精品解析：江苏省扬州市扬州大学附属中学东部分校2021-2022学年高二下学期第一次月考物理试卷

扬大附中东部分校2021—2022学年度第二学期 第一次模块学习效果调查高二物理试题 （总分100分 时间75分） 一、单项选择题（每小题4分，共计44分） 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 磁场和电场一样，都是假想的 B. 磁感线可以形象地描述磁场的方向 C. 小磁针南极受力方向就是磁场方向 D. 通电导线在磁场中的受力方向就是磁场方向 2. 某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E ， 用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S ， 小灯泡发光；再断开开关S ， 小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽然多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( ) A. 电源的内阻较大 B. 小灯泡电阻偏大 C. 线圈电阻偏大 D. 线圈的自感系数较大 3. 如图为探究产生电磁感应现象条件的实验装置，下列情况中不能引起电流计指针转动的是（ ） A. 闭合电键瞬间 B. 断开电键瞬间 C. 闭合电键后拔出铁芯瞬间 D. 断开电键使变阻器的滑动头向右移动 4. 如图所示，某同学在电磁炉面板上竖直放置一纸质圆筒，圆筒上套一环形轻质铝箔，电磁炉产生的交变磁场的频率、强度及铝箔厚度可以调节。现给电磁炉通电，发现铝箔悬浮了起来。若只改变其中一个变量，则（　　） A. 增强磁场，铝箔悬浮高度将不变 B. 铝箔越薄，铝箔中产生的涡流越大 C. 增大频率，铝箔中产生的涡流减小 D. 在刚接通电源产生如图磁场的瞬间，铝箔中会产生如图所示的电流 5. 科学家探索自然界的奥秘，要付出艰辛的努力．19世纪，英国科学家法拉第经过10年坚持不懈的努力，发现了电磁感应现象．下图中可用于研究电磁感应现象的实验是（ ） A. B. C. D. 6. 制造电阻箱时，要用双线绕法，如图所示。当电流变化时双线绕组（　　） A. 回路中一定有自感电动势产生 B. 回路中一定没有自感电动势产生 C. 螺旋管内磁场发生变化 D. 穿过螺旋管的磁通量发生变化 7. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场．重力不计、电荷量一定的带电粒子以速度v正对着圆心O射入磁场，若粒子射入、射出磁场点间的距离为R，则粒子在磁场中的运动时间为 A. B. C. D. 8. 如图所示，半圆光滑绝缘轨道MN固定在竖直平面内，O为其圆心，M、N与O高度相同，匀强磁场方向与轨道平面垂直。现将一个带正电的小球自M点由静止释放，它将沿轨道在M、N间做往复运动。下列说法中正确的是（　　） A. 小球每次经过轨道最低点时所受合外力大小均相等 B. 小球在圆弧上向右运动的时间大于向左运动的时间 C. 小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力大小均相等 D. 小球不可能运动到N点 9. 如图所示，宽度为d、厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过该导体时，在导体的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明当磁场不太强时，电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为，式中的比例系数k称为霍尔系数。设载流子的电荷量为q，下列说法正确的是（　　） A. 载流子所受静电力的大小 B. 导体上表面的电势一定大于下表面的电势 C. 霍尔系数为，其中n为导体单位长度上的电荷数 D. 载流子所受洛伦兹力的大小，其中n为导体单位体积内的电荷数 10. 如图所示，闭合导线框向右匀速穿过垂直纸面向里的匀强磁场区域，磁场区域宽度大于线框尺寸，规定线框中逆时针方向的电流为正，则线框中电流i随时间t变化的图象可能正确的是（ ） A. B. C. D. 11. 用两根足够长的粗糙金属条折成“「”型导轨，右端水平，左端竖直，与导轨等宽的粗糙金属细杆ab、cd和导轨垂直且接触良好．已知ab、cd杆的质量、电阻值均相等，导轨电阻不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在水平拉力F作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆沿轨道向下运动，以下说法正确的是 ( ) A. cd 杆一定向下做匀速直线运动 B. cd 杆一定向下做匀加速直线运动 C. F 做的功等于回路中产生的焦耳热与ab杆克服摩擦做功之和 D. F 的功率等于ab杆上的焦耳热功率与摩擦热功率之和 二、填空题（每空2分，共10分） 12. 