精品解析：山东省滕州市第一中学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3月单元过关考试 高二物理 考试时间：90分钟 一、单项选择题：共8题，每题3分，共24分。 1. 下列图片源于教科书。关于它们情景的说法中正确的是（　　） A. 图甲是磁电式电流表的内部结构图，里面的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，因为铝框中能产生感应电流，磁场对该感应电流的安培力使指针偏转 B. 图乙是动圈式扬声器的结构示意图，随声音变化的电流通过线圈，在安培力作用下线圈发生振动，从而带动纸盆振动发出声音，如果我们对着纸盆说话，扬声器也能把声音变成相应的电流 C. 图丙是闭合线圈竖直向下通过水平放置的条形磁铁，闭合线圈在A位置的加速度小于g，在B（该位置与磁感线平行）位置的加速度等于g，在C位置的加速度大于g D. 图丁是两根空心铝管，左管完好，右管右侧开有竖直裂缝，现让一块磁性很强的小磁铁依次从两管上端由静止释放，小磁铁在左侧铝管下落的快，在右侧铝管中下落的慢 【答案】B 【解析】 【详解】A．通电线圈在磁场中受力转动，线圈的转动可以带动指针的偏转，线圈绕在铝框上，铝框也一起转动，铝框中产生涡电流，起到电磁阻尼的作用，让线圈快速稳定下来，故A错误； B．动圈式扬声器也可以当话筒使用，声音使纸盆振动，带动线圈切割磁感线，从而产生感应电流，故B正确； C．闭合线圈从A到B过程和从B到C过程，磁通量均有发生变化，产生感应电流，据楞次定律的推论可知，线框受到的安培阻力的作用使线框在A、C位置的加速度均小于g；经过B位置时，由于线框恰好与磁感线平行，磁通量为零且不变，根据法拉第电磁感应定律可知此时闭合回路没有感应电动势，故此时线框内没有感应电流，没有受到安培力作用，故线框只受自身重力，故加速度等于g，故C错误； D．左管没有裂缝，存在涡流，从而阻碍小磁铁的下落，而右管有裂缝，涡流仍旧存在，只不过没有完好时那么大，所以在右侧铝管中比左侧铝管中下落的快，故D错误。 故选B。 2. 如图所示，L是直流电阻不计的带铁芯线圈，D为理想二极管，R为电阻，Ll、L2和L3是三个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是（　　） A. 闭合S瞬间，三个灯立即亮 B. 闭合S瞬间，Ll灯比L2灯先亮 C. 断开S瞬间，L2灯闪亮后慢慢熄灭 D. 断开S瞬间，Ll灯闪亮后慢慢熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】AB．S闭合瞬间，Ll、L2两灯泡立即亮，由于线圈的自感作用从而使L3灯泡慢慢变亮，故AB错误； CD．断开开关瞬间，线圈产生自感电动势，于是线圈、L3与Ll形成一个闭合电路，由于稳定时L3比Ll亮（L3所在的支路的总电阻比Ll所在的支路的总电阻小），所以Ll灯将闪亮一下再慢慢熄灭，而二极管单向导通性能，所以L2灯立即熄灭，故C错误，D正确。 故选D。 3. 如图所示，在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，一带电量为q（）的滑块自a点由静止沿光滑绝缘轨道滑下，下降竖直高度为h时到达b点。不计空气阻力，重力加速度为g，则（ ） A. 滑块在a点受重力、支持力和洛伦兹力作用 B. 该过程中，洛伦兹力做正功 C. 该过程中，滑块的机械能增大 D. 滑块在b点受到洛伦兹力大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．滑块自a点由静止沿斜面滑下，在a点不受洛伦兹力作用，故A错误； BCD．滑块自a点运动到b点的过程中，洛伦兹力不做功，支持力不做功，只有重力做功，所以滑块机械能守恒 解得 故滑块在b点受到的洛伦兹力为 故BC错误，D正确。 故选D。 4. 1930年，物理学家劳伦斯发明了世界上第一台回旋加速器，因此获得1939年诺贝尔物理学奖。回旋加速器的基本结构如图，两个正对着的D型金属盒处在垂直底面的匀强磁场中，两个D型盒之间的狭缝连接高压交流电源，整个装置处在真空环境中，实现对带电粒子的加速，且加速过程中忽略相对论效应和重力的影响。下列说法正确的是（　　） A. 粒子能获得的最大动能跟所加交变电压的大小有关 B. 随着带电粒子加速，带电粒子在磁场中做圆周运动的周期将减小 C. 仅减小D型盒半径，带电粒子加速所获得的最大动能减小 D. 加速质子（）的交变电场，也可以用来加速氘（）原子核 【答案】C 【解析】 【详解】AC．当粒子在磁场中的运动半径等于D型盒半径R时，粒子的速度最大，动能最大，由洛伦兹力提供向心力可得 则粒子能获得的最大动能为 可知粒子能获得的最大动能跟所加交变电压的大小无关；仅减小D型盒的半径，带电粒子加速所获得的最大动能减小，故A错误，C正确； B．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期为 可知随着带电粒子加速，带电粒子在磁场中做圆周运动的周期不变，故B错误； D．为保证粒子经过电场获得加速，交变电场的周期与粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相等，则有 由于质子（）和氘（）的比荷不相等，则质子（）和氘（）在磁场中做匀速圆周运动的周期不相等，所以加速质子（）的交变电场，不可以用来加速氘（）原子核，故D错误。 故选C。 5. 某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压，了解人的呼吸状况。如图所示，线圈P的匝数为N，磁场的磁感应强度大小为B，方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时，在t时间内每匝线圈面积增加了S，则线圈P在该时间内的平均感应电动势为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 详解】根据法拉第电磁感应定律有 故选A。 6. 某国产直升机在我国某地上空悬停，长度为L的导体螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动（俯视），转动角速度为。该处地磁场的水平分量为，竖直分量为。叶片的近轴端为a，远轴端为b。忽略转轴的尺寸，则叶片中感应电动势为（ ） A. ，a端电势高于b端电势 B. ，a端电势低于b端电势 C. ，a端电势高于b端电势 D. ，a端电势低于b端电势 【答案】D 【解析】 【详解】我国某地上空地磁场方向有向下的分量，大小为，当螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动（俯视）时，根据右手定则可知，a端电势低于b端电势；大小为 故选D。 7. 如图所示，两平行虚线间区域存在垂直纸面向里、宽度为l的匀强磁场，梯形abcd是位于纸面内的直角梯形导线框，ab边刚好与磁场区域右边界重合，bc间的距离为2l，．从时刻起，使线圈沿垂直于磁场区域边界的方向以速度v匀速穿越磁场区域，规定梯形线圈中感应电流顺时针方向为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，下列关于感应电流I随时间t变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由楞次定律可知，在时间内感应电流方向沿逆时针方向，线圈切割磁感线的有效长度越来越短且成线性递减，所以感应电动势减小，故感应电流也随时间线性减小；在时间内感应电流方向沿顺时针，只有ad边切割磁感线，有效切割长度不变，则感应电动势不变，故感应电流大小不变；在时间内感应电流方向沿顺时针，线圈切割磁感线的有效长度越来越短且成线性递减，则感应电动势减小，故感应电流也随时间线性减小。 故选B。 8. 如图所示，在平面直角坐标系内，以坐标原点为圆心，半径为的圆形区域内存在垂直于坐标平面的匀强磁场（图中未画出），磁场区域外右侧有宽度为的粒子源，为粒子源两端点，连线垂直于轴，粒子源中点位于轴上，粒子源持续沿轴负方向发射质量为、电荷量为，速率为的粒子。已知从粒子源中点发出的粒子，经过磁场区域后，恰能从圆与轴负半轴的交点处沿轴负方向射出磁场，不计粒子重力及粒子间相互作用力，则（　　） A. 带电粒子在磁场中运动的半径为R B. 匀强磁场的磁感应强度大小为 C. 在磁场中运动的带电粒子路程最长为 D. 带电粒子在磁场中运动的时间最短为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．从粒子源中点发出的粒子，在磁场中的轨迹如图所示 由几何知识可知带电粒子在磁场中运动的半径为，A正确； B．根据牛顿第二定律有 解得 B错误； C．从点发出的粒子在磁场中的轨迹 如图所示，此时轨迹最长 由几何知识可知四边形为菱形，则；则在磁场中运动的带电粒子路程最长为 C正确； D．从点发出的粒子在磁场中的轨迹如图所示 可知四边形为菱形，则；可知此时粒子经过磁场区域时间最短，则 D错误 故选AC。 二、多项选择题：共4题，每题4分，共16分。漏选得2分，错选得0分。 9. 如图所示，一平行光滑金属导轨水平置于竖直向下的匀强磁场中，导轨电阻不计，与大螺线管M相接，在M螺线管内同轴放置一绝缘圆盘N，N的边缘固定着许多带负电的小球（每个小球都可视为一点电荷），且圆盘N可绕轴心在水平面内自由转动。当导体棒ab运动时，圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，则导体棒ab的运动情况是（ ） A. 导体棒ab向右做匀速运动 B. 导体棒ab向右做加速运动 C. 导体棒ab向左做加速运动 D. 导体棒ab向左做减速运动 【答案】BD 【解析】 【详解】圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，可知感应电场的方向沿顺时针方向，则产生感应电场的磁场方向垂直纸面向里；若导体棒ab向右运动，则感应电流由b到a，M中的磁场向外，与产生感应电场的磁场方向相反，可知必然是增强的，则ab必然加速运动；若导体棒ab向左运动，则感应电流由a到b，M中的磁场向里，与产生感应电场的磁场方向相同，可知必然是减弱的，则ab必然减速运动； 故选BD。 10. 磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，如图是它的示意图。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和电阻R连接，设A、B两板间距为d，正对面积为S，等离子体的电阻率为，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入A、B两板之间，则下列说法正确的是（　　） A. A是直流电源的负极 B. 回路中电流为 C. 极板A、B间电压大小为 D. 等离子气体的浓度越大，电源电动势越大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，负离子向A板偏转，故A是直流电源的负极，A正确； B．当电源电动势稳定时，离子在极板间受力平衡，则有 解得 根据闭合电路的欧姆定律则有 其中 联立解得 B错误； C．根据欧姆定律，结合上述结论可得 C正确； D．根据上述分析可知，电源的电动势与离子的速度、两极板间的距离、磁感应强度的大小有关，与离子的浓度无关，D错误。 故选AC。 11. 如图所示为质谱仪原理示意图，带电粒子从小孔O“飘入”加速电场（初速度忽略不计），经加速后以速度从小孔进入速度选择器并恰好沿直线通过，粒子从小孔S进入磁分析器后做匀速圆周运动打在照相底片上。已知速度选择器中匀强电场的电场强度为E，磁分析器中匀强磁场的磁感应强度为（方向未知），在底片上留下的痕迹点到狭缝S的距离为l，忽略带电粒子的重力及相互间作用力。下列说法正确的是（　　） A. 速度选择器中磁场方向垂直纸面向里 B. 速度选择器中匀强磁场的磁感应强度为 C. 带电粒子比荷 D. 加速电场的极板间电势差 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．在速度选择器中，洛伦兹力与电场力平衡，若粒子带正电，则受到向左的电场力，洛伦兹力向右，根据左手定则可知，速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里，若粒子带负电，则受到向右的电场力，洛伦兹力向右，根据左手定则可知速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里，A正确； B．粒子在速度选择器中洛伦兹力与电场力平衡，则有 解得 B错误； C．粒子在磁分析器中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有 由题可知 解得 C正确； D．在加速电场中，根据动能定理则有 结合上述结论 联立解得 D正确。 故选ACD。 12. 如图所示，有方向垂直于光滑绝缘水平桌面的两匀强磁场，磁磁感应强度的大小分别为，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，一个水平放置的桌面上的边长为L，质量为m，电阻为R的单匝正方形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图示位置开始向右运动，当线框恰有一半进入右侧磁场时速度为，则下列判断正确的是（　　） A. B. 此时线框的加速度大小为 C. 此过程中通过线框截面的电量为 D. 此时线框的电功率为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．此过程中，线框产生的平均感应电动势为： 感应电流： 取向右为正方向，由动量定理可得： 联立以上几式计算可得： 故A正确； B．此时线框切割磁感线产生的感应电动势为： 线框中感应电流为： 由牛顿第二定律得：3BIL+BIL=ma 联立两式可得加速度大小为： 故B错误； C．由电荷量公式得： 故C错误； D．此时线框的电功率为： 故D正确。 故选AD。 三、实验题：共2题，共14分。 13. 小明和小迪做“探究影响感应电流方向的因素”实验。 （1）按图甲连接电路，短暂闭合开关的瞬间，发现电流计指针向左偏转。 （2）小明用图乙所示的装置做实验，将条形磁铁（下端为N极）从螺线管取出的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿_________方向。 （3）小迪用图丙所示的装置做实验。闭合开关，当导体棒_________（选填“向左”或“向右”）切割磁感线运动时，可观察到电流计指针向左偏转。 （4）小明用图乙所示的装置做实验，把磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，第一次缓慢插入，第二次快速插入，发现第二次电流计指针的摆动幅度较大，原因是线圈中的__________________（选填“磁通量”“磁通量的变化”或“磁通量的变化率”）第二次比第一次的大。 【答案】 ①. 顺时针 ②. 向右 ③. 磁通量的变化率 【解析】 【详解】（2）[1]由图甲电路，可知电流从哪方流入，电流计指针就向哪方偏转。电流计指针向右偏转，说明电流是从安培表正极流入的，则螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿顺时针方向。 （3）[2]观察到电流计指针向左偏转，说明感应电流是从负极流入的，则根据右手定则可知，导体棒向右切割磁感线运动。 （4）[3]第二次快速插入时电流计指针的摆动幅度较大，原因是线圈中的磁通量的变化率第二次比第一次的大。 14. 甲、乙两位同学分别利用如图所示的装置进行电磁感应现象的探究。 （1）如图a，甲同学在闭合开关时发现电流计指针向右偏转，下列操作中能使指针向左偏转的有_________。 A. 闭合开关 B. 开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出 C. 开关闭合时，将滑动变阻器滑片向左滑动 （2）如图b所示，乙同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，如图c所示，时刻电流为0。下列说法正确的是（　　） A. 在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0 B. 在到时间内，强磁铁的加速度小于重力加速度 C. 强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下 D. 在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加 （3）实验结束后，两位同学又根据教材结合自感实验做了如下改动。在两条支路上将电流计换成电流传感器，接通电路稳定后，再断开电路，并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知： ①流过灯泡的电流是_________。（选填“”或“”） ②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将_________。（选填“变长”、“变短”或“不变”） 【答案】（1）B （2）AB （3） ①. ②. 变短 【解析】 【小问1详解】 A．闭合开关与题干中导致电流表指针向右偏转的操作相同，磁通量变化情况相同无法使电流表向右偏转，A错误； B．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出，此时穿过B线圈的磁通量减小，与闭合开关时B线圈的磁通量增加的情况相反，根据楞次定律可知，感应电流的方向与开关闭合时相反，所以电流表指针向左偏转，B正确； C．开关闭合时，将滑动变阻器滑片向左滑动，滑动变阻器的阻值减小，电流增大，A线圈产生的磁场增强，B线圈的磁通量增大，与开关闭合时的磁通量变化相同，产生的感应电流方向相同，故电流表的指针偏转相同，都是向右偏转，C错误。 故选B。 【小问2详解】 A．时刻电流为0，说明感应电动势为零，根据法拉第电磁感应定律 可知穿过线圈的磁通量的变化率为0，A正确； B．由“来拒去留”可知在到时间内，强磁铁受到线圈向上的作用力F，且初始阶段有F小于重力，由牛顿第二定律 可得 即初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度，B正确； C．由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力始终向上，故C错误； D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈产生的内能，D错误。 故选AB。 【小问3详解】 [1]由图可知，断开开关前，通过灯泡的电流和线圈的电流均是稳定的，且通过线圈的电流大于通过灯泡的电流。断开时，线圈自感产生的电动势阻碍其电流的减小，此时灯泡和线圈构成一个回路，从而使灯泡的电流瞬间增大，电流方向与原来电流方向相反，故流过灯泡的电流是。 [2] 在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出，线圈的自感系数减小，对电流减小的阻碍能力变小，所以可以观察到灯泡在断电后处于亮着的时间变短。 四、解答题：共4题，共46分。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。 15. 如图所示，质量为m、长为l的金属棒N两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中。金属棒中通入由M向N的电流I，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为，已知重力加速度为g。 （1）求匀强磁场磁感应强度的大小。 （2）若导线中的电流不变，要使导线依然静止在此位置，求所加匀强磁场的最小值及方向。 【答案】（1） （2），方向沿悬线向上 【解析】 【小问1详解】 由左手定则判断安培力方向，则金属棒受力如图所示 根据平衡条件有金属棒受到的安培力的大小 又根据安培力公式 解得 【小问2详解】 根据，可知当B最小时，最小。如图所示 由重力、拉力F、安培力构成矢量三角形，当垂直于F时，最小，可得 联立解得 由左手定则得磁场方向沿悬线向上。 16. 如图所示，与水平面成角的光滑平行倾斜导轨，下端接阻值为的电阻。导轨中间虚线框部分为边长1m的正方形。时刻，质量为、阻值为的导体棒垂直导轨放置，从距离上端虚线的位置由静止释放，同时虚线框内匀强磁场磁感应强度由0开始随时间均匀增加，方向垂直导轨平面向上。当导体棒刚进入磁场时，磁感应强度停止变化，且导体棒恰能匀速下滑。不计导轨电阻，重力加速度为。求： （1）导体棒刚进磁场时磁感应强度的大小； （2）导体棒进入磁场前流过电阻的电流； （3）导体棒从开始运动到出磁场的过程中回路产生的焦耳热。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 导体棒由静止开始下滑，根据牛顿第二定律 设刚进入磁场时速度大小为，根据速度位移公式有 刚进入磁场时，设电动势大小为，根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路欧姆定律有 导体棒受力平衡 解得 【小问2详解】 设导体棒进入磁场前运动时间为，则有 回路中磁感应强度的变化率 设回路中感应电动势大小为E，根据法拉第电磁感应定律有 流过电阻的电流 【小问3详解】 导体棒进入磁场前，回路中产生的热量 ， 其中 联立解得导体棒从开始运动到出磁场的过程中回路产生的焦耳热 17. 极光是由太阳抛射出的高能带电粒子受到地磁场作用，在地球南北极附近与大气碰撞产生的发光现象。从北极地区看赤道平面的地磁场，可简化为下图：O为地球球心，R为地球半径，将地磁场在半径为R到之间的圆环区域看成是匀强磁场，磁感应强度为B。假设高能粒子的质量为m，电荷量为。不计粒子重力及大气对粒子运动的影响，且不考虑相对论效应。 （1）若高能粒子从A点以不同的速率沿切线进入磁场边界位置，求能到达地球表面的粒子的速率范围。 （2）地球磁层是保护地球的一道天然屏障，它阻挡着高能粒子直接到达地球表面，从而保护了地球上的生态环境。 a．假设高能粒子从磁场边缘A点以速率v沿半径方向射入磁场时恰好不能到达地球表面，求粒子的比荷； b．高能粒子实际上可在赤道平面内向各个方向均匀地射入磁场。若高能粒子仍从A点以速率v沿不同方向射入地球磁场，若入射角用速度方向和AO连线之间的夹角表示，求能到达地球粒子的最大入射角的正弦值。 【答案】（1） （2）a. b. 【解析】 【小问1详解】 若高能粒子从A点以速度沿切线进入磁场边界位置时，恰好能到达地球表面的粒子的运动轨迹如图所示， 由几何关系可知，可知粒子的两个临界轨道半径分别为 由洛伦兹力提供向心力可得 联立解得粒子的速度的大小为， 故能到达地球表面的粒子的速率范围为 【小问2详解】 a假设高能粒子从磁场边缘A点以速率v沿半径方向射入磁场时恰不能到达地球表面，如图所示 由几何关系可得 解得 由洛伦兹力提供向心力可得 联立解得粒子的比荷为 b若高能粒子仍以速率v射入地球磁场，可知沿径向方向射入的粒子会和地球相切而出，和AO方向成角向上方射入磁场的粒子也恰从地球上沿相切射出，在此日角范围内的粒子能到达地球，其余进入磁场粒子不能到达地球，作A点该速度垂直和过切点与O点连线延长线交于F点，则F点为圆心，如图所示 由图中几何关系可得 则有 18. 空间直角坐标系如图所示，在、的区域内存在沿轴负方向的匀强电场，电场强度大小为（未知）；在、的区域内存在沿轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为（未知）；在、的区域内存在沿轴正方向、磁感应强度大小也为的匀强磁场。一质量为、电荷量为的带正电粒子在的平面内由轴上的点沿与轴正方向成角的方向射入电场区域，粒子由轴上的点沿轴正方向以大小为的速度射入、区域，粒子经该磁场偏转后，沿与轴正方向成角的方向射入平面下方。不计粒子的重力。求： （1）电场强度的大小； （2）磁感应强度的大小； （3）粒子经点后第三次穿过平面时的位置坐标。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子由轴上的点沿轴正方向射入、区域，则粒子通过点时沿轴正方向的速度减为0，设粒子在点处沿轴正方向的分速度大小为，则有 设粒子在电场中运动的加速度大小为，则有 又有 解得 【小问2详解】 设粒子在、区域内的磁场中做圆周运动的轨迹半径为，粒子沿与轴正方向成角的方向射入平面下方，画出粒子的运动轨迹，由几何关系可得 解得 由洛伦兹力提供向心力有 解得 【小问3详解】 粒子第一次穿过平面时，将粒子的速度沿轴正方向和轴负方向分解，可知粒子在沿轴正方向做匀速直线运动的同时在平面下方做匀速圆周运动，运动半个周期后再次到达平面，然后在平面上方做匀速圆周运动，运动个周期后第三次到达平面。粒子第一次穿过平面时，在轴上的坐标为 设粒子在平面下方做圆周运动的轨迹半径为，则有 解得 由 、 可得 粒子在平面下方运动半个周期的时间内，沿轴正方向前进的距离 粒子第二次穿过平面到第三次穿过平面的时间内沿轴正方向前进的距离 则粒子第三次穿过平面时在轴上的坐标为 粒子第三次穿过平面时，在轴上的坐标为 故粒子第三次穿过平面时的位置坐标为。 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3月单元过关考试 高二物理 考试时间：90分钟 一、单项选择题：共8题，每题3分，共24分。 1. 下列图片源于教科书。关于它们情景的说法中正确的是（　　） A. 图甲是磁电式电流表的内部结构图，里面的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，因为铝框中能产生感应电流，磁场对该感应电流的安培力使指针偏转 B. 图乙是动圈式扬声器的结构示意图，随声音变化的电流通过线圈，在安培力作用下线圈发生振动，从而带动纸盆振动发出声音，如果我们对着纸盆说话，扬声器也能把声音变成相应的电流 C. 图丙是闭合线圈竖直向下通过水平放置的条形磁铁，闭合线圈在A位置的加速度小于g，在B（该位置与磁感线平行）位置的加速度等于g，在C位置的加速度大于g D. 图丁是两根空心铝管，左管完好，右管右侧开有竖直裂缝，现让一块磁性很强的小磁铁依次从两管上端由静止释放，小磁铁在左侧铝管下落的快，在右侧铝管中下落的慢 2. 如图所示，L是直流电阻不计的带铁芯线圈，D为理想二极管，R为电阻，Ll、L2和L3是三个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是（　　） A. 闭合S瞬间，三个灯立即亮 B 闭合S瞬间，Ll灯比L2灯先亮 C. 断开S瞬间，L2灯闪亮后慢慢熄灭 D. 断开S瞬间，Ll灯闪亮后慢慢熄灭 3. 如图所示，在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，一带电量为q（）的滑块自a点由静止沿光滑绝缘轨道滑下，下降竖直高度为h时到达b点。不计空气阻力，重力加速度为g，则（ ） A. 滑块在a点受重力、支持力和洛伦兹力作用 B. 该过程中，洛伦兹力做正功 C. 该过程中，滑块的机械能增大 D. 滑块在b点受到的洛伦兹力大小为 4. 1930年，物理学家劳伦斯发明了世界上第一台回旋加速器，因此获得1939年诺贝尔物理学奖。回旋加速器的基本结构如图，两个正对着的D型金属盒处在垂直底面的匀强磁场中，两个D型盒之间的狭缝连接高压交流电源，整个装置处在真空环境中，实现对带电粒子的加速，且加速过程中忽略相对论效应和重力的影响。下列说法正确的是（　　） A. 粒子能获得的最大动能跟所加交变电压的大小有关 B. 随着带电粒子加速，带电粒子在磁场中做圆周运动的周期将减小 C. 仅减小D型盒的半径，带电粒子加速所获得的最大动能减小 D. 加速质子（）的交变电场，也可以用来加速氘（）原子核 5. 某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压，了解人的呼吸状况。如图所示，线圈P的匝数为N，磁场的磁感应强度大小为B，方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时，在t时间内每匝线圈面积增加了S，则线圈P在该时间内的平均感应电动势为（　　） A. B. C. D. 6. 某国产直升机在我国某地上空悬停，长度为L的导体螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动（俯视），转动角速度为。该处地磁场的水平分量为，竖直分量为。叶片的近轴端为a，远轴端为b。忽略转轴的尺寸，则叶片中感应电动势为（ ） A. ，a端电势高于b端电势 B. ，a端电势低于b端电势 C. ，a端电势高于b端电势 D. ，a端电势低于b端电势 7. 如图所示，两平行虚线间区域存在垂直纸面向里、宽度为l的匀强磁场，梯形abcd是位于纸面内的直角梯形导线框，ab边刚好与磁场区域右边界重合，bc间的距离为2l，．从时刻起，使线圈沿垂直于磁场区域边界的方向以速度v匀速穿越磁场区域，规定梯形线圈中感应电流顺时针方向为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，下列关于感应电流I随时间t变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 8. 如图所示，在平面直角坐标系内，以坐标原点为圆心，半径为的圆形区域内存在垂直于坐标平面的匀强磁场（图中未画出），磁场区域外右侧有宽度为的粒子源，为粒子源两端点，连线垂直于轴，粒子源中点位于轴上，粒子源持续沿轴负方向发射质量为、电荷量为，速率为的粒子。已知从粒子源中点发出的粒子，经过磁场区域后，恰能从圆与轴负半轴的交点处沿轴负方向射出磁场，不计粒子重力及粒子间相互作用力，则（　　） A. 带电粒子在磁场中运动的半径为R B. 匀强磁场的磁感应强度大小为 C. 在磁场中运动的带电粒子路程最长为 D. 带电粒子在磁场中运动的时间最短为 二、多项选择题：共4题，每题4分，共16分。漏选得2分，错选得0分。 9. 如图所示，一平行光滑金属导轨水平置于竖直向下的匀强磁场中，导轨电阻不计，与大螺线管M相接，在M螺线管内同轴放置一绝缘圆盘N，N的边缘固定着许多带负电的小球（每个小球都可视为一点电荷），且圆盘N可绕轴心在水平面内自由转动。当导体棒ab运动时，圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，则导体棒ab的运动情况是（ ） A. 导体棒ab向右做匀速运动 B. 导体棒ab向右做加速运动 C. 导体棒ab向左做加速运动 D. 导体棒ab向左做减速运动 10. 磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，如图是它的示意图。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和电阻R连接，设A、B两板间距为d，正对面积为S，等离子体的电阻率为，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入A、B两板之间，则下列说法正确的是（　　） A. A是直流电源的负极 B. 回路中电流为 C. 极板A、B间电压大小 D. 等离子气体的浓度越大，电源电动势越大 11. 如图所示为质谱仪原理示意图，带电粒子从小孔O“飘入”加速电场（初速度忽略不计），经加速后以速度从小孔进入速度选择器并恰好沿直线通过，粒子从小孔S进入磁分析器后做匀速圆周运动打在照相底片上。已知速度选择器中匀强电场的电场强度为E，磁分析器中匀强磁场的磁感应强度为（方向未知），在底片上留下的痕迹点到狭缝S的距离为l，忽略带电粒子的重力及相互间作用力。下列说法正确的是（　　） A 速度选择器中磁场方向垂直纸面向里 B. 速度选择器中匀强磁场的磁感应强度为 C. 带电粒子的比荷 D. 加速电场的极板间电势差 12. 如图所示，有方向垂直于光滑绝缘水平桌面的两匀强磁场，磁磁感应强度的大小分别为，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，一个水平放置的桌面上的边长为L，质量为m，电阻为R的单匝正方形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图示位置开始向右运动，当线框恰有一半进入右侧磁场时速度为，则下列判断正确的是（　　） A. B. 此时线框的加速度大小为 C. 此过程中通过线框截面的电量为 D. 此时线框的电功率为 三、实验题：共2题，共14分。 13. 小明和小迪做“探究影响感应电流方向的因素”实验。 （1）按图甲连接电路，短暂闭合开关的瞬间，发现电流计指针向左偏转。 （2）小明用图乙所示的装置做实验，将条形磁铁（下端为N极）从螺线管取出的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿_________方向。 （3）小迪用图丙所示的装置做实验。闭合开关，当导体棒_________（选填“向左”或“向右”）切割磁感线运动时，可观察到电流计指针向左偏转。 （4）小明用图乙所示的装置做实验，把磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，第一次缓慢插入，第二次快速插入，发现第二次电流计指针的摆动幅度较大，原因是线圈中的__________________（选填“磁通量”“磁通量的变化”或“磁通量的变化率”）第二次比第一次的大。 14. 甲、乙两位同学分别利用如图所示装置进行电磁感应现象的探究。 （1）如图a，甲同学在闭合开关时发现电流计指针向右偏转，下列操作中能使指针向左偏转的有_________。 A. 闭合开关 B. 开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出 C. 开关闭合时，将滑动变阻器滑片向左滑动 （2）如图b所示，乙同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，如图c所示，时刻电流为0。下列说法正确的是（　　） A. 在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0 B. 在到时间内，强磁铁的加速度小于重力加速度 C. 强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下 D. 在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加 （3）实验结束后，两位同学又根据教材结合自感实验做了如下改动。在两条支路上将电流计换成电流传感器，接通电路稳定后，再断开电路，并记录下两支路电流情况如图所示，由图可知： ①流过灯泡的电流是_________。（选填“”或“”） ②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将_________。（选填“变长”、“变短”或“不变”） 四、解答题：共4题，共46分。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。 15. 如图所示，质量为m、长为l的金属棒N两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中。金属棒中通入由M向N的电流I，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为，已知重力加速度为g。 （1）求匀强磁场磁感应强度的大小。 （2）若导线中的电流不变，要使导线依然静止在此位置，求所加匀强磁场的最小值及方向。 16. 如图所示，与水平面成角的光滑平行倾斜导轨，下端接阻值为的电阻。导轨中间虚线框部分为边长1m的正方形。时刻，质量为、阻值为的导体棒垂直导轨放置，从距离上端虚线的位置由静止释放，同时虚线框内匀强磁场磁感应强度由0开始随时间均匀增加，方向垂直导轨平面向上。当导体棒刚进入磁场时，磁感应强度停止变化，且导体棒恰能匀速下滑。不计导轨电阻，重力加速度为。求： （1）导体棒刚进磁场时磁感应强度的大小； （2）导体棒进入磁场前流过电阻的电流； （3）导体棒从开始运动到出磁场的过程中回路产生的焦耳热。 17. 极光是由太阳抛射出的高能带电粒子受到地磁场作用，在地球南北极附近与大气碰撞产生的发光现象。从北极地区看赤道平面的地磁场，可简化为下图：O为地球球心，R为地球半径，将地磁场在半径为R到之间的圆环区域看成是匀强磁场，磁感应强度为B。假设高能粒子的质量为m，电荷量为。不计粒子重力及大气对粒子运动的影响，且不考虑相对论效应。 （1）若高能粒子从A点以不同的速率沿切线进入磁场边界位置，求能到达地球表面的粒子的速率范围。 （2）地球磁层是保护地球的一道天然屏障，它阻挡着高能粒子直接到达地球表面，从而保护了地球上的生态环境。 a．假设高能粒子从磁场边缘A点以速率v沿半径方向射入磁场时恰好不能到达地球表面，求粒子的比荷； b．高能粒子实际上可在赤道平面内向各个方向均匀地射入磁场。若高能粒子仍从A点以速率v沿不同方向射入地球磁场，若入射角用速度方向和AO连线之间的夹角表示，求能到达地球粒子的最大入射角的正弦值。 18. 空间直角坐标系如图所示，在、的区域内存在沿轴负方向的匀强电场，电场强度大小为（未知）；在、的区域内存在沿轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为（未知）；在、的区域内存在沿轴正方向、磁感应强度大小也为的匀强磁场。一质量为、电荷量为的带正电粒子在的平面内由轴上的点沿与轴正方向成角的方向射入电场区域，粒子由轴上的点沿轴正方向以大小为的速度射入、区域，粒子经该磁场偏转后，沿与轴正方向成角的方向射入平面下方。不计粒子的重力。求： （1）电场强度的大小； （2）磁感应强度的大小； （3）粒子经点后第三次穿过平面时的位置坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$