精品解析：2027届河南省天立教育高二下学期阶段教学质量监测（一）物理试题

河南省天立教育2027届高二年级阶段教学质量监测（一） 物理试题卷 本试题卷共6页，三大题，15小题，满分100分。考试时间75分钟。 注意事项： 1．答题前，考生务必将自己的姓名、班级、考场号、座位号和考生号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试题卷上无效。 3．考试结束后，将本试题卷、答题卡和草稿纸一并交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 如图所示，在水平放置的手机上建立直角坐标系，测得、、。手机显示屏的面积约为，根据测量数据可知（　　） A. 测量地点位于北半球 B. 图中坐标轴x箭头指向正南方 C. 通过手机显示屏的磁通量约为 D. 通过手机显示屏的磁通量约为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于，表明磁感应强度有竖直向上的分量，根据地磁场特征，南半球磁场指向北方斜向上，磁感应强度具有竖直向上的分量，而北半球磁场指向北方斜向下，磁感应强度具有竖直向下的分量，可知测量地点位于南半球，A错误； B．由选项A可知测量地在南半球，而南半球磁场指向北方斜向上，由于、 可知，坐标轴x箭头指向北方，B错误； CD．根据磁通量的定义可知，通过手机显示屏的磁通量为，C错误，D正确。 故选D。 2. 如图所示，是一等边三角形。顶点各放置一根垂直纸面向内的电流大小为的通电长直导线，已知每根通电导线在顶点处磁感应强度的大小为，则下列有关点的合磁感应强度大小、方向的说法正确的有（　　） A. ，平行向右 B. ，平行向右 C. ，垂直 D. ，垂直 【答案】B 【解析】 【详解】根据安培定则可知，每根通电导线在顶点处磁感应强度方向如图所示 则点的合磁感应强度大小为 方向平行向右。 故选B。 3. 如图所示，平行金属导轨固定在水平面上，导轨左端连接直流电源，金属棒垂直放在导轨上，导轨处在斜向右上方的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角，磁场与金属棒垂直，闭合开关，金属棒始终不会发生滑动，则下列判断正确的是（　　） A. 金属棒有向右滑动趋势 B. 仅减小，金属棒受到的摩擦力增大 C. 仅减小，金属棒受到的安培力会减小 D. 仅减小，金属棒对导轨的压力会减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则，金属棒受到的安培力斜向左上方且与B垂直，因此金属棒有向左滑动的趋势，故A错误； BD．仅减小，安培力的水平分力减小，竖直向上分力变大，金属棒受到的摩擦力减小，金属棒对导轨的压力减小，故B错误，D正确； C．由于B与I始终垂直，电流大小、磁感应强度大小不变，仅减小，金属棒受到的安培力大小不变，故C错误。 故选D。 4. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状结构的新材料，其导电能力远超银和铜等传统材料。现设计一电路测量石墨烯样品中载流子（自由导电粒子）的浓度n，n为单位面积上的载流子个数。该载流子的电性及所带电荷量均与电子相同。图甲为测量原理图，长为l、宽为d的石墨烯材料垂直于磁场放置，P、Q、M、N为电极。电极P、Q间通以恒定电流I，电极M、N间产生大小为U的霍尔电压。已知某次测量中所通电流大小，元电荷。改变磁场的磁感应强度B，测量霍尔电压U，获得多组数据，得到关系图线如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中闭合开关S后，该样品中的载流子在水平方向从P定向运动到Q B. 电极M的电势比电极N的电势高 C. 图乙中图线的斜率 D. 该样品的载流子浓度n约为个/ 【答案】D 【解析】 【详解】A．载流子的电性及所带电荷量均与电子相同，电流方向由向，负电荷定向运动方向与电流方向相反，所以载流子在水平方向从向，故A错误。 B．由左手定则可知载流子向电极端偏转，电极的电势比电极的电势低，故B错误。 C．由题意知样品每平方米载流子数为，则时间内通过样品的电荷量 根据电流的定义式得 电流稳定时有 整理得 可知 即，故C错误。 D．由题给关系图像可知斜率 其中， 联立解得个，故D正确。 