回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R，则______（填“电场”或“磁场”）使粒子加速；所加交流电源的频率为______；粒子加速后获得的最大动能为______。 13. 图是法拉第圆盘发电机的示意图：铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。使圆盘转动，电阻R中就有电流通过。若圆盘的半径为r，匀速转动的角速度为，圆盘全部处在一个磁感应强度为B的匀强磁场之中。圆盘从左向右看顺时针转动时，通过R的电流方向______（填“向上”或“向下”）。这个发电机的电动势______。 三、计算题（本题共4小题，共计46分） 14. 如图所示，有一磁感强度的水平匀强磁场，垂直匀强磁场放置一很长的光滑的金属框架，框架上有一导体ab保持与框架边垂直、由静止开始下滑。已知ab长100cm，质量为0.1kg，电阻为，框架电阻不计，取，求： （1）导体ab下落的最大加速度； （2）导体ab下落的最大速度； （3）导体ab在最大速度时产生的电功率。 15. 如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=(2+0.2t）T，定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，求： (1)回路中的感应电动势大小； (2)回路中电流的大小和方向； (3)a、b两点间的电势差。 16. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为、电荷量为的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求： （1）粒子的速度为多少？ （2）速度选择器两板间电压为多少？ （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为多大？ 17. 在如图所示的直角坐标系中，x轴的上方存在与x轴正方向成角斜向右下方的匀强电场，场强的大小为，x轴的下方有垂直于面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，把一个比荷为的正电荷从坐标为的A点处由静止释放，电荷所受的重力忽略不计。 （1）求电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间； （2）求电荷在磁场中圆周运动的半径（保留两位有效数字）； （3）当电荷第二次到达x轴时，电场立即反向，而场强大小不变，试确定电荷到达y轴时的位置坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 扬大附中东部分校2021—2022学年度第二学期 第一次模块学习效果调查高二物理试题 （总分100分 时间75分） 一、单项选择题（每小题4分，共计44分） 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 磁场和电场一样，都是假想的 B. 磁感线可以形象地描述磁场的方向 C. 小磁针南极受力方向就是磁场方向 D. 通电导线在磁场中的受力方向就是磁场方向 【答案】B 【解析】 【详解】A．磁场和电场一样，都是客观存在的物质，A错误； B．磁感线可以形象地描述磁场的方向，即磁感线上某点的切线方向即为该点的磁场方向，B正确； C．小磁针北极受力方向就是磁场方向，C错误； D．通电导线在磁场中的受力方向与磁场方向垂直，D错误。 故选B。 2. 某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E ， 用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S ， 小灯泡发光；再断开开关S ， 小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽然多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( ) A. 电源的内阻较大 B. 小灯泡电阻偏大 C. 线圈电阻偏大 D. 线圈的自感系数较大 【答案】C 【解析】 【详解】A、开关断开开关时，灯泡能否发生闪亮，取决于灯泡的电流有没有增大，与电源的内阻无关，A错误； B、若小灯泡电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流小于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡将发生闪亮现象，B错误； C、线圈电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流大于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡不发生闪亮现象，C正确； D、线圈的自感系数较大，产生的自感电动势较大，但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小，D错误； 故选C． 3. 如图为探究产生电磁感应现象条件的实验装置，下列情况中不能引起电流计指针转动的是（ ） A. 闭合电键瞬间 B. 断开电键瞬间 C. 闭合电键后拔出铁芯瞬间 D. 断开电键使变阻器的滑动头向右移动 【答案】D 【解析】 【详解】AB．闭合电键瞬间和断开电键瞬间，都会引起A中电流的变化，从而导致穿过B的磁通量的变化，产生感应电流；选项AB错误； C．闭合电键后拔出铁芯瞬间，会导致穿过B的磁通量的变化，产生感应电流，选项C错误； D．断开电键使变阻器的滑动头向右移动时，电路中的电流总是零，则穿过B的磁通量不变，故不会产生感应电流，选项D正确。 故选D。 4. 如图所示，某同学在电磁炉面板上竖直放置一纸质圆筒，圆筒上套一环形轻质铝箔，电磁炉产生的交变磁场的频率、强度及铝箔厚度可以调节。现给电磁炉通电，发现铝箔悬浮了起来。若只改变其中一个变量，则（　　） A. 增强磁场，铝箔悬浮高度将不变 B. 铝箔越薄，铝箔中产生的涡流越大 C. 增大频率，铝箔中产生的涡流减小 D. 在刚接通电源产生如图磁场的瞬间，铝箔中会产生如图所示的电流 【答案】D 【解析】 【详解】A．发现铝箔悬浮了起来，是由于磁场的变化，产生感应电流，导致安培力出现，当磁场增大时，而感应电流不变，则安培力增大，那么高度会升高，使其周围的磁场会变弱，导致安培力变小，仍与重力平衡，故A错误； B．根据电阻定律，铝箔越薄，S越小，则电阻越大，再由，可知感应电流越小，故B错误； C．当增大频率，导致磁场的变化率变大，则感应电动势增大，那么感应电流增大，故C错误； D．在刚接通电源产生如图磁场的瞬间，根据楞次定律增反减同，可知铝箔中会产生如图所示的电流，故D正确； 故选D。 5. 科学家探索自然界的奥秘，要付出艰辛的努力．19世纪，英国科学家法拉第经过10年坚持不懈的努力，发现了电磁感应现象．下图中可用于研究电磁感应现象的实验是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】试题分析：A中是研究磁场对电流存在力的作用，B中是研究电流的磁效应，C是研究电磁感应现象，D是研究欧姆定律，故选C 考点：考查了物理学史 6. 制造电阻箱时，要用双线绕法，如图所示。当电流变化时双线绕组（　　） A. 回路中一定有自感电动势产生 B. 回路中一定没有自感电动势产生 C. 螺旋管内磁场发生变化 D. 穿过螺旋管的磁通量发生变化 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】此线圈是双线绕法，电流等大反向，所以其产生磁场方向相反、强度相同，相互抵消，故通过线圈的磁通量始终为0，故不会产生感应电动势，故ACD错误B正确。 故选B。 7. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场．重力不计、电荷量一定的带电粒子以速度v正对着圆心O射入磁场，若粒子射入、射出磁场点间的距离为R，则粒子在磁场中的运动时间为 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹，如图所示： 由几何关系得，轨道半径： 根据牛顿第二定律，有： 解得： 联立解得： 故在磁场中的运动时间： A. 。故A正确； B. 。故B错误； C. 。故C错误； D. 。故D错误。 8. 如图所示，半圆光滑绝缘轨道MN固定在竖直平面内，O为其圆心，M、N与O高度相同，匀强磁场方向与轨道平面垂直。现将一个带正电的小球自M点由静止释放，它将沿轨道在M、N间做往复运动。下列说法中正确的是（　　） A. 小球每次经过轨道最低点时所受合外力大小均相等 B. 小球在圆弧上向右运动的时间大于向左运动的时间 C. 小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力大小均相等 D. 小球不可能运动到N点 【答案】A 【解析】 【详解】A．因洛伦兹力不做功，则小球每次经过轨道最低点时速度大小均相同，根据可知，所受合外力大小均相等，A正确； B．由于洛伦兹力方向总是与速度方向垂直，又没有摩擦力，故对小球速度大小有影响的只有重力，故小球无论从哪边运动，时间都是一样的，故B错误； C．小球每次经过轨道最低点时，向左和向右经过最低点时速度方向不同，则洛伦兹力的方向不同，则对轨道的压力大小不相等，C错误； D．因洛伦兹力不做功，又没有摩擦力，则小球能运动到N点，D错误。 故选A。 9. 如图所示，宽度为d、厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过该导体时，在导体的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明当磁场不太强时，电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为，式中的比例系数k称为霍尔系数。设载流子的电荷量为q，下列说法正确的是（　　） A. 载流子所受静电力的大小 B. 导体上表面的电势一定大于下表面的电势 C. 霍尔系数为，其中n为导体单位长度上的电荷数 D. 载流子所受洛伦兹力的大小，其中n为导体单位体积内的电荷数 【答案】D 【解析】 【详解】A．导体的上、下表面之间产生电势差U，根据 ， 解得 故A错误； B．根据图示可知，电流方向向右，若载流子带正电，则载流子向右运动，根据左手定则，载流子受到向上的洛伦兹力，导体的上表面聚集正电，此时上表面电势大于下表面电势，若载流子带负电，则载流子向左运动，根据左手定则，载流子受到向上的洛伦兹力，导体的上表面聚集负电，此时上表面电势小于下表面电势，故B错误； C．载流子稳定平衡时，洛伦兹力与电场力平衡，则有 根据电流的微观定义式有 解得 可知 其中n为导体单位体积内的载流子数，故C错误； D．根据上述解得 其中n为导体单位体积内的电荷数，故D正确。 故选D。 10. 如图所示，闭合导线框向右匀速穿过垂直纸面向里的匀强磁场区域，磁场区域宽度大于线框尺寸，规定线框中逆时针方向的电流为正，则线框中电流i随时间t变化的图象可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】线圈刚进入磁场时，产生逆时针方向的电流，故选项D错误；线圈一半进入磁场后有效长度减半，故感应电动势减半，感应电流减半；线圈出离磁场时产生顺时针方向的电流，刚出离磁场时，有效长度为L，一半出离磁场时有效长度减半，则感应电流减半；由以上分析可知，线框中电流i随时间变化的图线应该为B.故选B. 点睛：解题时先根据楞次定律判断感应电流的方向．再分两段时间分析感应电动势，由欧姆定律得到感应电流的变化情况．感应电动势公式E=Blv，L是有效的切割长度即与速度垂直的长度． 11. 用两根足够长的粗糙金属条折成“「”型导轨，右端水平，左端竖直，与导轨等宽的粗糙金属细杆ab、cd和导轨垂直且接触良好．已知ab、cd杆的质量、电阻值均相等，导轨电阻不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在水平拉力F作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆沿轨道向下运动，以下说法正确的是 ( ) A. cd 杆一定向下做匀速直线运动 B. cd 杆一定向下做匀加速直线运动 C. F 做的功等于回路中产生的焦耳热与ab杆克服摩擦做功之和 D. F 的功率等于ab杆上的焦耳热功率与摩擦热功率之和 【答案】C 【解析】 【详解】A、B项：由图看出，ab匀速切割磁感线，产生恒定的感应电动势，cd不切割磁感线，不产生感应电动势，回路中感应电流恒定，cd棒竖直方向上受到向下的重力和向上滑动摩擦力f，水平方向受到轨道的支持力N和安培力FA，则f=μN=μFA=μBIL，可知f大小不变，若重力大于滑动摩擦力，cd杆做匀加速运动，若重力等于滑动摩擦力，cd杆做匀速运动，故A、B错误； C、D项：根据能量转化和守恒定律可知：拉力F的功率与cd杆重力功率之和等于两棒上的焦耳热功率与摩擦热功率之和，故C正确，D错误． 二、填空题（每空2分，共10分） 12. 回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R，则______（填“电场”或“磁场”）使粒子加速；所加交流电源的频率为______；粒子加速后获得的最大动能为______。 【答案】 ①. 电场 ②. ③. 【解析】 【详解】[1]由于洛伦兹力总是不做功，则电场使粒子加速； [2]所加交流电压频率等于粒子在磁场中的频率，根据， 可得 故所加交流电源的频率为 [3]当粒子在磁场中的轨道半径等于D形盒半径时，粒子的动能最大，则有 则粒子加速后获得的最大动能为 13. 图是法拉第圆盘发电机的示意图：铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。使圆盘转动，电阻R中就有电流通过。若圆盘的半径为r，匀速转动的角速度为，圆盘全部处在一个磁感应强度为B的匀强磁场之中。圆盘从左向右看顺时针转动时，通过R的电流方向______（填“向上”或“向下”）。这个发电机的电动势______。 【答案】 ①. 向上 ②. 【解析】 【分析】法拉第圆盘发电机，部分导体转动切割磁感线产生感应电流，应用右手定则判定。 【详解】[1]根据右手定则可知通过R的电流方向向上。 [2]发电机的电动势为。 三、计算题（本题共4小题，共计46分） 14. 如图所示，有一磁感强度的水平匀强磁场，垂直匀强磁场放置一很长的光滑的金属框架，框架上有一导体ab保持与框架边垂直、由静止开始下滑。已知ab长100cm，质量为0.1kg，电阻为，框架电阻不计，取，求： （1）导体ab下落的最大加速度； （2）导体ab下落的最大速度； （3）导体ab在最大速度时产生的电功率。 【答案】（1） （2） （3）10W 【解析】 【小问1详解】 开始下落时，导体棒只受向下的重力，此时导体棒的加速度最大，则最大加速度为 【小问2详解】 导体棒下落时受到向上的安培力作用，随安培力的变大，则导体棒的加速度逐渐减小，当加速度为零时速度最大，则此时 其中 解得 【小问3详解】 导体ab在最大速度时产生的电功率 15. 如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=(2+0.2t）T，定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，求： (1)回路中的感应电动势大小； (2)回路中电流的大小和方向； (3)a、b两点间的电势差。 【答案】(1)4V； (2)0.4A； 逆时针方向；(3)2.4V 【解析】 【详解】(1)根据题意磁感应强度随时间变化的规律为B=(2+0.2t）T，则 由法拉第电磁感应定律 (2)因为磁感应强度均匀增大，磁通量均匀增大，根据楞次定律，回路感应电流逆时针方向，通过R1的电流方向由下向上，通过的电流大小 (3)a、b两点间的电压即电源的路端电压 16. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为、电荷量为的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求： （1）粒子的速度为多少？ （2）速度选择器两板间电压为多少？ （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为多大？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子在A加速器中做加速直线运动，由动能定理得 解得粒子的速度为 （2）粒子在B速度选择器中做匀速直线运动，由受力平衡条件得 解得速度选择器两板间电压为 （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力 可得匀速圆周运动的半径为 17. 在如图所示的直角坐标系中，x轴的上方存在与x轴正方向成角斜向右下方的匀强电场，场强的大小为，x轴的下方有垂直于面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，把一个比荷为的正电荷从坐标为的A点处由静止释放，电荷所受的重力忽略不计。 （1）求电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间； （2）求电荷在磁场中圆周运动的半径（保留两位有效数字）； （3）当电荷第二次到达x轴时，电场立即反向，而场强大小不变，试确定电荷到达y轴时的位置坐标。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】(1)如图 电荷从A点匀加速运动到x轴上C点的过程，位移 s=AC=m 加速度 a==2×1012 m/s2 时间 t==10－6 s. (2)电荷到达C点的速度为 v=at=2×106 m/s 速度方向与x轴正方向成45°角，在磁场中运动时，根据洛伦兹力提供向心力有 qvB= 得R=m=0.71m (3)轨迹圆与x轴相交的弦长为 Δx=R=1 m 所以电荷从坐标原点O再次进入电场中，且速度方向与电场方向垂直，电荷在电场中做类平抛运动 设电荷到达y轴的时间为t′，则有 tan 45°= 解得t′=2×10－6 s 则类平抛运动中垂直于电场方向的位移 L=vt′=4 m y==8 m 即电荷到达y轴时位置坐标为(0,8)。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $