精品解析：河南省驻马店市新蔡县第一高级中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

新蔡县第一高级中学2024-2025学年高二下学期3月份月考物理试题 一、单选题(1-8题，每题4分，共32分） 1. 运动电荷在匀强磁场中受到洛伦兹力，下列关于洛伦兹力方向的说法正确的是（　　） A. 既与磁场方向垂直，也与电荷运动方向垂直 B. 与磁场方向垂直，不与电荷运动方向垂直 C. 总是与电荷运动方向垂直，与磁场方向不一定垂直 D. 总与磁场方向垂直，与电荷运动方向不一定垂直 2. 如图所示，D是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里。在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是（　　） A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 水平向左 D. 水平向右 3. 磁电式电流表的外部构造如图（甲）所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针如图（乙）所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，如图（丙）所示，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS=kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈（指针）偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象，下列说法错误的是（　　） A. 蹄形磁铁外部和铁芯内部的磁场是如图所示（丁）的磁场 B. 线圈转动过程中受到的安培力的大小始终不变 C. 若线圈中通以如图（丙）所示的电流时，此时线圈将沿顺时针方向转动 D. 更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度（灵敏度即） 4. 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 5. 如图所示，在y轴右侧存在着垂直于纸面向外、磁感应强度大小为 的匀强磁场，一个不计重力、比荷为的带电粒子从坐标原点处以某速度射入磁场，粒子射入磁场时的速度方向垂直于磁场且与轴正方向成 角，粒子在磁场中穿过轴正半轴后从y轴离开磁场。在运动过程中，粒子距轴的最大距离为，则该粒子的种类和速度大小是（ ） A. 正电荷， B. 负电荷， C. 负电荷， D. 正电荷， 6. 如图所示，abcd为边长为L的正方形，在四分之一圆abd区域内有垂直正方形平面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从b点沿ba方向射入磁场，结果粒子恰好能通过c点，且射出磁场时的速度反向延长线通过a点，不计粒子的重力，则粒子的速度大小为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。质量为m的待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在宽为d、长L的两平行水平轨道之间无摩擦滑动。电流I从一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道，用这种装置可以把弹体加速到。不计空气阻力，则轨道间匀强磁场的磁感应强度大小是（　　） A. B. C. D. 8. 如图所示，空间存在着水平向左的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B，一个质量为m、带电量为＋q的小环套在不光滑的足够长的竖直绝缘杆上，自静止开始下滑，则（　　） ①小环的加速度不减少，直至为零 ②小环的加速度先增大后减小，最终为零 ③速度先增大后减小，最终为零 ④小环的动能不断增加，直至某一最大值 A. ① B. ③ C. ②③ D. ②④ 二、多选题 9. 如图所示，正三角形的三个顶点、、处，各有一条垂直于纸面的长直导线。、处导线的电流大小相等，方向垂直纸面向外，处导线电流是、处导线电流的2倍，方向垂直纸面向里。已知长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比。关于、处导线所受的安培力，下列表述正确的是（ ） A. 方向相反 B. 方向夹角60° C. 大小的比值为 D. 大小的比值为2 10. 如图所示，两块水平放置的平行板间存在相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B，一束带正电粒子以初速度水平射入极板间，恰好沿直线穿过极板，粒子重力不计。下列说法正确的是（　　） A. 电场方向垂直极板向下 B. 粒子的速度 C. 减小粒子电荷量，粒子将偏向极板M D. 若粒子的速率小于，电场力对粒子做正功 11. 如图所示，立方体金属导体放在匀强磁场中，磁场垂直于导体的前表面向里，导体的长、高、宽分别为a、b、c，a＞b＞c，若从左、右表面通入从P到Q方向的大小为I的恒定电流，结果MN两端的电压为U1，若从上、下表面通入从M到N方向的大小也为I的恒定电流，结果P、Q两端的电压为U2，则（　　） A. 若电流从M到N方向流入，则P点电势比Q点电势高 B. 若电流从P到Q方向流入，则M点电势比N点电势高 C. D. 12. 如图所示，两平行金属板长度均为L，O、O’为两金属板中心处正对的两个小孔，两平行金属板间加可调的电压U，紧靠金属板右侧的直角三角形MNP区域内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，MN与右金属板等长且重合，∠PMN＝37°。一比荷为k的粒子（不计重力）从O点以可以，忽略的初速度进入金属板间的电场，经加速后再进入磁场，并从NP边界离开磁场。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则下列说法正确的是（　　） A. 左板电势低于右板电势 B. 粒子从NP边界离开磁场时的最大速度大小为 C. 粒子从NP边界离开磁场时离N点最远距离为 D. 要使粒子从NP边界离开磁场，可调电压的变化范围是 三、解答题 13. 质量为m=0.04kg的导电细杆ab置于倾角为θ=30°的平行放置的光滑导轨上，导轨宽为d=0.4m，杆ab与导轨垂直，如图所示，匀强磁场垂直导轨平面且方向向下，磁感应强度为B=1T。已知电源电动势E=1.5V，内阻r=0.2Ω，导轨和细杆的电阻均忽略不计，g取10m/s2。试求当电阻R取值为多少时，释放细杆后杆ab保持静止不动。 14. 在边长为2a的正△ABC内存在垂直纸面向里的磁感强度为B的匀强磁场，有一电荷量为q（）、质量为m的粒子从距A点的D点垂直AB方向垂直进入磁场，如图所示，不计粒子重力，求： （1）若粒子能从AB间射出，求粒子在磁场中运动的时间； （2）若粒子运动轨迹刚好与BC边相切，求粒子入射速度及在磁场中运动的时间。 15. 如图所示，在一个半径为R、圆心为O的圆形区域内分布着垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为q的带正电荷的粒子从磁场的边缘A点沿AO方向射入磁场，从磁场边缘的另一点D离开磁场。已知A、D两点间的距离为R，不计粒子重力，求： （1）粒子做圆周运动的半径r； （2）粒子射入磁场时的速度大小v； （3）粒子在磁场中运动的时间t。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 新蔡县第一高级中学2024-2025学年高二下学期3月份月考物理试题 一、单选题(1-8题，每题4分，共32分） 1. 运动电荷在匀强磁场中受到洛伦兹力，下列关于洛伦兹力方向的说法正确的是（　　） A. 既与磁场方向垂直，也与电荷运动方向垂直 B. 与磁场方向垂直，不与电荷运动方向垂直 C. 总是与电荷的运动方向垂直，与磁场方向不一定垂直 D. 总是与磁场方向垂直，与电荷运动方向不一定垂直 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】洛伦兹力的方向既与磁场垂直，也与电荷运动方向垂直，A正确，BCD错误。 故选A。 2. 如图所示，D是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里。在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是（　　） A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 水平向左 D. 水平向右 【答案】A 【解析】 【详解】在开关S接通后，线圈中电流由左侧流入，由安培定则可知电磁铁右侧为N极，故导线所在处的磁场方向向左，由左手定则可知，导线所受安培力方向竖直向上。 故选A。 3. 磁电式电流表的外部构造如图（甲）所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针如图（乙）所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，如图（丙）所示，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS=kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈（指针）偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象，下列说法错误的是（　　） A. 蹄形磁铁外部和铁芯内部的磁场是如图所示（丁）的磁场 B. 线圈转动过程中受到的安培力的大小始终不变 C. 若线圈中通以如图（丙）所示的电流时，此时线圈将沿顺时针方向转动 D. 更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度（灵敏度即） 【答案】D 【解析】 【详解】A. 蹄形磁铁外部和铁芯内部的磁场是如图所示的磁场，A正确； B. 蹄形磁铁产生辐射状的磁场，线圈转动过程中磁场的大小始终不变，受到的安培力的大小始终不变，B正确； C. 若线圈中通以如图（丙）所示的电流时，根据左手定则，此时线圈将沿顺时针方向转动，C正确； D. 根据题意 NBIS=kθ 解得 更换k值更大的螺旋弹簧，电流表的灵敏度减小（灵敏度即），D错误。 故选D。 4. 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。 5. 如图所示，在y轴右侧存在着垂直于纸面向外、磁感应强度大小为 的匀强磁场，一个不计重力、比荷为的带电粒子从坐标原点处以某速度射入磁场，粒子射入磁场时的速度方向垂直于磁场且与轴正方向成 角，粒子在磁场中穿过轴正半轴后从y轴离开磁场。在运动过程中，粒子距轴的最大距离为，则该粒子的种类和速度大小是（ ） A. 正电荷， B. 负电荷， C. 负电荷， D. 正电荷， 【答案】D 【解析】 【详解】由于粒子穿过x轴，由左手定则可知，粒子带正电，运动轨迹如图所示 由几何关系可知 根据牛顿定律 且 解得 故选D。 6. 如图所示，abcd为边长为L的正方形，在四分之一圆abd区域内有垂直正方形平面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从b点沿ba方向射入磁场，结果粒子恰好能通过c点，且射出磁场时的速度反向延长线通过a点，不计粒子的重力，则粒子的速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】画出粒子在磁场中运动的轨迹示意图，磁场的边长为L，设粒子的轨道半径为r，由几何关系得 L+rL 解得 r=（1）L 由洛伦兹力提供向心力得 qvB=m 联立解得 故ABD错误C正确。 故选C。 7. 如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。质量为m的待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在宽为d、长L的两平行水平轨道之间无摩擦滑动。电流I从一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道，用这种装置可以把弹体加速到。不计空气阻力，则轨道间匀强磁场的磁感应强度大小是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】通电弹体在磁场中受安培力的作用而加速，由功能关系得 解得 故选D。 8. 如图所示，空间存在着水平向左匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B，一个质量为m、带电量为＋q的小环套在不光滑的足够长的竖直绝缘杆上，自静止开始下滑，则（　　） ①小环的加速度不减少，直至为零 ②小环的加速度先增大后减小，最终为零 ③速度先增大后减小，最终为零 ④小环动能不断增加，直至某一最大值 A. ① B. ③ C. ②③ D. ②④ 【答案】D 【解析】 【详解】小环带正电，小环受向下的重力和向左的电场力（大小不变）作用，随着下落速度的增加，还受到不断增大的向右的洛伦兹力作用，另外小环还受到杆的弹力和向上的滑动摩擦力。如图所示。由于环套在杆上，水平方向无加速度，所以小环受到的弹力FN先向右并逐渐减小到零，后向左并逐渐增加，由 可知小环所受的摩擦力先减小后增加。故小环的加速度（由重力和摩擦力产生）先增大后减小，速度则不断增大，相应的动能也不断增大。当摩擦力增大到等于重力时，小环的加速度减小为零，速度不再增加，所以动能增大到某一最大值后不再变化。故①③错误，②④正确。 故选D。 二、多选题 9. 如图所示，正三角形的三个顶点、、处，各有一条垂直于纸面的长直导线。、处导线的电流大小相等，方向垂直纸面向外，处导线电流是、处导线电流的2倍，方向垂直纸面向里。已知长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比。关于、处导线所受的安培力，下列表述正确的是（ ） A. 方向相反 B. 方向夹角为60° C. 大小的比值为 D. 大小的比值为2 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．结合题意，应用安培定则分析、处磁场，应用平行四边形定则合成、处磁场，应用左手定则判断、处安培力，如图所示，结合几何关系知、处导线所受安培力方向均平行纸面方向，方向相反，故A正确，B错误； CD．设导线长度为，导线在处的磁感应强度大小为，结合几何关系知处磁感应强度有 合 导线受安培力为 安合 处磁感应强度有 导线受安培力为 联立解得大小的比值为 故C错误，D正确； 故选AD。 10. 如图所示，两块水平放置平行板间存在相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B，一束带正电粒子以初速度水平射入极板间，恰好沿直线穿过极板，粒子重力不计。下列说法正确的是（　　） A. 电场方向垂直极板向下 B. 粒子的速度 C. 减小粒子的电荷量，粒子将偏向极板M D. 若粒子的速率小于，电场力对粒子做正功 【答案】BD 【解析】 【详解】A．带正电粒子（不计重力）沿着直线穿过两板间的空间而不发生偏转，知粒子受电场力和洛伦兹力平衡，洛伦兹力向下，则电场力向上，电场方向垂直极板向上，故A错误； B．粒子受电场力和洛伦兹力平衡，有 qv0B=qE 所以 故B正确； C．减小粒子的电荷量，仍然有 q1v0B=q1E 粒子不发生偏转，故C错误； D．若粒子的速率小于，洛伦兹力减小，粒子向上偏转，电场力做正功，故D正确。 故选BD 11. 如图所示，立方体金属导体放在匀强磁场中，磁场垂直于导体的前表面向里，导体的长、高、宽分别为a、b、c，a＞b＞c，若从左、右表面通入从P到Q方向的大小为I的恒定电流，结果MN两端的电压为U1，若从上、下表面通入从M到N方向的大小也为I的恒定电流，结果P、Q两端的电压为U2，则（　　） A. 若电流从M到N方向流入，则P点电势比Q点电势高 B. 若电流从P到Q方向流入，则M点电势比N点电势高 C. D. 【答案】AC 【解析】 【详解】金属导体中的自由电荷是自由电子，若电流从P到Q方向流入，根据左手定则可以判断N点电势比M点电势高，此时 ， 解得 若电流从M到N方向流入，则根据左手定则可以判断P点电势比Q点电势高，此时 ， 解得 故AC正确，BD错误。 故选AC。 12. 如图所示，两平行金属板长度均为L，O、O’为两金属板中心处正对的两个小孔，两平行金属板间加可调的电压U，紧靠金属板右侧的直角三角形MNP区域内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，MN与右金属板等长且重合，∠PMN＝37°。一比荷为k的粒子（不计重力）从O点以可以，忽略的初速度进入金属板间的电场，经加速后再进入磁场，并从NP边界离开磁场。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则下列说法正确的是（　　） A. 左板电势低于右板电势 B. 粒子从NP边界离开磁场时的最大速度大小为 C. 粒子从NP边界离开磁场时离N点最远距离为 D. 要使粒子从NP边界离开磁场，可调电压的变化范围是 【答案】BC 【解析】 【详解】A．粒子进入磁场后向下偏转，由此可知粒子带正电，加速电极板是左板电势高于右板电势，选项A错误； B．粒子以最大速度（对应轨道半径为）从NP边界离开磁场时的运动轨迹如图所示 由题设知 由牛顿第二定律有 由几何关系有 联立各式解得 选项B正确； C．粒子从NP边界离开磁场时离N点最远距离 选项C正确； D．由 可得 容易得到粒子从NP边界离开磁场时 于是可得 选项D错误。 故选BC。 三、解答题 13. 质量为m=0.04kg的导电细杆ab置于倾角为θ=30°的平行放置的光滑导轨上，导轨宽为d=0.4m，杆ab与导轨垂直，如图所示，匀强磁场垂直导轨平面且方向向下，磁感应强度为B=1T。已知电源电动势E=1.5V，内阻r=0.2Ω，导轨和细杆的电阻均忽略不计，g取10m/s2。试求当电阻R取值为多少时，释放细杆后杆ab保持静止不动。 【答案】 【解析】 【详解】由题图可知ab中电流方向为a→b，根据左手定则可知ab所受安培力沿轨道向上。当ab保持静止不动时，设ab所受安培力大小为F，通过ab的电流为I，根据平衡条件以及安培力公式有 ① 根据闭合电路欧姆定律有 ② 联立①②解得 14. 在边长为2a的正△ABC内存在垂直纸面向里的磁感强度为B的匀强磁场，有一电荷量为q（）、质量为m的粒子从距A点的D点垂直AB方向垂直进入磁场，如图所示，不计粒子重力，求： （1）若粒子能从AB间射出，求粒子在磁场中运动的时间； （2）若粒子运动轨迹刚好与BC边相切，求粒子的入射速度及在磁场中运动的时间。 【答案】（1）；（2）； 【解析】 【详解】（1）设粒子速率为时，粒子从AB边穿出磁场，其轨迹为一个半圆，由洛伦兹力充当向心力 由周期公式得 粒子在磁场中运动的时间为 联立解得 （2）当粒子速率为时，其圆轨迹正好与BC边相切于F点，与AC相交于G点，可知A点即为粒子轨迹的圆心，则 又由 解得 粒子在磁场中运动的时间为 解得 15. 如图所示，在一个半径为R、圆心为O的圆形区域内分布着垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为q的带正电荷的粒子从磁场的边缘A点沿AO方向射入磁场，从磁场边缘的另一点D离开磁场。已知A、D两点间的距离为R，不计粒子重力，求： （1）粒子做圆周运动的半径r； （2）粒子射入磁场时的速度大小v； （3）粒子在磁场中运动的时间t。 【答案】（1）R；（2）；（3） 【解析】 【详解】(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出粒子在磁场中的运动轨迹，如图所示 由图可知轨迹的半径，圆心为 ,根据几何关系可得 (2)粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，即 结合(1)中结果，得 (3)根据几何关系，粒子做圆周运动的圆弧所对应的圆心角=60° 设粒子做圆周运动的周期为T，则有 联立解得粒子的运动时间 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$