四川省凉山州民族中学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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考试时间：75分钟；第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题
1. 关于磁场方向，下列叙述中不正确的是 （ ）
A. 磁感线上每一点的切线方向
B. 小磁针北极受力的方向
C. 小磁针静止时北极所指的方向
D. 磁铁内部N极到S极的方向
【答案】D
【解析】
【详解】A．磁感线上每一点的切线方向是磁场的方向，A正确；
B．小磁针北极受力的方向是磁场的方向，B正确；
C．小磁针静止时北极所指的方向是磁场的方向，C正确；
D．磁铁内部S极到N极的方向也是磁场的方向，D错误；
故选D。
2. 如图所示，回旋加速器D形盒半径为R，用来加速质量为m，电量为q的质子，质子每次经过电场区时，都恰好在电压为U时并被加速，且电场可视为匀强电场，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出．下列说法正确的是（ ）
A. D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高,质子的在加速器中的运动时间将不变．
B. D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高,质子的在加速器中的运动时间将越长．
C. D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高,质子飞出D形盒的动能EK将越大．
D. 磁感应强度B不变，若加速电压U不变, D形盒半径R越大、质子飞出D形盒的动能EK将越大
【答案】D
【解析】
【详解】ABC.在回旋加速器中，每经过电场一次，获得动能，根据洛仑兹力提供向心力：，当粒子半径等于回旋加速器半径时，粒子速度最大，动能最大：，与电压无关，所以 D形盒半径R、磁感应强度B不变，最大动能不变，但是每次获得动能增大，转的圈数减小，而每圈的时间是定值，所以加速时间将减小．ABC错误．
D.根据可知半径R越大、质子飞出D形盒的动能EK将越大，D正确．
3. 在未加磁场时，直导体棒静止在倾斜角为的粗糙导轨上．四幅图分别表示加有不同方向的平行于纸面的匀强磁场，图中磁场为水平方向，图中磁场平行于斜面。同时给导体棒通以垂直于纸面向里的电流．当电流从0开始同步逐渐增大，导体棒最先动的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．导体棒受重力，竖直向上的安培力，当重力与安培力相等，为导体棒运动的临界，故A错误；
B．杆子受重力，竖直向下的安培力，随着电流的增大，导体对倾斜轨道的压力增大，无论安培力多大，导体棒都不会动，故B错误；
C．导体棒受垂直于斜面向上的安培力，当安培力等于，导体棒受到的支持力为零，最大静摩擦是0，此时导体棒一定会动，故C正确；
D．导体棒受到垂直于斜面向下的安培力，随电流的增大，导体棒对斜面的压力逐渐增大，无论安培力多大，导体棒都不会动，故D错误。
故选C。
4. 如图所示，通电竖直长直导线的电流方向向上，初速度为的电子平行于直导线竖直向上射出，不考虑电子的重力，则电子将
A. 向右偏转，速率不变
B. 向左偏转，速率改变
C. 向左偏转，速率不变
D. 向右偏转，速率改变
【答案】A
【解析】
【详解】由安培定则可知导体右侧磁场方向垂直纸面向里，然后根据左手定则可知运动电子所受洛伦兹力向右，因此电子将向右偏转，洛伦兹力不做功，故其速率不变。
故选A。
5. 如图所示，正交的匀强电场和匀强磁场的宽度为d，电场强度为E，磁感应强度为B，将一质量为m、带电量为q的不计重力的带正电粒子，由场的左边缘自静止释放粒子在电场力和磁场力的作用下运动到场的右边缘离开电磁场，若离开场时粒子的速度大小为v，则整个过程中（ ）
A. 粒子沿电场线方向做匀加速直线运动
B. 粒子做匀变速曲线运动
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．对带电粒子受力分析可知，受恒定的水平向右的电场力，洛伦兹力F洛=qvB，与速度方向垂直且在变化，所以合外力在变化，方向与速度不共线，粒子做非匀变速曲线运动，AB错误；
CD．粒子在整个运动中，洛伦兹力不做功，只有电场力做功，由动能定理得
解得
C正确，D错误。
故选C。
6. 如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面.现金属杆PQ向右运动，不同情况下，关于感应电流的方向，下列说法正确的是：
A. 若金属杆PQ向右匀速运动， PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向
B. 若金属杆PQ向右加速运动，PQRS中沿逆时针方向， T中沿顺时针方向
C. 若金属杆PQ向右加速运动， PQRS中沿逆时针方向， T中沿逆时针方向
D. 若金属杆PQ向右减速运动，PQRS中沿逆时针方向， T中沿顺时针方向
【答案】B
【解析】
【分析】PQ切割磁感线，根据右手定则判断；PQRS产生电流后，会对穿过T的磁感应强度产生影响，根据楞次定律分析T中的感应电流的变化情况；
【详解】PQ向右运动，导体切割磁感线，根据右手定则，可知电流由Q流向P，即逆时针方向；
A、金属杆PQ向右匀速运动，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势大小不变，根据闭合电路欧姆定律可得感应电流不变，垂直纸面向外感生磁场不变，根据楞次定律可知则T的不会产生感应电流，故A错误；
BC、金属杆PQ向右加速运动，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势大小变大，根据闭合电路欧姆定律可得感应电流变大，垂直纸面向外感生磁场变大，根据楞次定律可知T的感应电流产生的磁场应指向纸面里面，则感应电流方向为顺时针，故B正确，C错误；
金属杆PQ向右减速运动，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势大小变小，根据闭合电路欧姆定律可得感应电流变小，垂直纸面向外感生磁场变小，根据楞次定律可知T的感应电流产生的磁场应指向纸面外面，则感应电流方向为逆时针；故D错误；
故选B．
【点睛】关键是掌握右手定则判断感应电流的方向，还要理解轨道PQRS产生了感应电流瞬间会，让一圆环形金属框中的磁通量的变化，又会产生感应电流．
7. 电磁流量计是一种测量导电液体流量的装置（单位时间内通过某一截面的液体体积，称为流量），其结构如图所示，上、下两个面M、N为导体材料，前后两个面为绝缘材料。流量计的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，液体从左往右流动，在垂直于前、后表面向里的方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，则（ ）
A. 板的电势高于板的电势
B. 当电压表的示数为时，液体流量为
C. 若仅增大导电液体中离子的浓度，电压表示数将增大
D. 当电压表的示数稳定时，导电液体中的离子不受洛伦兹力作用
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据左手定则可知，正电离子受到的洛伦兹力指向M板，负电离子受到的洛伦兹力指向N板，可知正电离子向M板偏转，负电离子向N板偏转，故M板的电势高于N板的电势，故A正确；
BC．当电压表的示数为时，根据受力平衡可得
解得
若仅增大导电液体中离子的浓度，电压表示数保持不变；液体流量为
联立解得
故BC错误；
D．当电压表的示数稳定时，导电液体中的离子仍受洛伦兹力作用，故D错误。
故选A。
二、多选题
8. 下列关于电场和磁场的叙述，正确的是（ ）
A. 电场与磁场都是假想出来的，实际并不存在
B. 电场强度和磁感应强度都是矢量，分别用来表征电场和磁场的强弱与方向
C. 绝大多数磁场的磁感线是闭合的，而有些磁场的磁感线是不闭合的
D. 静电场的电场线是不闭合的，而有些电场的电场线是闭合的
【答案】BD
【解析】
【详解】A. 电场与磁场是客观存在的物质，故A错误；
B. 电场强度和磁感应强度都是矢量，有大小有方向，分别用来表征电场和磁场的强弱与方向，故B正确；
C. 磁感线是闭合曲线，故C错误；
D. 静电场的电场线是不闭合的，感生电场的电场线是闭合曲线，故D正确。
故选BD。
9. 下列说法正确的是（ ）
A. 图1中导体棒Oc以O点为轴在导轨ab上以角速度转动时能产生感应电流
B. 图2中当两导体棒在匀强磁场中沿图示方向运动且时能产生感应电流
C. 图3中当两导体棒在匀强磁场中沿图示方向运动且时能产生感应电流
D. 图4中条形磁铁穿入不闭合导体环时能产生感应电流
【答案】AB
【解析】
【详解】A．图1中导体棒Oc以O点为轴在导轨ab上以角速度转动时，以组成的闭合回路磁通量发生变化，会产生感应电流，故A正确；
B．图2中当两导体棒在匀强磁场中沿图示方向运动且时，两棒和导轨形成的闭合回路中磁通量发生变化，能产生感应电流，故B正确；
C．图3中当两导体棒在匀强磁场中沿图示方向运动且时，两棒和导轨形成的闭合回路中磁通量没有发生变化，不能产生感应电流，故C错误；
D．图4中条形磁铁穿入不闭合导体环时，不是闭合回路，不能产生感应电流，故D错误。
故选AB。
10. 如图所示，abcd为一正方形边界匀强磁场区域，磁场边界边长为L，三个粒子以相同的速度从a点沿对角线方向射入，粒子1从b点射出，粒子2从c点射出，粒子3从cd边垂直射出，不考虑粒子的重力和粒子间的相互作用. 根据以上信息，可以确定
A. 粒子1带负电，粒子2不带电，粒子3带正电
B. 粒子1和粒子3的比荷之比为2：1
C. 粒子1和粒子2在磁场中的运动时间之比为π：4
D. 粒子3的射出位置与d点相距
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据左手定则可得：粒子1带正电，粒子2不带电，粒子3带负电．故A错误；
B.做出粒子运动的轨迹如图，则粒子1运动的半径：r1＝，由可得：
粒子3的运动的轨迹如图，则：r3＝L，
所以：．故B正确；
C.粒子1 在磁场中运动的时间： ；粒子2 在磁场中运动的时间： ；所以：，故C正确；
D.粒子3射出的位置与d点相距：．故D错误．
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题
11. 用图所示的实验装置，研究电磁感应现象．当条形磁铁按 图示方向插入闭合线圈的过程中，穿过线圈的磁通量的变化情况是_____（“增加”、“不变”或“减小”）．如果条形磁铁在线圈中保持静止不动，灵敏电流表G的示数_____（“为零”或 “不为零”）．
【答案】 ①. 增加 ②. 为零
【解析】
【详解】当条形磁铁按图示方向插入闭合线圈的过程中，穿过线圈的磁通量增加，如果条形磁铁在线圈中保持静止不动，则穿过线圈的磁通量不变，所以回路中没有感应电流；即电流为零
12. （1）绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按图所示方法连接，判断在以下各情况中，线圈Ⅱ中是否有感应电流产生。
①闭合电键K的瞬时_________；
②保持电键K闭合的时候_________；
③断开电键K的瞬时_________；
④电键K闭合将变阻器R0的滑动端向左滑动时：_________。（以上各空均填“有”或“无”）
（2）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示，已知线圈由a端开始绕至b端，当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。
①将磁铁N极向下插入线圈，发现指针向左偏转，俯视线圈，其绕向为___________________（填：“顺时针”或“逆时针”）。
②当条形磁铁从图示中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转，俯视线圈，其绕向为___________（填：“顺时针”或“逆时针”）。
【答案】 ①. 有 ②. 无 ③. 有 ④. 有 ⑤. 顺时针 ⑥. 逆时针
【解析】
【分析】
【详解】（1）①[1]闭合电键K的瞬时，穿过线圈Ⅱ的磁通量变化，有感应电流产生，根据楞次定律，则有：R中感应电流方向向右；
②[2]保持电键K闭合的时，穿过线圈Ⅱ的磁通量不变，没有感应电流产生；
③[3]断开电键K的瞬时，穿过线圈Ⅱ的磁通量发生变化，有感应电流产生，根据楞次定律，则有：R中感应电流方向向左；
④[4]电键K闭合将变阻器R0的滑动端向左滑动时，穿过线圈Ⅱ的磁通量发生变化，有感应电流产生，根据楞次定律，则有：R中感应电流方向向右。
（2）①[5]将磁铁N极向下插入线圈，原磁场磁通量向下增强，根据楞次定律，感应电流产生的磁通量应向上，根据右手定则，其绕向为顺时针。
②[6]当条形磁铁从图示中的虚线位置向右远离L时，原磁场磁通量向上减小，根据楞次定律，感应电流产生的磁通量应向上，根据右手定则，其绕向为逆时针。
四、解答题
13. 把一根长L＝10 cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中。
（1）当导线中通以I1＝2 A的电流时，导线受到的安培力大小为F1＝1.0×10－6 N，则该磁场的磁感应强度为多少？
（2）当导线中通以I2＝3 A的电流，电流方向如图所示，则此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？

【答案】（1）5×10-6T；（2）1.5×10-6 N，垂直导线向上
【解析】
【详解】（1）根据得
（2）当导线中电流变化时，导线所在处的磁场不变，则
根据左手定则，导线所受安培力方向垂直于导线向上。
14. 如图所示，在xOy平面内第一象限中存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，x<0范围内存在着平行于y轴向上的匀强电场。一质量为m、电荷量大小为q的带电粒子由x轴上的A点以某一初速度沿x轴正方向射入电场，经y轴上坐标为（0，L）的C点进入匀强磁场，在磁场中偏转后经坐标为（2L，0）的D点垂直于x轴离开磁场。不计带电粒子重力，求：
（1）粒子经过C点的时的速度大小；
（2）匀强电场电场强度的大小；
（3）A点的坐标。
【答案】（1）；（2）；（3）（，0）
【解析】
【详解】（1）设粒子进入磁场时速度大小为v，则粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示
由牛顿第二定律
由几何关系得
联立解得
，，，
（2）粒子在匀强电场中做类平抛运动，则
所以
（3）粒子在匀强中做类平抛运动，根据速度偏转角和位移偏转角的关系可得
解得
故A点坐标（，0）。
15. 如图所示为质谱仪工作原理示意图。质量为m，电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片D上。求：
（1）粒子进入磁场时的速度多大？
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径多大？
（3）图中B、C是a、b两种同位素的原子核打在D上的位置，测得长度之比S3C:S3B=1.08:1，则a、b的质量之比为多少？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设粒子通过加速电场后的速度为v，根据动能定理有
解得
（2）粒子进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则有
结合上述解得
（3）粒子在匀强磁场中刚好运动半周后，垂直达到照相底片D上，根据几何关系有
，
根据上述有
，
解得a、b的质量之比为