山东省名校联盟2021-2022学年高二下学期物理质量检测联合调考试卷（B2）

试卷更新日期：2022-04-21 类型：月考试卷

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一、单选题

1. 冶炼金属的高频感应炉的示意图如图所示，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化。这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属。该炉的加热原理是（）

A、利用线圈中电流产生的焦耳热 B、利用线圈中电流产生的磁场对被冶炼金属产生磁化而加热 C、利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 D、给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电，从而产生焦耳热

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2. 如图所示，灯泡A、B完全相同，L是电阻不计的电感线圈，如果断开开关 $S_{1}$ ，闭合 $S_{2}$ ， A、B两灯都能发光．如果最初 $S_{1}$ 是闭合的， $S_{2}$ 是断开的，则以下说法正确的是（）

A、刚一闭合 $S_{2}$ ， A灯立即亮，B灯则延迟一段时间才亮 B、刚闭合 $S_{2}$ 时，线圈L中的电流很大 C、闭合 $S_{2}$ 以后，A灯变亮，B灯一直不亮 D、先闭合 $S_{2}$ 电路达到稳定后，再断开 $S_{2}$ 时，A灯立即熄灭，B灯先亮一下然后熄灭

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3. 如图所示，直导线与铝环位于同一平面内固定不动，要使铝环内产生如图所示方向的感应电流中，则直导线中电流方向及电流大小变化情况可能是（）

A、电流方向为M到N，电流不变 B、电流方向为N到M，电流不变 C、电流方向为M到N，电流逐渐增大 D、电流方向为N到M，电流逐渐增大

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4. 如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为 $θ$ ，若仅改变下列一个条件，能够使夹角 $θ$ 变小的是（）

A、减小金属棒的质量 B、增大磁感应强度 C、减小金属棒中的电流 D、增大两等长轻质细线的长度

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5. 为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，加垂直于上下底面磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个面内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量（单位时间内流出的污水体积），下列说法中正确的是（）

A、若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高 B、前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子较多无关 C、电压表的示数与污水中离子浓度有关 D、污水流量Q与U成正比，与a、b、c无关

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6. 如图所示，两平行金属导轨处于同一水平面内，在两导轨一端上放置一质量为m、长度为l的金属杆 $a b$ ，两导轨的另一端与电源、滑动变阻器、电流表构成闭合回路。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成 $θ = 37 °$ 角斜向上。刚开始，滑动变阻器连入电路的电阻最大， $a b$ 静止在水平导轨上，调节滑动变阻器滑片的位置，发现当电流表的示数为I时，金属杆 $a b$ 刚要开始滑动，已知金属杆与导导轨间的滑动摩擦力近似等于它们之间的最大静摩擦力， $s i n 37 ° = 0.6$ ， $c o s 37 ° = 0.8$ 。则金属杆与导轨间的动摩擦因数为（）

A、 $\frac{B I l}{m g}$ B、 $\frac{4 B I l}{5 m g - 3 B I l}$ C、 $\frac{3 B I l}{5 m g + 4 B I l}$ D、 $\frac{3 B I l}{5 m g - 4 B I l}$

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7. 如图所示，空间内存在一个宽度为L、有竖直边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。现将一个尺寸如图所示的闭合等腰梯形导线框，从图示位置开始沿水平向右方向匀速通过磁场区域，则导线框中感应电流I随时间t变化的图像中可能正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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8. 如图甲所示，“ $∠$ ”型金属支架 $A O C$ 固定在水平面内，支架处在垂直于水平面的匀强磁场中，一金属杆 $E F$ 垂直于 $O C$ 边放在支架上，金属杆与金属支架接触良好，规定磁场的正方向为垂直水平面向下，磁感应强度B随时间 $t$ 变化的规律如图乙所示，若金属杆始终保持不动，则下列说法中正确的是（　　）

A、 $t_{2}$ 时刻金属杆受到摩擦力最大 B、 $t_{4}$ 时刻金属杆受到摩擦力方向水平向右 C、 $t_{1}$ 到 $t_{2}$ 时间内，支架对金属杆的摩擦力先增大后减小 D、 $t_{1}$ 到 $t_{3}$ 时间内，支架对金属杆的摩擦力方向不变

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9. 如图所示，用洛伦兹力演示仪研究带电粒子在匀强磁场中的运动，以虚线表示电极K释放出来的电子束的径迹。在施加磁场之前，电子经加速后沿直线运动，如图甲所示；施加磁场后电子束的径迹，如图乙所示；再调节演示仪可得到图丙所示的电子束径迹。下列说法正确的是（）

A、施加的磁场方向为垂直纸面向外 B、在图乙基础上仅提高电子的加速电压，可得到图丙所示电子束径迹 C、在图乙基础上仅增大磁感应强度，可得到图丙所示电子束径迹 D、图乙与图丙中电子运动一周的时间不相等

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二、多选题

10. 1930年劳伦斯提出回旋加速器的理论，1932年首次研制成功。它的工作原理如图所示，D₁和D₂是两个中空的半圆金属盒，两盒之间有一定的电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。A处的粒子源产生的带电粒子在两盒之间被电场加速后进入磁场中做匀速圆周运动，绕行半圈后粒子再次到达两盒间的缝隙时，这时控制D形盒间电压使其恰好改变正负，于是粒子经过盒间缝隙时再一次被加速，通过电源正负极的交替变化，可使带电粒子经两盒间电场多次加速后获得足够高的能量。若带电粒子在电场中运动的时间可忽略不计，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，则下列说法中正确的是（）

A、带电粒子离开回旋加速器时获得的动能与金属盒的半径有关 B、带电粒子离开回旋加速器时获得的动能与加速电压的大小无关 C、带电粒子在磁场中做圆周运动的周期等于电场变化的周期 D、带电粒子做圆周运动的周期随圆周运动半径的增大而增大

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11. 如图甲所示，电阻不计且间距 $L = 1 m$ 的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值 $R = 2 Ω$ 的电阻，虚线 $O O^{'}$ 下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量 $m = 0.1 kg$ 、电阻不计的金属杆 $a b$ 从 $O O^{'}$ 上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。已知杆 $a b$ 进入磁场时的速度 $v_{0} = 1 m/s$ ，下落 $0.3 m$ 的过程中加速度 $a$ 与下落距离 $h$ 的关系图像如图乙所示，g取 $10 m/ s^{2}$ ，则（　　）

A、匀强磁场的磁感应强度为 $2 T$ B、杆ab下落0.3m时金属杆的速度为 $1.5 m/s$ C、杆ab下落0.3m的过程中电阻 $R$ 上产生的热量为 $0.1 J$ D、杆ab下落0.3m的过程中通过 $R$ 的电荷量为 $0.125 C$

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12. 在如图所示的矩形区域内分布着垂直纸面向外的匀强磁场， $O_{1} O_{2}$ 为磁场分界线，上方区域的磁感应强度大小为 $B_{0}$ 。质量为m、电荷量为 $+ q$ 的粒子从与 $O_{1}$ 点相距为a的P点垂直 $M N$ 射入上方磁场，经Q点第一次进入下方磁场，且 $O_{1} Q = 3 a$ ，磁场沿 $M N$ 、 $K L$ 方向范围足够大，不计粒子重力， $s i n 37 ° = 0.6$ 。则（）

A、粒子射入磁场时的速度大小为 $\frac{5 a q B_{0}}{m}$ B、当下方磁感应强度 $B = \frac{3 B_{0}}{2}$ 时粒子垂直 $M N$ 边界飞出磁场 C、当下方磁感应强度 $B \geq 2 B_{0}$ 时，没有粒子从 $M N$ 边界飞出 D、当下方磁感应强度 $B = 3 B_{0}$ 且 $O_{1} O_{2} = 8 a$ 时，粒子垂直 $K L$ 边界飞出磁场

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三、实验题

13. 某同学利用如图所示的器材来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向，其中L₁为原线圈，L₂为副线圈。

(1)、在给出的实物图中，将实验仪器连成完整的实验电路；

(2)、在实验过程中，除了查清流入电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清的绕制方向（选填“L₁”、“L₂”或“L₁和L₂”）；

(3)、若连接好实验电路并检查无误后，该同学闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏了一下，说明线圈（选填“L₁”、“L₂”或“L₁和L₂”）中有了感应电流。那么开关闭合后，将线圈L₁插入L₂稳定后再迅速拔出时，电流计指针将（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）。

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14. 某实验小组探究影响感应电流方向的因素。所利用的器材有灵敏电流计、线圈、条形磁铁、一节干电池、开关、导线若干。实验步骤如下：
⑴按图甲连接电路，闭合开关，通过观察得到灵敏电流计方向和方向的关系；
⑵记下线圈绕向，将线圈和灵敏电流计连接成如图乙所示的闭合回路；
⑶把条形磁铁N极（或S极）向下插入线圈中，然后从线圈中拔出，每次记下电流计中指针偏转方向，然后根据步骤(1)的结论，判定出方向，从而确定方向；
⑷将实验结果汇总进行分析。由于线圈的横截面积不变，因此磁场的变化就体现了磁通量的变化，该小组发现，当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相同，阻碍磁通量的减小；
⑸总结概括。感应电流具有这样的方向，即。

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四、解答题

15. 图甲所示的螺线管，匝数n=500匝，横截面积S=20cm² ，电阻r=1Ω，与螺线管串联的外电阻R=4Ω，穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。求：

(1)、螺线管中产生的感应电动势的大小；

(2)、开关S断开和闭合两种情况下a、b两点间的电势差分别为多少？

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16. 如图所示，有一宽度为 $L = 1 m$ 的足够长的固定U形平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面的夹角为 $θ = 3 0^{∘}$ ，空间存在范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为 $B = 1 T$ ，方向与导轨平面垂直．将根质量为 $m = 0.2 k g$ ．电阻为 $R = 1 Ω$ 的金属棒ab垂直放在导轨上，ab始终与导轨接触良好．用平行于导轨平面的拉力F作用于ab上，使ab由静止开始沿导轨向上运动，拉力F的功率始终为6W，当ab棒运动了 $1.5 s$ 获得稳定速度，在此过程中，ab棒产生的热量为 $5.8 J$ ，不计导轨电阻，取 $g = 10 m / s^{2} .$ 求

(1)、ab棒达到的稳定速度；

(2)、ab棒从静止开始到达到稳定速度的时间内，通过ab棒横截面的电荷量．

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17. 阿斯顿设计了质谱仪，证实了同位素的存在，真实的质谱仪在允许粒子进入磁场处的狭缝是有一定宽度的，其工作原理如图所示。现有大量的质子和氘核飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，经过加速后，通过宽为L的狭缝MN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，最后打到照相底片上。已知质子和氘核的电荷量均为+e（e为元电荷），质量分别为m和2m，图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的质子的运动轨迹，不考虑质子和氘核的重力及它们之间的相互作用。

(1)、求质子和氘核在磁场中运动的时间之比；

(2)、求质子打在底片上的位置到M点的最小距离x；

(3)、若加速电场的电势差在U₁到U₂（ $U_{2} > U_{1}$ ）之间变化，要使质子和氘核在照相底片上被完全分离，求狭缝宽度L应满足的条件。（用m、e、B、U₁、U₂表示）

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18. 如图甲所示，某空间区域存在两部分匀强磁场，磁感应强度的大小都为B，两部分匀强磁场的分界线是圆心为O点、半径为R的圆，圆内的磁场方向垂直于纸面向外，圆外的磁场方向垂直于纸面向里。现有一质量为m、带电荷量绝对值为e的电子从点沿半径OA方向射出。

(1)、若方向垂直于纸面向里的磁场范围足够大，电子从A点射出后，两次经过分界线，最后恰好返回到A点，求电子在刚开始从A点射出到第一次返回A点的过程中所经历的时间；

(2)、若方向垂直于纸面向里的磁场范围足够大，电子从A点射出后，最后能够返回到A点，求电子在磁场中的运动半径；

(3)、若方向垂直于纸面向里的磁场分布在以O点为圆心，半径为R和2R的两圆之间的区域，如图乙所示，电子从A点射出后仍能返回A点，求电子从A点射出时的最大速度。（已知tan37°= $\frac{3}{4}$ ）

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