物理 北京市第一六一中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题-A4答案末尾

这是一份物理 北京市第一六一中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题-A4答案末尾，共7页。试卷主要包含了12等内容，欢迎下载使用。

2023.12
班级______________姓名______________学号_________
本试卷共3页，共100分。考试时长60分钟。考生务必将答案写在答题纸上，在试卷上作答无效。
一、单项选择题（本题共8个小题，每小题4分，共32分，把正确答案涂写在答题卡上相应的位置。）
1．下列现象中，属于电磁感应现象的是
A．通电线圈在磁场中转动 B．因闭合线圈在磁场中运动而产生电流
C．磁铁吸引小磁针 D．小磁针在通电导线附近发生偏转
2．丹麦物理学家奥斯特首先发现了电流周围存在磁场。若在小磁针上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则小磁针转向图中所示位置。据此可能是
A．导线南北放置，通有向北电流
B．导线南北放置，通有向南电流
C．导线东西放置，通有向西电流
D．导线东西放置，通有向东电流
3．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图，演示仪中有一对彼此平行且共轴的励磁圆 形线圈，通入电流 I 后，能够在两线圈间产生匀强磁场；玻璃泡内有电子枪，通过加速电 压U 对初速度为零的电子加速并连续发射。电子刚好从球心O 点正下方的S 点水平向左射出，电子通过玻璃泡内稀薄气体时能够显示出电子运动 的径迹。则下列说法正确的是
A．若要正常观察电子径迹，励磁线圈的电流方向应为逆时针（垂直纸面向里看）
B．若保持U 不变，增大I，则圆形径迹的半径变大
C．若同时减小I 和 U，则电子运动的周期减小
D．若保持I 不变，减小U，则电子运动的周期将不变
4．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别 与高频电源的两极相连接的两个D 形金属盒，两盒间的狭 缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到 加速，两D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图 所示，则下列说法中正确的是
A．只增大狭缝间的加速电压，可增大带电粒子射出时的动能
B．只增大狭缝间的加速电压，可增大带电粒子在回旋加速器中运动的时间
C．只增大磁场的磁感应强度，可增大带电粒子射出时的动能
D．用同一回旋加速器可以同时加速质子（11H ）和氚核（31 H ）
5．一种用磁流体发电的装置如图所示。已知等离子体（即高温下电离的气体，含有大量 正、负带电粒子）以速度v喷射入磁感应强度为B 的匀强磁场中（速度方向与磁场方向 垂直），在磁场中有两块平行金属板A、B，板间距离为d，忽略粒子的重力及粒子间的 相互作用，下列说法正确的是
A．金属板A 是电源的正极
B．稳定后，发电机的电动势是Bdv
C．其他条件不变，只增大磁感应强度，发电机的电动势减小
D．其他条件不变，只增大等离子体的射入速度，发电机的电动势减小
6．如图所示，在一个圆形区域内有垂直于圆平面的匀强磁场，现有两个质量相等、所带 电荷量大小也相等的带电粒子 a 和 b，先后以不同的速率从圆边沿的 A 点对准圆形区域的 圆心 O 射入圆形磁场区域，它们穿过磁场区域的运动轨迹如图所示。粒子之间的相互作 用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计，下列说法中正确的是
A．a、b 两粒子所带电荷的电性相同
B．射入圆形磁场区域时 a 粒子的速率较大
C．穿过磁场区域的过程洛伦兹力对 a 做功较多
D．穿过磁场区域的过程 a 粒子运动的时间较长
7．如图所示，在xOy 坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在P 点以与x 轴正 方向成60的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于 y 轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为 q，OP = a。不计重力。根据上述信息可以得出
A．带电粒子在磁场中运动的轨迹方程
B．带电粒子在磁场中运动的速率
C．带电粒子在磁场中运动的时间
D．该匀强磁场的磁感应强度
8．如图所示，金属棒 MN 两端由等长的轻质绝缘细线悬挂， 金属棒中通有由 M 到N 的恒定电流，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30角，则下列几种情况中磁感应强度最小的是
A． B． C． D．
二、多项选择题（本题共4个小题，每小题4分，共16分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得4分，选对但不全得2分，错选得0分。把正确答案涂写在答题卡上相应的位置。）
9．实验室经常使用的电流表是磁电式仪表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁铁和 铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。当线圈 通以如图乙所示的电流，下列说法正确的是
A．线圈转动时，在电流确定的情况下，它所受的安培力大小不变
B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动
C．当线圈转到如图乙所示的位置，b端受到的安培力方向向上
D． 当线圈转到如图乙所示的位置，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动
10．如图所示，矩形闭合线圈 abcd 竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线 AB 与OO′ 平行。若要在线圈中产生感应电流，可行的做法是
A．AB 中电流I 逐渐增大
B．AB 中电流I 先增大后减小
C．以AB 为轴，线圈绕AB 顺时针转90°（俯视）
D．线圈绕OO′轴逆时针转动 90°（俯视）
11．如图，空间存在水平向右的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，粗糙绝缘的水平 面上有一带正电小球，从P 点由静止释放后向右运动，运动过程中会经过N 点。已知小 球质量m、电荷量q，电场强度大小E，磁感应强度大小B，小球与水平面间动摩擦因数μ，重力加速度g，PN L 。则关于小球的运动，下列说法正确的是
A．小球先做加速运动，后做减速运动，最后静止
B．小球能够达到的最大速度为
C．小球运动到N 点时合外力做的功为qELmgL
D．若小球带负电，小球先向左做加速运动，最后做匀速直线运动
12．竖直放置的固定绝缘光滑轨道由半径分别为R 的四分之 一圆周MN 和半径r 的半圆周NP 拼接而成，两段圆弧相切 于N 点，R>2r，小球带正电，质量为m，电荷量为q。已知 将小球由M 点静止释放后，它刚好能通过P 点，重力加速 度为 g，不计空气阻力。下列说法正确的是
A．若整个轨道空间加竖直向上的匀强电场E（Eq＜mg），则小球仍能通过P 点 B．若整个轨道空间加竖直向下的匀强电场，则小球不能通过P 点
C．若整个轨道空间加垂直纸面向里的匀强磁场，则小球一定不能通过P 点 D．若整个轨道空间加垂直纸面向外的匀强磁场，则小球可能不能通过P 点
三、论述和计算题（本题共4个小题，共52分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。）
13．（12分）如图甲所示，金属杆ab的质量为m，两导轨间距为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角斜向上，此时ab静止于水平导轨上。由b向a的方向观察得到图乙所示的平面图，重力加速度为g。
（1）在乙图中画出电流的方向及金属杆受力的示意图；
（2）求金属杆对导轨的压力大小；
（3）若图中0 ，当磁感应强度变为多大时ab 所受弹力为零。
14．（12分）如图所示，质量为m、电荷量为+q的粒子，从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场，其初速度几乎为零，粒子经过小孔S2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，做半径为R的匀速圆周运动，随后离开磁场，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。
（1）求粒子在磁场中运动的速度大小v；
（2）求加速电场的电压U；
（3）粒子离开磁场时被收集，已知时间t 内收集到粒子的质量为M，求这段时间内粒子束离开磁场时的等效电流I。
15．（12 分）
如图所示，M 为粒子加速器；N 为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从S 点释放一初速度为 0、质量为m、电荷量为 q 的带正电粒子，经M 加速后恰能以速度v 沿直线（图中平行于导体板的虚线）通过N。不计重力。
（1）求速度选择器N 两板间的电场强度E 的大小和方向；
（2）仍从 S 点释放另一初速度为 0、质量为 2m、电荷量为 q 的带正电粒子，离开 N 时粒子偏离图中虚线的距离为d，通过计算分析说明粒子偏转的方向（“向上”或者“向 下”），并求该粒子离开N 时的动能Ek 。
16．（16 分）在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，这个现象被称为霍尔效应，所产 生的电势差被称为霍尔电势差或霍尔电压。
（1）如图甲所示，将厚度为 d 的矩形薄片垂直置于磁感应强度为B 的匀强磁场中。薄片上有四个电极E、F、M、N，在 E、F 间通以电流强度为 Ⅰ 的恒定电流。已知薄片 中自由电荷的电荷量为 q，单位体积内自由电荷的数量为 n。请你推导出 M、N 间 霍尔电压的表达式 UH。(推导过程中需要用到、但题目中没有的物理量，要做必要 证明)
（2）霍尔元件一般采用半导体材料制成。目前广泛应用的半导体材料分为两大类：一类 是“空穴”(相当于带正电的粒子)导电的P 型半导体，另一类是电子导电的N 型半导 体。若图甲中所示为半导体薄片，请你简要说明如何判断薄片是哪类半导体?
（3）利用霍尔效应可以制成多种测量器件。图乙是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘 固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着N1 个永磁体，相邻永磁体的极性相反。
霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲 信号图像如图丙所示。若在时间 t 内，霍尔元件输出的脉冲电压数目为N2，请你导 出圆盘转速N 的表达式。