（CX）物理试题-【1号卷·A10联盟】2024届高二上学期11月期中质量检测

14.（14分) 如图，在xOy平面内的第三象限存在沿y轴正方向的匀强电场，场强为E；在x>0的区域 存在磁感应强度大小为，E的匀强磁场，方向垂直纸面向外。一质量为m、带电量为9(g>0) 的正电荷从电场中的A点以沿x轴正方向的速度y,释放，恰能从O点进入磁场。已知A点到 x轴的距离为到y轴距离的一半，不计电荷所受重力，求： (1)电荷进入磁场后第一次经过y轴的位置P到O点的距离； (2)电荷从A运动到P所经历的时间。 个y ● o ●●●尤 ●●● A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测·物理试题第7页共8页 15.(18分) 如图，PMN和P"M'N'是两条足够长、相距为L的平行金属导轨，MM'左侧圆弧轨道表面 A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测 光滑，右侧水平轨道表面粗糙，且MM右侧空间存在一竖直向上、磁感应强度大小为B的 匀强磁场。在左侧圆弧轨道上高为h处垂直导轨放置一导体棒CD,在右侧水平轨道上某位 物理试题 置垂直导轨放置另一导体棒EF。已知CD棒和EF棒的质量分别为m和2m,接入回路部分 命题、编审单位：合肥皖智教育研究院 的电阻均为R,圆弧轨道与水平轨道平滑连接且电阻不计。现将CD棒由静止释放，让其沿 轨道下滑并进入磁场区域，最终在棒EF左侧距MM'为处停下，此过程中EF棒因摩擦 本试卷满分100分，考试时间75分钟。请在答题卡上作答。 直处于静止状态。重力加速度为g,求： 一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个正确答案。 4.电磁流量计可以测量导电液体的流量Q(单位时间内流过管道横截面的液体体积)。如图所 (1)CD棒刚进人磁场时CD两端的电压大小； 1.考试时，监考教师使用手持金属探测器对进入考场的考生进行检查，如题图所示，该探测器 示，内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成，空间有垂直管道轴线的匀强磁场，磁感应强 (2)CD棒从进人磁场到最终停止运动的过程中流过EF棒的电荷量； 涉及的基本原理是( 度为B。液体充满管道并以速度v沿轴线方向流动，圆管壁上的M、N两点连线长度为圆管 (3)若水平轨道光滑，为使两棒不相碰，求棒EF初始位置与MM的最小距离。 的直径D,且垂直于磁场方向。当导电液体稳定流过此磁场区域时，M、N两点间的电势差 为U,则管道的液体流量Q为() D ×B××MXX 0 ×××NX× A.涡流 B.静电感应 C.电磁阻尼 D.电磁驱动 B.DU C.EDU 2.如图，当条形磁铁沿闭合金属环的轴线b从左向右穿过金属环的过程中，在金属环的左侧 品 向右看，金属环中产生的电流方向为( 5.图甲与图乙所示为两交流电的电压随时问变化的关系图像，图甲为正弦式图线，则图甲与图 乙交流电电压的有效值之比为() 5N6 A.始终为顺时针 B.始终为逆时针 O ri C.先顺时针后逆时针 D.先逆时针后顺时针 -U -U 3.如图，在光滑水平面上固定一边长为L的正方形闭合线圈abcd,空向中存在水平向右的匀 甲 强磁场，磁感应强度大小为B,其中对角线ac与磁场方向平行。当线圈中通有逆时针方向 A.1:1 B.5:13 C.1:2 D.1:5 的恒定电流1时，关于各边所受安培力的说法正确的是() 6.如图甲所示，三角形导线框bc固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直， 规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。规定线框 中感应电流i沿顺时针方向为正方向，下列i一1图像中正确的是( A.ab边受到的安培力大小为BL B.abc边受到的安培力大小为0 XXX C.ad边受到的安培力大小为√2B亚 D.bcd边受到的安培力大小为BL A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质录检测·物理试题第8页共8页 A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测·物理试题第1页共8页 A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测·物理试题第2页共8页 CX ti/A ti/A A 0 2 3 4 t/s 12 4 t/s -1o ↑i/A ↑i/A D 34/s 7.回旋加速器其原理如图所示，D形盒的半径为R,D形盒间的交变电压大小为U,其间留有 空隙，垂直于D形盒的磁场的磁感应强度为B。现对氚核(H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. 氚核的质量为盟 B.氚核被加速的次数为BR C.氘核从D形盒中飞出的最大速度随U的增大而增大 D.若保持磁感应强度B和频率f不变，则该加速器可以对氦核(2H®)进行加速 8.如图，边长为L的等边三角形ABC内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场， D是AB边的中点，一质量为m、电荷量为-q(q>O)的带电粒子从D点以速度v平行于BC 边方向射入磁场，不考虑带电粒子受到的重力，则下列说法正确的是() A D Bo A.粒子可能从B点射出 B.若粒子垂直于BC边射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为5 C.若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为m 3gBo D.若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，其在磁场中运动的时间越短 A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测·物理试题第3页共8页 二、多选题：本题共2小题，每小题5分，共10分。每题有多项符合题目要求，全部选对的得 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 11.(8分) 9.数据显示，中国风电累计吊装容量占全球装机近一半、世界第一。某时刻一风力发电机内部 某同学在学习安培力后，设计了如图甲所示的装置来测定磁极间的磁感应强度。已知矩形线 的线圈abcd位置如图所示。已知风机叶片转动的圆面半径约为50m,平均风速约为8m/s, 框的匝数为n,用刻度尺测出矩形线框短边的长度为L,根据实验主要步骤完成填空： 空气密度约为1.2kgm,风能转化为电能的效率为40%。稳定发电期间，线圈转速为 弹簧测力计 1500r/min。下列说法正确的是（) 电流表 1 02A406 甲 A.该时刻线圈中电流方向是adcb (1)将矩形线框悬挂在弹簧测力计下端，线框的下短边完全置于U形磁铁的N、S极之间的磁 B.该时刻线圈磁通量的变化率为零 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 C.稳定发电期间，发电机平均发电功率约为965kW 直”)： D.稳定发电期间，1s内线圈中电流方向改变100次 (2)闭合开关，调节滑动变阻器使电流表的读数为，记录线框静止时弹簧测力计的读数F1, 10.两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为1，通过长为1的绝缘轻质杆相连，构成如图所 线框所受安培力的方向竖直向下；仅调节滑动变阻器使电流表的读数为2，记录线框静止 示的组合体。距离组合体下底边h处有一上下边界水平的匀强磁场区域，磁场区域高度为1， 时弹簧测力计的凌数F2（F2>F),此时线框所受安培力的方向 ； 左右宽度足够大，磁场方向垂直于纸面向里。把该组合体在垂直于磁场的平面内以初速度'。 (3)某次实验电流表接线和表盘如图乙所示，该电流表的读数是A； 水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列 (4)利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度大小B= 。（用n、L、1、2、F1和 说法正确的是（ F2表示) 12.(8分) 图甲为某同学研究自感现象的电路图，灯泡1的电阻比灯泡2小，线圈的自感系数很大，其 直流电阻和电源内阻均可忽略。 xx爱文这王 A.B与o无关，与√万成反比 B.通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变 C.通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等 (1)闭合开关，可观察到的现象是( D.调节、o和B,使组合体匀速通过磁场的速度变大，则其通过磁场的过程中产生的热 A.灯泡1立刻变亮 量不变 B.灯泡2立刻变亮且亮度保持不变 C.灯泡3立刻变亮然后缓慢变得更亮，最后亮度保持不变 (2)时刻断开开关，测得流过图中两个灯泡的电流随时间变化的图线如图乙、丙所示，图丙 A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测·物理试题第4页共8页 A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测·物理试题第5页共8页 所测的是灯泡（填“1”“2”或“3”)的电流，断开开关后，流过灯泡2的电流方向 为 (填“从左向右”或“从右向左”)，乙、丙两图中，1、2的大小关系为1I2 (填“>”“<”或“=”)。 13.(10分) 如图，一个小型应急交流发电机，内部为n=50匝、边长a=0.2m的正方形线圈，总电阻为 r=22,线圈在磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。发电 机对一电阻为R=82的电灯供电，线路中其他电阻不计，若发电机的转动角速度为 0=50rad/s时，电灯正常发光，求： (1)从图示位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式； (2)交流电表的示数及电灯正常发光的功率。 A A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测·物理试题第6页共8页 CXA10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测 物理参考答案 一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个正确答案。 题号1 234 567 8 答案 A D B A D C B 1.A金属探测器是通过交流电产生的变化磁场在金属处产生涡流的基本原理。故选A。 2.D条形磁铁内部磁场的方向是从S极指向N极，可知条形磁铁自左向右穿过金属环的过程中磁场的 方向都是向右的，当条形磁铁进入金属环的时候，穿过金属环的磁通量向右增大；当条形磁铁穿出 金属环时，穿过金属环的磁通量向右减小，根据楞次定律判断条形磁铁进入和穿出金属环的过程中， 感应电流的磁场方向分别是向左和向右的，再由安培定则可以判断出，先有逆时针方向的感应电流， 后有顺时针方向的感应电流。故选D。 3.Bb边在磁场中的有效长度为Lsim45°，根据安培定则可知b边受到的安培力大小为F=5BL, 2 故A错误；abc边在磁场中的有效长度为0，受到的安培力大小为0，故B正确；ad边在磁场中的 有效长度为Lsi血45°，受到的安培力大小为F=28L,故C错误；bc边在磁场中的有效长度为 2Lsin45°，受到的安培力大小为F=√2BL,故D错误。 当导电液体稳定流过此磁场区域时，电场力与洛伦兹力平衡，则有q98，解得v=。(, 的截面积为S=π 管道的液体流量为Q=S=心，故选A。 4B 6D图甲为正弦交流电，电压的有效值为0分，对图乙，根据2T+公7，图乙 R 2R2R 流电电压的有效值为U。=昌 ,则图甲与图乙交流电电压的有效值之比为=。 U5。故选D。 6.C由题图可知0~1s、1s~3s、3s~4s三段时间内磁通量均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知产生的 电动势恒定，所以产生恒定的感应电流，因为第1s内向里的磁通量增加，由楞次定律可判断感应电 流方向为逆时针方向（即规定的负方向)，1~3s时间内感应电流方向为顺时针方向（即规定的正方 向)；3~4s感应电流方向为逆时针方向（即规定的负方向)，综合可知C选项符合题意。 7.、。相据周期公式T=B,又了元，可知h三、B 2证2玩，故A错误；D形盒的半径为R,最终射 阳回旋加速器的速度器足8=即有v饮，由动能定理得0' 1) mw2,联立解得 2 n=BR,故B正确；由v=BR可得，最终射出回旋加速器的速度与电压无关，放C错误；因 U 为氘(H)与氦核(H)的比荷不同，在磁场中做圆周运动的周期不同，所以不能用来加速氦核 (2He),故D错误。 8.C粒子垂直于BC边射出，其运动轨迹如图甲所示，则粒子做匀速圆周运动的半径等于D点到BC边 的距离，可得R=Lsin60°=5L,故B错误；粒子从C点射出，其运动轨迹如图乙所示，根据 4 几何关系可得E-(飞-si血60 +- cos60° ,解得尺=5L,粒子运动轨迹对应的圆心角 2 2 A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测·物理参考答案第1页共4页 CX 的正弦值为sine=sin∠DOC= L-Lcos60° 2 5,可得0=60°，粒子在磁场中运动的时间为 B 1s600 言×g码，3码，故C正确：由洛伦兹力提供向心力得gw8,=m”,解得=m 3607 1..2πmπm 粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，轨迹半径越大，如图丙所示，粒子从AB边射出时的圆心 角相同，其在磁场中运动的时间相同，故D错误；根据D选项的分析，可知由于BC边的限制，粒 子不能到达B点，故A错误。 A A D R 公 乙 二、多选题：本题共2小题，每小题5分，共10分。每题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选 对但不全的得3分，有选错的得0分。 题号 9 10 答案 AC CD 9.AC根据右手定则可知该时刻线圈中电流方向是adb,故A正确；该时刻线圈切割磁感线的有效速度 最大，感应电动势最大，线圈磁通量的变化率最大，故B错误；设△时间内，通过扇叶转动的 圆面的空气质量m=p:,a,则一台风力发电机平约发电功率为p-刀) △t 2pr3v3,代 1 入数据可得P=×3.14×40%×1.2×502×8W=965kW,故C正确；线圈经过中性面时电流方向 发生改变，风车每转一圈，经过中性面两次，线圈中电流方向改变两次，则n=l500r/min=25rs, 故1s内线圈中电流方向改变25×2=50次，故D错误。 10.CD组合体下底边刚进人磁场时，竖直方向的速度为y,=√2gh,下底边切割磁感线，根据楞次定律 可知金属框中电流的方向为逆时针，水平方向速度使左右两边切割磁感线，产生的电动势相互 抵消，组合体匀速通过磁场，则有BL=m8,又有E=BL,1=5,联立可得B28 R R =ma8? 可知B与无关，B2与√成反比，故A错误；当金属框刚进入磁场时金属框的磁通量增加， 此时感应电流的方向为逆时针方向，当金属框刚出磁场时金属框的磁通量减少，此时感应电流 的方向为顺时针方向，故B错误；组合体通过磁场的过程中BL=m总g,则组合体克服安培力 做功的功率等于重力做功的功率，故C正确：无论调节哪个物理量，只要组合体仍能匀速通过 磁场，都有BIL=m总8，则安培力做的功都为2=W。=4m急gL，产生的热量不变，故D正确。 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11.(8分) 【答案】(1)垂直（2)竖直向下 F-F (3)0.40 (4) (每空2分) nL(I2-I) 【解析】 (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。 A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测·物理参考答案第2页共4页 CX （2)第一次调节滑动变阻器使电流表的读数为，线框所受安培力的方向竖直向下；第二次仅调节滑动 变阻器使电流表的读数为，则通过线框的电流方向不变，因磁场方向也不变，根据左手定则可知， 第二次调节滑动变阻器时，线框所受安培力的方向仍然竖直向下。 (3)电流表量程为00.6，分度值为0.02A,指针指在0.40A处，以读数是0.40A。 (4)当电流为I时，安培力竖直向下，则E=G+nBLL,当电流为2时，安培力竖直向下，则F2=G+nBL,L, 两式相减消去G后得E-R=nB,-1),解得B=E- nL(I,-1) 12.(8分) 【答案】(1)C （2)2;从右向左；>（每空2分） 【解析】 (1)闭合开关，因为线圈产生自感，灯泡1的电流缓慢增大，缓慢变亮，A错误；闭合开关，灯泡2立 刻变亮；闭合开关时，线圈产生自感电动势，随着自感电动势的减小，灯泡2两端的电压减小，灯 泡2的电流减小，灯泡2的亮度减小，当自感电动势减小到零时，灯泡2的电流保持不变，亮度保 持不变，B错误；闭合开关，灯泡3立刻变亮，然后随着灯泡1电流的增大灯泡3缓慢变得更亮， 稳定时亮度保持不变，C正确。 (2)断开开关后，线圈产生自感电动势，右端为正级，给灯泡1和灯泡2供电，电流方向为顺时针，灯 泡1的电流从左向右，灯泡2的电流从右向左，所以，图乙是灯泡1的电流，图丙是灯泡2的电流； 因为灯泡1的电阻比灯泡2小，所以11>12。 13.(10分) (1)线圈中感应电动势的最大值为：Em=nBSw=50×0.2×0.2×50V=20V（2分) 图示位置，穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，感应电动势最大，则从图示位置开始计时， 线圈中感应电动势的瞬时值表达式为：e=E,cos wt=20cos50t(V)（2分) (2)电动势有效值为：E=会=10N2V(2分) 2 R+,8+2A=V2A(2分) 则交流电表的示数为：1=_B=10W2 电灯正常发光的功率为：P=I2R=（√2)×8W=16W(2分) 14.(14分) (1)设位移方向偏角为a,据题意有：tan&=上=} x2 （1分) y 设0为速度方向偏角，则有：tan0=2tana=1（1分) ●B 可知：0=45 2v0 故电荷进人磁场时的速度：v=√2y。(1分) mv 电荷在磁场中的运动轨迹如图，由：By= (2分) R 解得：R=2V2m .(1分) gE 则电荷第一次穿过y轴的位置P到O点的距离：y=√2R=4m (2分) (2)电荷在电场中做类平抛运动，有：qE=ma（1分) 在电场中的运动时间：1=兰=m(2分) a gE 电荷在磁场中的运动时间：t2= 32mm_3元myo (2分) 4 gB 9 电荷从A运动到P所经历的时间：t=(+6,=(1+3)m (1分) A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测·物理参考答案第3页共4页 CX 15.(18分) (1)CD裤下滑过程，根据动能定理有：mg= 2(2分) CD棒刚进入磁场时，产生的电动势为：E=BLv（1分) CD棒两端的电压大小为：U=E(1分) 2 联立解得：U=BL√2g动 （1分) (2)从CD棒进入磁场到停止运动过程中，感应电动势的平均值：E=△中_BL风 (2分) △t △t 根据闭合电路欧姆定律有：7=三 （1分) 2R 根据电流的定义式有：7=鸟(1分) △t BLd 解得：q=2R 。(1分) (3)若水平轨道光滑，CD棒与EF棒构成的系统动量守恒，最终达到共速，设其为'共，则有： mv=(m+2m)y共（2分) 双棒均运动时，感应电动势的平均值：E,=BLvcp-BLv(2分) 应电流的平均鱼：了=员 对EF棒进行分析，根据动量定理有：BILt=2mv共（2分) 结合上述解得：B产F(0-v园1=2m 2R 为使两棒不相碰，棒EF初始位置与MM'的最小距离：xm=(e-vF)t（1分) 解得：= 4mR2gh (1分) 3B2L2 以上试题其他正确解法均给分 A10联盟&宿州十三校2024级高二上学期11月期中质量检测·物理参考答案第4页共4页 CX