山东省枣庄市滕州市2024-2025学年高二下学期3月月考物理试卷（解析版）

这是一份山东省枣庄市滕州市2024-2025学年高二下学期3月月考物理试卷（解析版），共18页。试卷主要包含了答题前，考生务必用0，考试结束后，将答题卡交回，5NB等内容，欢迎下载使用。
本试卷共6页，满分100分，考试时间90分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必用0.5毫米黑色墨水签字笔将自己的姓名、准考证号、学校班级等填写到答题卡指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将答题卡交回。
一、单项选择题（共8小题，每题3分，共计24分，每个小题中只有一个选项是正确的。）
1. 通电导线在磁场中受到的力称为安培力，下列关于安培力的说法正确的是（ ）
A. 安培力的方向、电流的方向、磁场的方向可能在同一平面内
B. 当磁感应强度的方向与通电导线的方向平行时，导线受到的安培力为零
C. 电流大小发生改变，安培力大小一定发生改变
D. 磁感应强度的方向发生改变，安培力的大小一定发生改变
【答案】B
【解析】A．根据左手定则可知，安培力的方向、电流的方向、磁场的方向不可能在同一平面内，故A错误；
B．当磁感应强度的方向与通电导线的方向平行时，导线受到的安培力为零，故B正确；
C．当磁感应强度的方向与通电导线的方向平行时，安培力大小为0，当电流大小发生改变，安培力大小仍为0，故C错误；
D．匀强磁场中，当磁感应强度的方向与通电导线的方向垂直时，安培力大小为
当磁感应强度的方向反向时，安培力的大小不变，仍为
故D错误。
故选B。
2. 一根长为0.2m、通有2A电流的通电导线放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，则其受到的安培力的大小可能是（ ）
A. 0.5NB. 0.4NC. 0.3ND. 0.1N
【答案】D
【解析】直导线受到的磁场的最大安培力为
F=BIL=0.5×2×0.2N=0.2N
则导线受到的安培力大小可能是0.1N。
故选D。
3. 小王同学为了探究感应电流的方向与什么因素有关，他将一灵敏电流计与一个线圈相连构成闭合电路，然后将条形磁铁插入或拔出线圈，如图所示。其中线圈中所标箭头方向为感应电流方向。则下列判断正确的是（ ）
A. 图甲磁铁正在向下运动B. 图乙磁铁正在向上运动
C. 图丙磁铁正在向上运动D. 图丁磁铁正在向上运动
【答案】D
【解析】A. 由图示可知，条形磁铁N极向下插入线圈时，向下穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向上，则线圈外侧的电流方向向右，与图中矛盾，故A错误；
B. 由图示可知，条形磁铁N极向上运动时，向下穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向下，则线圈外侧的电流方向向左，与图中矛盾，故B错误；
C. 由图示可知，条形磁铁S极向上运动时，向上穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向上，则线圈外侧的电流方向向右，与图中矛盾，故C错误；
D. 由图示可知，条形磁铁S极向上运动时，向上穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向上，则线圈外侧的电流方向向右，与图中方向一致。故D正确。
故选D。
4. 如图所示的下列各图中，表示通电直导线在匀强磁场中所受磁场力的情况，其中磁感应强度B、电流I、磁场力F三者之间的方向关系不正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A．磁场向上，电流向外，根据左手定则可得，安培力的方向水平向左，A错误；
B．磁场向外，电流向上，根据左手定则可得，安培力的方向水平向右，B正确；
C．磁场向左，电流向里，根据左手定则可得，安培力的方向竖直向上，C正确；
D．磁场向里，电流向右上方，根据左手定则可得，安培力的方向向左上方，D正确。
本题选不正确的，故选A。
5. 如图所示，一边长为L正方形导线框，匀速穿过宽为2L、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域。线框刚进入磁场的时刻记为时刻，则下列图像能正确反映线框中的感应电流i随时间t变化规律的是（规定线框中的电流沿逆时针方向为正）（ ）

A. B.
C D.
【答案】C
【解析】线框开始进入到全部进入时，线框的右边切割磁感线，由右手定则可知，电流沿逆时针方向，在i-t图像为正；因速度保持不变，故电流大小不变，当全部进入时，线框中磁通量不变，故没有感应电流，当线框开始离开时，左边切割磁感线，由右手定则可知感应电流为顺时针，故电流为负值，且电流大小不变。
故选C。
6. 质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图两种虚线所示，下列表述正确的是（ ）
A. M带负电，N带正电
B. M的速率小于N的速率
C. 洛伦兹力对M、N做正功
D. M的运行时间大于N的运行时间
【答案】A
【解析】A．由左手定则可知，M带负电，N带正电，选项A正确．
B．由可知，M的速率大于N的速率，选项B错误；
C．洛伦兹力对M、N都不做功，选项C错误；
D．由可知，M的运行时间等于N的运行时间，选项D错误．
7. 如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在P点以与x轴正方向成60的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OP = a。不计重力。根据上述信息可以得出（ ）
A. 带电粒子在磁场中运动的轨迹方程
B. 带电粒子在磁场中运动的速率
C. 带电粒子在磁场中运动的时间
D. 该匀强磁场的磁感应强度
【答案】A
【解析】粒子恰好垂直于y轴射出磁场，做两速度的垂线交点为圆心，轨迹如图所示
A．由几何关系可知
因圆心的坐标为，则带电粒子在磁场中运动的轨迹方程为
故A正确；
BD．洛伦兹力提供向心力，有
解得带电粒子在磁场中运动的速率为
因轨迹圆的半径可求出，但磁感应强度未知，则无法求出带电粒子在磁场中运动的速率，故BD错误；
C．带电粒子圆周的圆心角为，而周期为
则带电粒子在磁场中运动的时间为
因磁感应强度未知，则运动时间无法求得，故C错误；
故选A。
8. 如图所示，MN、PQ为水平光滑金属导轨（金属导轨电阻忽略不计），MN、PQ相距，导体棒AB在两轨道间的电阻为，且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻，，整个装置放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用水平外力F拉着AB棒向右以速度做匀速运动（ ）
A. 导体棒AB产生的感应电动势
B. 导体棒AB两端的电压
C. 导体棒AB受到的外力
D. 定值电阻和的总电功率为6.4W
【答案】B
【解析】A．导体棒AB产生的感应电动势
故A错误；
B．并联电阻阻值
电路电流
导体棒AB两端的电压
故B正确；
C．导体棒AB受到的安培力
导体棒匀速运动，外力平衡安培力，所以外力大小为1.6N，故C错误；
D．定值电阻和的总电功率为外电路功率（电源的输出功率）
故D错误。
故选B。
二。多项选择题（共4小题，每题4分，共计16分，每个小题中有多个选项是正确的，少选得2分，多选、错选均不得分。）
9. 如图，速度为v0、电荷量为q的正离子（不计重力）恰能沿直线飞出速度选择器，则
A. 若改为电荷量为2q的正离子（其它条件不变），离子仍沿直线飞出
B. 若速度变为2v0（其它条件不变），离子将往上偏
C. 若改为电荷量为﹣q的离子（其它条件不变），离子将往下偏
D. 若改为电荷量为﹣q的离子，则必须从右侧飞入速度选择器，才能沿直线飞出
【答案】AB
【解析】ACD．正离子恰能沿直线飞出离子速度选择器，根据左手定则判断可知，离子受的洛伦兹力方向向上，电场力方向向下，此时洛伦兹力与电场力二力平衡，应该有
即
该等式与离子的电荷量无关，若只改变电荷量，离子仍沿直线运动，若改为电荷量为﹣q的离子，受到向上的电场力，向下的洛伦兹力，仍满足二力平衡，故从左仍能沿直线飞出，A正确CD错误；
B．若速度变为，洛伦兹力增大为原来的2倍，而离子受的洛伦兹力方向向上，电场力不变，所以离子将向上偏转，故B正确。
故选AB。
10. 如图所示是一个水平放置的导体框架，宽度L=1.50m，接有电阻R=0.20Ω，设匀强磁场和框架平面垂直，磁感应强度B=0.40T，方向如图。今有一导体棒ab垂直跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，框架及导体棒ab电阻均不计，当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，下列说法正确的是 （ ）
A. 导体棒ab 上的感应电动势的大小2.4 V
B. 回路上感应电流大小 1.2 A
C. 导体棒 ab所受的外力的大小 0.72N
D. 导体棒 ab 所受的安培力大小为 7.2 N
【答案】AD
【解析】A．导体棒ab 上的感应电动势的大小
选项A正确；
B．回路上感应电流的大小
选项B错误；
CD．导体棒 ab所受的外力与安培力等大反向，则
选项C错误，D正确。
故选AD。
11. 两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示。若不计粒子的重力，则下列说法正确的是（ ）
A. a粒子带正电，b粒子带负电
B. a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大
C. b粒子动能较大
D. a粒子在磁场中运动时间较长
【答案】CD
【解析】A．粒子沿AO方向运动，根据左手定则，b向上偏转，应当带正电，a向下偏转，应当带负电，A错误；
BC．洛伦兹力提供向心力
由
得
所以半径大的b粒子速度大，洛伦兹力大，动能也大，故B错误，C正确；
D．由
可知在磁场中偏转角大的粒子运动的时间较长，a粒子的偏转角大，因此运动时间长，故D正确；
故选CD 。
12. 如图甲所示，螺线管匝数n=100匝，横截面积S=10cm2，螺线管导线电阻r=1Ω，定值电阻R=4Ω，磁感应强度B的B-t图像如图乙所示（以向右为磁感应强度B的正方向），则（ ）
A. 感应电动势大小为1V
B. 感应电流大小为0.1A
C. 0~1s内，线圈截面有收缩趋势
D. 1~2s内，感应电流的方向为从C点通过R流向A点
【答案】AC
【解析】AB．感应电动势
故A正确，B错误；
C．根据楞次定律，0~1s内，磁场变大，穿过线圈的磁通量变大，根据“增缩减扩”，故线圈有收缩趋势，C正确；
D．1~2s内，穿过线圈的磁通量向右减小，根据楞次定律，感应电流通过R的电流向左，D错误。
故选AC。
三。非选择题：本题共6小题，共60分。
13.
（1）小明同学在探究通电直导线受到的安培力F和电流强度I的关系的过程中，设计了如图1所示的实验装置。将匝数为N、底边长度为L1的线圈与电流表、电源和滑动变阻器及开关组成一闭合回路，把线圈用轻细绳挂在力传感器的下端，使线圈处在由磁铁产生的磁场中，保持线框底边与磁场方向垂直，磁铁磁极与线框平面平行方向的宽度为L2，且L1> L2，接通电路，适当调节滑动变阻器，当电流表的示数为I时，观察并记录力传感器此时的读数F。经多次重复上述操作，可测出在滑动变阻器接入电路的不同阻值下所对应的多组I和F的数据，用描点法画出F-I图像如图2所示，其中的F0、F1和I1均为已知量。由图像可以判定线框所受安培力方向___________（选填“竖直向上”或者“竖直向下”）；线框所受重力的大小为___________；若认为两磁极间的磁场为匀强磁场，且在两磁极之间正对位置以外区域的磁场可忽略不计，则此匀强磁场的磁感应强度为___________。
（2）如果小刚同学也用了同样的方法进行实验，只是所使用的器材不完全相同。他将据所测数据画出的F-I图像与小明的图像进行对比，发现在同一坐标系下两图线并不重合，如图3所示，小刚的图像的纵轴截距为F0′，两图线在A点相交，图中的F0、F0′、F1和I1均为已知量。对两人的实验器材进行比较，根据图像可知___________。（选填选项前面的字母）
A. 所使用线圈的质量一定不同
B. 所使用的磁铁一定不同
C. 所使用电源的电动势一定不同
D. 所使用线圈的匝数一定不同
【答案】（1）竖直向下 F0 （2）A
【解析】（1）[1]随电流的增大，根据F=BIL可知，通电线框产生的安培力增大，绳子上的拉力增大，对线框分析可知，安培力竖直向下;
[2][3]由图2可知，当电流为零时，线框内的安培力为零，此时绳子的拉力为线框的重力，故为，当电流为I1时，对线框受力分析可知
解得
（2）由图像可知当电流为零时，绳子的拉力等于线框的重力，重力不同，而其它条件无法判断，故A正确，BCD错误。
故选A。
14. 在研究电磁感应现象的实验中，所需的实验器材如图所示。现已用导线连接了部分实验电路
（1）请画实线作为导线从箭头1和2处连接其余部分电路____；
（2）实验时，将L1插入线圈L2中，合上开关瞬间，观察到检流计的指针发生偏转，这个现象揭示的规律是__________________________
（3）某同学设想使线圈L1中电流逆时针（俯视）流动，线圈L2中电流顺时针（俯视）流动，可行的实验操作是__
A. 抽出线圈L1
B. 插入软铁棒
