精品解析：天津市西青区杨柳青第一中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

2024-2025年度第二学期高二第一次阶段检测 第I卷（选择题） 一、单选题：本大题共5小题，共25分。 1. 电磁场与现代高科技密切关联，并有重要应用。对以下四个科技实例，下列说法正确的是（　　） A. 图甲的速度选择器能使速度大小的粒子沿直线匀速通过 B. 图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为，电阻R两端的电势差等于发电机的电动势 C. 图丙为回旋加速器，若增大D形盒狭缝之间的加速电压U，则粒子射出加速器时的最大动能增大 D. 图丁为霍尔元件，若载流子带负电，稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势 【答案】D 【解析】 【详解】A．电场的方向与B的方向垂直，带电粒子从左端进入复合场，受电场力和洛伦兹力，且二力是平衡力，即 解得 故A错误； B．由左手定则知正离子向上偏转，负离子会向下偏转，所以P板是电源正极，Q板是电源负极，正常工作时电流方向为，但电路工作时等离子体也有电阻，故电阻R两端的电势差等于发电机的路端电压，小于发电机的电动势，故B错误； C．设D型盒的半径为R，粒子离开时速度为v，磁感应强度为B，粒子质量为m，电荷量为q，根据牛顿第二定律得 粒子的动能为 可知最大动能与加速电压无关，故C错误； D．若载流子带负电，由左手定则可知，负粒子向左端偏转，所以稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，一水平导线通以电流I，导线正下方有一电子，初速度方向与电流垂直，关于电子的运动情况，下列说法正确的是（　　） A. 沿路径b运动，电子距离导线越近运动半径越小 B. 沿路径b运动，电子距离导线越近运动半径越大 C. 沿路径a运动，电子距离导线越近运动半径越小 D. 沿路径a运动，电子距离导线越近运动半径越大 【答案】A 【解析】 【详解】根据安培定则可知，导线下方的磁场方向垂直纸面向外，结合左手定则可知，电子只能沿沿路径b运动，洛伦兹力提供圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律可知 解得 故越靠近导线，磁感应强度越大，则其轨道半径越来越小。 故选A。 3. 图甲是磁电式电流表表头的结构简图，线圈绕在一个与指针、转轴相连的铝框骨架上，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，同一圆周上磁感应强度大小处处相等，当线圈位于水平面内，通有如图乙所示方向的电流时，下列说法正确的是（　　） A. 电流表表盘刻度不均匀 B. a、b导线所受安培力方向相同 C. 线圈匝数增加，电流表表头的满偏电流减小 D. 磁铁磁性增强，电流表表头的满偏电流增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．依题意，在磁场中线圈的磁力矩大小都相等，线圈转动时，螺旋弹簧发生形变，产生反抗力矩，阻止线圈继续转动，线圈转角越大，反抗力矩越大，对于给定的待测电流，其磁力矩是一定的，所以线圈在某一转角处稳定下来，这时两个力矩达到平衡，可知待测电流与转角成正比，电流表表盘刻度均匀，故A错误； B．由左手定则可知，a导线受到的安培力向上，b导线受到的安培力向下，故B错误； CD．换磁性更强的磁铁或增加线圈匝数，会使得在相同电流情况下线圈所受安培力增大，电流表的量程减小，故C正确；D错误。 故选C。 4. 如图甲为手机正在进行无线充电，无线充电的原理图如图乙所示，充电器和手机各有一个线圈，充电器端的叫发射线圈（匝数为n1），手机端的叫接收线圈（匝数为n2），两线圈面积均为S，在△t内发射线圈产生磁场的磁感应强度增加量为△B。磁场可视为垂直穿过线圈。下列说法正确的是（　　） A. 手机端的接收线圈b点的电势低于a点 B. 手机端的接收线圈a和b间的电势差值为 C. 接收线圈和发射线圈是通过自感实现能量传递 D. 增加c、d间电流的变化率，接收线圈a和b间的电势差始终不变 【答案】B 【解析】 【详解】A．由楞次定律得，电流从a流向b，线圈是电源,在内电路电流由低电势流向高电势，所以手机端的接收线圈b点的电势高于a点，A错误； B．由法拉第电磁感应定律得：手机端的接收线圈a和b间的电势差值为 B正确； C．接收线圈和发射线圈是通过互感实现能量传递的，C错误； D．增加c、d间电流的变化率，将会使磁场的变化率增加，则接收线圈a和b间的电势差变大，D错误。 故选B。 5. 图是用电流传感器（电流传感器相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，电源的电动势为E，内阻为r，自感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开开关S．在图所示的图象中，可能正确表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的是( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AD．闭合开关的瞬间，电感的电阻很大，灯泡中有一定的电流通过，过一段时间，电感的电阻减小，电感与灯泡并联的两端电压减小，故灯泡中的电流变小，选项AD均错误； BC．