山东省淄博市2024-2025学年高二下第一次阶段检测物理试卷（解析版）

这是一份山东省淄博市2024-2025学年高二下第一次阶段检测物理试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 下列各图中标出了磁场B和带电粒子运动速度v的方向，该时刻粒子所受洛伦兹力方向沿纸面向左的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A．选项A中粒子运动方向与磁场方向平行，则粒子不受洛伦兹力作用，故A错误；
B．根据左手定则可知，选项B中带负电粒子所受洛伦兹力方向沿纸面向下，故B错误；
C．根据左手定则可知，选项C中带正电粒子所受洛伦兹力方向沿纸面向左，故C正确；
D．根据左手定则可知，选项D中带负电粒子所受洛伦兹力方向沿纸面向上，故D错误。
故选C。
2. 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
【答案】D
【解析】A．甲图粒子从加速器中引出时满足
则最大动能
则要增大粒子的最大动能，可增大磁感应强度，选项A错误；
B．乙图由左手定则可知，带正电的粒子偏向下极板，则可判断出A极板是发电机的负极，选项B错误；
C．丙图中粒子沿直线通过速度选择器，则
可得
选项C错误；
D．丁图中若导体为金属，由左手定则可知，电子偏向C极板，则稳定时C板电势低，选项D正确。
故选D。
3. 如图所示，速度不同的同种带电粒子a，b（重力不计）沿半径AO方向进入一圆形匀强磁场区域，a，b两粒子的运动轨迹分别为和，则下列说法中正确的是（ ）
A. a，b两粒子均带正电
B. a粒子在磁场中的运动时间比b粒子长
C. a粒子的速度比b粒子的速度大
D. 两粒子离开磁场时的速度反向延长线不一定都过圆心O
【答案】B
【解析】A．由图可知，粒子进入磁场时所受的洛伦兹力向下，由左手定则可知，a、b两粒子均带负电，故A错误；
C．由洛伦兹力提供向心力有
解得
对于同种粒子进入同一磁场中，半径越大，速度越大，由图可知a粒子运动半径小，则a粒子的速度比b粒子的速度小，故C错误；
B．由公式
可知，对于同种粒子以不同速度进入同一磁场中，周期相同，则粒子在磁场中运动时间
由图可知，a粒子运动轨迹所对圆心角较大，则a粒子在磁场中的运动时间比b粒子长，故B正确；
D．两粒子沿半径方向飞入，则两粒子离开磁场时速度反向延长线一定都过圆心O，故D错误。
故选B。
4. 图1为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S。在0到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小随时间变化的规律如图2所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 在0~t1时间内，线圈两端a和b之间的电势差恒为
B. 在0~t1时间内，线圈两端a和b之间的电势差从0均匀变化到
C. 在t1~t2时间内，线圈两端a和b之间的电势差为0
D. 在t1~t2时间内，线圈两端a和b之间的电势差为恒定且不为0的值
【答案】C
【解析】AB．在0~t1时间内，磁感应强度大小随时间均匀变化，产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势
由楞次定律及安培定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，则a、b两点电势差恒为
故AB错误；
CD．在t1~t2时间内，穿过受电线圈的磁通量不变，没有感应电动势产生，线圈两端a和b之间的电势差为0，故C正确，D错误。
故选C。
5. 如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S使电路达到稳定，灯泡D发光，则（ ）
A. 在电路甲中，断开S，流经灯泡D的电流从右向左
B. 在电路甲中，断开S，D将闪亮一下，然后渐渐熄灭
C. 在电路乙中，断开S，流经灯泡D电流从右向左
D. 在电路乙中，断开S，D将变得更暗，然后渐渐熄灭
【答案】C
【解析】AB．在电路甲中，电路稳定时，流过L得到电流向右，则断开S时，L中产生自感电动势阻碍电流的减小，L相当电源，则流经灯泡D的电流仍从左向右；断开S瞬间，因流经D的电流与原来相同，可知D不会闪亮一下，只是渐渐熄灭，选项AB错误；
CD．在电路乙中，电路稳定时，流过L得到电流向右，断开S瞬间，L中产生自感电动势阻碍电流的减小，L相当电源，与D和R重新组成新的回路，则流经灯泡D的电流从右向左；因电路稳定时流经L电流大于流过D的电流，可知断开S瞬间，D将闪亮一下，然后渐渐熄灭，选项C正确，D错误。
故选C。
6. 如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ．如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是
A. 棒中的电流变大，θ角变大
B. 两悬线等长变短，θ角变小
C. 金属棒质量变大，θ角变大
D. 磁感应强度变大，θ角变小
【答案】A
【解析】导体棒受力如图所示，
导体棒平衡，可得：
；
A．棒中电流I变大，θ角变大，故A正确；
B．两悬线等长变短，θ角不变，故B错误；
C．金属棒质量变大，θ角变小，故C错误；
D．磁感应强度变大，θ角变大，故D错误．
故选A．
7. 在边长为L的等边三角形区域abc内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个边长也为L的等边三角形导线框def在纸面上以某一速度向右匀速运动，底边ef始终与磁场的底边界bc在同一直线上，如图所示．取沿顺时针的电流为正，在线框通过磁场的过程中，其感应电流随时间变化的图像是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】线框进入磁场后，切割的有效长度为
切割产生的感应电动势为：
所以感应电流为：
从开始进入磁场到d与a重合之前，电流与t是成正比的，由楞次定律判得线框中的电流方向是顺时针的，此后线框切割的有效长度均匀减小，电流随时间变化仍然是线性关系，由楞次定律判得线框中的电流方向是逆时针的，综合以上分析可得B正确，ACD错误．
8. 质谱仪又称质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器。工作原理如图所示，电荷量均为＋q、质量不同的离子初速度几乎为零地进入电压为U0的加速电场。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，最后打在底片上。已知放置底片的区域MN长度为L，且OM＝L。某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后，原本打在MQ的离子即可在QN检测到。为使原本打在MN中点P的离子能打在QN区域，则加速电压U的值不可能为（ ）
A. 2U0B. C. 1.5U0D.
【答案】A
【解析】粒子在电场中被加速
粒子在磁场中做圆周运动
联立解得
打在MN中点P的离子满足
为使原本打在MN中点P的离子能打在QN区域，则满足
其中
解得
则加速电压U的值不可能为2U0。
故选A。
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，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
9. 1831年，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机（图甲）。它是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上第一台发电机。图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘良好接触。使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。若所加磁场为匀强磁场，磁场方向水平向右，除R以外其余电阻均不计。从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A. 铜片D的电势高于铜片C的电势
B. 流过电阻R的电流大小恒定不变
C. 若铜盘半径变为原来的2倍。则流过电阻R的电流也变为原来的2倍
D. 若保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则铜盘中也会有电流产生
【答案】ABD
【解析】A．根据右手定则可知，电流从铜片D流出，流向铜片C，因此铜片D的电势高于铜片C的电势，故A正确；
B．因感应电动势 ，，而 ，则有
由圆盘匀速转动，可知大小恒定不变，故B正确；
C．由可知，当铜盘半径变为原来的2倍，流过电阻R的电流变为原来的4倍，故C错误；
D．保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，导致穿过铜盘的磁通量变化，则铜盘中有涡流产生，故D正确。
故选ABD。
10. 如图所示，在直角三角形AOC的三条边为边界的区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，已知∠A＝60°，边AO的长度为a．现在O点放置一个可以向各个方向发射某种带负电粒子的粒子源，已知粒子的比荷为 ，发射的速度大小都为v0，且满足 ．粒子发射的方向可由图中速度与边CO的夹角θ表示，不计重力作用，关于粒子进入磁场后的运动，正确的是（ ）
A. 以θ＝0°飞入的粒子在磁场中运动的轨迹圆心为A点
B. 以θ=60°飞入的粒子在磁场中运动的时间最短
C. 在AC边界上只有一半区域有粒子射出
D. 以θ＞60°飞入的粒子，θ 越大，在磁场中的运动的时间越大
【答案】AC
【解析】A．根据
可知粒子运动的轨道半径为
则以θ＝0°飞入的粒子在磁场中运动的轨迹圆心为A点，选项A正确；
B．当θ=60°时，粒子在磁场中转过的圆心角为60°，粒子在磁场中运动时间恰好是，它在磁场中的运动时间最长，故B错误；
C．当θ=0°飞入的粒子在磁场中恰好从A点飞出，粒子恰好从AC中点飞出，因此在AC 边界上只有一半区域有粒子射出，故C正确；
D．粒子的速度大小相等，在磁场中做圆周运动的轨迹弧长越小，运动时间越短，以θ＞60°飞入的粒子，随着θ的增大，出射点从A逐渐向O靠拢，轨迹长度逐渐减小，在磁场中运动时间逐渐减小，故D错误。
故选AC。
11. 如图甲所示，水平面内有两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨固定且间距为。空间中存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现将两根材料相同、横截面积不同、长度均为的金属棒分别静置在导轨上。现给棒一水平向右的初速度，其速度随时间变化的关系如图乙所示，两金属棒运动过程中，始终与导轨垂直且接触良好。已知棒的质量为，电阻为。导轨电阻可忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A. ad棒刚开始运动时，cd棒中电流方向为c到d
B. 棒的质量为3m
C. 在时间内，棒产生的热量为 m2
D. 在时间内，通过棒的电荷量为
【答案】AD
【解析】A．根据右手定则ab棒刚开始向右运动时，闭合回路中产生逆时针方向的感应电流，因此cd棒中的电流方向为c到d，故A正确；
B．根据ab运动的v-t图可知ab棒最后做匀速直线运动，即合力为0，说明两导体棒最终共速，且两导体棒组成的系统动量守恒，设cd棒的质量为M，根据动量守恒定律可得
解得
故B错误；
C．在时间内，根据能量守恒可知系统产生的热量
因为两者的材料和长度都相同，结合质量规律可以知道cd棒横截面积为ab棒的，根据电阻定律
可知
而系统产生热量的还有cd棒，故棒产生的热量为
故C错误；
D．在时间内，对ab棒运动过程中，其受到的
，
根据动量定理
即
故通过棒的电荷量为
故D正确；
故选AD。
12. 某同步加速器的简化模型如图所示。M、N为两块中心开有小孔的平行金属板。t = 0时刻，质量为m、电荷量为q的带正电粒子A（不计重力）从M板小孔飘入两板间，初速度可视为零。当粒子进入两板间时，两板间的电势差变为U，粒子得到第一次加速；当粒子离开N板时，两板上的电势差立即变为零。两板外部环形区域内存在垂直于纸面的匀强磁场，粒子在磁场作用下做半径为R的圆周运动，R远大于板间距离。粒子经电场多次加速，动能不断增大，为使R保持不变，磁场必须相应地变化。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。下列说法正确的是（ ）
A. 环形区域内磁场方向垂直纸面向里
B. 粒子绕行n周回到M板时的速度大小为
C. 粒子绕行第n周时的磁感应强度为
D. 粒子在绕行的第n周内电场力对A做功的平均功率为
【答案】ACD
【解析】A．由题意可知带正电粒子逆时针在磁场中做圆周运动，由左手定则可知，环形区域内磁场方向垂直纸面向里，故A正确；
B．前n周内电场力对粒子做的功为
由动能定理得
解得粒子绕行n周回到M板时的速度大小
故B错误；
C．设粒子绕行第n周时的磁感应强度为Bn，粒子绕行第n周时，由牛顿第二定律
解得
故C正确；
D．在运动的第n周时的周期为
在运动的第n周内电场力对粒子做功的平均功率
故D正确。
故选ACD。
三、实验题（本题共8分。）
13. 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。
【答案】（1）向下 减少 向b位置偏转 （2）S
【解析】（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（本题共4小题,共52分。解答应写出必要的文字说明、方程式或演算步骤,有数值计算的要注明单位 ）
14. 倾角的光滑导体滑轨AB和CD上端接入一电动势，内阻r =0.5Ω 的电源，导轨间距。将一根质量、电阻的金属棒放在导轨上且与导轨垂直，导轨处在垂直于导轨平面的匀强磁场中，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在导轨上，如图所示。不计光滑导轨的电阻，取重力加速度，求：
（1）金属棒受到的安培力方向和大小？
（2）磁场的方向和磁感应强度的大小？
【答案】（1）0.15N，方向沿导轨向上 （2）0.5T ，方向垂直于导轨平面向下
【解析】（1）金属棒受到重力、垂直斜面向上的支持力、安培力处于平衡状态，可知金属棒受到的安培力方向沿导轨向上，根据平衡条件，有
mgsin30 = F安
解得F安 = 0.15N
（2）根据左手定则，磁场方向垂直于导轨平面向下，所受的安培力为F安 =BIl
根据闭合电路欧姆定律，有
I=
联立解得B =0.5T
15. 一个阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1、电容为C的电容器连接成如图（a）所示回路。金属线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。导线的电阻不计。求：
（1）通过电阻R1的电流大小和方向；
（2）0～t1时间内通过电阻R1的电荷量q；
（3）t1时刻电容器所带电荷量Q。
【答案】（1），方向从b到a；（2） ；（3）
【解析】（1）由B－t图像可知，磁感应强度的变化率为
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为
根据闭合电路的欧姆定律，感应电流为
联立解得
根据楞次定律可知通过R1的电流方向为从b到a。
（2）通过R1的电荷量
解得
（3）电容器两板间电压为
则电容器所带的电荷量为
16. 如图所示，直角坐标系xOy平面内，y轴左侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场I，第一象限存在平行于y轴方向的匀强电场，第四象限存在垂直纸面向外的匀强磁场II，磁场I、II的磁感应强度大小相等．一电子以速度从x轴上的N点射入磁场，与x轴负方向间的夹角，经P点（图中未画出）垂直于y轴射入电场，然后从M点（图中未画出）进入第四象限．已知匀强电场的电场强度大小，电子的质量为m、电荷量为e，，，不计电子重力．求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小B；
（2）经过M点时电子的速度大小；
（3）从N点射出后电子第2次经过x轴时的位置横坐标．
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）电子磁场I中运动轨迹如下图
圆心在K点，设在磁场中运动的半径，由几何关系可知
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
（2）进入电场后，电子做类平抛运动，从P点到M点的过程中，设沿电场方向运动距离为y，则
解得
由动能定理有
解得
（3）设电子在电场中的运动时间为t，垂直于电场力方向的距离为x1，，由类平抛运动规律有，，
解得
由
得
设v方向与x轴正方向夹角为，则
设电子在第四象限中做匀速圆周运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力有
得
从N点射出后电子第2次经过x轴时的位置横坐标
解得
17. 如图所示竖直平面内，存在范围足够大的匀强磁场和匀强电场中，已知磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，电场强度大小为E，电场方向竖直向下，一个质量为m，带电量为q（q>0）的小球，重力加速度为g，分析以下问题。
（1）若小球射入此复合场恰做匀速直线运动，求速度v1大小和方向；
（2）若直角坐标系第一象限固定放置一个光滑的绝缘斜面，其倾角为θ=30°，设斜面足够长，从斜面的最高点A由静止释放小球，如图所示，求小球滑离斜面时的速度v大小以及在斜面上运动的时间；
（3）在（2）基础上，重新调整小球释放位置，使小球到达斜面底端O恰好对斜面的压力为零，小球离开斜面后的运动是比较复杂的摆线运动，可以看作一个匀速直线运动和一个匀速圆周运动的叠加，求：
①小球离开斜面后运动过程中速度的最大值vm
②最大速度vm所在位置的坐标。
【答案】（1），方向水平向左 （2）， （3），
【解析】（1）小球的重力向下，电场力向下，则洛伦兹力方向向上，根据左手定则知，小球的速度方向水平向左，根据共点力平衡得
解得
（2）小球即将滑离斜面时，有
解得
根据牛顿第二定律得
由v =at
解得在斜面上运动的时间
（3）将小球的速度分解为水平向左速度v1和另一个分速度v2；则一个分运动是以v1做匀速直线运动，另一个分运动是以v2做匀速圆周运动，如图
由余弦定理可得
联立解得
对于匀速圆周运动的分运动，是顺时针的圆周运动，轨道半径为
周期为
每次到达圆周运动的最低点时，两个分速度同向，合速度最大为
解得
从离开斜面到第一次到达最低点过程，转过的角度为
故竖直分位移坐标为
即y =
经过的时间为
故合运动的水平分位移为
解得
故最大值vm所在位置的坐标为