精品解析：江苏省苏州市吴江青云中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

2024-2025学年第二学期青云实验中学单元练习 高二物理 试卷分值：100分 考试用时：75分钟 一、单项选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 磁感应强度的单位是特斯拉（T），与它等价的是（　　） A. B. C. D. 2. 为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（  ） A. B. C. D. 3. 法国物理学家安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律，根据安培定律，下列各图中，已标出电流I和磁感应强度B的方向，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 通电导体棒水平放置在绝缘斜面上，整个装置置于匀强磁场中，导体棒能保持静止状态．以下四种情况中导体棒与斜面间一定存在摩擦力的是（　　） A B. C. D. 5. 如图所示为一等腰直角三角形，为边的中点，三点处分别有一根垂直于所在平面的长直导线。当三根导线中通有大小相等，方向如图所示的电流时，D点处的磁感应强度大小为。仅将点处的导线中的电流反向，点处的磁感应强度大小为（　　） A B. C. D. 6. 如图所示，n匝线圈半径为R，以O为圆心、r为半径的圆形区域内有垂直线 线圈圈平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。穿过线圈的磁通量为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，线圈平面与水平方向夹角，线圈平面面积为S，共有n匝，空间存在区域无限大的磁场，磁感线竖直向下，磁感应强度的大小为B，设此时穿过线圈的磁通量为正，下列说法正确的是（ ） A. 通过线圈的磁通量为 B. 若线圈以cd为轴逆时针转过，通过线圈的磁通量为BS C. 若线圈以cd为轴顺时针转过，通过线圈的磁通量为BS D. 若线圈以cd为轴顺时针转过，通过线圈磁通量的变化量为 8. 如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则棒MN所受安培力大小( ) A. B. C. D. 9. 两条直导线互相垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动．当电流按图所示的方向通入两条导线时，CD导线将( )． A. 顺时针方向转动，同时靠近导线AB； B. 逆时针方向转动，不平动； C. 顺时针方向转动，同时离开导线AB； D. 逆时针方向转动，同时靠近导线AB． 10. 人体血管状况及血液流速可以反映身体健康状态。血管中的血液通常含有大量的正负离子。如图，血管内径为d，血流速度v方向水平向右。现将方向与血管横截面平行，且垂直纸面向内的匀强磁场施于某段血管，其磁感应强度大小恒为B，当血液的流量（单位时间内流过管道横截面的液体体积）一定时（　　） A. 血管上侧电势低，血管下侧电势高 B. 若血管内径变小，则血液流速变小 C. 血管上下侧电势差与血液流速无关 D. 血管上下侧电势差变大，说明血管内径变小 11. 如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面的夹角为，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直，质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为。已知小环的电荷量为q，重力加速度大小为g，，下列说法正确的是（　　） A. 小环带正电 B. 小环滑到P处时的速度大小 C. 当小环的速度大小为时、小环对杆设有压力 D. 当小环与杆之间没有正压力时，小环到P的距离 二、非选择题：共五题，共56分。其中第13题~第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互作用，此现象可通过以下实验证明： （1）如图（a）所示，在重复奥斯特电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显，通电导线应_______。 A . 平行于南北方向，位于小磁针上方 B. 平行于东西方向，位于小磁针上方 C. 平行于东南方向，位于小磁针下方 D. 平行于西南方向，位于小磁针下方 此时从上向下看，小磁针旋转方向是_______（填顺时针或逆时针）。 （2）（如图b）所示是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是_______（填选项代号） A. 加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B. 加一磁场，磁场方向沿y轴正方向 C. 加一电场，电场方向沿z轴负方向 D. 加一电场，电场方向沿y轴正方向 （3）如图（c）所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互_______（填排斥或吸引），当通以相反方向的电流时，它们相互_______（慎排斥或吸引），这时每个电流都处在另一个电流的磁场里，因而受到磁场力的作用。也就是说，电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会通过磁场发生相互作用。 13. 电磁炮灭火消防车是利用电磁弹射技术将灭火弹远距离、连续发射到着火点，可应用于高层建筑、森林草原等领域的灭火救援，其原理简化如图所示。已知灭火弹和金属杆的总质量为m且放置在光滑导轨下端，导轨的间距为L，导轨所在平面与水平面的夹角为α，导轨下端接有电动势为E的电源，整个回路的电阻为R，垂直导轨平面有向上且大小为B的匀强磁场，不考虑导体棒切割磁感线产生的电动势，重力加速度为g。 （1）求闭合开关后灭火弹获得的加速度大小； （2）导轨上下端之间的长度为s，求灭火弹到达导轨上端时的速度大小。 14. 如图所示为某科技小组设计的等臂“电流天平”，其左臂挂一质量为的空饮料瓶作为挂盘，右臂挂一质量为的矩形线圈，其下半部分处于方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，当线圈中通有大小为I、沿顺时针方向的电流时，“电流天平”平衡。在挂盘内放入100粒大米后，当线圈中通有大小为、仍沿顺时针方向的电流时，“电流天平”再次平衡。已知矩形线圈匝数为n，水平边长为L，重力加速度大小为g。 （1）求匀强磁场磁感应强度B的大小； （2）求一粒大米的平均质量m。 15. 如图所示，在矩形区域abcd内充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．在ad边中点O的粒子源，在t=0时刻垂直于磁场发射出大量的同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与Od的夹角分布在0～180°范围内．已知沿Od方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界cd上的p点离开磁场，ab=1.5L，bc=，粒子在磁场中做圆周运动的半径R=L，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，求： （1）粒子在磁场中的运动周期T ； （2）粒子的比荷q/m； （3）粒子在磁场中运动的最长时间． 16. 跑道式回旋加速器的工作原理如图所示，两个匀强磁场区域I、II的边界平行，相距为L，磁感应强度大小相同，方向垂直纸面向里，P、Q间存在水平向右、场强大小为E的匀强电场，方向与磁场边界垂直．质量为m、电荷量为+q的粒子从P飘入电场（初速度忽略不计），多次经过电场加速和磁场偏转后，从位于边界上的出射口K射出时速度为v，已知K、Q的距离为d，带电粒子的重力不计，求： （1）磁感应强度大小B； （2）粒子从P飘入电场至出射口K过程中，在磁场中运动的时间t； （3）若粒子最后一次以Q射入磁场时受到与速度大小成正比、方向相反的阻力，粒子的轨迹刚好与磁场II的边界相切，求粒子最后一次从Q运动到相切点的时间t以及位移大小x。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年第二学期青云实验中学单元练习 高二物理 试卷分值：100分 考试用时：75分钟 一、单项选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 磁感应强度的单位是特斯拉（T），与它等价的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】当导线与磁场方向垂直时，由公式知磁感应强度B的单位由F、I、L的单位决定． 在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称T，。 故选B。 2. 为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（  ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】地磁南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向。 故选B。 点睛】 3. 法国物理学家安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律，根据安培定律，下列各图中，已标出电流I和磁感应强度B的方向，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据安培定则，磁感应强度B的方向应为逆时针方向，故A错误； B．根据安培定则可知导线右边磁场垂直纸面向里，导线左边磁场垂直纸面向外，故B错误； C．根据安培定则，可知两根通电导线之间的磁感应强度B的方向如图所示，故C正确； D．根据安培定则，可知通电螺线管内部磁感应强度B的方向与图中所示方向相反，故D错误； 故选C。 4. 通电导体棒水平放置在绝缘斜面上，整个装置置于匀强磁场中，导体棒能保持静止状态．以下四种情况中导体棒与斜面间一定存在摩擦力的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据题意，对导体棒受力分析，A图中，导体棒受重力、竖直向上的安培力、由共点力平衡可知，可以不受摩擦力， B．根据题意，对导体棒受力分析，B图中，导体棒受重力、沿斜面向上的安培力，垂直与斜面斜向上的支持力，由共点力平衡可知，三力可以平衡，故可不受摩擦力，故B错误； C．根据题意，对导体棒受力分析，C图中，导体棒受重力、水平向左的安培力，支持力，三力合力不可以为零，导体棒处于平衡状态，则导体棒一定受摩擦力，故C正确； D．根据题意，对导体棒受力分析，D图中，导体棒受竖直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的斜面的支持力，由共点力平衡可知，三力可以平衡，故可不受摩擦力，故D错误。 故选C。 静止，不受摩擦力，D错误； 5. 如图所示为一等腰直角三角形，为边的中点，三点处分别有一根垂直于所在平面的长直导线。当三根导线中通有大小相等，方向如图所示的电流时，D点处的磁感应强度大小为。仅将点处的导线中的电流反向，点处的磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由右手定则可知，三根导线中的电流在D点产生的磁感应强度如图所示，由几何关系可知，三点到D点的距离相等，三根导线中电流大小相等，因此导线中的电流在D点产生的磁感应强度大小相等，则有 因、大小相等，方向相反，合磁感应强度是零，因此则有 则有 将点处的导线中的电流反向，可知点处的导线中的电流在D点产生的磁感应强度大小不变，方向与磁感应强度相同，即为，由磁感应强度的叠加原理，可得此时点处的磁感应强度大小为 ACD错误，B正确。 故选B。 6. 如图所示，n匝线圈半径为R，以O为圆心、r为半径的圆形区域内有垂直线 线圈圈平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。穿过线圈的磁通量为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】穿过线圈的磁通量与匝数无关，则穿过线圈的磁通量为 故选B 7. 如图所示，线圈平面与水平方向夹角，线圈平面面积为S，共有n匝，空间存在区域无限大的磁场，磁感线竖直向下，磁感应强度的大小为B，设此时穿过线圈的磁通量为正，下列说法正确的是（ ） A. 通过线圈的磁通量为 B. 若线圈以cd为轴逆时针转过，通过线圈的磁通量为BS C. 若线圈以cd为轴顺时针转过，通过线圈的磁通量为BS D. 若线圈以cd为轴顺时针转过，通过线圈磁通量的变化量为 【答案】B 【解析】 【详解】A．通过线圈的磁通量为 故A错误： B．若线圈以cd为轴逆时针转过，线圈平面与磁场垂直，所以通过线圈的磁通量为 故B正确； C．若线圈以cd为轴顺时针转过，线圈平面与磁场平行，通过线圈的磁通量为 故C错误； D．若线圈以cd为轴顺时针转过，线圈平面与磁场垂直，通过线圈的磁通量为 所以通过线圈磁通量的变化量为 故D错误。 故选B。 8. 如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则棒MN所受安培力大小( ) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】导体棒在磁场中，故安培力为 故选D。 9. 两条直导线互相垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动．当电流按图所示的方向通入两条导线时，CD导线将( )． A. 顺时针方向转动，同时靠近导线AB； B. 逆时针方向转动，不平动； C. 顺时针方向转动，同时离开导线AB； D. 逆时针方向转动，同时靠近导线AB． 【答案】D 【解析】 【详解】电流AB产生的磁场在右边垂直纸面向里，在左边垂直纸面向外，在CD左右两边各取一小电流元，根据左手定则，左边的电流元所受的安培力方向向下，右边的电流元所受安培力方向向上，知CD导线逆时针方向转动．当CD导线转过90°后，两电流为同向电流，相互吸引．所以导线CD逆时针方向转动，同时靠近导线AB，D正确． 10. 人体血管状况及血液流速可以反映身体健康状态。血管中的血液通常含有大量的正负离子。如图，血管内径为d，血流速度v方向水平向右。现将方向与血管横截面平行，且垂直纸面向内的匀强磁场施于某段血管，其磁感应强度大小恒为B，当血液的流量（单位时间内流过管道横截面的液体体积）一定时（　　） A. 血管上侧电势低，血管下侧电势高 B. 若血管内径变小，则血液流速变小 C. 血管上下侧电势差与血液流速无关 D. 血管上下侧电势差变大，说明血管内径变小 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知正粒子向血管上侧偏转，负离子向血管下侧偏转，则血管上侧电势高，血管下侧电势低，故A错误； B．血液的流量（单位时间内流过管道横截面的液体体积）一定为，若血管内径变小，则血管的横截面积变小，根据可知则血液流速变大，故B错误； CD．稳定时，粒子所受洛伦兹力等于所受的电场力，根据 可得 又 联立可得 根据可知血管上下侧电势差变大，说明血管内径变小，血液的流速变化，则血管内径一定改变，则血管上下侧电势差改变，所以血管上下侧电势差与血液流速有关，故D正确，C错误。 故选D。 11. 如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面的夹角为，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直，质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为。已知小环的电荷量为q，重力加速度大小为g，，下列说法正确的是（　　） A. 小环带正电 B. 小环滑到P处时的速度大小 C. 当小环的速度大小为时、小环对杆设有压力 D. 当小环与杆之间没有正压力时，小环到P的距离 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据题意，假如没有磁场，由平衡条件及牛顿第三定律可知，小环对杆的压力大小为 然而此时小环对杆的压力大小为，说明小环受到垂直杆向上的洛伦兹力作用，根据左手定则可知，小环带负电，故A错误； B．设小环滑到P处时的速度大小为，在P处，垂直杆方向有 其中 联立解得 故B错误； C．若小环对杆设有压力，则有 解得 故C错误； D．小环由P处滑到小环与杆之间没有正压力的过程，由动能定理得 联立解得 故D正确。 故选D。 二、非选择题：共五题，共56分。其中第13题~第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互作用，此现象可通过以下实验证明： （1）如图（a）所示，在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显，通电导线应_______。 A . 平行于南北方向，位于小磁针上方 B. 平行于东西方向，位于小磁针上方 C. 平行于东南方向，位于小磁针下方 D. 平行于西南方向，位于小磁针下方 此时从上向下看，小磁针的旋转方向是_______（填顺时针或逆时针）。 （2）（如图b）所示是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是_______（填选项代号） A. 加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B. 加一磁场，磁场方向沿y轴正方向 C. 加一电场，电场方向沿z轴负方向 D. 加一电场，电场方向沿y轴正方向 （3）如图（c）所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互_______（填排斥或吸引），当通以相反方向的电流时，它们相互_______（慎排斥或吸引），这时每个电流都处在另一个电流的磁场里，因而受到磁场力的作用。也就是说，电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会通过磁场发生相互作用。 【答案】（1） ①. A ②. 逆时针 （2）B （3） ①. 吸引 ②. 排斥 【解析】 【小问1详解】 [1]无通电导线时小磁针S极向南，所以为使实验方便效果明显，导线应平行于南北方向位于小磁针上方。 故选A。 [2]根据左手定则，可以判断出从上向下看小磁针旋转方向为逆时针。 【小问2详解】 A．磁场方向沿z轴负方向，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力沿y轴负方向，亮线向y轴负方向偏转，故A错误； B．磁场方向沿y轴正方向，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力沿z轴负方向，能使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转 ，故B正确； C．电子带负电，若加一电场，电场方向沿z轴负方向，电子受电场力沿z轴正方向，亮线向z轴正方向偏转，故C错误； D．加一电场，电场方向沿y轴正方向，电子受电场力沿y轴负方向，亮线向y 轴负方向偏转，故D错误。 故选B。 【小问3详解】 [1][2]图（c）中的左图，研究右导线的受力情况，将左导线看成场源电流，根据安培定则可知，它在右导线处产生的磁场方向向外，由左手定则判断可知，右导线所受的安培力方向向左；同理，将右导线看成场源电流，左导线受到的安培力向右，两导线要靠拢，说明电流方向相同时，两导线相互吸引；同理可知，当通入电流方向相反时，两导线远离，两导线相互排斥。 13. 电磁炮灭火消防车是利用电磁弹射技术将灭火弹远距离、连续发射到着火点，可应用于高层建筑、森林草原等领域的灭火救援，其原理简化如图所示。已知灭火弹和金属杆的总质量为m且放置在光滑导轨下端，导轨的间距为L，导轨所在平面与水平面的夹角为α，导轨下端接有电动势为E的电源，整个回路的电阻为R，垂直导轨平面有向上且大小为B的匀强磁场，不考虑导体棒切割磁感线产生的电动势，重力加速度为g。 （1）求闭合开关后灭火弹获得的加速度大小； （2）导轨上下端之间的长度为s，求灭火弹到达导轨上端时的速度大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 闭合开关后，对灭火弹进行受力分析可得 其中， 解得 【小问2详解】 由匀变速直线运动规律 可得 14. 如图所示为某科技小组设计的等臂“电流天平”，其左臂挂一质量为的空饮料瓶作为挂盘，右臂挂一质量为的矩形线圈，其下半部分处于方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，当线圈中通有大小为I、沿顺时针方向的电流时，“电流天平”平衡。在挂盘内放入100粒大米后，当线圈中通有大小为、仍沿顺时针方向的电流时，“电流天平”再次平衡。已知矩形线圈匝数为n，水平边长为L，重力加速度大小为g。 （1）求匀强磁场的磁感应强度B的大小； （2）求一粒大米的平均质量m。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 左手定则可知矩形线圈受到的安培力向下，且未放大米时，由杠杆平衡条件得 解得 【小问2详解】 放大米后，由杠杆平衡条件得 解得联立解得 15. 如图所示，在矩形区域abcd内充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．在ad边中点O的粒子源，在t=0时刻垂直于磁场发射出大量的同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与Od的夹角分布在0～180°范围内．已知沿Od方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界cd上的p点离开磁场，ab=1.5L，bc=，粒子在磁场中做圆周运动的半径R=L，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，求： （1）粒子在磁场中的运动周期T ； （2）粒子的比荷q/m； （3）粒子在磁场中运动的最长时间． 【答案】（1）；（2）；（3）． 【解析】 【详解】初速度沿Od方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图1，其圆心为θ， 由几何关系有 所以：θ=60° 解得 （2）粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供， 根据牛顿第二定律得 ， 所以 解得 （3）如图2所示，在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹的弦Ob=，圆轨迹的直径为2L 所以：Ob弦对应圆心角为120° 粒子在磁场中运动的最长时间 16. 跑道式回旋加速器的工作原理如图所示，两个匀强磁场区域I、II的边界平行，相距为L，磁感应强度大小相同，方向垂直纸面向里，P、Q间存在水平向右、场强大小为E的匀强电场，方向与磁场边界垂直．质量为m、电荷量为+q的粒子从P飘入电场（初速度忽略不计），多次经过电场加速和磁场偏转后，从位于边界上的出射口K射出时速度为v，已知K、Q的距离为d，带电粒子的重力不计，求： （1）磁感应强度大小B； （2）粒子从P飘入电场至出射口K过程中，在磁场中运动的时间t； （3）若粒子最后一次以Q射入磁场时受到与速度大小成正比、方向相反阻力，粒子的轨迹刚好与磁场II的边界相切，求粒子最后一次从Q运动到相切点的时间t以及位移大小x。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 粒子从出射口K射出时在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径最大， 洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 【小问2详解】 设在电场中加速次数为，由动能定理得 解得 粒子在磁场中做匀速圆周运动，周期 磁场中运动总时间 解得 【小问3详解】 粒子在磁场中转动的周期 粒子从点运动到相切点的时间 取一小段时间，对粒子在方向上列动量定理 两边同时对过程求和，其中x方向位移为零，x方向末速度为零，可得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $