广东省中山市第二中学高二下学期3月月考物理试题（解析版）-A4

这是一份广东省中山市第二中学高二下学期3月月考物理试题（解析版）-A4，共17页。试卷主要包含了单项选择题，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（本大题共8题，每小题4分，共计32分。每小题列出的四个选项中只有一项是最符合题目要求的）
1. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中，已知ab边长为，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行。下列说法正确的是（ ）

A. 该导线受到的安培力大小为BIl，方向垂直于纸面向里
B. 该导线受到的安培力大小为2BIl，方向垂直于纸面向里
C. 该导线受到的安培力大小为3BIl，方向于垂直于ab边
D. 该导线受到的安培力大小为，方向于垂直于ac连线
【答案】B
【解析】
【详解】该通电导线的有效长度为ab，该导线受到的安培力大小为
根据左手定则知安培力的方向垂直于纸面向里。
故选B。
2. 质量和电荷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中虚线所示，下列表述正确的是（ ）
A. M带正电，N带负电
B. M的速率小于N的速率
C. 洛伦兹力对M、N做正功
D. M的运动时间等于N的运动时间
【答案】D
【解析】
【详解】A．由左手定则可判断出N带正电，M带负电，故A错误；
B．粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得
可得
由于两粒子的质量和电荷量都相等，且M粒子的轨道半径大于N粒子的轨道半径，则M的速率大于N的速率，故B错误；
C．洛伦兹力始终与粒子的速度方向垂直，对M、N均不做功，故C错误；
D．粒子在磁场中运动半周，即运动时间为周期的一半，则有
由于两粒子的质量和电荷量都相等，则M的运动时间等于N的运动时间，故D正确。
故选D。
3. 如图，正方形区域abcd的中心为O点，过其四个顶点有四根相互平行的无限长直导线，导线与正方形所在平面垂直，导线中通有等大、同向的恒定电流。若过a点的通电直导线在O点产生的磁感应强度大小为B，则（ ）
A. O点的磁感应强度大小为2B
B. O点的磁感应强度大小为4B
C. 过a点的导线所受安培力沿aO方向
D. 过a点的导线所受安培力沿Oa方向
【答案】C
【解析】
【详解】AB．导线中通有等大、同向的恒定电流，根据右手定则可知， a、b、c、d四根导线在O点产生的磁感应强度大小均为B，方向分布沿、、、，根据矢量叠加原理可知，O点的磁感应强度大小为0，故AB错误；
CD．导线中通有等大、同向的恒定电流，根据右手定则可知，b、c、d三根导线在a点产生的磁感应强度方向分别为、垂直于ca、，根据通电直导线电流产生的磁场特征可知，b、d两根导线在a点产生的磁感应强度大小相等，根据矢量合成规律可知，b、c、d三根导线在a点产生的磁感应强度方向垂直于ca向外，根据左手定则可知，过a点的导线所受安培力沿aO方向，故C正确，D错误。
故选C。
4. 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，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图要增大粒子的最大动能，可增加电压U
B. 乙图可判断出A极板是发电机的负极
C. 丙图可以判断出带电粒子的电性，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D. 丁图中若载流子带负电，稳定时C端电势高
【答案】B
【解析】
【详解】A．由洛伦兹力提供向心力
因为动能
当粒子做匀速圆周运动的半径等于金属盒半径时，粒子的动能最大，联立可得粒子的最大动能为
则可知要增大粒子的最大动能，可增大磁感应强度和金属盒半径，A错误；
B．根据左手定则，可知负电荷向A极板偏转，则A极板是发电机的负极，B正确；
C．速度选择器选择的是带电粒子的速度，故丙图无法判断出带电粒子的电性，根据
可得粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
C错误；
D．根据左手定则可知，带负电的载流子受到洛伦兹力方向向左，即向C端偏转，故稳定时C端电势低，D错误。
故选B。
5. 如图为法拉第圆盘实验的示意图，金属铜圆盘下侧处在匀强磁场中，其磁感应强度大小为B，方向水平向右，电刷C与铜盘边缘接触良好，O、C两端与电阻R相连，其余电阻不计。已知圆盘的半径为r，金属圆盘沿图示方向绕金属轴匀速旋转，其角速度为。下列说法正确的是（ ）
A 若圆盘按照图示方向转动，则C点电势比O点电势低
B. 圆盘O、C点间产生的感应电动势为
C. 电阻R中会有正弦式交变电流流过
D. 若将电刷C向O向上靠近一小段距离，流过电阻R的电流强度会变大
【答案】B
【解析】
【详解】A．若圆盘按照图示方向转动，将圆盘看作无数细小辐条，根据右手定则可知，C点电势较高，A错误；
B．圆盘在转动时可看作无数相同的并联的辐条在转动切割磁感线，所产生的感应电动势满足
代入得
B正确；
C．电阻中的电流方向始终不变，不是正弦式交变电流，C错误；
D．根据产生的感应电动势
若将向靠近一小段距离，有效切割长度变小，回路中产生的感应电动势变小，流过电阻的电流强度会变小，D错误；
故选B。
6. 如图甲所示，电阻r=25Ω、匝数n=200匝的线圈两端A、B与电阻R相连，R=75Ω，线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示的规律变化。下列说法正确的是（ ）
A. 通过R的电流方向为由B通过R到AB. 线圈两端的电压为100V
C. R的电功率为65WD. 0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.1C
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据楞次定律可得，穿过线圈的磁通量增大，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，则通过R的电流方向为由A通过R到B，故A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律可得
所以线圈两端的电压为
故B错误；
C．R的电功率为
故C错误；
D．0.1s时间内通过电阻R的电荷量为
故D正确。
故选D。
7. 如图甲所示，列车车头底部安装强磁铁，线圈及电流测量仪埋设在轨道地面（测量仪未画出），P、Q为接测量仪器的端口，磁铁的匀强磁场垂直地面向下、宽度与线圈宽度相同，俯视图如图乙。当列车经过线圈上方时，测量仪记录线圈的电流为0.24A。磁铁的磁感应强度为0.005T，线圈的匝数为10匝，长为0.2m，电阻为0.5Ω，则在列车经过线圈的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈的磁通量一直增加B. 列车运行的速率为12m/s
C. 线圈的安培力大小为D. 线圈的电流方向先顺时针后逆时针方向
【答案】B
【解析】
【详解】AD．在列车经过线圈上方时，由于列车上的磁场的方向向下，所以线圈内的磁通量方向向下，先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流的方向为先逆时针，再顺时针方向，故AD错误；
C．线圈的安培力大小为
故C错误；
B．导线切割磁感线的电动势为
根据闭合电路欧姆定律可得
联立解得
故B正确。
故选B。
8. 如图所示，铁芯左边悬挂一个轻质金属环，铁芯上有两个线圈和，线圈和电源、开关、热敏电阻相连，线圈与电流表相连。已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，保持开关闭合，下列说法正确的是（ ）
A. 当温度升高时，金属环向左摆动
B. 当温度不变时，电流表示数不0
C. 当电流从经电流表到时，可知温度降低
D. 当电流表示数增大时，可知温度升高
【答案】A
【解析】
【详解】A．保持开关闭合，当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，电流增大，由右手螺旋定则可得电流产生的磁场方向向右穿过螺旋管，如图所示
穿过小金属环的磁通量向右增大，由楞次定律可得穿过小金属环的感应电流I3的方向，从而使得小金属环在原磁场中受安培力而阻碍磁通量的增大，故小金属环有缩小的趋势和向左摆动，故A正确；
B．当温度不变时，电流不变，穿过螺旋管的磁通量不变，无感应电流产生，电流表示数为0，故B错误；
C．当电流从经电流表到时，可知感应电流产生的磁场水平向左，与原磁场方向相反，根据楞次定律知原磁场的磁通量增大，故电流增大，的阻值减小，说明温度升高，故C错误；
D．当电流表示数增大，根据法拉第电磁感应定律知，是穿过线圈的磁通量的变化率增大，故电流的变化率变大，故的阻值变化的快，温度变化的快，故D错误。
故选A。
二、多项选择题（本大题共4题，每小题4分，共计16分。每小题列出的四个选项中有多项是符合题目要求的，多选或错选不得分）
9. 如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一铝环，横杆可绕中心点自由转动。拿一条形磁铁插向A环，后又取出插向B环，看到的现象及现象分析正确的是（ ）
A. 磁铁插向A环，横杆发生转动
B. 磁铁插向B环，横杆发生转动
C. 磁铁插向B环，B环中不产生感应电动势和感应电流
D. 磁铁插向A环，A环中产生感应电动势和感应电流
【答案】AD
【解析】
【详解】BC．B环不闭合，磁铁插向B环时，产生感应电动势，不产生感应电流，环不受力，横杆不转动，故BC错误；
AB．A环闭合，磁铁插向A环时，环内产生感应电流，环受到磁场的作用，横杆转动，故AD正确。
故选AD。
10. 如图甲所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡等组成，结构示意图如图乙所示，励磁线圈是一对彼此平行共轴的圆形线圈，当线圈通有励磁电流时，两线圈之间将产生垂直线圈平面向外的匀强磁场，且磁感应强度的大小与励磁线圈中的电流大小成正比。电子在电子枪中经加速电压加速后形成高速电子束，垂直磁场方向射入，若电子束径迹在磁场中呈闭合圆形，下列说法正确的是（ ）
A. 励磁线圈中电流方向为顺时针方向
B. 仅将励磁线圈中的电流加倍，电子在磁场中运动的轨迹半径一定减半
C. 仅将励磁线圈中的电流减半，电子在磁场做圆周运动的周期一定减半
D. 若励磁线圈中的电流加倍，且电子枪的加速电压变为原来的4倍，则电子的运动轨迹不变
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据安培定则，励磁线圈中电流方向为逆时针方向，故A错误；
B．仅将励磁线圈中的电流加倍，则磁感应强度加倍，，可得
电子在磁场中运动的轨迹半径将减半，故B正确；
C．仅将励磁线圈中的电流减半，则磁感应强度减半，由
电子做圆周运动的周期将加倍，故C错误；
D．根据，则
励磁线圈中的电流加倍，且电子枪的加速电压变为原来的4倍时，电子的运动轨迹不变，故D正确。
故选BD。
11. 如图所示，两根相距0.4m的平行光滑金属导轨水平放置，左端接一阻值。的定值电阻，空间存在方向垂直于导轨平面向下、磁感应强度大小的匀强磁场，导体棒ab在水平向右的恒力F作用下，以的速度向右匀速运动，已知导体棒接入电路的电阻，导体棒运动过程中与导轨接触良好，导轨电阻忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒a端的电势较高B. 电阻R两端的电压为0.6V
C. 回路中的感应电流为3AD. 恒力
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据右手定则可知，导体棒端的电势较高，故A正确；
BC．根据法拉第电磁感应定律可知，回路中的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律可知，回路中的感应电流为
则电阻两端的电压为
故BC错误；
D．根据平衡条件有
故D正确。
故选AD。
12. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，放置一根长为L，质量为m，通过电流为I的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为（ ）
A. ，方向垂直斜面向下
B. ，方向垂直水平面向上
C. ，方向竖直向下
D. ，方向水平向右
【答案】AC
【解析】
【详解】ABD．若磁场方向垂直于斜面向下，由左手定则知安培力平行于斜面向上，根据平衡条件
得
故A正确，BD错误；
C．若磁场方向竖直向下，由左手定则知安培力水平向左，根据平衡条件
则
故C正确；
故选AC。
三、实验题（每空2分，共14分，全部选对得2分，不选或者错选不得分）
13. 某校一物理兴趣小组为了探究通电导线受力与什么因素有关，设计了如图所示的实验。
（1）甲同学为了探究安培力大小的影响因素，分别接通“1、4”和“1、2”，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。（选填“电流I”或“导线在磁场中长度”）
（2）乙同学为了探究安培力方向的影响因素，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”）。
（3）若交换磁极位置同时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）导线在磁场中长度
（2）改变 （3）不改变
【解析】
【小问1详解】
分别接通“1、4”和“1、2”，则磁场中的通电导线的长度不同，实验中观察到导线偏转的角度不同，说明导线受到的力的大小与导线在磁场中的长度有关；
【小问2详解】
只上下交换磁极的位置，磁场方向与原来的方向相反，将观察到导线的运动方向与原来的运动方向相反，说明导线受力的方向改变；
【小问3详解】
交换磁极的位置同时改变导线中电流的方向，将观察到导线的运动方向与原来的相同，说明导线受力的方向不改变。
14. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素：
（1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是______。
A.灯泡A、B均不发光 B.灯泡A、B交替短暂发光
C.灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D.灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
（2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。
（3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。
（4）若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______（选填“左”或“右”）端。
【答案】 ①. B ②. 向上 ③. 左
【解析】
【详解】（1）[1]条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光。
故选B。
（2）[2]当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。
（4）[3]闭合开关瞬间，电路中电流增大，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。
四、解答题（共4题，共38分）
15. 如图所示，水平放置的两平行金属导轨间距L=0.5m，所接电源的电动势E=1.5V，内阻r=0.2Ω，金属棒的电阻R=2.8Ω，与平行导轨垂直，其余电阻不计，金属棒处于磁感应强度B=2.0T、方向与水平方向成60°角的匀强磁场中。在接通电路后金属棒还是静止，g=10m/s2，求：
(1)金属棒受到的安培力的大小和方向如何？
(2)若棒的质量m=8×10-2kg，此时导轨对它的支持力是多少？

【答案】(1)0.5N，与导轨平面成30°角斜向左上方；(2) 0.55N
【解析】
【详解】(1)由闭合电路欧姆定律有
金属棒受到的安培力的大小

由左手定则可知其方向与导轨平面成30°角斜向左上方
(2)设金属棒所受支持力为FN，由竖直方向受力平衡知
解得FN=0.55N
16. 如图甲所示，轻绳吊着匝数的正方形闭合线圈，下方区域分布着匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t变化关系如图乙所示，线圈始终处于静止状态。已知线圈的质量、边长、电阻，取。求时
（1）线圈中的感应电流大小I；
（2）轻绳中的拉力大小F。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
根据法拉第电磁感应定律可得
解得
则线圈中的感应电流大小为
【小问2详解】
时，线圈受到的安培力为
解得
线圈处于平衡状态，则有
解得
17. 在平面直角坐标系xOy中，第一象限存在沿y轴正方向的匀强电场，第四象限存在垂直于坐标平面的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q的带负电的粒子从y轴正半轴上的a点以速度垂直于y轴射入电场，经x轴上的b点与x轴正方向成角射入磁场，最后从y轴负半轴上的c点垂直于y轴射出磁场，且粒子在磁场中的运动轨迹的半径为R。（不计粒子重力，，）求：
（1）Oc、Ob的距离大小以及磁场B的大小与方向；
（2）粒子从a运动到c所用时间t；
（3）电场强度E的大小。
【答案】（1），，，垂直直面向里；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）带电粒子在磁场中轨迹如图
Oc的距离
Ob的距离
粒子在电场中做类平抛运动，到达b点时的速度为
根据
解得磁场B的大小
根据左手定则，磁场的方向垂直直面向里
（2）粒子在电场中做类平抛运动，在垂直电场方向上做匀速直线运动，运动时间为
解得
在磁场中运动的周期为
在磁场中运动的时间
粒子从a运动到c所用时间t
（3）到达b点时在沿磁场方向上的速度
而
解得
18. 如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨与水平面成θ=53°角放置，导轨间距为l=1m，上端接有电阻R=3Ω，虚线下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m=0.1kg，有效电阻r=1Ω的金属杆ab从上方某处垂直于导轨由静止释放，杆下滑过程中始终与导轨垂直并保持良好接触，杆下滑过程中的v﹣t图像如图乙所示。g取10m/s2，sin53°=0.8。求：
（1）杆与金属导轨间的动摩擦因数μ；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小B；
（3）杆在磁场中下滑0.1s过程中电阻R产生热量QR。
【答案】（1）0.5 （2）2T
（3）0.01875J
【解析】
【小问1详解】
由图乙知，杆的加速度为
根据牛顿第二定律得
解得
【小问2详解】
杆进入磁场时做匀速运动，此时杆产生的感应电动势为
杆中的感应电流为
杆所受的安培力大小为
联立得
由图知
由平衡条件得
代入数据解得
【小问3详解】
杆中感应电流大小为
杆在磁场中下滑0.1s过程中电阻R产生的热量为
解得