当时间再延长，灯泡的电流稳定在某一值上；当断开开关时，电感产生自感电动势，电感中的电流与原来的电流方向相同，它与灯泡组成的电路中，感应电流沿逆时针方向，而灯泡中原来的电流沿顺时针方向，故灯泡中的电流比稳定时要小一些，然后电流随自感电动势的减小而慢慢减小到0，故选项B正确，C错误。 故选B。 二、多选题：本大题共3小题，共15分。 6. 一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，如图a甲所示．设垂直于纸面向里的磁感应强度方向为正，垂直于纸面向外的磁感应强度方向为负．线圈中顺时针方向的感应电流为正，逆时针方向的感应电流为负．已知圆形线圈中感应电流i随时间变化的图像如图a乙所示，则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图像可能是图（ ） A. B. C. D. 【答案】CD 【解析】 【详解】在前0.5s内由乙图根据楞次定律可知，若磁场方向垂直向里（正方向）时，必须是磁场增强的；若磁场方向垂直向外（负方向）时，必须是磁场减弱的．而在0.5s-1.5s，若磁场方向垂直向里（正方向）时，必须是磁场减弱的；若磁场方向垂直向外（负方向）时，必须是磁场增加的。 故选CD。 7. 高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是（　　） A. 其他条件不变，增大交变电流的电压 B. 其他条件不变，增大交变电流的频率 C. 感应电流相同的条件下，增大焊接处的接触电阻 D. 感应电流相同的条件下，减小焊接处的接触电阻 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．增大交变电流的电压，其他条件不变，则线圈中交变电流增大，磁通量变化率增大，因此产生的感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接处消耗的电功率增大，故A正确； B．高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处消耗的电功率越大，故B正确； CD．感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻，由可知焊缝处消耗的电功率增大，故C正确，D错误。 故选ABC。 8. 如图甲所示，用强磁场将百万开尔文的高温等离子体（等量的正离子和电子）约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克装置。 我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩。图乙为其中沿管道方向的磁场分布图，越靠管的右侧磁场越强。 不计离子重力，关于离子在图乙磁场中运动时，下列说法正确的是（　　） A. 离子在磁场中运动时，磁场可能对其做功 B. 离子在磁场中运动时，离子的动能一定不变 C. 离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，运动半径减小 D. 离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，洛伦兹力不变 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．离子在磁场中运动时，由于洛伦兹力方向总是与速度方向垂直，可知磁场对其一定不做功，动能不变，故A错误，B正确； CD．离子在磁场中，洛伦兹力为 右侧区域磁场较强，由洛伦兹力提供向心力可得 可得 所以离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，运动半径减小，故C正确，D错误。 故选BC。 第II卷（非选择题） 三、计算题：本大题共4小题，共60分。 9. 如图所示，在第一象限内，有垂直纸面向里的匀强磁场（磁场足够大），磁感应强度为B ，一电子从O点沿纸面以速度v 射入磁场中，速度方向与x轴成30o 角，已知电子质量为m，电量为e， 求： （1）定性地画出电子在磁场中的轨迹；并求电子的轨道半径r ; （2）求电子离开磁场的出射点到O 点的距离 ; （3）求电子在磁场中运动的时间． 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【详解】（1）由左手定则可知，粒子受力方向垂直速度方向向右下方，则可知运动轨迹如图： 对电子在做圆周运动的过程中，设半径为r，有：qvB=m 所以： （2）由1中所画图象，由几何关系可解得圆心角为60°， 由几何关系可知射出点到O点的距离等于电子的运动半径为． （3）电子在磁场中的运动周期T为：T= 电子在磁场中运动的圆心角为60°，则运动的时间为： 联立解得： 点睛：解决本题的关键掌握带电粒子在磁场中运动的半径公式和周期公式，结合几何关系进行求解，掌握圆心、半径的确定方法；要注意正确应用几何关系，在学习中要注意培养相关的数学知识应用的能力． 10. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。两杆的质量均为，在导轨间的电阻均为，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。若两杆在磁场内未相撞且N杆出磁场时的速度，求： （1）M杆刚进磁场时的安培力F； （2）从M杆进入磁场到N杆离开磁场过程中系统产生的焦耳热Q； （3）初始时刻N到ab边的最小距离x。 【答案】（1）6N，方向水平向左；（2）2J；（3）0.5m 【解析】 【详解】（1）由于平行长直金属导轨光滑，故M杆刚进磁场时的速度为 则此时切割磁感线产生的感应电动势为 则此时感应电流为 根据右手定则可知感应电流的方向为a到b，则M杆刚进磁场时的安培力大小为 根据左手定则可知安培力的方向为水平向左。 （2）由MN组成的系统动量守恒，设N杆刚离开磁场时M杆的速度为，则 则N杆刚离开磁场时M杆的速度 根据能量守恒，从M杆进入磁场到N杆离开磁场过程中系统产生的焦耳热 （3）当N杆出磁场时，M杆恰好与N杆接触但未发生碰撞，则这种情况时，初始时刻细金属杆N到ab的距离最小，则当N出磁场时，对N杆列动量定理可得 则通过N杆的电荷量 所以 同时，还可得 可解得 11. 如图所示，一个足够长的矩形金属框架与水平面成角，宽，上端有一个电阻，框架的其他部分的电阻不计，有一垂直于框架平面向上的匀强磁场，磁感应强度，ab为金属杆，与框架垂直且接触良好，其质量，接入电路的电阻，杆与框架间的动摩擦因数，杆由静止开始下滑到速度达到最大值的过程中，电阻R0产生的热量（取，，）。求： （1）通过的最大电流； （2）ab杆下滑的最大速度； （3）从开始下滑到速度最大的过程中ab杆下滑的距离。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）杆达到最大速度后， ab中最大电流为，由平衡条件 解得 （2）由闭合电路的欧姆定律 由法拉第电磁感应定律 解得 （3）电路中产生的总焦耳热 由动能定理得 解得杆下滑的距离 12. 如图所示的装置左侧是法拉第圆盘发电机，其细转轴竖直安装。内阻不计、半径的金属圆盘盘面水平，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度。圆盘在外力作用下以角速度逆时针（俯视）匀速转动，圆盘的边缘和转轴分别通过电刷a、b与光滑水平导轨、相连，导轨间距。在导轨平面内以O点为坐标原点建立坐标系xOy，x轴与导轨平行。区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度，导电性能良好的导轨上放置着一根质量、电阻的金属棒，金属棒离y轴足够远；区域内存在竖直向下磁场，磁感应强度，导轨由绝缘材料制成，导轨上紧贴y轴放置着一U型金属框，其质量、电阻为3R、长度为L、宽度。不计其它一切电阻。 （1）比较a、b两点电势的高低，并计算闭合开关瞬间通过金属棒的电流I； （2）从闭合开关到金属棒刚达到最大速度时（此时金属棒未离开磁场区），求此过程通过金属棒的电量q和维持圆盘匀速转动外力所做的功W； （3）若此后金属棒和金属框发生完全非弹性碰撞，求金属棒最终停下来时的位置坐标x。 【答案】（1）点电势高，5A （2）6C，18J （3） 【解析】 【小问1详解】 由右手定则可知 圆盘切割，感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律得 联立解得 【小问2详解】 设导体棒最大速度为，有 设金属棒从开始运动到最大速度通过金属棒的电量为q，对金属棒，由动量定理得 由以上两式得 该过程外力对金属圆盘做功为 【小问3详解】 设金属棒和U型金属框碰撞后共同速度为，由动量守恒定律得 碰撞后金属棒运动到坐标x时整个框速度v，此时回路的感应电流为 整个框受到的安培力为 由动量定理得 求和得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025年度第二学期高二第一次阶段检测 第I卷（选择题） 一、单选题：本大题共5小题，共25分。 1. 电磁场与现代高科技密切关联，并有重要应用。对以下四个科技实例，下列说法正确的是（　　） A. 图甲的速度选择器能使速度大小的粒子沿直线匀速通过 B. 图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为，电阻R两端的电势差等于发电机的电动势 C. 图丙为回旋加速器，若增大D形盒狭缝之间的加速电压U，则粒子射出加速器时的最大动能增大 D. 图丁为霍尔元件，若载流子带负电，稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势 2. 如图所示，一水平导线通以电流I，导线正下方有一电子，初速度方向与电流垂直，关于电子的运动情况，下列说法正确的是（　　） A. 沿路径b运动，电子距离导线越近运动半径越小 B. 沿路径b运动，电子距离导线越近运动半径越大 C. 沿路径a运动，电子距离导线越近运动半径越小 D. 沿路径a运动，电子距离导线越近运动半径越大 3. 图甲是磁电式电流表表头的结构简图，线圈绕在一个与指针、转轴相连的铝框骨架上，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，同一圆周上磁感应强度大小处处相等，当线圈位于水平面内，通有如图乙所示方向的电流时，下列说法正确的是（　　） A. 电流表表盘刻度不均匀 B. a、b导线所受安培力方向相同 C. 线圈匝数增加，电流表表头的满偏电流减小 D. 磁铁磁性增强，电流表表头的满偏电流增大 4. 如图甲为手机正在进行无线充电，无线充电的原理图如图乙所示，充电器和手机各有一个线圈，充电器端的叫发射线圈（匝数为n1），手机端的叫接收线圈（匝数为n2），两线圈面积均为S，在△t内发射线圈产生磁场的磁感应强度增加量为△B。磁场可视为垂直穿过线圈。下列说法正确的是（　　） A. 手机端的接收线圈b点的电势低于a点 B. 手机端的接收线圈a和b间的电势差值为 C. 接收线圈和发射线圈是通过自感实现能量传递 D. 增加c、d间电流的变化率，接收线圈a和b间的电势差始终不变 5. 图是用电流传感器（电流传感器相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，电源的电动势为E，内阻为r，自感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开开关S．在图所示的图象中，可能正确表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的是( ) A. B. C. D. 二、多选题：本大题共3小题，共15分。 6. 一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，如图a甲所示．设垂直于纸面向里的磁感应强度方向为正，垂直于纸面向外的磁感应强度方向为负．线圈中顺时针方向的感应电流为正，逆时针方向的感应电流为负．已知圆形线圈中感应电流i随时间变化的图像如图a乙所示，则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图像可能是图（ ） A. B. C. D. 7. 高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是（　　） A. 其他条件不变，增大交变电流的电压 B. 其他条件不变，增大交变电流的频率 C. 感应电流相同的条件下，增大焊接处的接触电阻 D. 感应电流相同的条件下，减小焊接处的接触电阻 8. 如图甲所示，用强磁场将百万开尔文的高温等离子体（等量的正离子和电子）约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克装置。 我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩。图乙为其中沿管道方向的磁场分布图，越靠管的右侧磁场越强。 不计离子重力，关于离子在图乙磁场中运动时，下列说法正确的是（　　） A. 离子在磁场中运动时，磁场可能对其做功 B. 离子在磁场中运动时，离子的动能一定不变 C. 离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，运动半径减小 D. 离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，洛伦兹力不变 第II卷（非选择题） 三、计算题：本大题共4小题，共60分。 9. 如图所示，在第一象限内，有垂直纸面向里的匀强磁场（磁场足够大），磁感应强度为B ，一电子从O点沿纸面以速度v 射入磁场中，速度方向与x轴成30o 角，已知电子质量为m，电量为e， 求： （1）定性地画出电子在磁场中的轨迹；并求电子的轨道半径r ; （2）求电子离开磁场的出射点到O 点的距离 ; （3）求电子在磁场中运动的时间． 10. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。两杆的质量均为，在导轨间的电阻均为，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。若两杆在磁场内未相撞且N杆出磁场时的速度，求： （1）M杆刚进磁场时的安培力F； （2）从M杆进入磁场到N杆离开磁场过程中系统产生的焦耳热Q； （3）初始时刻N到ab边的最小距离x。 11. 如图所示，一个足够长的矩形金属框架与水平面成角，宽，上端有一个电阻，框架的其他部分的电阻不计，有一垂直于框架平面向上的匀强磁场，磁感应强度，ab为金属杆，与框架垂直且接触良好，其质量，接入电路的电阻，杆与框架间的动摩擦因数，杆由静止开始下滑到速度达到最大值的过程中，电阻R0产生的热量（取，，）。求： （1）通过的最大电流； （2）ab杆下滑的最大速度； （3）从开始下滑到速度最大的过程中ab杆下滑的距离。 12. 如图所示的装置左侧是法拉第圆盘发电机，其细转轴竖直安装。内阻不计、半径的金属圆盘盘面水平，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度。圆盘在外力作用下以角速度逆时针（俯视）匀速转动，圆盘的边缘和转轴分别通过电刷a、b与光滑水平导轨、相连，导轨间距。在导轨平面内以O点为坐标原点建立坐标系xOy，x轴与导轨平行。区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度，导电性能良好的导轨上放置着一根质量、电阻的金属棒，金属棒离y轴足够远；区域内存在竖直向下磁场，磁感应强度，导轨由绝缘材料制成，导轨上紧贴y轴放置着一U型金属框，其质量、电阻为3R、长度为L、宽度。不计其它一切电阻。 （1）比较a、b两点电势的高低，并计算闭合开关瞬间通过金属棒的电流I； （2）从闭合开关到金属棒刚达到最大速度时（此时金属棒未离开磁场区），求此过程通过金属棒的电量q和维持圆盘匀速转动外力所做的功W； （3）若此后金属棒和金属框发生完全非弹性碰撞，求金属棒最终停下来时的位置坐标x。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $