山东省鄄城县第一中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

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一、单选题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）
1. 如图，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（ ）
A. 向上偏转B. 向下偏转C. 向纸内偏转D. 向纸外偏转
【答案】B
【解析】
【详解】根据安培定则可知，通电长直导线在阴极射线管处的磁场方向垂直纸面向外，由图可知电子束运动方向由右向左，根据左手定则可知电子束受到的洛伦兹力方向向下，所以向下偏转。
故选B。
2. 如图所示，电路中A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，原来开关S是闭合的，三盏灯泡均发光。某时刻将开关S断开，则下列判断正确的是（ ）
A. M点电势高于N点，A灯闪亮后缓慢熄灭
B. N点电势高于M点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭
C. M点电势高于N点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭
D. N点电势高于M点，B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭
【答案】B
【解析】
【详解】开关闭合稳定时，电感线圈支路的总电阻比B、C灯支路电阻小，故流过A灯的电流大于流过B、C灯的电流，且电流方向由M到N，因为理想线圈无内阻，故M点电势等于N点电势；当开关断开，电感线圈会产生自感现象，相当于电源，由楞次定律知，感应电流方向由M到N，MN当电源，故N点电势高于M点，所以断开开关S，瞬间流过B、C灯支路的电流比原来的大，故B、C灯闪亮后缓慢熄灭。
故选B。
3. 有一个n匝的圆形线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁感线成30°角，磁感应强度均匀变化，线圈导线的规格不变，下列方法可使线圈中的感应电流增加一倍的是（ ）
A. 将线圈匝数增加一倍
B. 将线圈面积增加一倍
C. 将线圈半径变为原来的一半
D. 将线圈平面转至跟磁感线垂直的位置
【答案】D
【解析】
【详解】A．将线圈匝数增加一倍时，线圈中的感应电动势增加一倍，但是由于线圈匝数的增加还会引起线圈电阻的增加，使电阻也增加了一倍，所以感应电流没有发生变化，A错误；
B．将线圈面积增加一倍，感应电动势也增加了一倍，但是还是因为面积的增加会对线圈的电阻产生影响，导线的长度增加，使电阻也增加为原来的倍，线圈中的感应电流不是增加一倍，B错误；
C．将线圈半径变为原来的一半，面积减小为原来的四分之一，感应电动势减小为原来的四分之一，电阻减小为原来的二分之一，所以感应电流变为原来的二分之一，C错误；
D．当线圈平面转到跟磁感线方向垂直时，线圈的有效面积变为原来的二倍，感应电动势变为原来的二倍，其他条件不变，感应电流变为原来的二倍，D正确。
故选D。
4. 如图所示，一个可绕竖直圆心轴转动的水平金属圆盘，圆盘中心O和圆盘边缘D通过电刷与螺线管相连，螺线管右侧有竖直悬挂的铜环，匀强磁场垂直于圆盘平面向上，从上向下看，圆盘为逆时针方向匀速转动，则下述结论中正确的是（ ）
A. 金属圆盘上各处的电势相等
B. 圆盘上的电流由边缘流向圆心
C. 螺线管内部的磁场从F指向E
D. 铜环中有恒定的感应电流产生
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据右手定则可知，圆盘逆时针方向匀速转动时，产生的感应电流从圆心指向圆盘边缘，则边缘电势最高，选项AB错误；
C．由安培定则可知，螺线管内部的磁场从F指向E，选项C正确；
D．圆盘可以看成无数根金属条并联切割磁场，产生的电动势为
电动势恒定，因此产生恒定的感应电流，则螺线管的磁场恒定，穿过铜环的磁通量不变，铜环中无感应电流，选项D错误。
故选C。
5. 如图所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速率不同的同种带电粒子（重力不计且忽略粒子间的相互作用）从S点沿SP方向同时射入磁场。其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角，则粒子从S点分别到a、b所需时间之比为（ ）

A. 1∶3B. 4∶3C. 3∶2D. 1∶1
【答案】C
【解析】
【详解】两带电粒子运动轨迹如图

圆周运动的圆心角分别为和。根据
则粒子从S点分别到a、b所需时间之比为
故选C。
6. 经过不懈的努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象，他把两个线圈绕在同一个软铁环上如图示，一个线圈A连接电池与开关，另一线圈B闭合并在其中一段直导线附近平行放置小磁针，法拉第可观察到的现象有
A. 当合上开关，A线圈接通电流瞬间，小磁针偏转一下，随即复原
B. 只要A线圈中有电流，小磁针就会发生偏转
C A线圈接通后其电流越大，小磁针偏转角度也越大
D. 当开关打开，A线圈电流中断瞬间，小磁针会出现与A线圈接通电流瞬间完全相同偏转
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】ABC．闭合或断开开关瞬间，小磁针都要发生偏转。小磁针的偏转角度与电流大小无关，只与电流变化快慢有关，故A正确；BC错误。
D．当断开瞬间，根据楞次定律，结合右手螺旋定则可知，小磁针的偏转方向与接触瞬间的方向相反。故D错误。
故选A。
7. 如图所示，圆环a和圆环b的半径之比为2：1，两环用同样粗细，同种材料制成的导线连成闭合回路，连接两环的导线电阻不计，匀强磁场的磁感应强度变化率恒定，则在a、b环分别单独置于磁场中的两种情况下，M、N两点的电势差之比为
A. 4：1B. 1：4C. 2：1D. 1：2
【答案】C
【解析】
【详解】a环与b环半径之比为2:1，故周长之比为2:1，由电阻定律 知电阻之比为2:1,；M、N两点间电势差大小为路端电压， ；由法拉第电磁感应定律
磁感应强度的变化率相同，得，故两次电压的比为2:1。
故选C。
8. 质量为m，电阻率为，横截面积为S，长度为L的粗细均匀的金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线悬挂，金属棒置于竖直方向的匀强磁场中，初始细线竖直，金属棒静止。现在MN两端加上大小为U的电压，使电流由M流向N，要使金属棒的绝缘细线静止时与竖直方向摆角成60°角，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 磁场方向竖直向上或向下，大小为
B. 磁场方向竖直向上或向下，大小为
C. 增长绝缘细线长度，其余条件不变，金属棒摆角将小于60°
D. 增大金属棒长度，其余条件不变，金属棒摆角将大于60°
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据电阻定律可知金属棒的电阻为
①
通过金属棒的电流为
②
当磁场方向竖直向上或向下时，金属棒所受安培力水平向右或向左，都可以使金属棒与竖直方向成一定角度。金属棒所受安培力大小为
③
当摆角为60°时，根据平衡条件有
④
联立①②③④解得
⑤
故A错误，B正确；
CD．根据⑤式可推知金属棒摆角的正切值为
⑥
由⑥式可知θ与绝缘细线的长度无关，与金属棒的质量成反比，所以增长绝缘细线长度，其余条件不变，金属棒摆角将不变；增大金属棒长度，其余条件不变，则金属棒质量增大，摆角将小于60°，故CD错误。
故选B。
9. 如图所示，将电阻R、电容器C和一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，S极朝下。现使磁铁开始自由下落，在S极接近线圈上端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈与条形磁铁之间产生了相互吸引的作用力
B. 电阻R中没有感应电流流过
C. 电阻R中的感应电流方向为从a到b
D. 电容器C的下极板将带正电
【答案】D
【解析】
【详解】BCD．当磁铁N极向下运动时，导致向下穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可得，感应磁场方向与原来磁场方向相反，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下，由于线圈相当于电源，线圈下端相当于电源正极，则流过R的电流方向是从b到a，对电容器充电，下极板带正电，故D正确，BC错误；
A．磁铁下落过程中，根据楞次定律：“来拒去留”，线圈与条形磁铁之间产生了相互排斥力，故A错误。
故选D。
10. 纸面内有U形金属导轨，AB部分是直导线(如图所示)。虚线范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场。AB右侧有圆线圈C，为了使C中产生顺时针方向的感应电流，紧贴导轨的金属棒MN在磁场里的运动情况是( )
A. 向右匀速运动
B. 向左匀速运动
C. 向右加速运动
D. 向右减速运动
【答案】C
【解析】
【详解】AB．导线MN匀速向右或向左运动时，导线MN产生的感应电动势和感应电流恒定不变，AB产生的磁场恒定不变，穿过线圈C中的磁通量不变，没有感应电流产生．故AB错误．
C．导线MN加速向右运动时，导线MN中产生的感应电动势和感应电流都增大，由右手定则判断出来MN中感应电流方向由N→M，根据安培定则判断可知：AB在C处产生的磁场方向：垂直纸面向外，穿过C磁通量增大，由楞次定律判断得知：线圈C产生顺时针方向的感应电流．故C正确．
D．同理导线MN减速向右运动时，由楞次定律判断得知：线圈M产生逆时针方向的感应电流，故D错误．
故选C．
二、多选题（本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
11. 下图中关于磁场中的四种仪器的说法中正确的是（ ）
A. 甲图中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关
B. 乙图中不改变质谱仪各区域的电场、磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同
C. 丙图中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时N侧带正电荷
D. 丁图长宽高分别为为a、b、c的电磁流量计加上如图所示磁场，若流量Q恒定，则前后两个金属侧面的电压与a、b、c均无关
【答案】AB
【解析】
【详解】A．设回旋加速器D形盒的半径为R，粒子获得的最大速度为vm，根据牛顿第二定律有
解得
粒子的最大动能为
即Ekm与R有关，故A正确；
B．设粒子的速度大小为v时才能够通过速度选择器，则
解得
设粒子在磁场B2中做匀速圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律有
粒子击中屏的位置到进入磁场B2位置的距离为
所以乙图中不改变质谱仪各区域的电场、磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同，故B正确；
C．由题意可知霍尔元件中自由电荷的运动方向与电流方向相反，根据左手定则可知N侧带负电荷，故C错误；
D．当前后两个金属侧面间电压稳定时，液体中离子所受洛伦兹力与电场力平衡，即

液体的流量为

解得

若流量Q恒定，则U与c成反比，故D错误。
故选AB。
12. 质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角，其截面图如图所示。则下列关于导体棒中的电流的分析正确的是（ ）
A. 导体棒中电流垂直纸面向外，大小为
B. 导体棒中电流垂直纸面向里，大小为
C. 若减小导体棒中的电流大小为原来的，棒再次平衡时，导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成30°角
D. 如适当增大导体棒中的电流，棒再次平衡时，受到弧面的支持力变大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．对导体棒受力分析，受重力、支持力和电场力，如图所示
安培力向右，根据左手定则，则导体棒中电流垂直纸面向里，根据平衡条件，有
解得电流
故A错误，B正确；
C．若减小导体棒中的电流大小为原来的，棒再次平衡时，导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成角，根据平衡条件，则有
将代入上式，可得
则，故C错误；
D．如适当增大导体棒中的电流，棒再次平衡时，导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成角，根据平衡条件，则有
当电流I增大时，角增大，根据
可知减小，则N增大，故D正确。
故选BD。
13. 如图a，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图b所示规律变化时（ ）
A. 在t1~t2时间内，L内有逆时针方向的感应电流B. 在t1~t2时间内，L有收缩趋势
C. 在t2~t3时间内，L内有顺时针方向的感应电流D. 在t2~t3时间内，L有扩张趋势
【答案】AB
【解析】
【详解】A．在t1~t2时间内，磁感应强度增加，根据增反减同可知，L内有逆时针方向的感应电流，A正确。
B．图线的斜率逐渐变大，经过导线中的电流变大，该电流激发出增大的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电动势和逆时针方向的感应电流，据结论“增缩减扩”可判断L有收缩趋势，B正确。
C．在t2~t3时间内，磁感应强度变化率一定，经过导线中的电流不变，故L磁通量没有变化，没有感应电流，C错误。
D．在t2~t3时间内，磁感应强度变化率一定，经过导线中的电流不变，故L磁通量没有变化，没有感应电流，L也就没有扩张的趋势，D错误。
故选AB。
14. 如图所示，一根足够长通以图示方向电流的直导线水平放置，直导线的正上方某处有悬点，用绝缘细线悬挂一铜圆环从图示A点由静止释放，在圆环运动到最低点的过程中．下列说法正确的是（ ）
A. 圆环中感应电流沿逆时针方向
B. 圆环中感应电流沿顺时针方向
C. 圆环所受安培力的方向总是竖直向上
D. 圆环所受安培力方向总是与圆环的运动方向相反
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．根据安培定则，通电直导线下方区域磁场方向垂直纸面向里，上方区域磁场方向垂直纸面向外，圆环由A点开始运动到最低点过程中，磁通量增大，根据楞次定律，圆环中感应电流的磁场方向垂直纸面向里，感应电流的方向顺时针，故A错误、B正确；
CD．因为磁感应强度在水平方向均匀分布，把圆环分成若干份，可以知道对称的一小段在水平方向的安培力是大小相等，方向相反的，故圆环所受安培力的方向总是竖直向上的，故C正确、D错误．
15. 如图所示，在中有一垂直纸面向里匀强磁场，质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知O是的中点，不计粒子重力，下列说法中正确的是（ ）
A. 粒子a带正电，粒子b、c带负电B. 粒子c在磁场中运动的时间最长
C. 粒子a在磁场中运动的周期最小D. 射入磁场时粒子a的速率最小
【答案】AB
【解析】
【详解】A．根据左手定则可知粒子a带正电，粒子b、c带负电，故A正确；
BC．粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力
解得粒子做圆周运动的半径
粒子在磁场中做圆周运动的周期
三种粒子的质量和电荷量相同，又射入同一磁场，所以a、b、c在磁场中运动的周期相同；而粒子在磁场中的运动时间
由于m、q、B都相同，粒子c转过的圆心角θ最大，则粒子c的运动时间最长，故B正确，C错误；
D、粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力
解得
由图知，射入磁场时粒子c的半径最小，所以射入磁场时粒子c的速率最小，故D错误。
故选AB。
三、计算题（共三个题第19题12分；第20题12分，第21题16分按步骤规范答题）
16. 如图所示，长方形区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。P为边上的点，，边足够长，现有一些质量为m、电量为q、电性未知、速度大小不同的粒子，从P点垂直于磁场方向射入磁场中，速度与夹角。
（1）若粒子从A点射出，求粒子的电性和在磁场运动的时间；
（2）若粒子从边射出磁场，且恰好不从边射出，求粒子的入射速度大小。
【答案】（1）正电，；（2）
【解析】
【详解】（1）若粒子从A点射出，根据左手定则，可知粒子带正电；假设粒子不会出CD边出射，作出运动轨迹，如图所示
根据几何关系可知
解得
所粒子不会从CD边出射，轨迹图正确；故圆心角
故粒子在磁场运动的时间
又周期为
联立解得
（2）若粒子从边射出磁场，且恰好不从边射出，则运动轨迹恰好与CD边相切，根据左手定则，可知粒子带负电，其运动轨迹如图所示
根据几何关系，可得
解得
根据洛伦兹力提供向心力，则有
解得
17. 如图甲，线圈A（图中实线，共100匝）的横截面积为0.5m2，总电阻，A右侧所接电路中，电阻，，电容C=5μF，开关S1闭合。A中有横截面积为0.4m2的区域D（图中虚线），D内有图乙所示的变化磁场，时刻，磁场方向垂直于线圈平面向里。
（1）闭合S2，电路稳定后，通过的电流大小；
（2）闭合S2，电路稳定后再断开S1，通过的电荷量。
【答案】（1）0.8A；（2）
【解析】
【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律有
S=0.4m2
解得
闭合S2，电路稳定后，电容断路，则通过电流
（2）电路稳定后再断开S1，电容会释放储存的电荷，断开前电容两端的电压和两端的电压相等，有
因此电容储存的电荷量
故通过的电荷量为。
18. 如图所示，电阻不计且足够长的型金属导轨框架放置在倾角的绝缘斜面上，质量、电阻的导体棒垂直于导轨放在框架上，整个空间有垂直斜面向下的匀强磁场。导体棒光滑，与导轨间无摩擦:框架质量，宽度，与斜面间的动摩擦因数，与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取，。将框架固定，导体棒从静止开始沿导轨无摩擦下滑，到速度的过程中，流过棒的电荷量;到速度后，棒一直做匀速直线运动。整个过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好。
（1）求匀强磁场的磁感应强度；
（2）求从静止开始下滑到速度的过程中， 导体棒中产生的热量；
（3）若框架不固定，求当框架刚开始运动时导体棒的速度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设导体棒做匀速直线运动时，棒中电动势为，回路中感应电流为，导体棒所受安培力为，则
根据欧姆定律
根据平衡条件
解得
（2）设导体棒从静止开始下滑到速度的过程中，沿导轨下滑的距离为x，经过的时间为，闭合回路内磁通量变化为，平均感应电动势为，平均电流强度为，则
解得
=5.75 m
解得
（3）若框架不固定，导体棒速度为时，设回路中的电流为，则
解得