2022-2023学年山东省平邑县第一中学高二下学期6月月考考试物理试题含解析

  平邑一中新校区高二下学期4月份月考

物理试卷

总分100分：考试时间90分钟

一．选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分）

1. 下列关于感应电流的说法正确的是（　　）

A. 当闭合回路所在区域的磁场变化时，回路中一定产生感应电流

B. 感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化

C. 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

D. 感应电流的磁场总跟引起感应电流的磁场方向相反

【答案】C

【解析】

【详解】A．当闭合回路所在区域的磁场变化时，闭合回路的磁通量不一定变化，回路中不一定产生感应电流，A错误；

BC．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，不是阻止引起感应电流的磁通量的变化，B错误，C正确；

D．当闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场跟引起感应电流的磁场方向相同，D错误。

故选C。

2. 如图所示，在下列四种情况中，感应电流的方向判断正确的是

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】根据楞次定律，图A中感应电流应该与图示方向相反，选项A错误；图B中直导线右侧磁场向里，线圈向右运动时，产生与图示方向相反的感应电流，选项B错误；图C中磁铁向右运动时，线圈中产生的感应电流方向与图示方向相反，选项C错误；由右手定则可知，图D中感应电流方向与图中相同，D正确；故选D.

3. 如图是某同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯井壁上铺设线圈，可在电梯突然坠落时减小伤害，当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时（　　）

A. 闭合线圈A、B中的电流方向相反

B. 该安全装置可使电梯停在空中

C. 只有闭合线圈A阻碍电梯下落

D. 只有闭合线圈B在阻碍电梯下落

【答案】A

【解析】

【详解】B．若电梯突然坠落，闭合线圈A、B内的磁通量发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍永久磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，但不能阻止永久磁铁的运动，故B错误；

A．当电梯坠落至永久磁铁在题图所示位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，闭合线圈B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知闭合线圈A与B中感应电流方向相反，故A正确；

CD．结合A项的分析可知，当电梯坠落至永久磁铁在题图所示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故CD错误。

故选A。

4. 如图所示，灯泡A、B的规格相同，电感线圈L的自感系数足够大且直流电阻可忽略，G为电流传感器。下列说法正确的是（   ）

A. S闭合瞬间，A、B同时亮，然后都逐渐变暗最后熄灭

B. S闭合瞬间，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮

C. S断开瞬间，A、B均立即熄灭

D. S断开瞬间，G中电流突然增大，且方向向左

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．闭合S瞬间，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，且亮度相同；随着L中电流增大，因为线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，A逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，B变亮，A正确、B错误；

C．断开S瞬间，B立即熄灭，线圈中电流减小，产生自感电动势，感应电流流过A灯，A闪亮一下后熄灭，C错误；

D．断开S瞬间，线圈中电流减小，产生自感电动势和电流，感应电流阻碍线圈中原电流的减少且电感线圈L的自感系数足够大，则G中电流突然增大，且方向向左，D正确。

故选D。

5. 如图所示，一质量为m、电荷量为的带电粒子与磁场边界成射入宽度为d的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，粒子从右边界B点射出磁场，连线垂直于边界，不计粒子重力，以下说法正确的是（　　）

A. 粒子带正电

B. 粒子在磁场中运动时间为

C. 粒子射入磁场的速度为

D. 粒子出射速度方向与水平夹角为

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据左手定则可知粒子带负电，故A错误；

C．设粒子在磁场中运动的半径为r，根据几何关系以及对称性可得

解得

设粒子射入磁场的速度为v，根据牛顿第二定律有

解得

故C错误；

B．粒子在磁场中运动的周期为

粒子在磁场中转过的圆心角为

所以粒子在磁场中运动时间为

故B正确；

D．根据几何关系可知粒子出射速度方向与水平夹角为，故D错误。

故选B。

6. 如图所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形闭合导线框abc的ab边与磁场边界平行。现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直。则图中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】根据感应电动势大小

而导体棒有效长度L等于导体进入磁场过程中与磁场边界相交线的长度，因此进入磁场过程中，感应电动势逐渐减小，从而感应电流逐渐减小；离开磁场时，感应电动势也逐渐减小，从而感应电流也逐渐减小。再根据右手定则，进入磁场过程中感应电流为逆时针方向，离开磁场过程中，感应电流为顺时针方向。

故选D。

7. 如图所示，正方形区域内存在垂直纸面匀强磁场。一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从b点射出。不计带电粒子所受的重力，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子带正电

B. 若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出

C. 若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点左侧射出

D. 若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题意可知，粒子向下偏转，根据左手定则可得粒子带负电，故A错误；

BC．根据牛顿第二定律有

解得

若仅减小磁感应强度，则粒子运动的半径增大，由几何关系可知，粒子可能从点右侧射出，故C错误，B正确；

D．若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动半径减小，粒子轨迹对应的圆心角增大，由公式可得，粒子在磁场中的周期为

则粒子的运动时间为

则粒子在磁场中运动时间变长，故D错误。

故选B。

8. 无线充电是近几年发展起来的新技术。下图是手机无线充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是（　　）

A. 手机外壳用金属材料制作可以减少能量损耗

B. 只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电

C. 无线充电时手机受电线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”

D. 受电线圈中交变电流的频率与送电线圈中交变电流的频率相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．若手机外壳用金属材料，则交变磁场在外壳中会引起涡流，从而增加能量损耗，故A错误；

B．要实现无线充电，不仅要有无线充电底座，还需要手机中安装有受电线圈等配件，故B错误；

C．无线充电时手机受电线圈部分的工作原理是“电磁感应”，故C错误；

D．受电线圈中磁通量变化的频率与送电线圈中磁通量变化的频率相同，所以受电线圈中交变电流的频率与送电线圈中交变电流的频率相同，故D正确。

故选D。

9. 回旋加速器工作原理如图所示，两形金属盒分别和一高频交流电源两极相连，两盒放在磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向垂直盒子底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子质量为、电量为，形盒半径为，则下列说法正确的是（    ）

A. 高频交流电的周期为

B. 高频交流电的周期为

C. 若仅增大交流电源电压的最大值，粒子出射的最大动能增加

D. 若仅增大交流电源电压的最大值，粒子在回旋加速器内运动的时间不变

【答案】B

【解析】

【详解】AB．粒子每转动半周，交流电源电压改变半个周期，这样粒子在板间一直被加速，因此交流电周期与粒子圆周运动周期相等，A错误，B正确；

C．粒子射出时动能大小与回旋加速器半径有关，半径不变粒子出射的最大动能不变，C错误；

D．若仅增大交流电源电压的最大值，则每次加速粒子获得的动能增大，粒子在回旋加速器内的加速次数减少，粒子在回旋加速器内的运动时间变短，D错误。

故选B。

10. 在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P+和P3+，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，有一定的宽度的匀强磁场区域，如图所示．已知离子P+在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出．在电场和磁场中运动时，离子P+和P3+ (　　)

A. 在电场中的加速度之比为1:1

B. 在磁场中运动的半径之比为

C. 在磁场中转过的角度之比为1:2

D. 离开电场区域时的动能之比为1:3

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．两个离子的质量相同，其带电量是1:3的关系，所以由可知，其在电场中的加速度是1:3，故A错．

B．离子在离开电场时速度，可知其速度之比为1:．又由知，，所以其半径之比为:1，故B正确．

C．由B的分析知道，离子在磁场中运动的半径之比为:1，设磁场宽度为L，离子通过磁场转过的角度等于其圆心角，所以有，则可知角度的正弦值之比为1:，又P+的角度为30°，可知P3+角度为60°，即在磁场中转过的角度之比为1:2，故C正确．

D．离子在电场中加速时，据动能定理可得:，两离子离开电场的动能之比为1:3，故D正确．

二、多选题（本题共6小题，每小题4分，共24分，每题有多个选项，漏选得2分，错选不得分）

11. 关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是（    ）

A. 金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理

B. 金属探测器可用于大米装袋，防止细小的砂石颗粒混入大米中

C. 灵敏电流表在运输时总要用导线把两个接线柱连在一起，是利用电磁驱动

D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用

【答案】BC

【解析】

【详解】A．金属探测器探测金属时，由于电磁感应金属物会产生涡流，从而被探测器探测到，故A正确，不符合题意；

B．金属探测器接近非金属时，不能产生感应电流，非金属不会被探测到，金属探测器不能用于大米装袋，防止细小的砂石颗粒混入大米中，故B错误，符合题意；

C．灵敏电流表在运输的时候用导线把两个接线柱连一起，形成闭合回路，能快速将机械能转化成电能，对指针（与线圈在一起）的振动起到一定的阻尼作用，是电磁阻尼，故C错误，符合题意；

D．用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，这样做的目的是利用涡流，起到电磁阻尼作用，故D正确，不符合题意。

故选BC。

12. 把一根通电的硬直导线放在磁场中，导线所在的区域的磁感线呈弧线，导线中的电流方向由到，如图所示。导线可以在空中自由移动和转动，俯视看，导线在安培力的作用下先逆时针转动，转过一个小角度后，接着边转动边向下移动。虚线框内有产生以上弧形的场源。下列符合要求的是（　　）

A  B.

