精品解析：福建省莆田市第十五中学2024-2025学年高一下学期第一次月考物理试题

莆田十五中2024-2025学年下学期高二物理第一次月考试卷 考试时间：75分钟；命题人：李冰雅 审核人：黄丹敏 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息； 2.请将答案正确填写在答题卡上。 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（本题共4题，每题4分，共16分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度一定为零 B. 一小段通电直导体在某处不受安培力作用，则该处磁感应强度一定为零 C. 运动电荷在某处不受洛仑兹力作用，则该处磁感应强度一定为零 D. 运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛仑兹力作用 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据电场力的定义式，可知电荷所受电场力为0时，，A正确； B．设电流方向与磁感应强度方向的夹角为，则通电导线在磁场所受安培力 可知若时，不论磁感应强度如何，安培力都为0，B错误； CD．设电荷的运动方向与磁感应强度方向的夹角为，则运动电荷在磁场所受洛伦兹力 可知若时，不论磁感应强度如何，洛伦兹力都为0，C错误，D错误。 故选A。 2. 如图所示是电动机模型示意图。处于磁场中的矩形通电金属线框可绕轴转动。线框中的电流方向如图所示。在图示位置（线框所在的水平面刚好和磁场方向平行、且和边与磁场方向垂直），关于线框、、、边受到安培力的方向，下列说法正确的是（　　） A. 边受到安培力的方向向右 B. 边受到安培力的方向向下 C. 边受到安培力的方向向上 D. 边受到安培力的方向向左 【答案】C 【解析】 【详解】由图可知磁场方向水平向左，由左手定则可知，左边受到的安培力竖直向上，右边受到的安培力竖直向下，、不受安培力，故选C。 3. 某同学探究“感应电流产生的条件”的实验装置如图所示，下列说法正确的是（ ） A. 条形磁体静止在线圈中，电流计的指针会偏转 B. 条形磁体S极迅速插入线圈，电流计的指针不会偏转 C. 条形磁体N极迅速抽出线圈，电流计的指针不会偏转 D. 条形磁体N极或S极迅速插入或抽出线圈，电流计的指针都会偏转 【答案】D 【解析】 【详解】A．条形磁体静止在线圈中，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，指针不会偏转，故A错误； BC．无论磁体迅速插入线圈还是迅速抽出线圈，穿过线圈的磁通量都是会发生改变，会产生感应电流，所以灵敏电流计指针都会偏转，故BC错误； D．条形磁体的N极或S极迅速插入或抽出线圈，穿过线圈的磁通量都是会发生改变，会产生感应电流，所以灵敏电流计指针都会偏转，故D正确。 故选D。 4. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于1939年获得诺贝尔物理学奖。其原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略；磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，交流电源频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为+q，在加速过程中不考虑相对论效应和重力离子的影响。则下列说法正确的是（　　） A. 粒子从磁场中获得能量 B. 被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大 C. 质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒半径成正比 D. 该加速器加速质量为4m、电荷量为2q的粒子时，交流电源频率应变为 【答案】D 【解析】 【详解】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力对粒子不做功，所以动能不变，故A错误； B．粒子在磁场中运动的周期 被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期与半径无关，故B错误； C．粒子在磁场中，洛伦兹力提供向心力 得 粒子的动能 可知质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒半径的平方成正比，故C错误； D．粒子在磁场中运动的周期 频率为 加速粒子交流电的频率 故D正确。 故选D。 二、多选题（本题共4题，每题6分，一共是24分。） 5. 如图甲所示，线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50 cm2，线圈总电阻r＝10 Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间的变化关系如作如图乙所示，则在开始的0.1 s内(　 　) A. a、b间电压为0 B. 线圈中磁通量的变化量为0.25 Wb C. 线圈中磁通量的变化率为2.5×10-2 Wb/s D. 在a、b间接一个理想电流表时，电流表示数为0.25 A 【答案】CD 【解析】 【分析】由图象b的斜率读出磁感应强度B的变化率，由法拉第电磁感应定律可求得线圈中的感应电动势．由闭合电路欧姆定律可求得感应电流大小，从而求出a、b间的电势差． 【详解】通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设Φ2=B'S为正，则线圈中磁通量的变化量为△Φ=B'S-（-BS），代入数据即△Φ=（0.1+0.4）×50×10-4 Wb=2.5×10-3 Wb，故B错误；磁通量的变化率，故C正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E=n=2.5V；即a、b间电压为2.5V；感应电流大小，故A错误，D正确．故选CD． 【点睛】本题是感生电动势类型，关键要掌握法拉第电磁感应定律的表达式E=n，再结合闭合电路欧姆定律进行求解，注意楞次定律来确定感应电动势的方向． 6. 如图所示，P、Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大、电阻比小灯泡小的线圈，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关瞬间（　　） A. P与Q同时熄灭 B. P比Q后熄灭 C. Q闪亮后再熄灭 D. P闪亮后再熄灭 【答案】BD 【解析】 【详解】由于L的电阻比小灯泡小，则开关S处于闭合状态，通过L的电流大于通过P灯的电流；断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭；由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭。 故选BD。 7. 如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列说法中正确的是（　　） A. 线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量变小 C. 线圈a有扩张的趋势 D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大 【答案】AD 【解析】 【详解】B．当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路电阻减小，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，故B错误； ACD．根据右手螺旋定则可知通过线圈a的磁通量向下增大，由楞次定律可知，线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故AD正确，C错误。 故选AD。 8. 如图所示，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框abcd，置于有界匀强磁场中。图中虚线为磁场边界，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。现线框以同样大小的速度v0匀速沿四个不同方向平动进入磁场，且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直，在通过如图所示位置时，下列说法正确的是（　　） A. 图①中ab两点间的电势差最大 B. 图②中ab两点间的电势差大小为 C. 图③中回路电流最大 D. 图④中回路电流最小 【答案】AB 【解析】 【详解】设正方形线框边长为L，四个图中电动势均为 设正方形线框的电阻为R，则四个图中回路的电流均为 其中图①中ab边相当于电源，ab两点间的电势差为 图②、③、④中ab两点间的电势差大小均为 AB正确，CD错误。 故选AB。 第Ⅱ卷（非选择题） 三、填空题（本题共2小题，每空2分，共14分。） 9. 某种物质发射的三种射线如图所示的磁场中分裂成①、②、③三束。那么在这三束射线中，带正电的是______，带负电的是______。 【答案】 ① ① ②. ③ 【解析】 【详解】[1][2]由图看出，①射线向左偏转，受到的洛伦兹力向左，由左手定则判断可知，①射线带正电；②射线不偏转，该射线不带电；③向右偏转，洛伦兹力向右，由左手定则判断得知，该射线带负电。 10. 对回旋加速器的工作原理的理解。 (1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式___________，粒子运动速率增大，其运动半径将___________（填“增大”“减小”或“不变”，下同），周期___________。 (2)如图所示，要确保粒子每次经过D形盒的间隙时，都受到合适的电场力而被加速，则产生交变电场的频率应___________（填“大于”“小于”或“等于”）粒子运动的频率。 (3)带电粒子获得的最大能量与D形盒的___________（填“半径”或“周期”）有关。 【答案】 ①. ②. 增大 ③. 不变 ④. 等于 ⑤. 半径 【解析】 【详解】(1)[1][2][3]带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 由周期公式 粒子运动速率增大，其运动半径将增大，周期不变。 (2)[4]带电粒子在磁场中运动的周期不变，所以交变电场的频率应等于粒子运动的频率。 (3)[5]设回旋加速器半径为R，由 解得 则最大动能为 知最大动能与加速的电压无关，狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关。 四、实验题（11题每空1分，共4分；12题每空2分，共8分，两题共12分） 11. 某同学用题图中的器材做“探究电磁感应产生条件”的实验。 （1）闭合电键的一瞬间，观察到电流表G指针向左偏转。则闭合电键后，将滑动变阻器的滑片向b端移动，则观察到电流表G的指针向___________（填“左”或“右”）偏转。保持滑动变阻器滑片位置不变，将线圈A中的铁芯快速抽出，电流表G的指针将___________（填“左”或“右”）偏转。 （2）闭合电键后，第一次将滑动变阻器的滑片快速地从a端移到b端，第二次将滑动变阻器的滑片慢慢移到b端，会发现电流表G的指针摆动的幅度第一次比第二次___________（填“大”或“小”），原因是___________。 【答案】 ①. 左 ②. 右 ③. 大 ④. 第一次线圈B中的磁通量变化率大 【解析】 【详解】（1）[1]由于闭合电键瞬间，线圈A中电流由无到有，电流增加，产生磁场增强，使线圈B的磁通量增加，观察到电流表G指针向左偏转。则闭合电键后，将滑动变阻器的滑片向b端移动，线圈A中电流还是增加，使线圈B的磁通量还是增加，因此产生的感应电流方向跟闭合电建瞬间相同，故观察到电流表G的指针向左偏转。 [2] 保持滑动变阻器滑片位置不变，将线圈A中的铁芯快速抽出，线圈A产生磁场减弱，使线圈B中的磁通量减小，产生的感应电流方向跟闭合电建瞬间相反，故观察到电流表G的指针向右偏转。 （2）[3] [4]第一次将滑动变阻器的滑片快速地从a端移到b端，第二次将滑动变阻器的滑片慢慢移到b端，会发现电流表G的指针摆动的幅度第一次比第二次大，原因是第一次线圈B中的磁通量变化快，磁通量变化率大。 12. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。 （1）图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流___________（填“大于”、“小于”或“等于”）中电流。 （2）图2中，变阻器接入电路的阻值___________（填“大于”、“小于”或“等于”）的电阻值。 （3）图2中，闭合S2瞬间，中电流___________（填“大于”、“小于”或“等于”）变阻器中电流。断开S2瞬间，灯A2___________（填“会”或“不会”）闪亮。 【答案】 ①. 小于 ②. 等于 ③. 小于 ④. 不会 【解析】 【详解】(1)[1]图1中，闭合S1，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明电路稳定后，A1中电流小于中电流； (2)[2]闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度，说明稳定后两支路电流相等，则变阻器接入电路的阻值等于的电阻值； (3)[3]图2中，闭合S2瞬间，发生自感，所以中电流小于变阻器中电流； [4]由于闭合开关S2后，A2与A3的亮度最终相同，即电流相同，所以断开S2瞬间， 、灯A2、A3、变阻器组成的新的闭合电路中，灯A2不会闪亮。 五、解答题（本题共3小题，共34分。） 13. 如图，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，导轨平面与水平夹角θ＝37°，空间分布着垂直于导轨平面的匀强磁场B＝0.5 T。导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源。现把一个质量为m＝0.040 kg的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒恰好静止。导体棒的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求： （1）通过导体棒的电流； （2）导体棒受到的安培力大小； （3）导体棒受到的摩擦力大小。 【答案】（1）1.5 A；（2）0.30 N；（3）0.06 N摩擦力沿斜面向下，0.54 N摩擦力沿斜面向上 【解析】 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律 （2）导体棒受到的安培力 （3）导体棒受力如图将重力正交分解 根据平衡条件 解得 同理，若安培力沿斜面向下，根据平衡条件可知，摩擦力沿斜面向上，则 解得 14. 如图所示，一个边长为a、匝数为n、总电阻R的正方形线圈，线圈平面与匀强磁场垂直、且一半在磁场中。在时间t内，磁感应强度的方向不变、大小由B均匀增大到2B，在此过程中，求： （1）线圈中感应电流方向及产生的感应电动势大小； （2）t时刻回路的电功率及线圈所受安培力的大小。 【答案】（1）方向逆时针，；（2）， 【解析】 【详解】（1）由楞次定律可知感应电流方向逆时针，根据法拉第电磁感应定律可得 （2）由闭合电路欧姆定律得 所以电功率为 安培力的大小为 15. 如图所示，在平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，与、轴分别相切于、两点，第Ⅱ象限内有沿轴负方向的匀强电场。一个质量为、电荷量为的带正电粒子从点沿轴正方向以射入磁场，经点射入电场，最后从轴上离点的距离为的点射出，不计粒子的重力。求： （1）匀强磁场磁感应强度的大小； （2）匀强电场场强的大小； （3）粒子在磁场和电场中运动总时间。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）带正电粒子在磁场中只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，其轨迹如右图所示 由几何关系知粒子圆周轨迹半径为 r=L 由洛伦兹力提供向心力可得 解得 （2）粒子由C点沿-x方向进入电场，在电场中做类平抛运动，沿-x方向做匀速直线运动，有 2L=v0t2 沿-y方向做初速度为零的匀加速直线运动，有 粒子在电场中的加速度为 解得 ， （3）由几何关系得，粒子在磁场中转过的圆心角为 粒子在磁场中圆周运动的周期为 则磁场中运动的时间为 联立解得 粒子在磁场和电场中运动的总时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 莆田十五中2024-2025学年下学期高二物理第一次月考试卷 考试时间：75分钟；命题人：李冰雅 审核人：黄丹敏 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息； 2.请将答案正确填写在答题卡上。 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（本题共4题，每题4分，共16分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度一定为零 B. 一小段通电直导体在某处不受安培力作用，则该处磁感应强度一定为零 C. 运动电荷在某处不受洛仑兹力作用，则该处磁感应强度一定零 D. 运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛仑兹力作用 2. 如图所示是电动机模型示意图。处于磁场中的矩形通电金属线框可绕轴转动。线框中的电流方向如图所示。在图示位置（线框所在的水平面刚好和磁场方向平行、且和边与磁场方向垂直），关于线框、、、边受到安培力的方向，下列说法正确的是（　　） A. 边受到安培力方向向右 B. 边受到安培力的方向向下 C. 边受到安培力的方向向上 D. 边受到安培力的方向向左 3. 某同学探究“感应电流产生的条件”的实验装置如图所示，下列说法正确的是（ ） A. 条形磁体静止在线圈中，电流计的指针会偏转 B. 条形磁体S极迅速插入线圈，电流计的指针不会偏转 C. 条形磁体N极迅速抽出线圈，电流计的指针不会偏转 D. 条形磁体N极或S极迅速插入或抽出线圈，电流计的指针都会偏转 4. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于1939年获得诺贝尔物理学奖。其原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略；磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，交流电源频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为+q，在加速过程中不考虑相对论效应和重力离子的影响。则下列说法正确的是（　　） A. 粒子从磁场中获得能量 B. 被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大 C. 质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒半径成正比 D. 该加速器加速质量为4m、电荷量为2q的粒子时，交流电源频率应变为 二、多选题（本题共4题，每题6分，一共是24分。） 5. 如图甲所示，线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50 cm2，线圈总电阻r＝10 Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间的变化关系如作如图乙所示，则在开始的0.1 s内(　 　) A. a、b间电压为0 B. 线圈中磁通量的变化量为0.25 Wb C. 线圈中磁通量的变化率为2.5×10-2 Wb/s D. 在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A 6. 如图所示，P、Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大、电阻比小灯泡小的线圈，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关瞬间（　　） A. P与Q同时熄灭 B. P比Q后熄灭 C. Q闪亮后再熄灭 D. P闪亮后再熄灭 7. 如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列说法中正确的是（　　） A. 线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量变小 C. 线圈a有扩张的趋势 D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大 8. 如图所示，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框abcd，置于有界匀强磁场中。图中虚线为磁场边界，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。现线框以同样大小的速度v0匀速沿四个不同方向平动进入磁场，且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直，在通过如图所示位置时，下列说法正确的是（　　） A. 图①中ab两点间的电势差最大 B. 图②中ab两点间的电势差大小为 C. 图③中回路电流最大 D. 图④中回路电流最小 第Ⅱ卷（非选择题） 三、填空题（本题共2小题，每空2分，共14分。） 9. 某种物质发射的三种射线如图所示的磁场中分裂成①、②、③三束。那么在这三束射线中，带正电的是______，带负电的是______。 10. 对回旋加速器的工作原理的理解。 (1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动周期公式___________，粒子运动速率增大，其运动半径将___________（填“增大”“减小”或“不变”，下同），周期___________。 (2)如图所示，要确保粒子每次经过D形盒的间隙时，都受到合适的电场力而被加速，则产生交变电场的频率应___________（填“大于”“小于”或“等于”）粒子运动的频率。 (3)带电粒子获得的最大能量与D形盒的___________（填“半径”或“周期”）有关。 四、实验题（11题每空1分，共4分；12题每空2分，共8分，两题共12分） 11. 某同学用题图中的器材做“探究电磁感应产生条件”的实验。 （1）闭合电键的一瞬间，观察到电流表G指针向左偏转。则闭合电键后，将滑动变阻器的滑片向b端移动，则观察到电流表G的指针向___________（填“左”或“右”）偏转。保持滑动变阻器滑片位置不变，将线圈A中的铁芯快速抽出，电流表G的指针将___________（填“左”或“右”）偏转。 （2）闭合电键后，第一次将滑动变阻器的滑片快速地从a端移到b端，第二次将滑动变阻器的滑片慢慢移到b端，会发现电流表G的指针摆动的幅度第一次比第二次___________（填“大”或“小”），原因是___________。 12. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。 （1）图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流___________（填“大于”、“小于”或“等于”）中电流。 （2）图2中，变阻器接入电路的阻值___________（填“大于”、“小于”或“等于”）的电阻值。 （3）图2中，闭合S2瞬间，中电流___________（填“大于”、“小于”或“等于”）变阻器中电流。断开S2瞬间，灯A2___________（填“会”或“不会”）闪亮。 五、解答题（本题共3小题，共34分。） 13. 如图，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，导轨平面与水平夹角θ＝37°，空间分布着垂直于导轨平面的匀强磁场B＝0.5 T。导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源。现把一个质量为m＝0.040 kg的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒恰好静止。导体棒的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求： （1）通过导体棒的电流； （2）导体棒受到的安培力大小； （3）导体棒受到的摩擦力大小。 14. 如图所示，一个边长为a、匝数为n、总电阻R的正方形线圈，线圈平面与匀强磁场垂直、且一半在磁场中。在时间t内，磁感应强度的方向不变、大小由B均匀增大到2B，在此过程中，求： （1）线圈中感应电流方向及产生的感应电动势大小； （2）t时刻回路的电功率及线圈所受安培力的大小。 15. 如图所示，在平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，与、轴分别相切于、两点，第Ⅱ象限内有沿轴负方向的匀强电场。一个质量为、电荷量为的带正电粒子从点沿轴正方向以射入磁场，经点射入电场，最后从轴上离点的距离为的点射出，不计粒子的重力。求： （1）匀强磁场磁感应强度大小； （2）匀强电场场强的大小； （3）粒子在磁场和电场中运动的总时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$