黑龙江省大庆市2024_2025学年高二物理下学期4月月考试题含解析

这是一份黑龙江省大庆市2024_2025学年高二物理下学期4月月考试题含解析，共16页。试卷主要包含了考试时间 75min，满分 100 分等内容，欢迎下载使用。
说明：
1、考试时间 75min
2、满分 100 分
一、单选题（每题 4 分，共 28 分）
1. 在长直通电螺线管中通入变化的电流 i（如图所示电流的方向周期性改变），并沿着其中心轴线 的方
向射入一颗速度为 v 的电子，则此电子在螺线管内部空间的运动情况是（ ）
A. 变速直线运动 B. 来回往复运动
C. 匀速直线运动 D. 曲线运动
【答案】C
【解析】
【详解】电流周期性变化，所产生的磁场周期性变化，根据右手螺旋定则，可知螺线管内的磁场与电子运
动方向平行，电子不受洛伦兹力，因此电子做匀速直线运动。
故选 C。
2. 一根长 的导线中通有 的电流，当其处于 的匀强磁场中时，导线受到的安培力不可能是（ ）
A. 0 B. 1N C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】当电流方向与磁场方向垂直时，导线受到 安培力最大，则有
则安培力大小应满足
故选 C。
3. 如图所示，两倾角为θ的光滑平行导轨，质量为 m 的导体棒 ab 垂直放在导轨上，整个空间存在与导体棒
ab 垂直的匀强磁场，导体棒中通有由 a 到 b 且大小为Ⅰ的恒定电流，使导体棒恰好保持静止，平行导轨间
距为 L，重力加速度大小为 g，则下列说法正确的是（ ）
第 1页/共 16页
A. 若磁场方向为竖直向上，则磁感应强度为
B. 若磁场 垂直斜面方向，则磁场只能垂直斜面向下
C. 磁感应强度最小值为
D. 若仅使电流反向（其他条件不变），导体棒仍能保持静止
【答案】C
【解析】
【详解】A．若磁场方向为竖直向上，受力分析如图 1 所示
则
磁感应强度为 ，故 A 错误；
B．若磁场为垂直斜面方向，则安培力只能沿斜面向上，根据左手定则得磁场方向为垂直斜面向上，故 B 错
误；
C．根据三角形定则，当安培力和支持力垂直时安培力最小（如图 2 所示）
第 2页/共 16页
此时磁感应强度最小为 ，故 C 正确；
D．电流反向则安培力反向，导体棒不能保持静止，故 D 错误。
故选 C。
4. 如图所示的电路中，L1 和 L2 是两个完全相同的小灯泡，线圈自感系数 L 很大，它的电阻与小灯泡相同，
下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关 S 后，L2 先亮，L1 逐渐变亮，最后两灯一样亮
B. 断开开关 S 后，L2 先熄灭，L1 闪亮一下然后逐渐熄灭
C. 断开开关 S 后，电流从 A 到 B 通过 L1
D. 闭合开关 S 后，L1 和 L2 同时亮，L1 逐渐变暗，L2 逐渐变亮
【答案】D
【解析】
【详解】A．闭合开关 S 后，L1 和 L2 同时变亮，由于线圈电阻与小灯泡相同，稳定时，线圈相当于一个定
值电阻与 L1 并联，则最后 L2 比 L1 亮一些，故 A 错误；
B．结合上述，稳定时，线圈与 L1 并联，由于线圈电阻与灯泡电阻相等，可知，稳定时，通过线圈的电流
等于通过 L1 的电流，断开开关 S 后，线圈与 L1 构成新的回路，L2 先熄灭，L1 逐渐熄灭，L1 不会闪亮一下
后熄灭，故 B 错误；
C．结合上述，由于线圈的自感，断开开关 S 后，电流从 B 到 A 通过 L1，故 C 错误；
D．闭合开关时，由于线圈的自感，线圈中的电流由 0 逐渐增大到稳定值，结合上述可知，闭合开关 S 后，
L1 和 L2 同时亮，L1 逐渐变暗，L2 逐渐变亮，故 D 正确。
第 3页/共 16页
故选 D。
5. 如图，边长为 L 的等边三角形 ABC 内、外分布着与平面垂直、方向相反、磁感应强度大小相等的匀强磁
场。现有两个电子 a、b，依次从顶点 A 处竖直向上和竖直向下射出，不计电子的重力，则电子 a、b 分别经
过 B 点的最短时间之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】电子 a、b 分别经过 B 点的最短时间，则都是要一次性到达 B 点，可画如图轨迹，电子 a、b 分别
经过 B 点的圆心角分别为 和 ，而运动周期相同，根据
则电子 a、b 分别经过 B 点的最短时间之比为 。
故选 D。
6. 如图所示，真空中有圆柱体回旋加速器，处在方向竖直向下的匀强电场 E 中，圆柱体金属盒半径为 R，
高度为 H，匀强磁场 B 竖直向下，两盒狭缝间接有电压为 U 的交变电压，在加速器上表面圆心 A 处静止释
放质量为 m 电量为 的粒子，粒子从加速器底部边缘引出，不计重力和相对论效应，及粒子间的相互作用。
第 4页/共 16页
则（ ）
A. 粒子引出时的动能为
B. 粒子的运动时间为
C. 粒子的运动时间与 U 有关
D. 粒子每旋转一圈获得动能
【答案】B
【解析】
【详解】A．粒子的运动可分解为在水平面中的运动和竖直方向的运动，在水平面中的分运动为类似回旋加
速器的运动，在竖直方向受到匀强电场的电场力而做匀加速直线运动。粒子最终从加速器底部边缘引出，
在磁场中做匀速圆周运动的最大半径为 R，设引出时水平方向的分速度大小为 vx，由洛伦兹力提供向心力得
解得
因引出时粒子还具有竖直向下的分速度，故引出时粒子速度大于 vx，则粒子引出时的动能：
故 A 错误；
BC．竖直方向粒子做匀加速直线运动，其加速度大小为
则粒子运动时间为
第 5页/共 16页
故 B 正确，C 错误；
D．因粒子在竖直方向受到的电场力对粒子始终做正功，故每次通过金属盒间的狭缝粒子获得动能大于 qU，
粒子每旋转一圈获得动能大于 2Uq，故 D 错误。
故选 B。
7. 速度选择器可以有效解决质谱仪中加速电压存在细微波动的问题.如图所示，若质谱仪不加装速度选择器，
一堆质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子由静止经过电压 U 加速后进入磁感应强度为 B 的匀强磁场，最终打
到照相底片 D 上.由于加速电压有细微波动，即 ，实际上该带电粒子会在 D 上
留下长为 d 的亮痕，若不考虑粒子重力的影响，则 d 的长度为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设对应遇到加速电压的最大值和最小值的粒子在底片上留下的痕迹点分别为 P、Q，则 是打在
底片上的最远距离， 为打在底片上的最近距离，则在加速电场中，由动能定理得
磁场中有
第 6页/共 16页
联立解得
故选 D。
二、多选题（每题 6 分，共 18 分）
8. 为防止意外发生，游乐场等大型设施都配备有电磁阻尼装置，如图所示为某款阻尼缓冲装置的原理示意
图：带有光滑轨道的机械主体，能产生垂直缓冲轨道平面的匀强磁场，边缘绕有闭合矩形线圈 abcd 的高强
度缓冲滑块撞到竖直墙时，被瞬间强制制动，机械主体以及磁场由于惯性继续缓冲减速，对缓冲过程，下
列说法正确的是（ ）
A. 线圈 bc 段受到向右的安培力
B. 同一匝线圈中 b 端的电势高于 c 端的电势
C. 线圈 ab 段中电流方向为由 b 到 a
D. 若磁场反向，则装置起不到缓冲作用
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．缓冲过程中，线圈 bc 段切割磁感线，根据右手定则，感应电流方向为 c 到 b，线圈 bc 段受
到向左的安培力作用，A 错误，B 正确；
CD．感应电流方向为 c 到 b，b 端的电势高于 c 端的电势，线圈 ab 段中电流方向为由 b 到 a；磁场反向时，
感应电流方向反向，线圈 bc 段受到的安培力方向仍然向左，仍起到缓冲作用，C 正确，D 错误；
故选 BC。
9. 如图所示，要使金属环 C 向线圈 A 运动，导线 ab 在金属导轨上应（ ）
第 7页/共 16页
A. 向右做减速运动 B. 向左做减速运动
C. 向右做加速运动 D. 向左做加速运动
【答案】AB
【解析】
【详解】由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化，由于金属环 C 向线圈 A 运动，
说明原磁场在减小，由于线圈 A 中的电流是导线 切割磁场产生的，由于原磁场在减小，只需要导线 ab
减速运动即可。
故选 AB。
10. 电磁感应是发电机的重要工作原理，如图甲所示，在边长为 L 的正方形 abcd 虚线区域内，分布着方向
垂直水平面向外的匀强磁场，电阻为 R 的圆形导体框放置在绝缘水平面上，其圆心 O 点与 ab 边的中点重合，
导体框恰好有一半处于磁场中。磁感应强度 B 随时同 t 的变化规律如图乙所示，其中 B0、t0 都是已知量。
由于水平面粗糙，圆形导体框一直处于静止状态。则（ ）
A. t0 时刻通过导体框的电流大小为
B. 0~t0 时间内通过圆形导体框任一横截面的电荷量为
C. 2.5t0 时刻，水平面对导体框的摩擦力大小为 ，方向水平向右
第 8页/共 16页
D. 0~3t0 时间内圆形导体框中产生的焦耳热为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．由图甲可知线圈的有效面积为
在 0~2t0 时间内，由法拉第电磁感应定律可得感应电动势的大小为
则 t0 时刻通过导体框的电流大小为
故 A 正确；
B0~t0 时间内通过圆形导体框任一横截面的电荷量为
故 B 错误；
C．2t0~3t0 时间内，由法拉第电磁感应定律可得感应电动势大小为
感应电流大小为
2.5t0 时刻导体框所受安培力大小为
根据左手定则可知，安培力方向水平向左，由于导体框一直处于静止状态，摩擦力与安培力平衡，可知
方向水平向右，故 C 正确；
D．0~3t0 时间内圆形导体框中产生的焦耳热为
故 D 错误。
故选 AC。
三、实验题（每空 2 分，共 16 分）
11. 如图所示为“探究磁场对通电导线的作用”的部分实验装置，通电导线与磁场方向垂直。请根据下面的实
第 9页/共 16页
验操作按要求填空。
（1）在探究安培力 F 与电流 I 的对应关系时，保持磁场及线框不变，只改变电流的大小，记录电流表的读
数 I1，I2，I3，…，测出对应的安培力 F1，F2，F3，…，通过实验可发现，磁场对通电导线作用力的大小与
电流大小成正比，实验中所采用的实验方法是_______（选填 “等效替代法”、“控制变量法”或“理想模型法”）。
（2）如图所示分别接通“1、4”和“2、3”，发现导线偏转的角度不同，说明导线受到的力的大小与________
有关。
（3）只上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向 _______（选填“改变”或“不改变”）。
（4）只改变导线中电流的方向，导线受力的方向 ________（选填“改变”或“不改变”）。
【答案】 ①. 控制变量法 ②. 导线长度 ③. 改变 ④. 改变
【解析】
【详解】（1）[1]控制其他物理量不变，只变化电流，观察安培力随电流的变化情况，这个实验方法时控制
变量法；
（2）[2]分别接通“1、4”和“2、3”，通电的导体棒长度变化，发现轻绳的摆动角度发生变化，这说明安培力
的大小与导线在磁场中的长度有关；
（3）[3]安培力的方向是由磁感应强度 的方向和电流方向共同决定的，故只上下交换磁极的位置以及改变
磁场方向，则导线受力的方向改变；
（4）[4]安培力的方向是由磁感应强度 的方向和电流方向共同决定的，只改变导线中的电流的方向，导线
受力的方向改变。
12. 如图为探究感应电流产生条件及感应电流方向 实验装置。实验时连接电路，闭合开关，当滑动变阻器
滑片向右滑动时，灵敏电流计指针向右偏转。请完成下列问题：
第 10页/共 16页
（1）当开关闭合后，若增大滑动变阻器滑片向右滑动的速度，则灵敏电流计的最大偏转角度______（填“变
小”“变大”或“不变”）。
（2）当开关闭合后，不改变装置位置，此时灵敏电流计______（填“有”或“无”）电流。
（3）开关由闭合到断开的瞬间，灵敏电流计指针向______（填“左”或“右”）偏转。
（4）开关处在闭合状态，把 A 线圈向外拿出过程中，灵敏电流计指针向______（填“左”或“右”）偏转。
【答案】（1）变大 （2）无
（3）左 （4）左
【解析】
【小问 1 详解】
若增大滑动变阻器滑片向右滑动的速度，则电路中的电流变化变快，即线圈 B 中的磁通量变化变快，根据
法拉第电磁感应定律可知，线圈 B 中产生的感应电流变大，则则灵敏电流计的最大偏转角度变大。
【小问 2 详解】
当开关闭合后，不改变装置位置，线圈 B 中的磁通量不变，则线圈 B 中不产生感应电流，即此时灵敏电流
计无电流。
【小问 3 详解】
闭合开关，当滑动变阻器滑片向右滑动时，即变阻器变小，电流变大，线圈 B 中的磁通量变大时，灵敏电
流计指针向右偏转；则开关由闭合到断开的瞬间，线圈 B 中的磁通量变小，则灵敏电流计指针向左偏转。
【小问 4 详解】
闭合开关，当滑动变阻器滑片向右滑动时，即变阻器变小，电流变大，线圈 B 中的磁通量变大时，灵敏电
流计指针向右偏转；开关处在闭合状态，把 A 线圈向外拿出过程中，线圈 B 中的磁通量减小，则灵敏电流
计指针向左。
四、解答题（13 题 8 分，14 题 12 分，15 题 18 分，共 38 分）
13. 如图所示，间距 的两条光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨左端连接有定值电阻
，整个装置位于方向垂直于水平面向下、磁感应强度大小 的匀强磁场中，金属棒 在水
平向右的 的恒定外力作用下沿导轨向右匀速运动。金属棒 垂直导轨放置且始终与导轨接触良好，
金属棒 与导轨接触的两点间的电阻 ，导轨电阻不计且足够长。求：
第 11页/共 16页
（1）定值电阻 R 两端的电压 U；
（2）金属棒 匀速运动的速度大小 v。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问 1 详解】
对金属棒 受力分析，根据受力平衡有
又
定值电阻 R 两端的电压为
联立解得
【小问 2 详解】
金属棒切割磁感线产生的感应电动势为
根据闭合电路的欧姆定律可得
联立解得
14. 一束电子（电量为 e）以速度 v0 从磁场右边界垂直射入宽为 d，磁感应强度为 B 的匀强磁场中，如图所
示。电子束离开磁场时速度方向与入射速度方向成 角。（忽略电子所受重力。e、v0、B、d 已知）
（1）求电子在磁场中运动的轨道半径；
（2）求电子的质量；
（3）求粒子在磁场中运动时间。
第 12页/共 16页
【答案】（1）2d；（2） ；（3）
【解析】
【详解】（1）电子垂射入匀强磁场中，做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示
由几何知识可得
（2）电子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得
解得
（3）电子在匀强磁场中的运动周期为
由几何知识可得电子在磁场中运动轨迹的圆心角为
第 13页/共 16页
则电子的运动时间为
15. 如图所示，在 平面坐标系的第Ⅰ象限内有沿 轴负方向的匀强电场，场强大小为 ，第Ⅱ象限有垂
直平面向里的匀强磁场，一个带正电粒子以初速度 ，从 轴上 点沿 轴正方向射入电场，并从 点进
入磁场，粒子恰好不射入第三象限，已知 ， ，粒子的重力不计，求：
(1)该粒子的比荷；
(2)磁感应强度 大小；
(3)粒子第 次从电场进入磁场经过 轴时的纵坐标值。
【答案】(1) ；(2) ；(3)
【解析】
【详解】（1）粒子在第Ⅰ象限内的运动类似平抛运动，轨迹如图沿 轴负方向做匀加速运动，则有
沿 轴正方向做匀速运动，则有
解得
第 14页/共 16页
（2）设粒子进入磁场时的速度为 ，则 轴方向的速度为
轴方向的速度为
可知
设速度 的方向与 轴的夹角为 ，则有
解得
粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径为
由几何关系得
又
解得
（3）第 1 次从电场射入磁场 位置坐标
第 15页/共 16页
粒子从磁场射入电场后，沿电场线方向做匀减速运动，垂直电场线方向匀速运动。由运动分解可知，沿 轴
方向前进的距离为 ，之后粒子周期性运动，每个周期沿 轴方向前进的距离
第 次从电场入磁场， 轴坐标
解得
第 16页/共 16页