C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】由左手定则，结合通电导线左半部分受到安培力方向垂直纸面向外，右半部分安培力方向垂直向纸面向里，导致通电导线从上向下俯视看逆时针转动，可知，磁感线方向是从左向右；当导线转过一小角度后，同时受到安培力向下，向下移动，因此要么由条形磁铁提供磁场，要么是通电直导线提供磁场，通电电线的电流方向是垂直纸面向里。

故选AC。

13. 如图所示，等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，直角边ac长度为L，磁感应强度大小为B。在c点有一粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为+q的粒子，所有粒子不计重力、速度大小均为v0。其中从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场。关于粒子的运动下列说法正确的是（　　）

A. 粒子速度v0的大小满足

B. 从a点射出磁场的粒子在c点的速度方向与bc夹角为60°

C. 与bc夹角为45°的入射粒子在磁场中的运动时间为

D. 所有从ab边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据题意，从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场，如图1所示

根据几何关系可知，a点为圆心，则粒子做圆周运动的半径为r＝L，由洛伦兹力提供向心力有

联立解得

故A错误；

B．粒子从a点射出磁场，根据题意，粒子的运动轨迹如图2所示

根据几何关系可知

∠Oca＝60°

如图2可知

＝60°

即粒子在c点的速度方向与bc夹角为60°，故B正确；

C．根据题意，与bc夹角为45°的入射粒子在磁场中的运动轨迹，如图3所示

根据几何关系可知，粒子运动轨迹所对圆心角为45°，则粒子在磁场中的运动时间为

故C正确；

D．根据题意可知，所有从ab边界出射的粒子中在磁场中运动，当弦长最短时，即弦与ab垂直时，运动的时间最短，则最短时间的运动轨迹为弧线cd，如图4所示；

根据几何关系解得对应圆心角

可知

结合C选项分析可知，从ab边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间

故D错误。

故选BC。

14. 如图所示，通电线圈处于竖直悬挂状态，现突然加一水平向右的磁场，则此时各边所受安培力的情况为（　　）

A. ab边受水平向左的安培力，cd边受水平向右的安培力

B. ad边和bc边不受安培力

C. ab边受垂直纸面向外的安培力，cd边受垂直纸面向里的安培力

D. abcd各边受到的安培力的效果使线圈处于静止状态

【答案】BC

【解析】

【详解】AC．由左手定则可知，ab边受垂直纸面向外的安培力，cd边受垂直纸面向里的安培力，故A错误，C正确；

B．由于ad边和bc边中的电流方向与磁场方向平行，则ad边和bc边不受安培力，故B正确；

D．由于ad边和bc边不受安培力，ab边受垂直纸面向外的安培力，cd边受垂直纸面向里的安培力，则各边受到的安培力的效果使线圈逆时针转动（从上往下面），故D错误。

故选BC。

15. 如图所示，金属环a与导线环b共面共心，导线环b与光滑导轨、导体棒构成闭合回路，则下列说法正确的是（　　）

A. 若a中加顺时针增大的电流，则导体棒向右运动

B. 若a中加顺时针减小的电流，则导体棒向右运动

C. 若导体棒在外力作用下向右匀速运动，则a中会产生顺时针电流

D. 若导体棒在外力作用下向右匀加速运动，则a中会产生顺时针电流

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．若a中加顺时针增大的电流，a中产生的磁场方向向里增大，根据楞次定律，b中感应电流产生的磁场方向向外，感应电流逆时针方向，cd中电流方向从下往上，根据左手定则，导体棒受力向左，向左运动，同理可知，若a中加顺时针减小的电流，则导体棒向右运动，A错误，B正确；

C．若导体棒cd在外力作用下向右匀速运动时，a中磁通量不变，不产生感应电流，C错误；

D．若导体棒cd在外力作用下向右匀加速运动，b中感应电流逆时针增大，b环内部产生的磁场向外增大，根据楞次定律，a中感应电流产生的磁场向里，a中感应电流方向顺时针，D正确。

故选BD。

16. 如图所示，两条水平放置的间距为，阻值可忽略的平行金属导轨CD、，在水平导轨的右端接有一电阻，导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的长度为d左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。将一阻值也为的导体棒从弯曲轨道上高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为，则下列说法中正确的是（　　）

A. 电阻的最大电流为

B. 整个电路中产生的焦耳热为

C. 流过电阻的电荷量为

D. 电阻中产生的焦耳热为

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．由题图可知，导体棒刚进入磁场的瞬间速度最大，产生的感应电流最大，由机械能守恒有

所以

故A正确；

B．由能量守恒定律可知整个电路中产生的焦耳热为

故B错误；

C．流过 的电荷量为

故C正确；

D．由于导体棒的电阻也为 ，则电阻 中产生的焦耳热为

故D正确。

故选ACD。

三、计算题（共4小题，17、18题各10分，19题12分，20题14分，共46分）

17. 如图所示，在匀强磁场中水平放置电阻不计的两根平行光滑金属导轨，金属导轨在同一水平面内，且间距。匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度，金属杆可以在导轨上无摩擦地滑动。已知电路中电阻，金属杆的电阻，若用水平拉力作用在金属杆上，使其匀速向右运动，整个过程中金属杆均与导轨垂直接触良好。求：

（1）金属杆向右运动的速度大小；

（2）金属杆两端的电势差；

（3）的时间内通过电阻的电量。

【答案】（1）0.9m/s；（2）1.2V；（3）0.3C

【解析】

【详解】（1）MN匀速运动过程中产生的感应电动势为

   ①

通过MN的电流为

   ②

MN所受安培力大小为

   ③

根据平衡条件有

   ④

联立①②③④解得

   ⑤

（2）金属杆两端的电势差为

   ⑥

联立①②⑤⑥解得

   ⑦

（3）的时间内通过电阻的电量为

   ⑧

联立①②⑤⑧解得

   ⑨

18. 如图所示，间距为d的两平行线间存在垂直纸面向里的匀强磁场（含边界），磁感应强度大小为B，在左边界上M点处有一粒子源能射出带负电的粒子。若粒子在纸面内从M点垂直于左边界以速度v射入磁场，在N点穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为。不计粒子重力。

（1）求粒子的比荷和穿越磁场的时间；

（2）若粒子在M点的速度沿顺时针方向旋转射入磁场，速度大小不变，求粒子穿越磁场的时间。

【答案】（1）；；（2）

【解析】

【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系可知

又由于

可得

粒子在磁场中运动的时间

圆心角

联立解得

（2）若在纸面内将粒子在M点的速度沿顺时针方向旋转30°，则粒子恰能到达右侧边界并从左侧边界穿出，粒子在磁场中运动的时间

圆心角

联立解得

19. 如图所示，在xOy坐标系的第Ⅰ象限内充满了沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限内充满了垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从y轴上的P点以垂直于y轴和电场的初速度进入匀强电场，一段时间后经过x轴上的Q点进入匀强磁场，进入磁场时的速度方向与x轴正方向成角，已知，若粒子在磁场中运动一段时间后恰好能再回到电场，不计粒子重力。求：

（1）带电粒子进入匀强磁场时的速度；

（2）磁感应强度B的大小；

（3）粒子从离开P点到第三次经过x轴所需的时间。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子在Q点进入磁场时速度为，沿x方向的分速度

vx=v0=vcos30°

得

（2）粒子恰好能回到电场，即粒子在磁场中轨迹的左侧恰好与y轴相切，设半径为R，根据几何关系可得

R（1+sin30°）=3L

解得

R=2L

根据洛伦兹力提供向心力可得

联立可得磁感应强度的大小

（3）粒子在电场和磁场中做周期性运动，轨迹如图

粒子从P到Q的时间为

在磁场中做一次圆周运动的时间

粒子从离开P点到第三次经过x轴所需的时间

20. 小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距l＝0.50 m，倾角θ＝53°，导轨上端串接一个R＝0.05 Ω的电阻．在导轨间长d＝0.56 m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0 T．质量m＝4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连．CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s＝0.24 m．一位健身者用恒力F＝80 N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直．当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，不计其它电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)．求：

(1)CD棒进入磁场时速度v的大小；

(2)CD棒进入磁场时所受安培力FA的大小；

(3)在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.

【答案】（1）2.4m/s（2）48N（3）64J；26.88J

【解析】

【详解】(1)由牛顿第二定律：

进入磁场时的速度：

(2)感应电动势：

感应电流：

安培力：

代入得：

(3)健身者做功：

由牛顿定律：

CD棒在磁场区做匀速运动

磁场中运动时间：

焦耳热：