山东省枣庄市第三中学2023-2024学年高二下学期4月质量检测物理试题（原卷版+解析版）

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物理试题2024.04
本试卷分第I卷和第Ⅱ卷两部分，共6页。满分100分，考试用时90分钟。答题前，
考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、考号、班级填写在答题卡规定的位置。考试结束后，将答题卡交回。
第I卷（共40分）
注意事项
1．第I卷共12小题，共40分。
2．每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。不涂在答题卡上，只答在试卷上的不得分。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，若运动过程中小球的带电荷量不变，那么（ ）
A. 磁场力对小球一直做正功
B. 小球受到的磁场力不断增大
C. 小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D. 小球仍做匀速圆周运动
2. 一长直导线通以如图所示的大小、方向都变化的电流，以向右为正方向。在导线正下方有一断开的圆形线圈，两端分别记为a、b，则（ ）
A. 时刻a点电势最高B. 时刻a点电势最高
C. 时刻a点电势最高D. 时刻a点电势最高
3. 如图所示，由同种材料、粗细均匀的电阻丝绕制成的矩形导体框abcd的ab边长为，bc边长为，在外力作用下以速度v向右匀速进入有界匀强磁场。第一次ad边与磁场边界平行、第二次ab边与磁场边界平行。不计空气阻力，则先后两次进入过程（ ）
A. 通过导体棒截面的电量之比为1：2
B. 刚进入磁场时，a、b两点间的电势差之比为5：2
C. 外力做功的大小之比为1：1
D. 外力做功功率之比为1：2
4. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于1939年获得诺贝尔物理学奖。其原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为，在加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
B. 带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的时间与加速电压U的大小无关
C. 质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒的半径成正比
D. 该加速器加速质量为、电荷量为的粒子时，交流电频率应变为
5. 轻质细线吊着一质量为、边长为0.2m、电阻、匝数的正方形闭合线圈，bd下方区域分布着磁场，如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。不考虑线圈的形变和电阻的变化，整个过程细线未断且线圈始终处于静止状态，g取。则下列判断正确的是（ ）

A. 线圈中感应电流的方向为
B. 线圈中的感应电流大小为
C. 时间内线圈中产生的热量为
D. 时线圈受安培力的大小为
6. 如图所示，在水平面上固定着两条足够长的平行光滑金属导轨，导轨间连接定值电阻为R（其余电阻不计），导轨间距为L，匀强磁场垂直于导轨所在的平面向下，磁感应强度大小为B。金属杆与导轨接触良好。现给金属杆瞬间冲量作用，获得水平初速度并向右滑动，不考虑空气阻力，在运动过程中，回路电流、加速度大小、通过回路的电量、位移大小，分别用I、a、q、x表示，则下图中错误的是（ ）
A. B.
C. D.
7. 如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。有一半径为R的线圈，其单位长度上的电阻为r，线圈平面与磁场方向垂直，线圈直径MN垂直磁场边界于M点。线圈以M点为轴在纸面内沿顺时针方向匀速旋转90°，角速度为。则（ ）
A. 此时安培力方向为垂直磁场边界向右
B. 感应电动势的最大值为
C. 感应电流的最大值为
D. 通过线圈任意横截面的电荷量为
8. 如图所示，竖直平面内有三根轻质细绳，绳1水平，绳2与水平方向成角，为结点，竖直绳3的下端栓接一质量为、长度为的垂直于纸面放置的金属棒。金属棒所在空间存在竖直向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场，整个装置处于平衡状态。现给金属棒通入方向向里，大小由零缓慢增大的电流，电流的最大值为，可观察到绳3转过的最大角度为。已知重力加速度为，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 绳1的拉力先增大后减小
B. 绳2的拉力先增大后减小
C. 绳3的拉力最大值为
D. 金属棒中电流的值为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，质量为m、电荷量为q带正电粒子以某一速度进入两平行板间的正交电磁场，恰好沿虚线做直线运动，然后从P点进入右侧的圆形匀强磁场，最后从Q点离开磁场。两板间的电压为U，间距为d，两板间磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里。圆形磁场的方向垂直纸面向里且圆心O在虚线上，半径也为d，P、Q两点间的距离为，不计粒子受到的重力。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子在圆形磁场中运动的轨道半径为
B. 粒子在两板间运动的速度大小为
C. 粒子在圆形磁场中运动的时间为
D. 圆形磁场的磁感应强度大小为
10. 电磁流量计可以测量导电流体的流量Q（单位时间内流过某一横截面的流体体积）。如图所示，它是由一个产生匀强磁场的线圈，用来测量电动势的两个电极a、b构成。用v表示流体的流速，B表示线圈产生磁场的磁感应强度，D表示管路内径。若磁场B的方向、流速v的方向与测量电磁线圈感应电动势两电极连线的方向三者相互垂直。下列说法正确的是（ ）
