四川省仪陇名校2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题

试卷更新日期：2024-05-10 类型：月考试卷

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一、单项选择题（本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的A、B、C、D四个选项中，只有一项是正确的，将符合题意的选项用2B铅笔涂在答题卡上）

1. 下列说法正确的是（　　）

A、有感应电流就一定有感应电动势 B、带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用 C、感应电流的磁场方向总是和引发感应电流的磁场方向相反 D、电场、电场线、磁场、磁感线都是客观存在的物质

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2. 如图所示，两根在同一水平面内、相互平行的长直导线A和B分别通有方向相同的电流I₁和I₂ ，且I₁>I₂。a点位于两根导线的正中间。不考虑地磁场的影响。下列说法中正确的是（　　）

A、导线A和B间的安培力是斥力 B、A受的安培力比B受的安培力大 C、a点处的磁感应强度方向垂直纸面向里 D、a点处的磁感应强度方向垂直纸面向外

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3. 如图所示，用细橡皮筋悬吊一轻质线圈，置于固定直导线上方，两者在同一竖直平面内，线圈可以自由运动，当给两者通以图示电流时，线圈将（　　）

A、远离直导线，两者仍在同一竖直平面内 B、靠近直导线，两者仍在同一竖直平面内 C、靠近直导线，同时发生旋转 D、远离直导线，同时发生旋转

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4. 在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的“花瓣”形线框，磁场方向垂直于线框平面，a、c两点接一直流电源，电流方向如图所示。已知abc边受到的安培力大小为F ，则整个线框所受安培力大小为（　　）

A、5F B、6F C、 $\frac{6}{5} F$ D、 $\frac{1}{5} F$

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5. 如图所示，一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，当加有与侧面垂直的匀强磁场B ，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面M、N间电压为U ，已知自由电子的电荷量为e ，下列说法中正确的是（　　）

A、M板比N板电势高 B、导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大 C、导体中自由电子定向移动的速度为 $v = \frac{U}{B d}$ D、导体单位体积内的自由电子数为 $n = \frac{q b B}{m}$

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6. 如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈 $M$ 相连。导线圈 $N$ 在 $M$ 的中间，与 $M$ 共面放置。要使 $N$ 中获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒 $a b$ 的运动情况可能是（）

A、向右匀速运动 B、向右加速运动 C、向左加速运动 D、向左减速运动

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7. 一重力不计的带电粒子以初速度 $v_{0}$ 先后穿过宽度相同且紧邻在一起的有明显边界的匀强电场E和匀强磁场B，如图甲所示，电场和磁场对粒子总共做功 $W_{1}$ ；若把电场和磁场正交叠加，如图乙所示，粒子仍以 $v_{0} < \frac{E}{B}$ 的初速度穿过叠加场区对粒子总共做功 $W_{2}$ ，比较 $W_{1}$ 、 $W_{2}$ 的绝对值大小（　　）

A、 $W_{1} = W_{2}$ B、 $W_{1} > W_{2}$ C、 $W_{1} < W_{2}$ D、可能 $W_{1} > W_{2}$ 也可能 $W_{1} < W_{2}$

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二、多项选择题（本大题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有错的得0分。）

8. 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交流电极相连接的两个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，两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，下列说法正确的是（　　）

A、仅增大狭缝间的加速电压，则同一粒子射出加速器时的动能增大 B、仅增大磁场的磁感应强度且使电场变化周期与粒子做圆周运动周期相同，则同一粒子射出加速器时的动能增大 C、仅增大D形金属盒的半径，则同一粒子射出加速器时的速度不变 D、加速电场周期不变，比荷不同的粒子不能用同一加速器进行加速

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9. 如图所示，一等腰直角三角形线圈匝数为n ， ab、bc边长均为L ，线圈电阻为R。线圈平面与匀强磁场垂直，且一部分处在磁场中，三角形与磁场边界的交点为d、e ，其中d、e分别为边ac、bc的中点，在 $Δ t$ 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到3B ，在此过程中（）

A、线圈中的磁通量增加量为 $\frac{3 n B L^{2}}{4}$ B、线圈中产生的感应电动势大小为 $\frac{3 n B L^{2}}{4 Δ t}$ C、线圈中产生的感应电流大小为 $\frac{3 n B L^{2}}{2 R Δ t}$ D、线圈整体所受安培力大小增加了 $\frac{3 n^{2} B^{2} L^{3}}{4 R Δ t}$

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10. 如图所示为质谱仪原理示意图。由粒子源射出的不同粒子先进入速度选择器，部分粒子通过速度选择器的小孔进入偏转磁场，最后打在MN之间的照相底片上。已知速度选择器内的电场的场强为E，磁场磁感应强度为B₀ ，偏转磁场的磁感应强度为2B₀ ， S₁、S₂、S₃是三种不同的粒子在照相底片上打出的点。忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用，则下列说法正确的是（）

A、打在 $S_{3}$ 位置的粒子速度最大 B、如果射入偏转磁场的粒子质量为 $m$ 、电荷量为 $q$ ，则粒子的轨迹半径为 $\frac{m E}{2 q B_{0}^{2}}$ C、如果氕 $(_{1}^{1} H)$ 核和氘 $(_{1}^{2} H)$ 核都进入偏转磁场，则其在磁场中运动的时间之比为1：2 D、如果电荷量均为 $q$ 的两种粒子分别打在 $S_{1} 、 S_{3}, S_{1} S_{3} = Δ x$ ，则其质量之差 $m_{3} - m_{1} = \frac{q B_{0}^{2} \cdot Δ x}{E}$

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三、实验探究题（本题共2小题，每空2分，共14分）

11. 某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。

(1)、实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度 $Δ d$ ，如图乙所示，则 $Δ d =$ $m m$ ；若实验中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示，其读数为 $m m$ 。（但这种做法不合理。遮光条的宽度越小，小车经过遮光条时的平均速度越接近小车的瞬时速度，遮光条的宽度越大，小车的速度误差越大，不能用宽金属片替代遮光条）

(2)、在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间 $Δ t$ 内感应电动势的平均值 $E$ ，改变速度多次实验，得到多组数据。

(3)、得到多组 $Δ t$ 与 $E$ 数据之后，若以 $E$ 为纵坐标、以 $Δ t$ 为横坐标作出 $E - Δ t$ 图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以为横坐标。

(4)、其他条件都不变，若换用匝数加倍线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线图像斜率（填“减半”“不变”或“加倍”）。

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12. 某同学利用台秤（与磁铁间没有磁力作用）来测量蹄形磁铁磁极之间的磁感应强度，装置如图所示。该同学把台秤放在水平桌面上，再把磁铁、铁架台放在台秤上，在铁架台横梁上系两条绝缘细绳，把一根铜条水平吊在磁极之间，并让铜条与磁感线垂直。已知蓄电池的电动势为E ，蓄电池内电阻为r ，铜条的电阻为R ，铜条在磁场中的长度为L。

(1)、按图连接好电路，闭合开关之前记录下台秤的示数为 $F_{0}$ ，闭合开关后发现台秤的示数没有变化，仍等于 $F_{0}$ ，不能测量出磁感应强度，经检查电路完好，请指出进一步操作正确的是____。

A、将铜条竖直悬挂 B、将铁架台从台秤上移下置于水平桌面上 C、将磁铁水平旋转180度 D、将电源正负极反向再次连入电路

(2)、在（1）正确调试基础上，保证其它条件不变，闭合开关后，台秤示数为 $F_{1}$ ，根据图中的电源“+”“ $-$ ”以及磁铁“N”“S”的标识，判断 $F_{1}$ $F_{0}$ （填“＞”或“＜”）。

(3)、匀强磁场的磁感应强度测量值为 $B =$ （由E、r、R、F₁、F₂、L表示）。

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四、计算题（本大题共3小题，共43分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出答案的，不能得分，有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

13. 如图所示，在竖直平面内有一个半径为R ，质量为M的金属圆环，圆环平面与纸面平行，圆环恰好有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁场的水平边界与圆环相交于P、Q点。用绝缘轻绳把放在斜面上的滑块通过定滑轮与圆环相连。当圆环中通有逆时针方向大小为I的电流时，滑块保持静止。已知斜面倾角为30°，斜面和滑轮均光滑，重力加速度为g。求：

(1)、滑块质量m；

(2)、若圆环电流I大小不变，方向突然变为顺时针方向时，滑块的瞬时加速度为多大。

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14. 如图所示，无限长平行光滑金属导轨位于水平面内，间距L=1m，导轨左端cd处接有阻值R =1.5电阻，空间中存在磁感应强度大小B=2T的匀强磁场，磁场方向竖直向下。质量m=0.2kg、有效电阻r=0.5Ω的导体棒ab ，在F=12N、方向向右的水平外力作用下向右匀速运动，一段时间后撤去外力F ，导体棒ab最终静止。导体棒ab始终与导轨垂直且接触良好，线框的电阻不计。求：

(1)、导体棒ab向右匀速运动的速度大小v；

(2)、撤去外力到最终静止的过程中，导体棒ab上产生的焦耳热Q。

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15. 如图所示，在 $x O y$ 平面内，直线 $O M$ 与 $x$ 轴正方向夹角为45°，直线 $O M$ 左侧存在平行于 $y$ 轴的匀强电场，方向沿 $y$ 轴负方向。直线 $O M$ 右侧存在垂直 $x O y$ 平面向里的磁感应强度为 $B$ 的匀强磁场。一带电量为 $q$ ，质量为 $m$ 带正电的粒子（忽略重力）从原点 $O$ 沿 $x$ 轴正方向以速度 $v_{0}$ 射入磁场。当粒子第三次经过直线 $O M$ 时，电场方向突然调整为垂直于直线 $O M$ 斜向右下方，电场强度的大小不变，粒子恰好从电场中回到原点 $O$ 。粒子通过边界时，其运动不受边界的影响。求：

(1)、粒子第一次在磁场中做圆周运动的半径和周期；

(2)、匀强电场电场强度的大小；

(3)、从 $O$ 点射出至第一次回到 $O$ 点所用的时间。

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