故选D。 5. 我国“人造太阳”——托卡马克装置预计在2030年核聚变演示发电点亮第一盏灯，其内部产生的强磁场将带电粒子约束在特定区域实现受控核聚变。其中沿管道方向的磁场分布如图所示，越靠管的右侧磁场越强，则速度平行于纸面的带电粒子在该磁场中运动时（不计带电粒子重力），下列说法正确的是（　　） A. 电子在磁场中沿逆时针方向运动 B. 带电粒子由左侧区域向右侧区域运动时，磁场可能对其做功 C. 带电粒子由左侧区域向右侧区域运动时，运动半径减小 D. 带电粒子由左侧区域向右侧区域运动时，洛伦兹力大小不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，电子在磁场中沿顺时针方向运动，故A错误； B．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，故B错误； C．离子在磁场中，，由洛伦兹力提供向心力，则有，解得，因右侧磁场较强，故带电粒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．离子在磁场中，洛伦兹力为，速度大小不变，故洛伦兹力一直在变大，故D错误。 故选C。 6. 距离为的两平行金属板、之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为，一束速度大小为的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为，导轨平面与水平面夹角为，两导轨分别与、相连。质量为且电阻为的金属棒垂直导轨放置，恰好静止。重力加速度为，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力。下列说法正确的（　　） A. 棒中的电流由流到 B. 导轨所处磁场的方向垂直于导轨平面向上 C. 金属棒所受安培力方向水平向右，大小为 D. 等离子体的速度大小 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知P板聚集了等离子体中的负电荷，Q板聚集了等离子体中的正电荷，所以Q板为正极，所以通过金属棒ab的电流由a流到b，故A错误； BC．根据平衡条件，金属棒ab所受安培力方向沿导轨平面向上，大小为 根据左手定则可知导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，故BC错误； D．当P、Q之间电压稳定时，等离子体所受电场力与洛伦兹力大小相等，即 流过导体棒的电流为 安培力为 联立解得，故D正确。 故选D。 7. 如图，在竖直平面内的直角坐标系中，x轴上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在第二象限内，垂直纸面且平行于x轴放置足够长的探测薄板MN，MN到x轴的距离为d，上、下表面均能接收粒子。位于原点O的粒子源，沿平面向x轴上方各个方向均匀发射相同的带正电粒子。已知粒子所带电荷量为q、质量为m、速度大小均为。不计粒子的重力、空气阻力及粒子间的相互作用，则（　　） A. 粒子在磁场中做圆周运动的半径为 B. 薄板的上表面接收到粒子的区域长度为 C. 薄板的下表面接收到粒子的区域长度为 D. 薄板接收到的粒子在磁场中运动的最短时间为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据洛伦兹力提供向心力有，可得，故A错误； B．当粒子沿x轴正方向射出时，上表面接收到的粒子离y轴最近，如图轨迹1，根据几何关系可知；当粒子恰能通过N点到达薄板上方时，薄板上表面接收点距离y轴最远，如图轨迹2，根据几何关系可知，，故上表面接收到粒子的区域长度为，故B错误； C．根据图像可知，粒子可以恰好打到下表面N点；当粒子沿y轴正方向射出时，粒子下表面接收到的粒子离y轴最远，如图轨迹3，根据几何关系此时离y轴距离为d，故下表面接收到粒子的区域长度为d，故C错误； D．根据图像可知，粒子恰好打到下表面N点时转过的圆心角最小，用时最短，有，故D正确。 故选D。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图甲所示，粗糙U形导线框固定在水平面上，右端放有一金属棒PQ，整个装置处于竖直方向的磁场中，磁感应强度B按如图乙所示规律变化，规定竖直向上为正方向，时间段内，金属棒保持静止。则（　　） A. 时刻，PQ中无感应电流 B. 时刻，PQ不受安培力作用 C. 时刻，PQ中电流方向由Q到P D. 时刻，PQ所受安培力方向水平向左 【答案】BD 【解析】 【详解】A．时刻回路的磁通量为零，但是磁通量的变化率不为零，则回路有感应电流，故A错误； B．时刻磁感应强度为零，根据可知，安培力为0，故B正确； CD．时刻在~2时间内，回路的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，流过金属棒的感应电流方向是从P到Q，由左手定则可知PQ所受安培力方向水平向左，故C错误，D正确。 故选BD。 9. 如图所示，粒子源不断地产生氢的三种同位素原子核（、和），三种粒子飘入（初速度可忽略不计）电压为的加速电场，经加速后从小孔沿平行金属板的中轴线射入偏转电场。cd两板间的电压为，在偏转电场的右侧存在范围足够大的有界匀强磁场，磁场左边界与板右端重合，磁场方向垂直纸面向里。三种粒子通过偏转电场后从进入磁场，之后又从边界射出磁场，平行金属板的中轴线与边界交于点。整个装置处于真空中，加速电场与偏转电场均视为匀强电场，不计粒子重力及粒子间的相互作用力。下列说法正确的是（　　） A. 和三种粒子从同一位置射入磁场 B. 和三种粒子从不同位置射出磁场 C. 仅减小，则射入磁场的位置和射出磁场的位置之间的距离不变 D. 仅减小，则射入磁场的位置和射出磁场的位置之间的距离变小 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．粒子经过加速电场，根据动能定理可得 解得 粒子进入偏转电场后做类平抛运动，则有 联立解得粒子离开偏转电场的侧向位移为 粒子射入磁场时的速度方向与水平方向的夹角为，有 可知粒子离开偏转电场的侧向位移与粒子的比荷无关，则三种离子都从同一点离开偏转电场进入磁场且进入磁场时速度方向相同，故A正确； B．粒子离开电场后，进入磁场，由洛伦兹力提供向心力可得 又入射点和出射点之间的距离 又，所以 由于三种粒子的比荷不同，则三种粒子分别从三个点离开偏转磁场，故B正确； CD．因为该值与无关，则射入磁场的位置和射出磁场的位置之间的距离不变，故C正确，D错误。 故选ABC。 10. 在一个范围足够大、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，将一个质量为m、电量为q的带正电小球由静止释放，已知当地的重力加速度为g，磁场方向水平，如图所示。小球从静止开始下落的过程中，以下说法正确的是（　　） A. 小球运动到最低点时，洛伦兹力的瞬时功率为 B. 小球从出发第一次到达最高点时的位移为 C. 小球从出发到第一次到达最低点的过程中，水平位移与竖直位移大小之比为 D. 小球从出发到第一次到达最低点的过程中，洛伦兹力的冲量大小为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．小球带正电，由静止释放，在竖直向下的重力与垂直纸面向里的匀强磁场中做摆线运动。其运动可分解为：水平、竖直方向均以做匀速圆周运动，圆周运动周期 第一次运动到最低点时，竖直分速度抵消为0，水平分速度合为；洛伦兹力始终与速度方向垂直，不做功。洛伦兹力始终与速度方向垂直，由功率公式 可知洛伦兹力瞬时功率恒为0，与速度大小无关，故A错误； B．小球第一次到达最高点的时间为一个周期 水平位移 竖直方向圆周运动一个周期回到初始高度，竖直位移为0，故合位移等于水平位移，故 B正确； C．小球第一次到达最低点的时间为半周期 水平位移 竖直位移为圆周运动半周期的直径 位移比值，故C正确； D．由动量定理矢量分解，最低点水平动量变化 竖直方向 重力冲量 洛伦兹力冲量，故D错误。 选BC。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 高二的小明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_____________（选填“平行”或“垂直”）； （2）在电路未接通时，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，则线框所受安培力方向为_____________（选填“向上”或“向下”）； （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_____________。 A. B. C. D. 【答案】 ①. 垂直 ②. 向上 ③. C 【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 （3）[2]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小可知，安培力方向应竖直向上，则三个力应满足 联立解得 （5）[3]由安培力公式可得 解得 故选C。 12. 某兴趣小组利用小型霍尔元件探究通电长直导线附近的磁感应强度大小。如图（a）所示，在霍尔元件中通入恒定的电流，同时外加与霍尔元件垂直的磁感应强度为的磁场，则可出现霍尔电压。 （1）如图（b）所示，一通电长直导线水平放置，其正上方放置一霍尔元件。从左往右看，如图（c）所示，其附近磁场沿___________方向（填“顺时针”或“逆时针”）； （2）调整霍尔元件位置，让通电导线产生的磁场垂直穿过霍尔元件表面。已知该元件内部载流子电荷量为，单位体积内载流子数为，元件厚度为，宽度为。若在霍尔元件中通以电流后，测得霍尔电压为，则该位置的磁感应强度大小___________（用表示）； （3）查阅资料可知，在距离通电长直导线为的位置，其磁感应强度的大小与通电电流和的关系为：，其中为比例系数。 i.甲研究磁感应强度与通电电流的关系，他将霍尔元件垂直固定在通电长直导线正上方距离处，改变导线中通电电流，保持通过霍尔元件的电流不变，并测得对应的霍尔电压，最终得到图像如图（d）所示，该图像为一条过原点直线，其斜率为。 ii.乙研究磁感应强度与元件离导线距离的关系，他将通过导线的电流和霍尔元件的电流为均保持不变，改变霍尔元件与导线的距离，并测得对应的霍尔电压。若以为纵坐标，为使得图像仍为直线，则横坐标应选___________。 A. B. C. D. （4）根据（2）、（3）中所给数据，比例系数___________（用、、、、、、表示）。 【答案】（1）顺时针 （2） （3）C （4） 【解析】 【小问1详解】 由安培定则可知磁场沿顺时针方向。 【小问2详解】 由电流微观表达式 在霍尔元件中，电场力等于洛伦兹力，有 解得 联立以上可得磁感应强度大小为 【小问3详解】 由上可知霍尔电压为 又 联立可得 故选C。 【小问4详解】 由于霍尔电压 又 可得霍尔电压 其中 所以比例系数 13. 如图甲所示，闭合圆形线圈被轻绳吊在天花板下，圆形线圈圆心O以下区域分布着直线边界匀强磁场，垂直纸面向里为正方向，磁感应强度B随时间t变化关系如图乙所示，线圈始终处于静止状态。已知线圈的质量m=1kg、匝数n=400、半径r=0.1m、电阻R=10Ω，g取10m/s2，结果保留π。求： （1）线圈中的感应电流大小； （2）t=4s时，整个线圈所受的安培力； （3）轻绳张力为0的时刻。 【答案】（1） （2），竖直向下 （3） 【解析】 【小问1详解】 根据法拉第电磁感应定律可得 解得 则线圈中的感应电流大小为 【小问2详解】 线圈受安培力的有效长度为 t=4s时，线圈受到的安培力大小为 由图乙可知，t=4s时，B=2T，所以 根据左手定则可知，安培力方向竖直向下； 【小问3详解】 由题意知线圈中的感应电流恒定，要使轻绳张力为0，磁场方向应垂直纸面向外，设此时磁感应强度大小为B1，根据平衡条件可得 解得 由图乙得 将代入上式可得 14. 如图，边长为L的正方形abcd区域及矩形cdef区域内均存在电场强度大小为E、方向竖直向下且与ab边平行的匀强电场，ef右边有一半径为且与ef相切的圆形区域，切点为ef的中点，该圆形区域与cdef区域内均存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子从b点斜向上射入电场后沿图中曲线运动，经cd边的中点进入cdef区域，并沿直线通过该区域后进入圆形区域。所有区域均在纸面内，粒子始终在该纸面内运动，不计粒子重力。求： （1）粒子沿直线通过cdef区域时的速度大小； （2）粒子的比荷； （3）粒子穿过圆形区域所用的时间。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子沿直线通过cdef区域，可知 解得 【小问2详解】 由逆向思维可知，粒子在左侧电场中做类平抛运动，可知， 解得 【小问3详解】 粒子在圆形磁场中做匀速圆周运动，则 解得 则粒子转过的圆心角为 可得 则时间为 15. 如图1所示，在平面直角坐标系xOy中，y轴左侧区域存在沿y轴负方向的匀强电场，y轴右侧区域存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场。现从坐标为（，0）的P点发射一个质量为m、电荷量为+q（q>0）的粒子，粒子的初速度大小为v0，方向沿xOy平面且与x轴正方向的夹角为60°。经过一段时间后，粒子以垂直于y轴的方向进入y轴右侧区域，并在匀强磁场作用下再次通过x轴，通过x轴时速度方向与x轴正方向的夹角仍为60°，粒子重力忽略不计，求： （1）匀强电场电场强度的大小； （2）匀强磁场磁感应强度的大小； （3）如图2所示，在x轴下方、y轴右侧区域（即xOy平面第四象限）还存在垂直于xOy平面向外（沿z轴方向）的匀强电场，电场强度大小与y轴左侧电场场强大小相等。求粒子通过x轴进入此区域后，通过yOz平面时的位置坐标及速度大小。 【答案】（1） （2） （3）（0，，）， 【解析】 【小问1详解】 作出粒子的运动轨迹，如图所示 粒子出射后，在y轴左侧匀强电场中做类平抛运动，并垂直穿过y轴，有，， 联立解得 【小问2详解】 设粒子垂直穿过y轴时，轨迹与y轴的交点为Q，OQ之间的距离为d1，有 粒子穿过y轴后，在匀强磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有 粒子圆周运动速度大小为 根据几何关系有 解得粒子圆周运动半径为 联立可得 【小问3详解】 粒子经过x轴进入x轴下方电场和磁场的复合场后做复杂曲线运动，曲线运动可分解为xOy平面内的匀速圆周运动和沿轴正方向初速度为0的匀加速直线运动，由于轴上方和下方磁场磁感应强度相同，故圆周运动半径相同，可推知，粒子经过yOz平面时坐标为0，坐标为，方向速度分量为 方向速度分量为 粒子在磁场中匀速圆周运动的周期为 粒子在电场和磁场的复合场中运动时间为 粒子在z轴正方向做匀加速直线运动，通过yOz平面时，沿z轴正方向的速度和位移分别为， 故粒子通过yOz平面时的位置坐标为（0，，），速度大小为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 河南省天立教育2027届高二年级阶段教学质量监测（一） 物理试题卷 本试题卷共6页，三大题，15小题，满分100分。考试时间75分钟。 注意事项： 1．答题前，考生务必将自己的姓名、班级、考场号、座位号和考生号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试题卷上无效。 3．考试结束后，将本试题卷、答题卡和草稿纸一并交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 如图所示，在水平放置的手机上建立直角坐标系，测得、、。手机显示屏的面积约为，根据测量数据可知（　　） A. 测量地点位于北半球 B. 图中坐标轴x箭头指向正南方 C. 通过手机显示屏的磁通量约为 D. 通过手机显示屏的磁通量约为 2. 如图所示，是一等边三角形。顶点各放置一根垂直纸面向内的电流大小为的通电长直导线，已知每根通电导线在顶点处磁感应强度的大小为，则下列有关点的合磁感应强度大小、方向的说法正确的有（　　） A. ，平行向右 B. ，平行向右 C. ，垂直 D. ，垂直 3. 如图所示，平行金属导轨固定在水平面上，导轨左端连接直流电源，金属棒垂直放在导轨上，导轨处在斜向右上方的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角，磁场与金属棒垂直，闭合开关，金属棒始终不会发生滑动，则下列判断正确的是（　　） A. 金属棒有向右滑动趋势 B. 仅减小，金属棒受到的摩擦力增大 C. 仅减小，金属棒受到的安培力会减小 D. 仅减小，金属棒对导轨的压力会减小 4. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状结构的新材料，其导电能力远超银和铜等传统材料。现设计一电路测量石墨烯样品中载流子（自由导电粒子）的浓度n，n为单位面积上的载流子个数。该载流子的电性及所带电荷量均与电子相同。图甲为测量原理图，长为l、宽为d的石墨烯材料垂直于磁场放置，P、Q、M、N为电极。电极P、Q间通以恒定电流I，电极M、N间产生大小为U的霍尔电压。已知某次测量中所通电流大小，元电荷。改变磁场的磁感应强度B，测量霍尔电压U，获得多组数据，得到关系图线如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中闭合开关S后，该样品中的载流子在水平方向从P定向运动到Q B. 电极M的电势比电极N的电势高 C. 图乙中图线的斜率 D. 该样品的载流子浓度n约为个/ 5. 我国“人造太阳”——托卡马克装置预计在2030年核聚变演示发电点亮第一盏灯，其内部产生的强磁场将带电粒子约束在特定区域实现受控核聚变。其中沿管道方向的磁场分布如图所示，越靠管的右侧磁场越强，则速度平行于纸面的带电粒子在该磁场中运动时（不计带电粒子重力），下列说法正确的是（　　） A. 电子在磁场中沿逆时针方向运动 B. 带电粒子由左侧区域向右侧区域运动时，磁场可能对其做功 C. 带电粒子由左侧区域向右侧区域运动时，运动半径减小 D. 带电粒子由左侧区域向右侧区域运动时，洛伦兹力大小不变 6. 距离为的两平行金属板、之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为，一束速度大小为的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为，导轨平面与水平面夹角为，两导轨分别与、相连。质量为且电阻为的金属棒垂直导轨放置，恰好静止。重力加速度为，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力。下列说法正确的（　　） A. 棒中的电流由流到 B. 导轨所处磁场的方向垂直于导轨平面向上 C. 金属棒所受安培力方向水平向右，大小为 D. 等离子体的速度大小 7. 如图，在竖直平面内的直角坐标系中，x轴上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在第二象限内，垂直纸面且平行于x轴放置足够长的探测薄板MN，MN到x轴的距离为d，上、下表面均能接收粒子。位于原点O的粒子源，沿平面向x轴上方各个方向均匀发射相同的带正电粒子。已知粒子所带电荷量为q、质量为m、速度大小均为。不计粒子的重力、空气阻力及粒子间的相互作用，则（　　） A. 粒子在磁场中做圆周运动的半径为 B. 薄板的上表面接收到粒子的区域长度为 C. 薄板的下表面接收到粒子的区域长度为 D. 薄板接收到的粒子在磁场中运动的最短时间为 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图甲所示，粗糙U形导线框固定在水平面上，右端放有一金属棒PQ，整个装置处于竖直方向的磁场中，磁感应强度B按如图乙所示规律变化，规定竖直向上为正方向，时间段内，金属棒保持静止。则（　　） A. 时刻，PQ中无感应电流 B. 时刻，PQ不受安培力作用 C. 时刻，PQ中电流方向由Q到P D. 时刻，PQ所受安培力方向水平向左 9. 如图所示，粒子源不断地产生氢的三种同位素原子核（、和），三种粒子飘入（初速度可忽略不计）电压为的加速电场，经加速后从小孔沿平行金属板的中轴线射入偏转电场。cd两板间的电压为，在偏转电场的右侧存在范围足够大的有界匀强磁场，磁场左边界与板右端重合，磁场方向垂直纸面向里。三种粒子通过偏转电场后从进入磁场，之后又从边界射出磁场，平行金属板的中轴线与边界交于点。整个装置处于真空中，加速电场与偏转电场均视为匀强电场，不计粒子重力及粒子间的相互作用力。下列说法正确的是（　　） A. 和三种粒子从同一位置射入磁场 B. 和三种粒子从不同位置射出磁场 C. 仅减小，则射入磁场的位置和射出磁场的位置之间的距离不变 D. 仅减小，则射入磁场的位置和射出磁场的位置之间的距离变小 10. 在一个范围足够大、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，将一个质量为m、电量为q的带正电小球由静止释放，已知当地的重力加速度为g，磁场方向水平，如图所示。小球从静止开始下落的过程中，以下说法正确的是（　　） A. 小球运动到最低点时，洛伦兹力的瞬时功率为 B. 小球从出发第一次到达最高点时的位移为 C. 小球从出发到第一次到达最低点的过程中，水平位移与竖直位移大小之比为 D. 小球从出发到第一次到达最低点的过程中，洛伦兹力的冲量大小为 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 高二的小明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_____________（选填“平行”或“垂直”）； （2）在电路未接通时，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，则线框所受安培力方向为_____________（选填“向上”或“向下”）； （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_____________。 A. B. C. D. 12. 某兴趣小组利用小型霍尔元件探究通电长直导线附近的磁感应强度大小。如图（a）所示，在霍尔元件中通入恒定的电流，同时外加与霍尔元件垂直的磁感应强度为的磁场，则可出现霍尔电压。 （1）如图（b）所示，一通电长直导线水平放置，其正上方放置一霍尔元件。从左往右看，如图（c）所示，其附近磁场沿___________方向（填“顺时针”或“逆时针”）； （2）调整霍尔元件位置，让通电导线产生的磁场垂直穿过霍尔元件表面。已知该元件内部载流子电荷量为，单位体积内载流子数为，元件厚度为，宽度为。若在霍尔元件中通以电流后，测得霍尔电压为，则该位置的磁感应强度大小___________（用表示）； （3）查阅资料可知，在距离通电长直导线为的位置，其磁感应强度的大小与通电电流和的关系为：，其中为比例系数。 i.甲研究磁感应强度与通电电流的关系，他将霍尔元件垂直固定在通电长直导线正上方距离处，改变导线中通电电流，保持通过霍尔元件的电流不变，并测得对应的霍尔电压，最终得到图像如图（d）所示，该图像为一条过原点直线，其斜率为。 ii.乙研究磁感应强度与元件离导线距离的关系，他将通过导线的电流和霍尔元件的电流为均保持不变，改变霍尔元件与导线的距离，并测得对应的霍尔电压。若以为纵坐标，为使得图像仍为直线，则横坐标应选___________。 A. B. C. D. （4）根据（2）、（3）中所给数据，比例系数___________（用、、、、、、表示）。 13. 如图甲所示，闭合圆形线圈被轻绳吊在天花板下，圆形线圈圆心O以下区域分布着直线边界匀强磁场，垂直纸面向里为正方向，磁感应强度B随时间t变化关系如图乙所示，线圈始终处于静止状态。已知线圈的质量m=1kg、匝数n=400、半径r=0.1m、电阻R=10Ω，g取10m/s2，结果保留π。求： （1）线圈中的感应电流大小； （2）t=4s时，整个线圈所受的安培力； （3）轻绳张力为0的时刻。 14. 如图，边长为L的正方形abcd区域及矩形cdef区域内均存在电场强度大小为E、方向竖直向下且与ab边平行的匀强电场，ef右边有一半径为且与ef相切的圆形区域，切点为ef的中点，该圆形区域与cdef区域内均存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子从b点斜向上射入电场后沿图中曲线运动，经cd边的中点进入cdef区域，并沿直线通过该区域后进入圆形区域。所有区域均在纸面内，粒子始终在该纸面内运动，不计粒子重力。求： （1）粒子沿直线通过cdef区域时的速度大小； （2）粒子的比荷； （3）粒子穿过圆形区域所用的时间。 15. 如图1所示，在平面直角坐标系xOy中，y轴左侧区域存在沿y轴负方向的匀强电场，y轴右侧区域存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场。现从坐标为（，0）的P点发射一个质量为m、电荷量为+q（q>0）的粒子，粒子的初速度大小为v0，方向沿xOy平面且与x轴正方向的夹角为60°。经过一段时间后，粒子以垂直于y轴的方向进入y轴右侧区域，并在匀强磁场作用下再次通过x轴，通过x轴时速度方向与x轴正方向的夹角仍为60°，粒子重力忽略不计，求： （1）匀强电场电场强度的大小； （2）匀强磁场磁感应强度的大小； （3）如图2所示，在x轴下方、y轴右侧区域（即xOy平面第四象限）还存在垂直于xOy平面向外（沿z轴方向）的匀强电场，电场强度大小与y轴左侧电场场强大小相等。求粒子通过x轴进入此区域后，通过yOz平面时的位置坐标及速度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $