山西省运城市发展联盟2021-2022学年高二下学期物理3月联考试卷

试卷更新日期：2022-04-08 类型：月考试卷

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一、单选题

1. 物理学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，为人类的科学做出了巨大贡献。下列描述中符合物理学史实的是（）

A、奥斯特在实验中观察磁生电的现象，揭示了电和磁之间存在联系 B、安培在实验中观察到电流的磁效应，进一步分析和实验后证实了磁生电的猜想 C、楞次通过实验探究得出：闭合回路中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、法拉第根据通电螺线管产生的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说

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2. 下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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3. 如图所示，在水平放置的条形磁铁的 $N$ 极附近，一个闭合线圈向下运动并始终保持在竖直平面内。在位置 $b$ 时， $N$ 极附近的磁感线正好与线圈平面垂直。在线圈从 $a$ 到 $c$ 运动的过程中，下列说法中正确的是（）

A、磁通量先增大后减小 B、磁通量先减小后增大 C、磁通量逐渐减小 D、磁通量逐渐增大

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4. 如图所示，两匀强磁场的磁感应强度 $B_{1}$ 和 $B_{2}$ 大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生逆时针方向感应电流的是（）

A、同时增大 $B_{1}$ ，减小 $B_{2}$ B、同时减小 $B_{1}$ ，增大 $B_{2}$ C、同时以相同的变化率增大 $B_{1}$ 和 $B_{2}$ D、同时以相同的变化率减小 $B_{1}$ 和 $B_{2}$

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5. 电磁炮的基本原理如图所示，一质量为M的弹体（包括金属杆EF的质量）静置于水平平行金属导轨最左端，金属杆与导轨垂直并接触良好，导轨宽为d，长为L，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现使金属杆通过的电流恒为I，把弹体从静止释放，金属杆与轨道摩擦及空气阻力不计，则弹体能获得的最大速度为（）

A、 $\sqrt{\frac{B I d L}{2 M}}$ B、 $\sqrt{\frac{B I d L}{M}}$ C、 $\sqrt{\frac{2 B I d L}{M}}$ D、 $2 \sqrt{\frac{B I d L}{M}}$

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6. 如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数和质量均相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同，方向如图中箭头所示的电流，天平均处于平衡状态，则哪个选项左盘中所加的砝码质量最大（）

A、 B、 C、 D、

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7. 如图所示，正六边形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一带正电粒子以速度 $v_{1}$ 从 $a$ 点沿 $a d$ 方向射入磁场，从 $b$ 点离开磁场；若该粒子以速度 $v_{2}$ 从 $a$ 点沿 $a e$ 方向射入磁场，则从 $d$ 点离开磁场。不计粒子重力， $\frac{v_{1}}{v_{2}}$ 的值为（）

A、 $\sqrt{3}$ B、 $\frac{\sqrt{6}}{2}$ C、 $\frac{\sqrt{3}}{2}$ D、 $\frac{\sqrt{3}}{6}$

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8. 如图所示，有一边长 $l = 1 m$ 的正三角形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小 $B = \sqrt{3} T$ ，有一比荷 $\frac{q}{m} = 200 C / k g$ 的带正电粒子从 $A B$ 边上的 $P$ 点垂直 $A B$ 边进入磁场， $A P$ 的距离为 $\frac{\sqrt{3}}{2} m$ ，要使粒子能从 $A C$ 边射出磁场，带电粒子的最大初速度为（粒子的重力不计）（）

A、 $300 m / s$ B、 $4 \sqrt{3} \times 1 0^{2} m / s$ C、 $600 m / s$ D、 $1200 m / s$

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二、多选题

9. 如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是（）

A、感应电流方向是N→M B、感应电流方向是M→N C、安培力方向水平向左 D、安培力方向水平向右

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10. 如图所示，在 $x O y$ 平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为 $B$ 的匀强磁场，一带电粒子从 $y$ 轴上的 $M$ 点射入磁场，速度方向与 $y$ 轴正方向的夹角 $θ = 30 °$ 。粒子经过磁场偏转后在 $N$ 点（图中未画出）垂直穿过 $x$ 正半轴。已知 $M O = d$ ，粒子电荷量为 $q$ ，质量为 $m$ ，重力不计，则（）

A、粒子带负电荷 B、粒子速度大小为 $\frac{2 q B d}{m}$ C、粒子在磁场中运动的时间为 $\frac{2 π m}{3 q B}$ D、 $N$ 与 $O$ 点相距 $3 d$

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11. 如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁场垂直于霍尔元件的工作面向上，通入图示方向的电流I，C、D两侧面间会产生电势差，下列说法中正确的是（）

A、电势差的大小仅与磁感应强度有关 B、若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势φ_C>φ_D C、仅增大电流I时，电势差变大 D、在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平

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12. 如图所示，光滑水平地面上有一块足够长且不带电的绝缘木板，空间存在垂直纸面水平向内的匀强磁场和水平向右的匀强电场，某时刻在木板上表面由静止释放一个带正电的物块，开始的一段时间内两物体能一起运动，已知木板和物块的质量均为m，物块的电量为q，电场强度为E，磁感应强度为B，木板与物块之间的滑动摩擦因数为 $μ$ ，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则（）

A、一起运动阶段，两物体的加速度大小为 $\frac{E q}{2 m}$ B、一起运动阶段，两物体间的最大静摩擦力逐渐减小 C、两物体间的压力为零时，恰好发生相对滑动 D、两物体间恰好发生相对滑动时，物块速度大小为 $\frac{m g}{B q} - \frac{E}{2 μ B}$

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三、填空题

13. 回旋加速器的构造如图所示，D₁、D₂是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中。工作时交流电的周期和粒子做圆周运动的周期（选填“相等”或“不相等”），粒子经电场加速，经磁场回旋，获得的最大动能由和D形盒的决定，与加速电压无关。

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14. 一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转。现把它与一个线圈串联，将磁铁从线圈上方插入或拔出，如图所示。请完成下列填空：

(1)、图（甲）中灵敏电流计指针的偏转方向为；（填“偏向正极”或“偏向负极”）

(2)、图（乙）中磁铁下方的极性是；（填“N极”或“S极”）

(3)、图（丙）中磁铁的运动方向是；（填“向上”或“向下”）

(4)、图（丁）中线圈从上向下看的电流方向是。（填“顺时针”或“逆时针”）

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四、解答题

15. 如图所示，两平行金属导轨间的距离 $L = 0.25 m$ ，金属导轨所在的平面与水平面夹角 $θ = 30 °$ ，金属导轨的一端接有电动势 $E = 12 V$ 、内阻 $r = 0.50 Ω$ 的直流电源。现把一个质量 $m = 0.2 k g$ 的导体棒 $a b$ 放在金属导轨上，它与导轨间的动摩擦因数 $μ = \frac{\sqrt{3}}{6}$ ，整个装置放在磁感应强度大小 $B = 0.8 T$ 、垂直导轨平面向上的匀强磁场中，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻 $R_{0} = 3.5 Ω$ ，金属导轨电阻不计，重力加速度 $g$ 取 $10 m / s^{2}$ 。

(1)、求导体棒受到的摩擦力的大小和方向；

(2)、若磁感应强度的方向不变而大小可以变化，要使导体棒能静止，求磁感应强度大小 $B$ 的取值范围。

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16. 如图所示，一束质量为 $m$ 、电荷量为 $q$ 的粒子，恰好沿直线从两带电平行板正中间通过，沿圆心方向进入右侧圆形匀强磁场区域，粒子经过圆形磁场区域后，其运动方向与入射方向的夹角为 $θ$ （弧度）。已知两平行板间与右侧圆形区域内的磁场的磁感应强度大小均为 $B$ ，方向均垂直纸面向里，两平行板间电势差为 $U$ ，间距为 $d$ ，不计空气阻力及粒子重力的影响，求：

(1)、粒子进入圆形磁场的速率 $v_{0}$ ；

(2)、粒子在圆形磁场区域中运动的时间 $t$ ；

(3)、圆形磁场区域的半径 $R$ 。

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17. 如图所示，平面直角坐标系的第二象限内存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为 $m$ 、电荷量为 $+ q$ 的小球从 $A$ 点以速度 $v_{0}$ 沿直线 $A O$ 运动， $A O$ 与 $x$ 轴负方向成 $5 3^{∘}$ 角。在 $y$ 轴与 $M N$ 之间的区域I内加一电场强度最小的匀强电场后，可使小球继续做直线运动到 $M N$ 上的 $C$ 点， $M N$ 与 $P Q$ 之间区域II内存在宽度为 $d$ 的竖直向上匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，小球在区域II内做匀速圆周运动并恰好不能从右边界飞出，已知小球在 $C$ 点的速度大小为 $2 v_{0}$ ，重力加速度为 $g$ ， $s i n 5 3^{∘} = 0.8$ ， $c o s 5 3^{∘} = 0.6$ ，求：

(1)、第二象限内电场强度 $E_{1}$ 的大小和磁感应强度 $B_{1}$ 的大小；

(2)、区域I内最小电场强度 $E_{2}$ 的大小和方向；

(3)、区域II内电场强度 $E_{3}$ 的大小和磁感应强度 $B_{3}$ 的大小。

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18. 如图所示，坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场，Y轴为两种场的分界面，图中虚线为磁场区域的右边界，现有一质量为m，电荷量为 $- q$ 的带电粒子从电场中坐标位置（ $- l$ ， 0）处，以初速度v₀沿x轴正方向开始运动，且已知 $l = \frac{m {v_{0}}^{2}}{q E}$ （重力不计），试求：

(1)、带电粒子进入磁场的速度和方向

(2)、使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中，磁场的宽度d应满足的条件。

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