时电子测力计的示数为；
（2）改变电源正负极，闭合开关，发现此时电子测力计示数为，则______（填：>或：
三、解答题
13．（1）1A；（2）
14．（1）；（2）（3）
15．（1）；（2）；；（3）
参考解析
1．D 【详解】A．根据电磁驱动原理，图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，线圈比磁铁转得慢，A错误；
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，B错误；
C．图丙中假设粒子带正电，从N向M运动，电场力的方向向下，洛伦兹力方向也向下，无法平衡，则不能做匀速直线运动，C错误；
D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D正确。
故选D。
2．A
【详解】根据左手定则可知，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，则A板带正电，B板带负电，用电器中的电流方向从C到D；根据洛伦兹力与电场力平衡可得
可得发电机的电动势为
可知两极板的间距增大，发电机的电动势将增大；发电机的电动势与两极板的正对面积无关，若将发电机与用电器断开，A板积累的电荷达到稳定后，不会继续增多．
故选A。
3．D【详解】AB．开关闭合瞬间，线圈因自感对电流有阻碍作用，则相当于灯泡与串联，因此两灯同时亮，且亮度相同，稳定后B灯被短路熄灭，A灯更亮，故A、B错误；
CD．电路稳定后当开关突然断开瞬间，灯中不会再有电流通过，故灯马上熄灭，由于自感现象，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源与B灯构成闭合回路放电，B灯闪亮一下再熄灭，故C错误、D正确。
故选D。
4．D【详解】A．当粒子从形盒中出来时速度最大，根据
得
可知增大狭缝间的电压，粒子在形盒内获得的最大速度不变，A错误；
B．根据可知粒子第一次在中的运动时间等于第二次在中的运动时间，B错误；
C．根据动能定理
第二次被加速
又
联立可得半径之比为
C错误；
D．若仅将粒子的电荷量变为，根据可得离子在磁场中运动的周期变为原来的2倍，则电源的周期变为原来的2倍，根据可知电源的频率变为原来倍，D正确。故选D。
5．D【详解】A．洛伦兹力不做功，离子比荷相同但质量不一定相同，由于离子的速率相同，根据动能公式
可知，离子的动能不一定相等，故A错误；
B．离子在磁场中受到的洛伦兹力为
由于离子速率相同，比荷相同，但电荷量不一定相同，故在磁场中所受洛伦兹力大小不一定相等，故B错误；
C．如果离子从点射出磁场，则离子在磁场中做圆周运动的轨道半径为
离子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力，则
解得
离子速率相同，比荷相同，故离子在磁场中做圆周运动的轨道半径相同，则离子在磁场中的运动半径为，故C错误；
D．如果离子射出磁场时偏转角为，则离子做圆周运动的轨道半径为
由于离子在磁场中做圆周运动的轨道半径相同，则
离子的运动轨迹如图所示
由几何知识可知，离子转过的圆心角为
由于离子速率相同，比荷相同，则离子在磁场中做圆周运动的周期
也相同，离子在磁场中做圆周运动的时间为
故离子和在磁场中的运动时间比为
故D正确。
故选D。
6．C 【详解】A．若铜盘按照图示方向转动，根据右手定则可知，那么平行板电容器板电势高，选项A错误；
B．铜盘产生的感应电动势为
选项B错误；
C．若有一带电量为的小球从电容器两板中间水平向右射入，在复合场中做匀速圆周运动，则
解得小球的质量为
选项C正确。
D．若一电子（不计重力）从电容器两板中间水平向右射入，恰能匀速直线运动从右侧水平射出，则
其中
解得电子射入时速度为
选项D错误；
故选C。
7．ABD 【详解】没有磁场影响时，小球飞落过程为平抛运动．当空间有匀强磁场时，分析小球飞落过程中任一位置受力情况．由时刻跟瞬时速度垂直的对小球竖直分运动的影响可知，在同样落差下与平抛运动只受重力作用相比，小球落地时间加长，所以．由对水平分运动的影响可知，小球水平分速度将比平抛时加大，且飞行时间又有，则水平射程必有．由于洛伦兹力做功为零，而两种情况重力对小球做功相等，所以落地速度大小相同．即选项ABD正确，C错误；故选ABD．
8．ABD 【详解】A．线框前进过程中，单边（右边框）切割磁感线，有
其中1为实际切割长度，随着导线框的移动而增大，与时间成正比，故感应电流增大。
同理导线框前进过程中，也是单边（左边框）切割，其实际切割长度一直在增大，其感应电流反向随时间线性关系增大，A正确；
B．当导线框沿轴正方向运动位移时，穿过线框的磁通量最大，最大值为
在这之前，磁通量关于时间的表达式为
在这之后，磁通量关于时间的表达式为
故B正确；
C．通过线框横截面的电荷量
故通过线框横截面的电荷量与线框的磁通量成正比关系，故C图像不符合，C错误；
D．由左手定则判断可知，穿过磁场过程中线框受到的安培力一直向左，在内，其大小为
在内，其大小为
D正确。
故选ABD。
9．BD 【详解】A．线框在磁场上方高处出静止释放，当边进入磁场时有
解得
边产生的感应电动势为
两端的电势差为路端电压，即
故A错误；
B．线框完全在磁场中运动时，没有感应电流产生，线框不受安培力，只受重力，加速度为，故B正确；
C．边进入磁场到边刚穿出磁场的过程，动能不变，根据能量守恒定律可得线框产生的热量为
故C错误；
D．线框刚进入磁场时的速度是，完全进入磁场后做匀加速直线运动，而边刚穿出磁场时的速度也是，由此可判断线框离开磁场的过程做减速运动，故D正确。
故选BD。
10．BC 【详解】A．由于所有粒子均从圆弧边界射出，粒子在磁场中运动的轨迹为劣弧，则弦越短，速度越小，
可知，恰好从点飞出的粒子速度最小，根据几何关系有
粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
故A错误；
B．粒子做圆周运动的周期
解得
令圆心角为，则粒子在磁场中运动时间为
在圆弧上任意取一点，将该点与连接，如图所示
根据几何关系有
可知，越大，粒子圆周运动轨迹对应圆心角越小，当与圆弧相切时，最大，对应圆心角最小，时间最短，根据几何关系可知
解得
则有
结合上述有
故B正确；
C．根据上述解得，圆周运动的半径
速度越大，粒子在磁场中圆周运动的轨迹跨度越大，飞出点越沿磁场圆弧边界上移，可知，从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率，故C正确；
D．根据上述可知，粒子从P点飞出时间最短，可知，子飞出磁场位置沿磁场圆弧边界向上移动过程，粒子运动的时间先减小后增大，由于M点与N点位置关系不确定，可知，从M点射出粒子在磁场中运动时间与从N点射出粒子运动时间关系也不确定，故D错误。
故选BC。
11．CD A 逆时针 向左
【详解】（1）[1]断开开关时，A线圈中电流迅速减小，则B线圈中磁通量减小，出现感应电流，使灵敏电流计指针向右偏转；为了同样使指针向右偏转，应减小B线圈中的磁通量或增加B线圈中反向的磁通量。
A．闭合开关，A线圈中的电流突然增大，则B线圈中的磁通量增大，故A错误；
B．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路阻值减小，A线圈中的电流增大，则B线圈中的磁通量增大，故B错误；
C．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出，则B线圈中的磁通量减小，故C正确；
D．开关闭合时将A线圈倒置，再重新插入B线圈中，则B线圈中反向的磁通量增加，故D正确。
故选CD。
（2）A．时刻电流为0，说明感应电动势为零，由可知穿过线圈的磁通量的变化率为0，故A正确；
B．由“来拒去留”可知在到时间内，强磁铁受到线圈向上的作用力，且初始阶段有小于重力，由
可知初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度，故B错误；
C．由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力始终向上，故C错误；
D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈产生的内能，故D错误。
故选A。
（3）[3]根据安培定则，螺线管内部磁场向右，金属环中的磁场向右，当光照增强时，热敏电阻的阻值减小，回路电流增大，金属环的磁通量增大，根据增反减同，感应电流的磁场向左，根据安培定则，从左向右看，金属环A中电流方向为逆时针；
[4]金属环A是逆时针电流，螺线管是顺时针的电流，反向电流相互排斥，金属环将向左运动。
12．下>
【详解】（1）[1]根据左手定则可知铜条所受安培力的方向向下。
（2）[2]第一次开关闭合后铜条对磁铁的力向上，电子测力计的示数小于磁铁重力；改变电流方向后铜条对磁铁的力向下，电子测力计的示数大于磁铁重力。故
[3]根据闭合电路欧姆定律得
安培力
对磁铁受力分析可知
解得
13．（1）；（2）
【详解】（1）由图乙可知末磁通量变化率的绝对值为
正方形线圈中产生的感应电动势为
根据欧姆定律可知，末通过正方形线圈的电流大小
根据安培定则可知电流方向为顺时针；
（2）根据共点力平衡条件有
由图像可知时的磁感应强度为
代入数据解得
14（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动
解得
（2）经过的速度方向与轴的夹角，则有
可知
设粒子在磁场中做圆周运动的半径为，则有
解得
（3）粒子在磁场中偏转的角度为，则粒子在磁场中运动的时间为
粒子从点运动到坐标原点所经历的总时间为
15．（1）；（2）；；（3）
【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律有
则
导体棒匀速下滑，则有
联立解得
（2）根据
联立得
由动量定理可得
又
联立解得
（3）共速时，根据动量定理，对棒，可得
对棒，可得
且
联立解得
又
解得
即则导体棒初始位置至少应离远。题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
A
D
D
D
C
ABD
ABD
BD
BC