2021-2022学年广东省揭阳市惠来一中高二（下）第一次段考物理试卷（含答案解析）

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2021-2022学年广东省揭阳市惠来一中高二（下）第一次段考物理试卷1.  某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示，其中正确的是(    )A.  B.
C.  D. 2.  如图所示，将铝箔条折成天桥状“”，两端用胶纸粘牢固定于水平桌面上，且与电源、开关连成一回路，蹄形磁体横跨过“天桥”放于桌面。当开关闭合时(    )
A. 桌面对蹄形磁体的支持力减小 B. 蹄形磁体对桌面的压力不变
C. 铝箔条中部向上方弯曲 D. 铝箔条中部向下方弯曲3.  如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用。则下列说法正确的是(    )
A. a粒子射出磁场时，速度的反向延长线不会通过磁场的圆心O
B. c粒子速率最大
C. a粒子动能最大
D. c粒子在磁场中运动时间最长4.  如图所示，一通有恒定电流、电流方向垂直纸面向里的金属棒用轻质绝缘细线悬挂在天花板上，现在空间中加一匀强磁场，要使金属棒静止且绝缘细线与竖直方向成角，则下列几种情况中磁感应强度最小的是(    )
 A. 磁场方向竖直向上 B. 磁场方向水平向右
C. 磁场方向水平向左 D. 磁场方向沿细线向上5.  如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场和匀强电场组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入平板下方的匀强磁场，平板下方的磁场方向如图所示。粒子最终打在平板S上，粒子重力不计，则下面说法正确的是(    )
 A. 粒子带负电
B. 粒子打在平板S上的位置离狭缝P越远，粒子的比荷越小
C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D. 速度选择器中的磁感应强度方向垂直纸面向里6.  如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有灯泡A。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中。磁场方向垂直于导轨平面向下。现使金属棒ab以一定的初速度v开始向右运动，此后(    )
 A. 棒ab匀减速运动直到停止 B. 棒ab中的感应电流方向由b到a
C. 棒ab所受的安培力方向水平向右 D. 灯泡A逐渐变亮7.  如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是(    )A. 开关S闭合时，c灯立即亮，a、b灯逐渐亮
B. 开关S闭合，电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮
C. 开关S断开时，b、c灯立即熄灭，a灯逐渐熄灭
D. 开关S断开时，c灯立即熄灭，a、b灯逐渐熄灭
 8.  如图所示，一根通电直导线放在磁感应强度的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则说法正确的是(    )A. 直导线中电流方向垂直纸面向里 B. 直导线中电流方向垂直纸面向外
C. c点的实际磁感应强度最大 D. d点与b点的实际磁感应强度相同9.  如图所示，闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，现将一条形磁铁从左向右插入螺线管中的过程中，则(    )
 A. 车将向右运动 B. 车将向左运动
C. 条形磁铁会受到向左的力 D. 车会受到向左的力10.  如图甲所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，如图乙所示。金属棒ab始终保持静止，则在时间内(    )
 A. ab中的感应电流方向从a到b B. ab中的感应电流大小不变
C. ab中的感应电流逐渐减小 D. ab所受的安培力保持不变11.  某同学“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验电路如图a所示，其中是阻值为的定值电阻，滑动变阻器R的最大阻值为。

定值电阻在实验中的作用是______。
测得电源的路端电压U与电流I的关系图线如图b所示，电源电动势______V，内阻______。12.  惠来县第一中学物理科技小组要描绘一个标有“3V；”的小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有：
A.电池组电动势为
B.电流表量程为，内阻约为
C.电流表量程为，内阻约为
D.电压表量程为3V，内阻约为
E.滑动变阻器最大阻值为，额定电流为
F.滑动变阻器最大阻值为，额定电流为
为了完成该实验，需要选择合适的器材，电流表应该选择______选填“B”或“C”，滑动变阻器应该选择______选填“E”或“F”。
实验电路应选用下图中的______填选项字母。




按照中正确的实验电路，请指出图甲的实物连线中两处不当之处①______；②______。

从图乙可知，当灯泡两端电流为时，小灯泡的电阻等于______结果保留两位有效数字。13.  图甲所示的CT扫描机，其部分工作原理如图乙所示：M、N之间是加速电场，虚线框内存在垂直纸面的匀强磁场；电子从静止开始经加速电场后，垂直进入偏转磁场，最后打在靶上的P点。

已知加速电压为U，磁场的宽度为d，电子的质量为m、电荷量为e，电子离开磁场时的速度偏转角为。求：
电子离开电场时的速度大小；
磁感应强度的大小和方向。14.  如图所示，在平面直角坐标系xOy的第象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量、电荷量的带正电粒子，以大小的速度从P点沿图示方向进入磁场。已知O、P两点间的距离，取，，粒子重力不计。
若磁场的磁感应强度大小，求粒子在磁场中运动的轨迹半径r；
若粒子不能进入x轴上方，求磁场的磁感应强度大小满足的条件。15.  如图所示，MN和PQ为固定在绝缘水平面上两平行光滑金属导轨，导轨左端MP间接有阻值为导线；导轨右端接有与水平轨道相切、半径内壁光滑的半圆金属轨道．导轨间距，电阻不计．导轨所在平面abcd区域内有竖直向上的匀强磁场．导轨上长度也为、质量、电阻的金属棒AB以速度进入磁场区域，离开磁场区域后恰好能到达半圆轨道的最高点，运动中金属棒始终与导轨保持良好接触．已知重力加速度求：
金属棒AB刚滑出磁场右边界cd时的速度v的大小；
金属棒滑过磁场区的过程中，导线中产生的热量

答案和解析 1.【答案】B 【解析】解：根据左手定则可知，A图中安培力方向应该向下；B图中安培力方向为竖直向上；C图中安培力方向斜向左下方垂直于电流方向斜向左上方；D图中磁场方向与电流在同一直线上，不受安培力作用；综上所述，故B正确，ACD错误；
故选：B。
根据左手定则结合图片得出安培力的方向即可。
本题主要考查了左手定则的相关应用，根据左手定则分析出安培力的方向即可，属于基础题型。
 2.【答案】C 【解析】解：CD、根据左手定则可以判断铝箔条受到了向上的安培力，所以铝箔条中部向上弯曲，故C正确，D错误；
AB、力的作用是相互的，铝箔条受到磁铁向上的作用力，所以磁铁受到铝箔条向下的反作用力，则磁铁对桌面的压力增大，桌面对磁铁的支持力增大，故AB错误。
故选：C。
根据左手定则可以判断铝箔条的受力方向；根据力的作用是相互的，可以判断蹄形磁铁受到铝箔条的反作用力方向，进而判断磁铁对桌面的压力。
直接判断铝箔条对磁铁的作用力不容易判断，但是可以根据力的相互作用判断出来。
 3.【答案】B 【解析】解：三个粒子轨迹如图所示

由几何关系结合对称知识可知，三个粒子射出磁场时，速度方向的反向延长线均过原点O，故A错误；
B.由轨道半径公式

可知速度越大轨道半径越大，所以c粒子的速率最大，故B正确；
C.因a粒子的轨道半径最小，可知速率最小，动能最小，故C错误；
D.由周期公式

可知三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c的粒子的运动周期相同，粒子在磁场中的运动时间为

则运动时间的长短由圆心角的大小来决定，由图像可知a的圆心角最大，c的圆心角最小，所以a粒子在磁场中运动的时间最长，c粒子在磁场中运动的时间最短，故D错误；
故选：B。
三个质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率垂直进入匀强磁场中，则运动半径的不同，导致运动轨迹也不同。运动轨迹对应的半径越大，粒子的速率也越大。而运动周期它们均一样，运动时间由圆弧对应的圆心角决定。
带电粒子在磁场、质量及电量相同情况下，运动的半径与速率成正比，从而根据运动圆弧来确定速率的大小；运动的周期均相同的情况下，可根据圆弧的对应圆心角来确定运动的时间的长短。
 4.【答案】D 【解析】解：金属杆受力如图所示

由图示可知。安培力F与细线垂直时安培力最小，此时磁感应强度最小，
由左手定则可知，磁场方向沿细线向上，故ABC错误，D正确。
故选：D。
对金属棒受力分析，然后应用左手定则判断出磁感应强度方向。
根据题意判断出磁感应强度最小时安培力的方向是解题的前提与关键，应用左手定则即可解题。
 5.【答案】B 【解析】解：A、带电粒子在磁场中向左偏转，由左手定则，知粒子带正电，故A错误；
B、经过速度选择器进入磁场的粒子速度v相等，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，粒子打在S板上的位置离狭缝P越远，则半径r越大，粒子的比荷越小，故B正确；
CD、粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，由平衡条件得：，解得粒子的速度大小：，
粒子带正电，粒子的电场力水平向右，那么洛伦兹力水平向左，由左手定则可知，磁场垂直纸面向外，故CD错误。
故选：B。
根据带电粒子在磁场中的偏转方向判断电荷的电性；
根据半径的大小判断粒子比荷的大小；
根据平衡求出粒子经过速度选择器的速度；
粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，判断磁场强度的方向。
解决本题的关键知道粒子在速度选择器中做匀速直线运动，在磁场中做匀速圆周运动，明确洛伦兹力充当向心力的正确应用是解题的关键。
 6.【答案】B 【解析】解：设磁感应强度为B，金属棒的长度为L，电路总电阻为R；
A、金属棒切割磁感线产生的感应电动势
由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流
金属棒受到的安培力
金属棒在安培力作用下做减速运动，v不断减小，安培力不断减小，由牛顿第二定律可知，金属棒的加速度不断减小，金属棒做加速度减小的减速运动，直到停止，故A错误；
B、由右手定则可知，棒ab中的感应电流方向是由b到a，故B正确；
C、由左手定则可知，棒ab所示安培力水平向左，故C错误；
D、金属棒速度不断减小，感应电流I不断减小，灯泡的功率不断减小，灯泡逐渐变暗，故D错误。
故选：B。
金属棒切割磁感线产生感应电动势，应用求出感应电动势，应用闭合电路的欧姆定律求出感应电流，应用安培力公式求出金属棒受到的安培力大小，然后判断金属棒的运动性质；应用右手定则判断出感应电流方向；应用左手定则判断安培力方向；根据电功率公式判断灯泡功率如何变化，判断亮度如何变化。
分析清楚金属棒的运动过程，应用、欧姆定律、安培力公式与右手定则、左手定则即可解题。
 7.【答案】D 【解析】解：A、开关S闭合时，电压可以直接加到b、c灯两侧，b、c灯立即亮，因为线圈产生自感，会阻碍该支路电流的增大，所以a灯逐渐亮，b灯变暗，最后a、b两灯一样亮，故A错误；
B、开关S闭合，电路稳定后，因L的直流电阻忽略不计，则a与b并联，三个灯泡都有电流流过，a、b、c灯都亮，故B错误；
CD、开关S断开时，c灯立即熄灭，线圈及b、a灯构成回路，线圈产生自感以阻碍电流减小，b、a灯逐渐熄灭，故C错误，D正确；
故选：D。
当电键S闭合时，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用，分析哪个灯先亮。断开瞬间也可以按照同样的思路分析。
对于自感现象，是特殊的电磁感应现象，应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行理解。
 8.【答案】AC 【解析】解：AB、由题意知a点的实际磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在a点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向里，故A正确，B错误；
CD、据上面分析可知，通电导线在c点产生的磁感应强度大小为，方向水平向右，与匀强磁场方向相同，则c点磁感应强度为2T，方向与B的方向相同，通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向下，根据磁场的叠加原理可得d点感应强度为，方向与B的方向成斜向下，同理可得b点感应强度为，方向与B的方向成斜向上，所以c点的实际磁感应强度最大，故C正确，D错误。
故选：AC。
由题，a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，可确定通电导线在a点的磁场方向，由安培定则判断出通电导线中电流方向；通电导线在abcd四点处产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形定则进行合成分析b、c、d三点的磁感应强度大小和方向。
本题要掌握安培定则和平行四边形定则，知道空间任意一点的磁感应强度都是由通电导线产生的磁场和匀强磁场的叠加形成的。
 9.【答案】AC 【解析】解：由题意可知，当磁铁向右运动时，即靠近螺线管，导致穿过的磁通量变大，根据楞次定律，则有感应电流产生，根据楞次定律，小车为阻碍磁铁靠近，小车将对磁铁有向左的力，同时小车受到向右的力，向右运动，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
当磁铁的运动时，穿过线圈的磁通量变化，由楞次定律判断出感应电流的方向，以及小车的受力和磁铁的受力。
楞次定律是高中物理的一个重点，也是常考内容，一定要正确、全面理解楞次定律含义，掌握应用楞次定律解题的思路与方法。
 10.【答案】AB 【解析】解：由题意可知，穿过闭合回路的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可知，ab中的感应电流方向从a到b，故A正确；
根据
可知，ab中的感应电流大小不变，故B正确，C错误；
D.ab所受的安培力

因B逐渐减小，IL不变，则安培力逐渐减小，故D错误。
故选：AB。
根据楞次定律得出感应电流的方向，结合法拉第电磁感应定律判断感应电流是否变化，根据安培力的计算公式分析判断安培力变化情况。
本题考查了法拉第电磁感应定律、楞次定律、安培力公式的基本运用，注意磁感应强度均匀变化，面积不变，则感应电动势不变，但是导体棒所受的安培力在变化。
 11.【答案】保护电源   【解析】解：为防止滑动变阻器接入电路的阻值为零导致电路电流太大损坏电源，要在电路中接入保护电阻，因此图中的作用是保护电源；
由图所示电源图象可知，纵轴截距为电源电动势
图线的斜率，电源的内阻
故答案为：保护电源。；
为防止滑动变阻器接入电路的阻值为零导致电路电流太大损坏电源，在电路中要接入保护电阻；根据图中电压的情况判断不当操作。
根据图示电路图求出图象的函数表达式，根据图示图象求出电源电动势与内阻。
本题考查了求电源电动势与内阻实验，分析清楚电路结构、知道实验原理是解题的前提与关键，应用闭合电路欧姆定律求出图线的函数表达式根据图示图线即可解题。
 12.【答案】B F B 电流表错用了内接法  滑动变阻器错接到了滑动头上   【解析】解：要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差，因采用分压接法，选择总电阻较小的滑动变阻器F；灯泡的额定电流

选择量程为300mA的电流表B；
本实验滑动变阻器采用分压接法，灯泡正常发光时的内阻

故电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，应选择图B所示电路图；
电流表错用了内接法，滑动变阻器错接到了滑动头上；
由图乙可知，当灯泡两端电流时，电压为，小灯泡的电阻

故答案为：；F；；电流表错用了内接法；滑动变阻器错接到了滑动头上
要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差，因采用分压接法，选择总电阻较小的滑动变阻器；
本实验滑动变阻器采用分压接法，又因为电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法；
电流表错用了内接法，滑动变阻器错接到了滑动头上；
由图像取一组U，I数据即可求得灯泡电阻。
本题考查灯泡伏安特性曲线的描绘实验，要注意明确实验原理，注意掌握图象的正确应用。
 13.【答案】解：在加速电场中根据动能定理得：
解得：
电子在宽度为d的磁场中偏转了角，由几何关系可得电子的轨迹半径：
洛伦兹力提供向心力有：
联立解得：
由左手定则可知，方向为垂直纸面向里
答：电子离开电场时的速度大小为；
磁感应强度的大小为，方向垂直纸面向里。 【解析】由动能定理求出离开电场时的速度大小；
电子被加速后进入偏转磁场做匀速圆周运动，由牛顿第二定律和几何关系求出磁带应强度的大小。
本题考查带电料子先加速后在磁场偏转问题，这是磁偏转的基本原理，抓住动能定理和牛顿第二定律求可解决问题。
 14.【答案】解：粒子仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动有，
代入数据解得。
若粒子的运动轨迹与x轴相切，如图所示

设此时粒子在磁场中的轨道半径为R，根据几何关系有，
又因为，
解得
故磁场的磁感应强度大小应满足的条件为。
答：若磁场的磁感应强度大小，粒子在磁场中运动的轨迹半径r为；
若粒子不能进入x轴上方，磁场的磁感应强度大小满足的条件为大于或等于5T。 【解析】带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，以此求解运动半径；
作出粒子的临界轨迹，根据几何知识求解运动半径，根据洛伦兹力提供向心力求解磁感应强度。
解决该题的关键是能正确作出粒子刚好不进入x轴上方的临界运动轨迹，能根据几何知识求解运动半径，熟记洛伦兹力和向心力的公式。
 15.【答案】解：在轨道的最高点，根据牛顿定律，有：
…①
金属棒刚滑出磁场到最高点，根据机械能守恒，有：
…②
由①②式代入数据解得：
对金属棒滑过磁场的过程中，根据能量关系，有：
…③
对闭合回路，根据热量关系，有：
…④
由③④式并代入数据得：
答：金属棒AB刚滑出磁场右边界cd时的速度v的大小为；
金属棒滑过磁场区的过程中，导线中产生的热量Q为 【解析】金属棒恰好能到达半圆轨道的最高点，在最高点，重力等于向心力，根据牛顿第二定律列式求解最高点速度；然后对从离开磁场区到最高点过程运用机械能守恒定律列式求解初速度；
金属棒穿过磁场过程，减小的动能转化为系统的电热，根据能量守恒定律求解电热，然后根据焦耳定律得到两个电线的电热比值，最后求解出导线中产生的热量
本题关键明确系统能量的转化规律，然后根据机械能守恒定律、能量守恒定律、牛顿第二定律列式求解．