C. 使变阻器滑片P左移
D. 断开开关
【答案】（1） （2）穿过闭合电路中的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流 （3）BC
【解析】（1）[1]本实验中L1与电源相连，通过调节滑动变阻器使L2中的磁通量发生变化，从而使L2产生电磁感应线象，故L2应与检流计相连；
（2）[2]指针发生偏转说明电路中有电流产生，产生的原因是闭合回路中磁通量发生了变化；故结论为：闭合电路中磁通量发生变化时，闭合电路中产生感应电流
（3）[3]感应电流的方向与原电流方向相反，则它们的磁场也一定相反，由楞次定律可知，原磁场应增强，故可以加入铁芯或使变阻器滑片P左移
故选BC
15. 如图所示，宽为L的光滑导轨与水平面成角，质量为m、长为L的金属杆ab水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路总电流为I1时，金属杆恰好能静止。求：
（1）磁感应强度B至少为多大？
（2）若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）磁感应强度垂直斜面向上时最小，金属杆受力如图
根据平衡条件，有
mgsinθ=BI1L
解得
（2）磁感应强度竖直向上时,金属杆受力分析如图
根据平衡条件，可得
BI2L=mgtanθ
解得
16. 如图，足够长水平U形光滑导轨固定在地面上，电阻不计，左端连接电阻。质量、宽度、阻值的杆ab垂直放置在导轨上，匀强磁场的磁感应强度，方向竖直向上，现给杆ab一个向右的水平初速度1m/s，杆ab运动的过程中始终和导轨垂直。求：
（1）杆ab刚开始运动时，电阻R两端电压的大小；
（2）杆ab从开始运动到停下来，电阻R上产生的焦耳热。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）杆ab向右运动切割磁感线，此时杆ab产生的电动势为
回路感应电流
此时两端的电压为
（2）整个过程，根据能量守恒
再根据
解得
17. 如图甲所示，M、N为竖直放置彼此平行的两块平板，板间距离为d，两板中央各有一个小孔O、O′正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。有一群正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场。已知正离子质量为m、带电荷量为q，正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力。求：
（1）磁感应强度B0的大小；
（2）要使正离子从O′垂直于N板射出磁场，正离子射入磁场时的速度v0的可能值。
【答案】（1）；（2）（n=1，2，3，…）
【解析】（1）设垂直于纸面向里的磁场方向为正方向。正离子射入磁场，洛伦兹力提供向心力，则
正离子做匀速圆周运动的周期
联立以上可得磁感应强度
（2）要使正离子从O′孔垂直于N板射出磁场，正离子的运动轨迹如图所示
两板之间正离子只运动一个周期T0时，有
当两板之间正离子运动n个周期nT0时，有（n=1，2，3，…）
联立解得正离子的速度的可能值为
（n=1，2，3，…）
18. 如图所示，在的区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场。一电子（质量为m，电量为e）从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度开始运动。当电子第一次穿越x轴时，恰好到达C点；当电子第二次穿越x轴时，恰好达到坐标原点O。已知A、C两点到坐标原点的距离分别为d、2d，不计电子的重力。求：
（1）电场强度E的大小；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）求出电子从A运动到O经历的时间t。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）电子在电场中做类平抛运动，设电子从A到C的时间为t1，根据类平抛规律可得
，
根据牛顿第二定律可得
解得电场强度E的大小
（2）设电子进入磁场时速度的大小为v，v与x轴的夹角为，如图

则
解得
则
电子进入磁场后做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得
由图可知
解得
（3）电子在电场中运动的时间为
电子在磁场中运动的时间为
电子从A运动到O的时间为