精品解析：广东省东莞市万江中学2023-2024学年高二下学期第一次月考（3月）物理试卷

2023~2024学年度第二学期3月月考 命题人： 审题人： 一、单选题（共7题，每题4分，共28分） 1. 如图所示，在等腰直角三角形ABC的顶点上固定三根互相平行的长直导线A、B、C，三导线中通入的电流大小相等，其中导线A、C中的电流方向垂直纸面向外，导线B中的电流方向垂直纸面向里，O为BC边的中点。则（　　） A. 导线A、C之间相互排斥 B. 导线B、C对导线A的合力方向平行于BC向左 C. 导线B在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下 D. 三根导线在O点产生的磁场的磁感应强度方向平行于BC向右 2. 如图所示，间距为且相互平行的导轨固定在水平绝缘桌面，导轨左端与电源连接，电源电动势为，金属棒垂直于导轨放置，整个回路的电阻为。整个空间中存在方向垂直于金属棒且与水平面成角斜向上方的匀强磁场，磁感应强度大小为。取，。若金属棒始终静止，则金属棒受到的摩擦力（ ） A. 方向水平向右，大小为 B. 方向水平向左，大小为 C. 方向水平向右，大小为 D. 方向水平向左，大小为 3. 如图所示，在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。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，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则（　　） A. 粒子带正电荷 B. 粒子速度大小为 C. 粒子在磁场中运动的时间为 D. N与O点相距 4. 如图甲所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈内的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A. t1时刻线圈中的感应电动势最大 B. t2时刻ab的运动方向与磁场方向平行 C. t3时刻线圈平面与中性面垂直 D. t2和t4时刻线圈中感应电流的方向相反 5. 如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图所示，左线圈连着平行导轨和，导轨电阻不计，在垂直于导轨方向上放着金属棒，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是（　　） A. 当金属棒向右匀速运动时，点电势高于点 B. 当金属棒向右匀速运动时，点电势低于点 C. 当金属棒向右加速运动时，点电势高于点 D. 当金属棒向右加速运动时，点电势低于点 6. 甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、霍尔元件的结构示意图，图丁中元件的导电粒子是自由电子。下列说法中正确的是（　　） A. 图甲中增大交变电场的电压可增大粒子的最大动能 B. 图乙中可以判断出通过R的电流方向为从a到b C. 图丙中特定速率的粒子从左右两侧沿轴线进入后都做直线运动 D. 图丁中所通电流和所加磁场如图所示时，左侧N端电势低于右侧M端 7. 如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（　　） A. 在t₁时刻，FN>G，P中有顺时针方向感应电流 B. 在t2时刻，FN=G，P中有顺时针方向感应电流 C. 在t3时刻，FN=G，P中有顺时针方向感应电流 D. 在t₄时刻，FN>G，P中无感应电流 二、多选题（共3题，每题6分，共18分） 8. 当线圈中的电流随时间变化时，线圈产生的磁场也会变化，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。下列关于涡流的应用说法正确的是（　　） A. 图1中当线圈中通以周期性变化的电流时，金属中产生涡流使金属熔化 B. 图2中铁质锅换成陶瓷锅，其加热效果与铁质锅一样 C. 图3中探雷器遇见金属时，金属中涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警 D. 图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，无论铝管有无裂缝，它们都同时从铝管下端管口落出 9. 如图所示，是自感系数很大的线圈，它的电阻可忽略不计，二极管的正向导电电阻为，和是两个完全相同的灯泡，则下列说法中正确的是（　　） A. 闭合，先亮，逐渐变亮 B. 闭合，不亮，逐渐变亮 C. 断开，不亮，亮，然后慢慢熄灭 D. 断开，亮，然后和同时慢慢熄灭 10. 1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机。结构示意图如图，可等效为图所示圆盘中任意一个半径都在切割磁感线，在之间接上电阻，已知转盘匀速转动的角速度为，的长度为，每条半径对应的电阻都为，匀强磁场的磁感应强度为，下列说法正确的是（ ） A. 点电势比点高 B. 通过电阻的电流为 C. 两端的电势差为 D. 电阻上消耗的电功率为 三、实验题（每空2分，共10分） 11. 小张同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。断开开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。 (1)闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针________（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）； (2)闭合开关稳定后，将线圈A从线圈B抽出的过程中，灵敏电流计的指针__________（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）； (3)如图乙所示，为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若周围环境温度急剧上升时，从左向右看，金属环A中电流方向_______（填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将向________（填“左”或“右”）运动，并有________（填“收缩”或“扩张”）的趋势。 四、解答题 12. 饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段之一，其中一种饭卡其内部主要部分是一个多匝线圈，当刷卡机发出电磁信号时，置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化，在线圈处引起电磁感应，产生电信号。其原理可简化为如图甲所示，设线圈的匝数为1200匝，每匝线圈面积均为，线圈的总电阻为，线圈连接一电阻组成闭合回路，其余部分电阻不计。线圈处的磁场可视作匀强磁场，其大小按如图乙所示规律变化（设垂直纸面向里为正方向），求： （1）时线圈产生的感应电动势E的大小； （2）时间内，电阻R产生的焦耳热Q； （3）时间内，通过电阻R的电流方向和电荷量q。 13. 如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为，导轨平面与水平面夹角，导轨上端跨接一定值电阻，整个装置处于方向垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小为，金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持接触良好，金属棒的质量为、电阻为，重力加速度为，现将金属棒由静止释放。沿导轨下滑一定距离时，金属棒速度达到最大值，这个过程中，金属棒沿斜面下滑的距离为2m，求： （1）金属棒的最大加速度； （2）金属棒cd的最大速度； （3）金属棒从释放到速度达到最大值时，电阻R上产生的焦耳热。 14. 如图所示，平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场（电场强度E大小未知），第Ⅳ象限在x轴与之间的区域内存在垂直于平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为的带电粒子以初速度从y轴上点沿x轴正方向开始运动，经过电场后从x轴上的点进入磁场，粒子恰能从磁场的下边界离开磁场。不计粒子重力。求： （1）粒子在Q点速度的大小和与x轴正方向夹角； （2）匀强磁场磁感应强度大小B； （3）粒子在电场、磁场中运动时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023~2024学年度第二学期3月月考 命题人： 审题人： 一、单选题（共7题，每题4分，共28分） 1. 如图所示，在等腰直角三角形ABC的顶点上固定三根互相平行的长直导线A、B、C，三导线中通入的电流大小相等，其中导线A、C中的电流方向垂直纸面向外，导线B中的电流方向垂直纸面向里，O为BC边的中点。则（　　） A. 导线A、C之间相互排斥 B. 导线B、C对导线A的合力方向平行于BC向左 C. 导线B在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下 D. 三根导线在O点产生的磁场的磁感应强度方向平行于BC向右 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据安培定则可以确定电流的磁场方向，根据左手定则可以确定安培力的方向，可知同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，则导线A、C之间相互吸引，故A错误； B．根据上述可知，B对A是斥力，C对A是引力，由于电流大小相等，A到B、C的间距相等，可知，B对A的安培力与C对A的安培力大小相等，根据对称性，结合矢量叠加可知，导线B、C对导线A的合力方向平行于BC向右，故B错误； C．根据安培定则可知，导线B在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下，故C正确； D．导线C在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下，导线A在O点产生的磁场的磁感应强度方向平行于BC向右，导线B在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下，根据矢量叠加可知，三根导线在O点产生的磁场的磁感应强度方向斜向右下方，故D错误。 故选C。 2. 如图所示，间距为且相互平行的导轨固定在水平绝缘桌面，导轨左端与电源连接，电源电动势为，金属棒垂直于导轨放置，整个回路的电阻为。整个空间中存在方向垂直于金属棒且与水平面成角斜向上方的匀强磁场，磁感应强度大小为。取，。若金属棒始终静止，则金属棒受到的摩擦力（ ） A. 方向水平向右，大小为 B. 方向水平向左，大小为 C. 方向水平向右，大小为 D. 方向水平向左，大小为 【答案】A 【解析】 【详解】根据左手定则可知，金属棒受到的安培力方向斜向左上方，对金属棒受力分析如图所示 根据平衡条件可得 联立解得 方向水平向右。 故选A。 3. 如图所示，在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。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，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则（　　） A. 粒子带正电荷 B. 粒子速度大小为 C. 粒子在磁场中运动的时间为 D. N与O点相距 【答案】B 【解析】 【详解】A．粒子进入磁场后沿顺时针方向做圆周运动，由左手定则可知，粒子带负电，故A错误； B．粒子运动轨迹如图所示 由几何知识可知，粒子做圆周运动的轨道半径 粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得 解得 故B正确； C．粒子在磁场中运动的周期 粒子轨迹对应的圆心角为 粒子在磁场中运动的时间为 故C错误； D． N点到O点的距离为 故D错误。 故选B。 4. 如图甲所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈内的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A. t1时刻线圈中的感应电动势最大 B. t2时刻ab的运动方向与磁场方向平行 C. t3时刻线圈平面与中性面垂直 D. t2和t4时刻线圈中感应电流的方向相反 【答案】D 【解析】 【详解】A．t1时刻通过线圈的磁通量最大，此时磁通量的变化率等于零，故感应电动势为零，故A错误； B．t2时刻磁通量为零，线圈与磁场平行，故导线ab的速度方向跟磁感线垂直，故B错误； C．t3时刻线圈的磁通量最大，故此时线圈与中性面重合，故C错误； D．由图可知t2、t4时刻线圈中感应电流方向相反，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图所示，左线圈连着平行导轨和，导轨电阻不计，在垂直于导轨方向上放着金属棒，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是（　　） A. 当金属棒向右匀速运动时，点电势高于点 B. 当金属棒向右匀速运动时，点电势低于点 C. 当金属棒向右加速运动时，点电势高于点 D. 当金属棒向右加速运动时，点电势低于点 【答案】D 【解析】 【详解】AB.金属棒匀速向右运动切割磁感线时，产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向由a→b，b点电势高于a点，c、d端不产生感应电动势，c点与d点等势，故AB错误； CD.金属棒向右加速运动时，b点电势仍高于a点，感应电流增大，穿过右边线圈的磁通量增大，所以右线圈中也产生感应电流，由楞次定律可判断电流从d点流出，在外电路d点电势高于c点，故C错误，D正确。 故选D。 6. 甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、霍尔元件的结构示意图，图丁中元件的导电粒子是自由电子。下列说法中正确的是（　　） A. 图甲中增大交变电场的电压可增大粒子的最大动能 B. 图乙中可以判断出通过R的电流方向为从a到b C. 图丙中特定速率的粒子从左右两侧沿轴线进入后都做直线运动 D. 图丁中所通电流和所加磁场如图所示时，左侧N端电势低于右侧M端 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据 又 解得 即最大动能与电压无关。故A错误； B．根据左手定则可知，等离子体中的正电荷向下偏，负电荷向上偏，所以通过R的电流方向为从b到a。故B错误； C．根据 解得 当粒子速度方向发生变化，电场力方向不变，但是洛伦兹力方向反向，无法与电场力相平衡，则无法匀速直线运动。故C错误； D．根据左手定则可知霍尔元件中的自由电子向N端偏，所以左侧N端电势低于右侧M端。故D正确。 故选D。 7. 如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（　　） A. 在t₁时刻，FN>G，P中有顺时针方向感应电流 B. 在t2时刻，FN=G，P中有顺时针方向感应电流 C. 在t3时刻，FN=G，P中有顺时针方向感应电流 D. 在t₄时刻，FN>G，P中无感应电流 【答案】C 【解析】 【详解】A．在t₁时刻，线圈Q中电流均匀增加，则穿过线圈P的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈P受磁场力向下，则FN>G，P中感应电流的磁场向上，可知P中有逆时针方向感应电流（从上往下看），选项A错误； B．在t2时刻，线圈Q中电流不变，则P中磁通量不变， P中无感应电流，则此时FN=G，选项B错误； C．在t3时刻，线圈Q中电流正向减小，则穿过线圈P的磁通量向下减小，则根据楞次定律可知，P中感应电流的磁场向下，则P中有顺时针方向感应电流，因此时Q中电流为零，则P不受磁场力，则FN=G，选项C正确； D．在t₄时刻，线圈Q中电流不变，则P中磁通量不变， P中无感应电流，则此时FN=G，选项D错误。 故选C。 二、多选题（共3题，每题6分，共18分） 8. 当线圈中的电流随时间变化时，线圈产生的磁场也会变化，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。下列关于涡流的应用说法正确的是（　　） A. 图1中当线圈中通以周期性变化的电流时，金属中产生涡流使金属熔化 B. 图2中铁质锅换成陶瓷锅，其加热效果与铁质锅一样 C. 图3中探雷器遇见金属时，金属中涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警 D. 图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，无论铝管有无裂缝，它们都同时从铝管下端管口落出 【答案】AC 【解析】 【详解】A．图1中当线圈中通以周期性变化的电流，使金属中产生涡流，利用涡流生热使金属熔化，故 A正确； B．图2中若把铁质锅换成陶瓷锅，这种材料不能产生涡流，不具有加热效果，故B错误； C．图3中探雷器遇见金属时，金属会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警，故C正确； D．小圆柱在无缝铝管中下落时，产生电磁感应，阻力很大，阻碍磁体与导体间的相对运动；小圆柱在有竖直裂缝的铝管中下落时，在侧壁也产生涡流，但对小圆柱产生向上的阻力较小，所以小圆柱穿越无缝管的时间比穿越有缝管的时间长，故D错误。 故选AC。 9. 如图所示，是自感系数很大的线圈，它的电阻可忽略不计，二极管的正向导电电阻为，和是两个完全相同的灯泡，则下列说法中正确的是（　　） A. 闭合，先亮，逐渐变亮 B. 闭合，不亮，逐渐变亮 C. 断开，不亮，亮，然后慢慢熄灭 D. 断开，亮，然后和同时慢慢熄灭 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．闭合，由于二极管加反向电压，则不导通，即不亮，由于线圈感应电动势阻碍电流增加，可知D2所在支路的电流逐渐变大，即逐渐变亮，选项A错误，B正确； CD．断开，由于线圈中的自感电动势阻碍电流减小，则会在二极管、D1和D2中形成新的回路，使二极管导通，即亮，然后和同时慢慢熄灭，选项C错误，D正确。 故选BD。 10. 1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机。结构示意图如图，可等效为图所示圆盘中任意一个半径都在切割磁感线，在之间接上电阻，已知转盘匀速转动的角速度为，的长度为，每条半径对应的电阻都为，匀强磁场的磁感应强度为，下列说法正确的是（ ） A. 点电势比点高 B. 通过电阻的电流为 C. 两端的电势差为 D. 电阻上消耗的电功率为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由右手定则可知，中产生的感应电流由C流向D，则点电势比点高，故A正确； B．回路中的感应电动势为 通过电阻的电流为 故B错误； C．两端的电势差为 故C错误； D．电阻上消耗的电功率为 故D正确。 故选AD。 三、实验题（每空2分，共10分） 11. 小张同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。断开开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。 (1)闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针________（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）； (2)闭合开关稳定后，将线圈A从线圈B抽出的过程中，灵敏电流计的指针__________（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）； (3)如图乙所示，为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若周围环境温度急剧上升时，从左向右看，金属环A中电流方向_______（填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将向________（填“左”或“右”）运动，并有________（填“收缩”或“扩张”）的趋势。 【答案】 ①. 向右偏转 ②. 向左偏转 ③. 逆时针 ④. 左 ⑤. 收缩 【解析】 【详解】(1)[1]如果在断开开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下，说明穿过线圈的磁通量减小，电流计指针向左偏，合上开关后，将滑动变阻器的滑片向右滑动时，电阻变小，流过线圈的电流变大，那么穿过线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏转。 (2)[2]将线圈A从线圈B抽出的过程中，穿过线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏转。 (3)[3]由图乙可知根据右手螺旋定则可判断螺线管磁场方向向右；当周围环境温度急剧上升时，热敏电阻的阻值减小，回路中电流增加，穿过金属环A的磁通量增加，根据楞次定律可知产生向左的感应磁场，再由右手螺旋定则可知从左向右看，金属环A中电流方向逆时针； [4][5]因穿过A环的磁通量增加，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反，故相互排斥，则金属环A将向左运动，且金属环A有收缩趋势。 四、解答题 12. 饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段之一，其中一种饭卡其内部主要部分是一个多匝线圈，当刷卡机发出电磁信号时，置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化，在线圈处引起电磁感应，产生电信号。其原理可简化为如图甲所示，设线圈的匝数为1200匝，每匝线圈面积均为，线圈的总电阻为，线圈连接一电阻组成闭合回路，其余部分电阻不计。线圈处的磁场可视作匀强磁场，其大小按如图乙所示规律变化（设垂直纸面向里为正方向），求： （1）时线圈产生的感应电动势E的大小； （2）时间内，电阻R产生的焦耳热Q； （3）时间内，通过电阻R的电流方向和电荷量q。 【答案】（1）；（2）；（3）由N到M， 【解析】 【详解】（1）在内，由乙图可得 由法拉第电磁感应定律 解得 （2）根据闭合电路欧姆定律 再由焦耳定律 解得 （3）据楞次定律可以判断，流过R的电流方向由N到M，根据 又由于 ， 可得 由乙图可知，内磁感应强度变化大小 解得 13. 如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为，导轨平面与水平面夹角，导轨上端跨接一定值电阻，整个装置处于方向垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小为，金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持接触良好，金属棒的质量为、电阻为，重力加速度为，现将金属棒由静止释放。沿导轨下滑一定距离时，金属棒速度达到最大值，这个过程中，金属棒沿斜面下滑的距离为2m，求： （1）金属棒的最大加速度； （2）金属棒cd的最大速度； （3）金属棒从释放到速度达到最大值时，电阻R上产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）对金属棒分析可知，金属棒先向下做加速度减小的变加速直线运动，之后做匀速直线运动，则金属棒释放瞬间，加速度最大，为 （2）金属棒匀速运动时的感应电动势为 匀速运动时的感应电流 对金属棒有 解得金属棒cd的最大速度为 （3）金属棒从释放到速度达到最大值时，根据能量守恒，该过程电路产生的总的焦耳热为 则电阻R上产生的焦耳热为 14. 如图所示，平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场（电场强度E大小未知），第Ⅳ象限在x轴与之间的区域内存在垂直于平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为的带电粒子以初速度从y轴上点沿x轴正方向开始运动，经过电场后从x轴上的点进入磁场，粒子恰能从磁场的下边界离开磁场。不计粒子重力。求： （1）粒子在Q点速度的大小和与x轴正方向夹角； （2）匀强磁场磁感应强度大小B； （3）粒子在电场、磁场中运动时间。 【答案】（1），60°；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设粒子从P到Q的过程中，加速度大小为，运动时间为，在Q点进入磁场时速度大小为，方向与x轴正方向间的夹角为，沿y轴方向的大小为，根据平抛运动位移公式则有 ， 平抛运动速度公式 ，， 联立解得 ， （2）设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为，根据洛伦兹力提供向心力可得 解得 根据几何关系可得 解得 联立解得 （3）由（1）得粒子在电场运动时间 由（2）知粒子在磁场运动的圆心角为 粒子在磁场做运动运动的周期 粒子在磁场中运动时间 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $