精品解析：安徽省亳州市涡阳县蔚华中学2023-2024学年高二下学期6月月考物理试题

2023~2024春学期高二年级第三次月考 物 理 考生注意： 1. 本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。 2. 答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。 3. 考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 4. 本卷命题范围：选择性必修第二册第一章至第二章第2节。 一、选择题（本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第9~10题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 如图所示，在均匀分布的磁场中，放置一个闭合的匝数为n的线圈，线圈面积为S，线圈平面与磁场方向垂直。下列说法正确的是（ ） A. 若磁感应强度大小为B，则穿过线圈磁通量为nBS B. 磁感应强度越大线圈中产生的感应电动势越大 C. 磁感应强度变化越快，线圈中产生的感应电动势越大 D. 磁感应强度变化越大，线圈中产生的感应电动势越大 2. 图中的d为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向外。则开关S接通后，导线d所受安培力的方向（　　） A. 向上 B. 向下 C. 向左 D. 向右 3. 如图所示，AC是一个用导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，圆弧半径为R，将其放置在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。当在该导线中通以由A到C、大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是（　　） A. BIR，垂直AC的连线指向左下方 B. ，垂直AC的连线指向右上方 C. ，垂直AC的连线指向左下方 D. ，垂直AC的连线指向右上方 4. 如图所示，用绝缘轻丝线吊一质量为0.1kg的带电塑料小球在竖直平面内摆动，水平磁场垂直于小球摆动的平面，当小球自图示位置摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，若不计空气阻力，重力加速度大小g取，则小球自右侧相同摆角处摆到最低点时悬线上的张力大小为（　　） A. 1N B. 2N C. 4N D. 6N 5. 如图甲所示，面积为的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻，磁场方向垂直于线圈平面向外，已知磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，定值电阻，则0~10s内（　　） A. 线圈感应电动势均匀增大 B. 电流自下而上流经电阻R C. 通过电阻R的电荷量为0.15C D. a、b两点间电压 6. 利用质谱仪测量氢元素的同位素，如图所示，让氢元素的三种同位素氕、氘、氚（、、）的离子流从容器A下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条质谱线，以下说法正确的是（　　） A. a质谱线对应是氚离子 B. 进入磁场时，氕、氘、氚速率相等 C. 进入磁场时，氕离子的动量最大 D. 氕、氘、氚在磁场中运动时间相等 7. 如图所示，边长为l的正方形abcd区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，某时刻一带正电粒子从a点沿着ab方向以速度v进入磁场中，粒子恰好由cd边的中点射出磁场，已知粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子重力，则匀强磁场的磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 8. 通过一单匝闭合线圈的磁通量为Φ，Φ随时间的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（       ） A. 内线圈中的电动势在均匀增加 B. 第末线圈中的感应电动势是 C. 第末线圈中的瞬时电动势比末的小 D. 第末和末的瞬时电动势的方向相同 9. 如图所示，一带电微粒在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，匀强电场方向竖直向下，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，带电微粒的质量为m，带电量为q，圆周运动的半径为R，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A. 匀强电场的场强为 B. 带电微粒带正电 C. 带电微粒速度大小为 D. 带电微粒做圆周运动的周期为 10. 如图甲所示，边长为a的正方形导线框ABCD位于纸面内，匀强磁场区域宽为，磁场方向垂直于纸面向里。导线框以垂直于磁场边界的恒定速度v通过该磁场区域，导线框四条边电阻均为R，在运动过程中，线框AB边始终与磁场区域的边界平行。线框刚进入磁场的时刻为，线框中感应电流随时间变化的规律（即图像）如图乙所示，则（　　） A. 在第1s内，线框中感应电流为逆时针方向，大小恒定为0.3A B. 在第2s内，感应电流大小为0，所以此时穿过线框的磁通量也为0 C. 在第3s内，线框中感应电流方向为顺时针方向，大小恒定为0.3A D. 在第1s内，线框中A、B两点间电压大小为0.9R 二、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 某同学用楞次定律判断线圈中导线的缠绕方向。器材有：一个绕向未知的线圈，一个条形磁铁，一只多用电表，导线若干。 （1）在使用多用电表时，该同学应该先调节____（填“a”“b”或“c”），使指针指在左端零刻度线处。然后，该同学想使用10mA的挡位，应该调节____（填“a”“b”或“c”），并将多用电表和线圈按图甲连接。 （2）实验中发现条形磁铁插入得越快，多用电表的指针偏角____（填“越大”或“越小”）；为了使条形磁铁N极向下插入线圈时，多用电表的指针向右偏转，导线的缠绕方向应和图乙中的____（填“A”或“B”）相同。 12. 图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长，E为直流电源，R为电阻箱，A为电流表，S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线，不计一切摩擦阻力。 （1）在图中画线连接成实验电路图______。 （2）完成下列主要实验步骤中的填空。 ①按图接线； ②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m1； ③闭合开关S，调节R阻值使电流大小适当，在托盘内继续加入适量细沙，D重新处于平衡状态；然后读出______，并用天平称出细沙总质量m2； ④用米尺测量D的底边长度l。 （3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B=______。 （4）根据以上操作可知磁感应强度方向垂直纸面向______。 三、计算题（本题共3小题，共计44分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，平行金属导轨倾角为，宽，在导轨上端接入电源和滑动变阻器。已知电源电动势，内阻，金属棒ab的质量，金属棒ab的电阻，金属棒与两导轨垂直并接触良好，导轨光滑且电阻不计。整个装置处于磁感应强度、垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。重力加速度取，，，若金属棒在导轨上保持静止，求： （1）金属棒ab所受到安培力大小和方向； （2）通过金属棒的电流大小； （3）滑动变阻器R接入电路中的阻值。 14. 如图所示，在半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m，电荷量为q的带电粒子从P点沿半径PO方向进入匀强磁场中，从圆周上A点离开磁场，测得P到A的距离为。粒子最终落在磁场右侧的竖直屏上的Q点（图中未画出），屏到圆心O的距离为，粒子重力不计。求： （1）该粒子的速度大小； （2）该粒子从P点到Q点的运动时间。 15. 如图所示，在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度，有一水平放置的光滑金属框架，宽度为，框架上放置一质量为0.5kg、接入电路的阻值为的金属杆和一阻值为的定值电阻，金属杆长度也为0.5m且与框架垂直并接触良好，框架电阻不计，若杆在水平外力的作用下以恒定速度向右沿框架做匀速直线运动，并计时开始。则： （1）在0~2s内平均感应电动势和水平外力分别是多少？ （2）在0~2s内通过电阻的电荷量是多少？ （3）2s后撤去外力，从开始，全过程中金属杆上产生的焦耳热是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023~2024春学期高二年级第三次月考 物 理 考生注意： 1. 本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。 2. 答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。 3. 考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 4. 本卷命题范围：选择性必修第二册第一章至第二章第2节。 一、选择题（本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第9~10题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 如图所示，在均匀分布的磁场中，放置一个闭合的匝数为n的线圈，线圈面积为S，线圈平面与磁场方向垂直。下列说法正确的是（ ） A. 若磁感应强度大小为B，则穿过线圈的磁通量为nBS B. 磁感应强度越大线圈中产生的感应电动势越大 C. 磁感应强度变化越快，线圈中产生感应电动势越大 D. 磁感应强度变化越大，线圈中产生的感应电动势越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．若磁感应强度大小为B，则穿过线圈的磁通量为BS，A错误； BCD．根据法拉第电磁感应定律 磁感应强度变化越快，线圈中产生的感应电动势越大，BD错误C正确。 故选C。 2. 图中的d为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向外。则开关S接通后，导线d所受安培力的方向（　　） A. 向上 B. 向下 C. 向左 D. 向右 【答案】B 【解析】 【详解】在开关S接通后，电流由左侧流入电磁铁，则由安培定则可知，电磁铁右侧为N极，故导线所在处的磁场向左，由左手定则可知，导线所受安培力方向向下。 故选B。 3. 如图所示，AC是一个用导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，圆弧半径为R，将其放置在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。当在该导线中通以由A到C、大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是（　　） A. BIR，垂直AC的连线指向左下方 B. ，垂直AC连线指向右上方 C. ，垂直AC的连线指向左下方 D. ，垂直AC的连线指向右上方 【答案】C 【解析】 【详解】圆弧导线AC在磁场中的有效长度为 则安培力大小为 根据左手定则判断出安培力方向为垂直AC的连线指向左下方。 故选C。 4. 如图所示，用绝缘轻丝线吊一质量为0.1kg的带电塑料小球在竖直平面内摆动，水平磁场垂直于小球摆动的平面，当小球自图示位置摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，若不计空气阻力，重力加速度大小g取，则小球自右侧相同摆角处摆到最低点时悬线上的张力大小为（　　） A. 1N B. 2N C. 4N D. 6N 【答案】C 【解析】 【详解】设小球自图示位置摆到最低点时速度大小为v，则有 此时 当小球自右方相同摆角处摆到最低点时，速度大小仍为v，洛伦兹力方向发生变化，此时有 解得 ABD错误，C正确 故选C。 5. 如图甲所示，面积为的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻，磁场方向垂直于线圈平面向外，已知磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，定值电阻，则0~10s内（　　） A. 线圈感应电动势均匀增大 B. 电流自下而上流经电阻R C. 通过电阻R的电荷量为0.15C D. a、b两点间电压 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律 为定值，故A错误； B．根据楞次定律知，电流为顺时针方向，故自上而下流过电阻R，故B错误； C．根据闭合电路欧姆定律 故0~10s内 故C错误； D．根据B项分析知，电流为顺时针方向，b点为电流流出方向，电势最高，a点电势最低，故 故D正确。 故选D。 6. 利用质谱仪测量氢元素的同位素，如图所示，让氢元素的三种同位素氕、氘、氚（、、）的离子流从容器A下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条质谱线，以下说法正确的是（　　） A. a质谱线对应的是氚离子 B. 进入磁场时，氕、氘、氚速率相等 C. 进入磁场时，氕离子的动量最大 D. 氕、氘、氚在磁场中运动的时间相等 【答案】A 【解析】 【详解】AD．在磁场中 解得 氕、氘、氚三种离子电量相等，氚离子质量最大，所以氚离子做圆周运动半径和周期最大，在磁场中运动的时间最长，对应的质谱线是，选项A正确，D错误； BC．根据动能定理有 进入磁场时动量为 因为氕、氘、氚三种离子电量相等，所以进入磁场时，动能相等，而质量不同，氕、氘、氚速率不同，氚离子质量最大，所以进入磁场时，氚离子动量最大，选项BC错误。 故选A。 7. 如图所示，边长为l的正方形abcd区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，某时刻一带正电粒子从a点沿着ab方向以速度v进入磁场中，粒子恰好由cd边的中点射出磁场，已知粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子重力，则匀强磁场的磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】令粒子运动轨道半径为r，由几何关系有 解得 根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得 故选A。 8. 通过一单匝闭合线圈的磁通量为Φ，Φ随时间的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（       ） A. 内线圈中的电动势在均匀增加 B. 第末线圈中的感应电动势是 C. 第末线圈中的瞬时电动势比末的小 D. 第末和末的瞬时电动势的方向相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律有 由图像得内线圈中的磁通量均匀增加，所以内线圈中的电动势不变，A错误； B．内线圈中的感应电动势大小是 B正确； C．第末线圈中的瞬时电动势大小是 第末线圈中的瞬时电动势大小是 C错误； D．磁通量增加，磁通量减少，则第末和末的瞬时电动势的方向相反，D错误。 故选B。 9. 如图所示，一带电微粒在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，匀强电场方向竖直向下，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，带电微粒的质量为m，带电量为q，圆周运动的半径为R，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A. 匀强电场的场强为 B. 带电微粒带正电 C. 带电微粒速度大小为 D. 带电微粒做圆周运动的周期为 【答案】AC 【解析】 【详解】AB.带电微粒在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，电场力和重力平衡，即有 可得 电场力方向竖直向上，与电场方向相反，所以粒子带负电，故A正确，B错误； C.带电微粒做圆周运动的半径为R，根据洛伦兹力提供向心力可得 可得 故C正确； D.带电微粒做圆周运动的周期 选项D错误。 故选AC。 10. 如图甲所示，边长为a的正方形导线框ABCD位于纸面内，匀强磁场区域宽为，磁场方向垂直于纸面向里。导线框以垂直于磁场边界的恒定速度v通过该磁场区域，导线框四条边电阻均为R，在运动过程中，线框AB边始终与磁场区域的边界平行。线框刚进入磁场的时刻为，线框中感应电流随时间变化的规律（即图像）如图乙所示，则（　　） A. 在第1s内，线框中感应电流为逆时针方向，大小恒定为0.3A B. 在第2s内，感应电流大小为0，所以此时穿过线框的磁通量也为0 C. 在第3s内，线框中感应电流方向为顺时针方向，大小恒定为0.3A D. 在第1s内，线框中A、B两点间电压大小为0.9R 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知在第1s内（线圈进入磁场的过程）感应电流的方向为逆时针，由乙图可知感应电流大小为0.3A，故A正确； B．根据乙图结合甲图可知在第2s内线圈完全进入磁场，感应电流为零，但通过线圈的磁通量最大，不为零，故B错误； C．第3s内线圈穿出磁场，根据右手定则可知，感应电流方向为顺时针，由乙图可知电流大小为0.3A，故C正确； D．1s内，AB相当于电源，则有 故D正确。 故选ACD。 二、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 某同学用楞次定律判断线圈中导线的缠绕方向。器材有：一个绕向未知的线圈，一个条形磁铁，一只多用电表，导线若干。 （1）在使用多用电表时，该同学应该先调节____（填“a”“b”或“c”），使指针指在左端零刻度线处。然后，该同学想使用10mA的挡位，应该调节____（填“a”“b”或“c”），并将多用电表和线圈按图甲连接。 （2）实验中发现条形磁铁插入得越快，多用电表的指针偏角____（填“越大”或“越小”）；为了使条形磁铁N极向下插入线圈时，多用电表的指针向右偏转，导线的缠绕方向应和图乙中的____（填“A”或“B”）相同。 【答案】（1） ①. ②. （2） ①. 越大 ②. B 【解析】 【小问1详解】 [1][2]多用表使用前，应该先进行机械调零，先调节a，使用10mA的挡位，应该调节c。 【小问2详解】 [1][2]条形磁铁插入得越快，磁通量变化得越快，多用电表的指针偏角越大。将条形磁铁N极向下插入线圈时，线圈中磁通量向下增大，为使此时多用电表的指针向右偏转，即产生从红表笔流人的感应电流，由安培定则和楞次定律可知，导线的缠绕方向应和图乙中的B相同。 12. 图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长，E为直流电源，R为电阻箱，A为电流表，S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线，不计一切摩擦阻力。 （1）在图中画线连接成实验电路图______。 （2）完成下列主要实验步骤中的填空。 ①按图接线； ②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m1； ③闭合开关S，调节R的阻值使电流大小适当，在托盘内继续加入适量细沙，D重新处于平衡状态；然后读出______，并用天平称出细沙总质量m2； ④用米尺测量D的底边长度l。 （3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B=______。 （4）根据以上操作可知磁感应强度方向垂直纸面向______。 【答案】（1） （2）电流表的示数I （3） （4）外 【解析】 【小问1详解】 【小问2详解】 使D重新处于平衡状态；然后读出电流表示数I，用天平称出细沙的质量m2。 【小问3详解】 根据平衡条件有 解得 【小问4详解】 闭合开关后，继续添加沙子才能平衡，可知安培力的方向向下，根据左手定则可得，磁场方向垂直纸面向外。 三、计算题（本题共3小题，共计44分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，平行金属导轨倾角为，宽，在导轨上端接入电源和滑动变阻器。已知电源电动势，内阻，金属棒ab的质量，金属棒ab的电阻，金属棒与两导轨垂直并接触良好，导轨光滑且电阻不计。整个装置处于磁感应强度、垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。重力加速度取，，，若金属棒在导轨上保持静止，求： （1）金属棒ab所受到的安培力大小和方向； （2）通过金属棒的电流大小； （3）滑动变阻器R接入电路中的阻值。 【答案】（1），沿导轨向上；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）金属棒静止在金属导轨上受到重力、支持力和沿斜面向上的安培力，由平衡条件可知 代入数据得 根据左手定则可知，方向沿导轨向上。 （2）根据 结合上述解得 （3）设滑动变阻器接入电路的阻值为R，根据闭合电路欧姆定律得 解得 14. 如图所示，在半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m，电荷量为q的带电粒子从P点沿半径PO方向进入匀强磁场中，从圆周上A点离开磁场，测得P到A的距离为。粒子最终落在磁场右侧的竖直屏上的Q点（图中未画出），屏到圆心O的距离为，粒子重力不计。求： （1）该粒子的速度大小； （2）该粒子从P点到Q点的运动时间。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据题意做出粒子的运动轨迹如图所示 根据几何关系，有 解得 可得该粒子轨迹半径 设该粒子人射速度为，由洛伦兹力充当向心力有 解得 （2）粒子的周期为 则粒子在磁场中运动的时间为 由几何关系得 则粒子出磁场后运动的时间为 粒子从点到点的运动时间 15. 如图所示，在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度，有一水平放置的光滑金属框架，宽度为，框架上放置一质量为0.5kg、接入电路的阻值为的金属杆和一阻值为的定值电阻，金属杆长度也为0.5m且与框架垂直并接触良好，框架电阻不计，若杆在水平外力的作用下以恒定速度向右沿框架做匀速直线运动，并计时开始。则： （1）在0~2s内平均感应电动势和水平外力分别多少？ （2）在0~2s内通过电阻的电荷量是多少？ （3）2s后撤去外力，从开始，全过程中金属杆上产生的焦耳热是多少？ 【答案】（1），；（2）1C；（3）1.5J 【解析】 【详解】（1）在0~2s内金属杆向右沿框架做匀速直线运动，可知平均电动势等于瞬时电动势，则有 根据闭合电路欧姆定律可得 根据受力平衡可得 （2）在0~2s内通过电阻的电荷量为 （3）在0~2s内金属杆上产生的焦耳热为 2s后撤去外力，从撤去外力后到金属杆停下过程，根据能量守恒可得回路产生的总焦耳热为 则从撤去外力后到金属杆停下过程，金属杆上产生的焦耳热为 从开始，全过程中金属杆上产生的焦耳热为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$