A. 电极a为正极，电极b为负极
B. 电极a为负极，电极b为正极
C. 测得的感应电动势可以表示为
D. 测得的感应电动势可以表示为
11. 如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，边界为MN和PQ，磁场方向垂直水平面向下。质量为m、边长为L的正方形导线框静止在水平面上，AB边和磁场边界平行。现给导线框一向右的初速度，导线框在水平面上穿过有界磁场，完全穿出有界磁场时的速度为，有界磁场的宽度d大于正方形线框的边长L。下列说法正确的是（ ）
A. 线框进入磁场过程中，感应电流的方向为ADCBA
B. 线框穿出磁场过程中，通过线框横截面的电荷量为
C. 线框完全进入磁场时的速度为
D. 线框进入磁场和穿出磁场过程中，产生的焦耳热之比5：3
12. 如图所示，在以直角坐标系xOy的坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直xOy所在平面向里的匀强磁场。一带电粒子由磁场边界与x轴的交点A处，以速度v沿x轴负方向射入磁场，粒子恰好能从磁场边界与y轴的交点C处沿y轴正方向飞出磁场，之后经过D点，D点的坐标为（0，3r），不计带电粒子所受重力。若磁场区域以A点为轴，在xOy平面内顺时针旋转45°后，带电粒子仍以速度v沿x轴负方向射入磁场，飞出磁场后经过直线时，以下说法正确的是（ ）
A. 经过直线时距D点的距离为
B. 经过直线时距D点距离为
C. 带电粒子将与直线成45°角经过这条直线
D. 带电粒子仍将垂直经过的这条直线
第Ⅱ卷（共60分）
注意事项：
1．第Ⅱ卷共6大题，共60分。
2．考生须用0.5毫米黑色签字笔将答案和计算步骤、解题过程填写在答题卡相应位置，直接在试卷上作答的不得分。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大而直流电阻可以忽略的线圈，R为固定电阻，E为电源，S为开关。
回答下列问题：
（1）开关S由断开变为闭合，a、b两灯泡亮度的变化情况是_________
A. 合上开关，a先亮，b后亮B. 合上开关，b先亮，a后亮
C. 过一段时间稳定后，a、b一样亮D. 过一段时间稳定后，a比b更亮一些
（2）开关S由闭合变为断开，a灯泡的亮度变化情况为_________；当开关S由闭合变为断开瞬间，b灯泡的电流方向为_________（选填“无电流”、“向左”或“向右”）、
14. 在“研究电磁感应现象”的实验中：
（1）实验装置如下图（a）所示，合上电键S时发现电流表指针向右偏，填写下表空格：
（2）如图（b）所示，A、B为原、副线圈的俯视图，已知副线圈中产生顺时针方向的感应电流，根据图（a）可判知可能的情况是（ ）
A．原线圈中电流为顺时针方向，变阻器滑动片P在右移
B．原线圈中电流为顺时针方向，正从副线圈中拔出铁芯
C．原线圈中电流为逆时针方向，正把铁芯插入原线圈中
D．原线圈中电流为逆时针方向，电键S正断开时
15. 如图所示，竖直平面xOy内存在水平向右的匀强电场，场强大小E=10N/C，还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.5T。一带电荷量q=+0.2C、质量m=0.4kg的小球由长l=0.4m的细线悬挂于P点，小球可视为质点。现将小球拉至水平位置A无初速度释放，取。求：
（1）小球运动到O点时的速度大小；
（2）小球运动到O点时细线拉力的大小。
16. 如图所示，水平向右的匀强磁场磁感应强度为B。一个匝数为n的矩形线圈，ab边长为，ad边长为，总电阻为R。线圈以角速度绕ab边所在直线沿逆时针方向（俯视）匀速转动，矩形线圈由图示位置转过角度，已知。求：
（1）转过角度的过程中线圈平均感应电动势的大小；
（2）转过角度时线圈感应电动势的大小。
17. 如图所示，MN、PQ是间距足够长的平行金属导轨，，导轨的电阻均不计。导轨平面与水平面的夹角，NQ间连接有一个R=4Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度B=1T。将一质量m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好。当由静止释放金属棒时，金属棒的加速度，当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度，在此过程中通过金属棒截面的电荷量q=0.2C，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知，，取。求：
（1）金属棒与导轨间的动摩擦因数；
（2）cd与NQ间的距离；
（3）金属棒滑行至cd处的过程中，电阻R上产生的热量。
18. 如图所示，在三维坐标系Oxyz中，的空间内，存在沿y轴正方向的匀强电场，的空间内存在沿x轴正方向的匀强磁场（未知），的空间内存在沿z轴负方向的匀强磁场（未画出），磁感强度大小；有一荧光屏垂直轴放置并可以沿x轴水平移动。从粒子源不断飘出电荷量为，质量为的带正电粒子，加速后以初速度沿x轴正方向经过O点，经电场偏转进磁场后打在荧光屏上，已知粒子在电场空间运动过程偏转角，忽略粒子间的相互作用，不计粒子重力。
（1）求匀强电场电场强度的大小；
（2）将荧光屏在磁场内沿x轴缓慢移动，屏上荧光轨迹最低点的y轴坐标值为，求匀强磁场磁感强度的大小；
（3）将荧光屏在磁场内沿x轴缓慢移动，求屏上荧光轨迹最下端荧光点形成时的该点坐标。
实验操作
指针偏向（填“左”或“右”）
滑片P右移时
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在原线圈中插入软铁棒时
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拔出原线圈时
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