精品解析：江苏省镇江中学2024-2025学年高二下第一次月考物理试卷

江苏省镇江市镇江中学2024-2024学年度高二下第一次月考 物理试卷 一、选择题（包括11题，每小题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题意） 1. 关于磁场的说法正确的是（　　） A. 通电导线在磁场中受到安培力越大，该位置的磁感应强度越大 B. 因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显 C. 垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向 D. 地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行 2. 带电荷量为＋q的不同粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是（　） A. 只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 B. 如果把＋q改为－q，且速度反向、大小不变，则其所受洛伦兹力的大小、方向均不变 C 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D. 粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变 3. 如图，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线（水平）的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极所指的方向平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是（　　） A. I2<I1，方向垂直纸面向外 B. I2>I1，方向垂直纸面向外 C. I2<I1，方向垂直纸面向里 D. I2>I1，方向垂直纸面向里 4. 如图，一束正离子先后经过速度选择器和匀强磁场区域，则在速度选择器中沿直线运动，且在匀强磁场中偏转半径又相等的离子具有相同的（　　） A. 电量和质量 B. 质量和动能 C. 速度和比荷 D. 速度和质量 5. 矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上，ab边与MN平行.导线中通入电流方向如图所示，当MN中的电流减小时，下列说法正确的是 A. 导线框abcd有逆时针的感应电流 B. MN所受线框给它的作用力向右 C. 导线框所受的安培力的合力向右 D. bc、ad两边均不受安培力的作用 6. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，现对核（）加速，所需的高频电源的频率为f，已知元电荷为e，下列说法正确的是（　　） A. 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增大而增大 B. 高频电源的电压越大，氚核最终射出回旋加速器的速度越大 C. 氚核的质量为 D. 在磁感应强度B和频率f不变时，该加速器也可以对氦核（）加速 7. 如图，粗细均匀的铜导线制作的正六边形线框每边的边长均为L，垂直于匀强磁场放置，b、c点与直流电源相接，主干路上的电流为I。边受到的安培力大小为F，不考虑各边之间的相互作用，则磁场的磁感应强度为（　　） A. B. C. D. F 8. 如图所示，足够长粗糙绝缘倾斜木板与水平面夹角为，一个质量为物块刚好可以沿匀速下滑。让物块带上电荷量为的正电，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中。时给物块一个沿木板向下的初速度，物块运动的图像可能是（　　） A. B. C. D. 9. 利用霍尔效应制作的霍尔元件广泛应用于测量和自动控制等领域．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度为B的磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电压U．下列说法中正确的是（ ） A. 若元件的载流子是正离子，则C侧面电势低于D侧面电势 B. 若元件的载流子是自由电子，则C侧面电势低于D侧面电势 C. 在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平 D. 在测地球两极上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直 10. 如图，三个完全相同带正电的小球，从一高度开始自由落下，其中a直接落地，b下落过程中经过一个水平方向的匀强电场区，c下落时经过一个水平方向的匀强磁场区，不计空气阻力，设它们落地的速度大小分别为va、vb、vc，则（ ） A. va=vb =vc B. vb > va > vc C. va < vb = vc D. va =vc < vb 11. 如图所示，MN是磁感应强度为B的匀强磁场的边界。一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从O点射入磁场。若粒子速度为v0，最远能落在边界上的A点。下列说法正确的有（　　） A. 若粒子落在A点的左侧，其速度一定小于v0 B. 若粒子落在A点的右侧，其速度一定等于v0 C. 若粒子落在A点左右两侧d的范围内，其速度不可能小于 D. 若粒子落在A点左右两侧d的范围内，其速度不可能大于 二、实验填空题（包括5小题，每空3分，共15分） 12. 小贾同学在学习安培力后，设计了如图所示的装置来测定磁极间的磁感应强度。根据实验主要步骤完成填空： （1）在弹簧测力计下端挂一个匝数为的矩形线框，将线框的下短边完全置于形磁铁的、极之间的磁场中，并使线框的短边水平，磁场方向与矩形线框的平面___________（填：“平行”或“垂直”）； （2）在电路___________（填：“接通”或“未接通”）时，记录线框静止时弹簧测力计的读数； （3）闭合开关，调节滑动变阻器使电流表读数为，记录线框静止时弹簧测力计的读数，则线框所受安培力大小为___________，方向为___________； （4）用刻度尺测出矩形线框短边的长度； （5）利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度___________。 三、计算题（包括4题，共计41分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后的答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图，长度L=0.5m导体棒通入垂直纸面向里的电流，电流I=2A，整个装置处于磁感应强度B=T、方向竖直向上的匀强磁场中，导体棒静止于倾角θ=30°的光滑导轨上．取g=10m/s2求： （1）导体棒所受安培力大小； （2）导体棒质量 14. 如图所示，坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m、带电量为的粒子从坐标原点O以速度射入磁场，与x轴正向的夹角为，一段时间后另一个质量为m、带电量为的粒子以相同的速度从O点射入磁场，最后两粒子同时从x轴上离开磁场，离开磁场时两粒子相距L．不计粒子的重力和粒子之间的相互作用，求： （1）磁感应强度B的大小； （2）两粒子射入磁场的时间差。 15. 用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的直径。如图所示，在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度随时间的变化规律为（k＞0），求： （1）圆环的电阻R； （2）圆环中感应电流I的大小； （3）圆环t秒末所受的安培力大小为多少？方向如何？ 16. 如图所示，真空中存在一间距为的水平平行板电容器，板长，板间电压为U，匀强电场方向向上，MN为一垂直上极板PQ的足够长的光屏，其下端N与极板右端Q重合，在MN所在竖直线右侧存在匀强磁场。在下极板左端有一个粒子源A，可以紧贴极板水平向右连续发射带正电的粒子，粒子比荷为，初速度。已知粒子打到极板或光屏时会被吸收，粒子之间的作用力不计，粒子的重力不计。 （1）为使粒子能够从极板间射出，求电压U的最大值； （2）若匀强磁场方向垂直纸面向里，大小为，电压U可任意调节，则求粒子击中光屏的最高点到Q点的最大距离hmax； （3）若匀强磁场方向改成水平向右，大小变为，将电压U调至第（1）小题中的最大值，在距离极板右侧处竖直放置另一块与MN平行的足够大的光屏CD，求粒子打在光屏CD上的点与Q点的高度差。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 江苏省镇江市镇江中学2024-2024学年度高二下第一次月考 物理试卷 一、选择题（包括11题，每小题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题意） 1. 关于磁场的说法正确的是（　　） A. 通电导线在磁场中受到安培力越大，该位置的磁感应强度越大 B. 因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显 C. 垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向 D. 地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行 【答案】B 【解析】 【详解】A．通电导线在磁感应强度很大的地方，若平行磁场放置，安培力也可能为零，故A错误； B．通电导线南北放置时，地磁场影响最小，此时实验现象最明显，故B正确； C．垂直磁场放置的通电导线受力的方向与磁感应强度方向相互垂直，故C错误； D．磁感线是闭合的曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故D错误。 故选B。 2. 带电荷量为＋q的不同粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是（　） A. 只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 B. 如果把＋q改为－q，且速度反向、大小不变，则其所受洛伦兹力的大小、方向均不变 C. 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D. 粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．粒子速度大小相同，由 f=qvBsinθ 可知，如果速度v与磁场B的夹角不同，洛伦兹力大小不同，即使洛伦兹力大小相同，速度方向不同，洛伦兹力方向不同，洛伦兹力不同，故A错误； B．如果把+q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变，故B正确； C．洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，磁场方向与电荷运动方向不一定垂直，故C错误； D．洛伦兹力对粒子不做功，粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变，速度大小不变，但速度方向发生变化，速度变化，故D错误。 故选B。 3. 如图，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线（水平）的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极所指的方向平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是（　　） A. I2<I1，方向垂直纸面向外 B. I2>I1，方向垂直纸面向外 C. I2<I1，方向垂直纸面向里 D. I2>I1，方向垂直纸面向里 【答案】B 【解析】 【详解】根据安培定则可判断左边导线I1在连线中点处的磁感应强度B1方向竖直向上，根据小磁针静止时N极所指的方向为磁场方向，可知该点合磁感应强度竖直向下，则右边导线I2在该处形成的.磁感应强度B2一定竖直向下，且B2 > B1，所以I2 > I1。根据安培定则可知，右边导线中电流方向垂直纸面向外。 故选B。 4. 如图，一束正离子先后经过速度选择器和匀强磁场区域，则在速度选择器中沿直线运动，且在匀强磁场中偏转半径又相等的离子具有相同的（　　） A. 电量和质量 B. 质量和动能 C. 速度和比荷 D. 速度和质量 【答案】C 【解析】 【详解】在正交的电磁场区域中，正离子不偏转，说明离子受力平衡，在此区域Ⅰ中，离子受电场力和洛伦兹力，由 得 v＝ 可知这些正离子具有相同的速度；进入只有匀强磁场的区域Ⅱ时，偏转半径相同，由 R＝和v= 可知这些正离子具有相同的比荷，故C正确，ABD错误。 5. 矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上，ab边与MN平行.导线中通入电流方向如图所示，当MN中的电流减小时，下列说法正确的是 A. 导线框abcd有逆时针的感应电流 B. MN所受线框给它的作用力向右 C. 导线框所受的安培力的合力向右 D. bc、ad两边均不受安培力的作用 【答案】B 【解析】 【详解】A．直导线中通有向上减小的电流，根据安培定则，知通过线框的磁场方向垂直纸面向里，且减小，根据楞次定律，知感应电流的方向为顺时针方向，故A错误。  BC．根据左手定则，知ab边所受安培力方向水平向左，cd边所受安培力方向水平向右，离导线越近，磁感应强度越大，所以ab边所受的安培力大于cd边所受的安培力，则线圈所受磁场力的合力方向向左，因此MN所受线框给它的作用力向右，故B正确，C错误。  D．根据A选项分析，可知，依据左手定则，则bc、ad两边均受安培力的作用，故D错误。 故选B。 6. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，现对核（）加速，所需的高频电源的频率为f，已知元电荷为e，下列说法正确的是（　　） A. 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增大而增大 B. 高频电源的电压越大，氚核最终射出回旋加速器的速度越大 C. 氚核的质量为 D. 在磁感应强度B和频率f不变时，该加速器也可以对氦核（）加速 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据周期公式可知，被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期与D型盒半径大小无关。A错误； B．设D形盒的半径为R，则最终射出回旋加速器的速度满足 即有 最终射出回旋加速器的速度与电压无关。B错误； C．根据周期公式可知 C正确； D．因为氚核（）与氦核（）的比荷不同，在磁场中圆周运动周期不同，所以不能用来加速氦核（）。D错误。 故选C 7. 如图，粗细均匀的铜导线制作的正六边形线框每边的边长均为L，垂直于匀强磁场放置，b、c点与直流电源相接，主干路上的电流为I。边受到的安培力大小为F，不考虑各边之间的相互作用，则磁场的磁感应强度为（　　） A. B. C. D. F 【答案】A 【解析】 【详解】根据题意，由并联分流原理可知，由于主干路上的电流为I，则流过电流为 又有 解得 故选A。 8. 如图所示，足够长粗糙绝缘倾斜木板与水平面夹角为，一个质量为的物块刚好可以沿匀速下滑。让物块带上电荷量为的正电，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中。时给物块一个沿木板向下的初速度，物块运动的图像可能是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】物块刚好可以沿匀速下滑，受力分析得 整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，受力分析得 由此可知，滑块做减速运动，随着速度的减小，加速度在减小，故C正确，ABD错误。 故选C。 9. 利用霍尔效应制作的霍尔元件广泛应用于测量和自动控制等领域．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度为B的磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电压U．下列说法中正确的是（ ） A. 若元件的载流子是正离子，则C侧面电势低于D侧面电势 B. 若元件的载流子是自由电子，则C侧面电势低于D侧面电势 C. 在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平 D. 在测地球两极上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直 【答案】B 【解析】 【详解】A．若元件的载流子是正离子，由左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力方向向C侧面偏，则C侧面的电势高于D侧面的电势，故A错误． A．若元件载流子是自由电子，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向向C侧面偏，则C侧面的电势低于D侧面的电势； 故B正确. C．地球赤道上方的地磁场方向水平，在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直．故C错误． D．地球两极上方的地磁场是竖直方向，故在测地球两极上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平，故D错误. 10. 如图，三个完全相同的带正电的小球，从一高度开始自由落下，其中a直接落地，b下落过程中经过一个水平方向的匀强电场区，c下落时经过一个水平方向的匀强磁场区，不计空气阻力，设它们落地的速度大小分别为va、vb、vc，则（ ） A. va=vb =vc B. vb > va > vc C. va < vb = vc D. va =vc < vb 【答案】D 【解析】 【详解】根据题意可知，a球做自由落体运动，下落过程中只有重力做功；而b球除竖直方向做自由落体运动外，水平方向受到电场力作用做初速度为零的匀加速运动，由于b球在下落的过程中电场力对小球做正功，故根据动能定理知b球的落地速度大于a球的落地速度；c球在下落过程中经过磁场，c球受到洛伦兹力作用，因洛伦兹力始终与速度垂直且对小球始终不做功，c球下落过程中只有重力对小球做功，根据动能定理知c球下落的末动能与a球的末动能相等，即速度大小相等，由此分析知，ABC错误，D正确． 11. 如图所示，MN是磁感应强度为B的匀强磁场的边界。一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从O点射入磁场。若粒子速度为v0，最远能落在边界上的A点。下列说法正确的有（　　） A. 若粒子落在A点的左侧，其速度一定小于v0 B. 若粒子落在A点的右侧，其速度一定等于v0 C. 若粒子落在A点左右两侧d的范围内，其速度不可能小于 D. 若粒子落在A点左右两侧d的范围内，其速度不可能大于 【答案】C 【解析】 【详解】A．当粒子垂直于MN入射时，经过MN时离O点最远，此时有 OA=2R0 若粒子的速度大于v0，则粒子的半径将变大，但是粒子如果速度方向与MN成一定角度入射，则仍可以到达A点左侧，选项A错误； B．若粒子落在A点的右侧，则说明粒子运动的圆半径大于R0，则其速度一定大于v0，选项B错误； C．当粒子从O点垂直MN入射，落在A点左侧相距为d的位置时，有 则 即 解得 则若粒子落在A点左右两侧d的范围内，其速度不可能小于，选项C正确； D．当粒子从O点垂直MN入射，落在A点右侧相距为d的位置时，有 则 即 解得 则若粒子大于v，但不是垂直MN入射，粒子同样可以落在A点左右两侧d范围内，选项D错误。 故选C。 二、实验填空题（包括5小题，每空3分，共15分） 12. 小贾同学在学习安培力后，设计了如图所示的装置来测定磁极间的磁感应强度。根据实验主要步骤完成填空： （1）在弹簧测力计下端挂一个匝数为矩形线框，将线框的下短边完全置于形磁铁的、极之间的磁场中，并使线框的短边水平，磁场方向与矩形线框的平面___________（填：“平行”或“垂直”）； （2）在电路___________（填：“接通”或“未接通”）时，记录线框静止时弹簧测力计的读数； （3）闭合开关，调节滑动变阻器使电流表读数为，记录线框静止时弹簧测力计的读数，则线框所受安培力大小为___________，方向为___________； （4）用刻度尺测出矩形线框短边的长度； （5）利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度___________。 【答案】 ①. 垂直 ②. 未接通 ③. ④. 竖直向下 ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1]应使矩形线圈所在的平面与N、S极的连线垂直，这样能使弹簧测力计保持竖直，方便测出弹簧的拉力； （2）[2]实验需要首先测出线框所受重力大小，后续通电后才能通过力的平衡计算出安培力，因此需要在电路未接通时，记录线框静止时弹簧测力计的读数； （3）[3][4]没通电时，对线框受力分析，线框所受重力等于弹簧测力计拉力，即 通电后，对线框受力分析，线框受重力、安培力、弹簧的拉力，三力平衡，同时根据弹簧测力计示数变大可知，安培力方向应竖直向下，则三个力应满足 联立解得 （5）[5]由安培力公式可得 解得 三、计算题（包括4题，共计41分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后的答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图，长度L=0.5m的导体棒通入垂直纸面向里的电流，电流I=2A，整个装置处于磁感应强度B=T、方向竖直向上的匀强磁场中，导体棒静止于倾角θ=30°的光滑导轨上．取g=10m/s2求： （1）导体棒所受安培力的大小； （2）导体棒质量 【答案】（1）N ；（2）0.3kg 【解析】 【详解】（1）F安=BIL=×2×0.5N=N，由左手定则可知安培力方向水平向右 （2）由平衡知识可知，F安=mgtan30°，解得m=0.3kg 14. 如图所示，坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m、带电量为的粒子从坐标原点O以速度射入磁场，与x轴正向的夹角为，一段时间后另一个质量为m、带电量为的粒子以相同的速度从O点射入磁场，最后两粒子同时从x轴上离开磁场，离开磁场时两粒子相距L．不计粒子的重力和粒子之间的相互作用，求： （1）磁感应强度B的大小； （2）两粒子射入磁场的时间差。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据题意，设粒子做圆周运动的轨道半径为r，粒子运动轨迹如图所示 由几何关系可知 正负粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 联立解得 （2）根据题意，由几何知识可知，正粒子在磁场中转过的圆心角为，负粒子在磁场中转过的圆心角为，两粒子在磁场中做圆周运动的周期 粒子在磁场中做圆周运动的时间 两粒子射入磁场的时间差为 15. 用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的直径。如图所示，在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度随时间的变化规律为（k＞0），求： （1）圆环的电阻R； （2）圆环中感应电流I的大小； （3）圆环t秒末所受安培力大小为多少？方向如何？ 【答案】（1） （2） （3）；方向水平向右 【解析】 【小问1详解】 根据电阻定律，可得圆环的电阻为 【小问2详解】 由法拉第电磁感应定律得 由闭合电路欧姆定律，可得感应电流大小为 【小问3详解】 圆环在磁场中所受的安培力所对应的有效长度 t秒末磁场中的磁感应强度为 因此圆环t秒末所受的安培力为 方向水平向右。 16. 如图所示，真空中存在一间距为的水平平行板电容器，板长，板间电压为U，匀强电场方向向上，MN为一垂直上极板PQ的足够长的光屏，其下端N与极板右端Q重合，在MN所在竖直线右侧存在匀强磁场。在下极板左端有一个粒子源A，可以紧贴极板水平向右连续发射带正电的粒子，粒子比荷为，初速度。已知粒子打到极板或光屏时会被吸收，粒子之间的作用力不计，粒子的重力不计。 （1）为使粒子能够从极板间射出，求电压U的最大值； （2）若匀强磁场方向垂直纸面向里，大小为，电压U可任意调节，则求粒子击中光屏的最高点到Q点的最大距离hmax； （3）若匀强磁场方向改成水平向右，大小变为，将电压U调至第（1）小题中的最大值，在距离极板右侧处竖直放置另一块与MN平行的足够大的光屏CD，求粒子打在光屏CD上的点与Q点的高度差。 【答案】（1） （2） （3）0.05m 【解析】 【小问1详解】 粒子在匀强电场中做类平抛运动，水平方向有 得 竖直方向 联立解得 故电压U的最大值为。 【小问2详解】 设射入磁场的粒子速度为v，与水平方向成角度θ，在磁场中圆周运动的半径为，由 得 如图所示 由几何关系得，磁场中粒子运动的弧线在竖直方向上的高度为 联立解得 即为定值，故粒子经过Q点射出电场时击中光屏的最高点到Q点的距离最大，故 【小问3详解】 由题意知，粒子经Q点离开电场，有 即 则粒子刚进入磁场时水平方向和竖直方向的速度大小均为，粒子进入磁场后的运动可分解为水平方向速度为的匀速直线运动和垂直于纸面的竖直面内的线速度大小为的匀速圆周运动，则有，， 解得，， 则 故 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $