精品解析：江苏省无锡市江阴市某校2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

2024-2025学年度春学期3月学情调研试卷 高二物理 一、单选题（本题包括11小题，每题4分，共44分） 1. 洛伦兹力演示仪中玻璃泡内充有稀薄气体，在电子枪发射出的电子束通过时能够显示电子的径迹。不加磁场时，电子束径迹是一条直线，如图甲所示；加磁场后，电子束径迹是一个圆，如图乙所示。则所加磁场的方向是（　　） A. 水平向右 B. 竖直向上 C. 垂直纸面向内 D. 垂直纸面向外 2. 我国某地一次消防演练中，一直升机利用四根相同的绝缘绳索将金属线框吊起，线框始终保持水平。地磁场的竖直分量，随距离地面高度h的增大而减小，当飞机带动线框匀速上升时（ ） A. 穿过线框的磁通量增大 B. 线框中感应电流方向为 C. 线框的四条边有向内收缩的趋势 D. 绳索对线框的作用力小于线框的重力 3. 如图所示，将条形磁铁的磁极从发光白炽灯的正下方靠近横向的“一”字型灯丝，发现灯丝持续颤动。则（　　） A. 灯丝左右颤动 B. 灯丝上下颤动 C. 灯丝前后颤动 D. 白炽灯可能是用干电池供电 4. 图为长方体形霍尔元件，其中的载流子是自由电子，通入的电流方向自左向右，当加一匀强磁场时。元件前、后两表面会形成电势差，设前、后两表面的电势分别为、。下列说法中正确的（　　） A. 磁场方向沿电流方向， B. 磁场方向沿电流方向， C. 磁场方向与上表面垂直且向下， D. 磁场方向与上表面垂直且向下， 5. 一个受重力的点电荷沿光滑绝缘的水平桌面向右运动，右侧有一垂直于纸面向里的足够大的匀强磁场，速度方向垂直于磁场方向，如图所示，带电体飞离桌面后落到地板上，水平射程为，着地速度大小为。撤去磁场，其余的条件不变，水平射程为，着地速度大小为，则下列选项中正确的是（　　） A. B. 轨迹相同 C. D. ABC选项均错误 6. 回旋加速器的工作原理如图所示，粒子源A产生的进入狭缝后被加速，进入D形盒中偏转，再次进入狭缝后加速……，则下列说法正确的是（　　） A. 该回旋加速器可用来加速 B. 加速电压越大，粒子获得的最大动能越大 C. 回旋加速器可将粒子的速度提高至光速 D. 为确保粒子每次经过狭缝时都被加速，则交流电源的频率随速度增加而增大 7. 如图所示，质量为m的金属环用绳子悬挂起来，金属环一半处于匀强磁场中，磁场与环面垂直向里。从某时刻开始，磁感应强度随时间的关系为，且绳子不会被拉断，则下列说法正确的是（ ） A. 圆环中产生顺时针方向的电流，大小不断减小 B. 绳子上的拉力大于环重力mg，且保持不变 C. 绳子上的拉力小于环重力mg，并逐渐增大 D. 绳子上的拉力大于环重力mg，并逐渐减小 8. 如图所示，平行导轨MN、PQ间距为d，M、P间接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面向里。一根足够长的金属杆ab第一次垂直于导轨放置，第二次与导轨成60°角放置。金属杆和导轨的电阻不计，当金属杆两次均以速度ν沿垂直于杆的方向滑行时，下列说法正确的是（　　） A. 两次电阻R上的电压相等 B. 第一次和第二次金属杆中感应电流之比为 C. 第一次和第二次金属杆受到的安培力大小之比为 D. 第一次和第二次电阻R上相同时间内的电荷量之比为 9. Oxy坐标系中，圆心在O点的圆导线通以顺时针大小相等的恒定电流，若各象限存在如下图所示磁感应强度大小相等、方向垂直坐标平面的匀强磁场，则圆导线受安培力最大的是（　　） A. B. C. D. 10. 如图所示，边长为L的等边三角形区域内有匀强磁场。大量电子从B点射入磁场中，入射方向分布在与BC边的夹角为α（0 ≤ a ≤ 60°）的范围内，在磁场中的运动半径均为L。不计电子间的相互作用。则在磁场中运动时间最长的电子入射时的α角为（　　） A. 0° B. 15° C. 30° D. 45° 11. 如图所示，光滑绝缘水平面上嵌入一无限长通电直导线。一质量为m的金属环在该平面内以大小,方向与电流方向成角的初速度滑出。则（　　） A. 金属环最终将静止在水平面上的某处 B. 金属环最终将做匀速直线运动 C. 金属环受安培力方向始终和运动方向相反 D. 金属环会产生逆时针感应电流 二、实验题（本题包含1大题，每空3分，共15分） 12. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是_________ A.灯泡A、B均不发光 B.灯泡A、B交替短暂发光 C.灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D.灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体_________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路，请用实线完成其余部分电路的连接_________ （4）若图c电路连接正确，在闭合开关前，滑动变阻器滑片应移至最_________（选填“左”或“右”）端 （5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针_________ A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转 三、计算题（本题包含4大题，共41分） 13. 如图所示，宽为L的光滑导轨与水平面成角，质量为m、电阻为的导体棒ab水平放置在导轨上，与导轨接触良好，电源电动势为E，内阻为r。空间存在竖直向上的匀强磁场，当回路中的电流为I时导体棒恰好静止，求： （1）变阻箱的阻值R； （2）磁感应强度大小B。 14. 电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为B，金属框的电阻为r，ab边长为L。刹车过程中ab边垂直切割磁感线，某时刻ab边相对磁场的速度大小为v，金属框中的电流为I。此时刻： （1）判断ab边中电流的方向，并求出感应电动势大小E； （2）求储能装置两端的电压U和金属框的输出电功率P。 15. 一带电粒子以速度v0从磁场右边界垂直射入宽为d，磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示。离开磁场时速度方向与入射速度方向成角。（忽略粒子重力，v0、B、d已知。）求： （1）该粒子的电性与荷质比； （2）若改变粒子速度，使离开磁场时速度方向与入射速度方向成角，则粒子的入射速度v与运动时间t。 16. 如图所示，在，的区域中，存在沿y轴正方向、场强大小为E的匀强电场，电场的周围分布着垂直纸面向外的恒定匀强磁场。一个质量为m，电量为q的带正电粒子从OP中点A进入电场（不计粒子重力）。 （1）若粒子初速度为零，且粒子第一次垂直于NP返回电场，求磁场的磁感应强度B1的大小； （2）若粒子初速度为零，粒子从上边界垂直QN第二次离开电场后，垂直NP再次进入电场，求磁场的磁感应强度B2的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年度春学期3月学情调研试卷 高二物理 一、单选题（本题包括11小题，每题4分，共44分） 1. 洛伦兹力演示仪中玻璃泡内充有稀薄气体，在电子枪发射出的电子束通过时能够显示电子的径迹。不加磁场时，电子束径迹是一条直线，如图甲所示；加磁场后，电子束径迹是一个圆，如图乙所示。则所加磁场的方向是（　　） A. 水平向右 B. 竖直向上 C. 垂直纸面向内 D. 垂直纸面向外 【答案】C 【解析】 【详解】由乙图可知，电子顺时针偏转，根据左手定则，可知所加磁场是垂直纸面向内。 故选C。 2. 我国某地一次消防演练中，一直升机利用四根相同的绝缘绳索将金属线框吊起，线框始终保持水平。地磁场的竖直分量，随距离地面高度h的增大而减小，当飞机带动线框匀速上升时（ ） A. 穿过线框的磁通量增大 B. 线框中感应电流方向为 C. 线框的四条边有向内收缩的趋势 D. 绳索对线框的作用力小于线框的重力 【答案】B 【解析】 【详解】A．地磁场的竖直分量随距离地面高度h的增大而减小，故穿过线框的磁通量减小，故A错误； B．根据楞次定律，向下的磁通量减小，感应电流的磁场向下，线框中线框中感应电流方向为，故B正确； C．由广义楞次定律，穿过线框的磁通量减小，线框的四条边有向外扩张的趋势，故C错误； D．线框受到的安培力的合力为零，当飞机带动线框匀速上升时，绳索对线框的作用力等于线框的重力，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，将条形磁铁的磁极从发光白炽灯的正下方靠近横向的“一”字型灯丝，发现灯丝持续颤动。则（　　） A. 灯丝左右颤动 B. 灯丝上下颤动 C. 灯丝前后颤动 D. 白炽灯可能是用干电池供电 【答案】C 【解析】 【详解】ABC．横向的“一”字型灯丝电流方向为左右方向，磁场方向竖直向上，由左手定则可知，灯丝在前后方向受安培力，可知灯丝前后颤动，选项AB错误，C正确； D．若白炽灯是用干电池供电，则灯丝的电流方向一定，则受安培力方向一定，不会前后颤动，选项D错误。 故选C。 4. 图为长方体形霍尔元件，其中的载流子是自由电子，通入的电流方向自左向右，当加一匀强磁场时。元件前、后两表面会形成电势差，设前、后两表面的电势分别为、。下列说法中正确的（　　） A. 磁场方向沿电流方向， B. 磁场方向沿电流方向， C. 磁场方向与上表面垂直且向下， D. 磁场方向与上表面垂直且向下， 【答案】C 【解析】 【详解】AB．磁场方向沿电流方向，即磁场方向与电流方向平行，载流子不会受到洛伦兹力作用，就不会产生霍尔效应，前、后两表面的电势相等，即，AB错误； CD．磁场方向与上表面垂直且向下，由左手定则可知，自由电子向后表面偏转，因此后表面带负电，前表面带正电，即，C正确，D错误。 故选C。 5. 一个受重力的点电荷沿光滑绝缘的水平桌面向右运动，右侧有一垂直于纸面向里的足够大的匀强磁场，速度方向垂直于磁场方向，如图所示，带电体飞离桌面后落到地板上，水平射程为，着地速度大小为。撤去磁场，其余的条件不变，水平射程为，着地速度大小为，则下列选项中正确的是（　　） A. B. 轨迹相同 C. D. ABC选项均错误 【答案】C 【解析】 【详解】撤去磁场，其余的条件不变，点电荷做平抛运动，则有， 当桌面右边存在磁场时，设点电荷带正电，由左手定则可知，点电荷在飞行过程中受到斜向右上方的洛伦兹力作用，洛伦兹力的水平分量向右，竖直分量向上，因此点电荷水平方向上存在向右的加速度，竖直方向上的平均加速度，由 联立可得， 可知两次轨迹不相同；因为洛伦兹力不做功，两次运动过程只有重力做功，且重力做功相同，所以两次运动着地速度大小相等，即有 故选C。 6. 回旋加速器的工作原理如图所示，粒子源A产生的进入狭缝后被加速，进入D形盒中偏转，再次进入狭缝后加速……，则下列说法正确的是（　　） A. 该回旋加速器可用来加速 B. 加速电压越大，粒子获得的最大动能越大 C. 回旋加速器可将粒子的速度提高至光速 D. 为确保粒子每次经过狭缝时都被加速，则交流电源的频率随速度增加而增大 【答案】A 【解析】 【详解】AD．为确保粒子每次经过狭缝时都被加速，加速电场的周期和粒子在磁场运动的周期相同，粒子在磁场中运动的周期为，可知粒子在磁场中运动的周期保持不变，则交流电源的频率不会随速度增加而变化；由于与的比荷相等，所以与在磁场中运动的周期相等，该回旋加速器可用来加速，故A正确，D错误； B．当粒子在磁场中的轨迹半径等于D形盒半径时，粒子的速度最大，动能最大，则有 可得最大动能为 可知粒子的最大动能与加速电压无关，故B错误； C．当粒子的速度很大，接近光速时，根据相对论原理，其质量明显变化，粒子在磁场中的周期也发生了明显变化，粒子运行的周期与交变电压的周期不再同步，无法再加速，所以回旋加速器不可以将粒子的速度提高至光速，故C错误。 故选A。 7. 如图所示，质量为m的金属环用绳子悬挂起来，金属环一半处于匀强磁场中，磁场与环面垂直向里。从某时刻开始，磁感应强度随时间的关系为，且绳子不会被拉断，则下列说法正确的是（ ） A. 圆环中产生顺时针方向的电流，大小不断减小 B. 绳子上的拉力大于环重力mg，且保持不变 C. 绳子上的拉力小于环重力mg，并逐渐增大 D. 绳子上的拉力大于环重力mg，并逐渐减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．磁感应强度随时间均匀减小，穿过线圈向里的磁通量均匀减小，由楞次定律可知，感应电流方向为顺时针，根据法拉第电磁感应定律 可知回路中感应电动势恒定不变，感应电流大小恒定不变，故A错误； BCD．根据左手定则，金属环受到的安培力竖直向下，感应电流大小恒定不变，金属环所受的安培力大小为 可知金属环受到的安培力均匀减小，且方向向下，金属环始终保持静止，根据平衡条件可得 故绳子上的拉力大于重力，并逐渐减小，故BC错误，D正确。 故选D。 8. 如图所示，平行导轨MN、PQ间距为d，M、P间接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面向里。一根足够长的金属杆ab第一次垂直于导轨放置，第二次与导轨成60°角放置。金属杆和导轨的电阻不计，当金属杆两次均以速度ν沿垂直于杆的方向滑行时，下列说法正确的是（　　） A. 两次电阻R上的电压相等 B. 第一次和第二次金属杆中感应电流之比为 C. 第一次和第二次金属杆受到的安培力大小之比为 D. 第一次和第二次电阻R上相同时间内的电荷量之比为 【答案】B 【解析】 【详解】A．第一次金属杆切割磁感线的有效长度为 第二次金属杆切割磁感线的有效长度为 根据 可得两次电阻R上的电压之比，故A错误； BD．根据，可得第一次和第二次金属杆中感应电流大小之比为 根据，可得第一次和第二次电阻R上相同时间内的电荷量之比为，故B正确，D错误； C．根据安培力表达式，可得第一次和第二次金属杆受到的安培力之比为，故C错误。 故选B。 9. Oxy坐标系中，圆心在O点的圆导线通以顺时针大小相等的恒定电流，若各象限存在如下图所示磁感应强度大小相等、方向垂直坐标平面的匀强磁场，则圆导线受安培力最大的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A图中根据题意可知，圆环导线在垂直坐标平面向里的匀强磁场中的等效长度为，可知这部分圆环受到的安培力大小为 圆环导线在垂直坐标平面向外的匀强磁场中的等效长度为，可知这部分圆环受到的安培力大小为 根据左手定则知安培力方向相同，故圆导线受安培力的合力为，同理C图中，圆导线受安培力的合力为，D图中，圆导线在垂直坐标平面向外的匀强磁场中的等效长度为零，圆环受到的安培力大小为零，B图中圆环导线在垂直坐标平面向里的匀强磁场中的等效长度为，这部分圆环受到的安培力大小为 圆环导线在垂直坐标平面向外的匀强磁场中的等效长度为，可知这部分圆环受到的安培力大小为 根据左手定则知安培力方向相同，故圆导线受安培力的合力为，故圆导线受安培力最大的是B图的情况。 故选B。 10. 如图所示，边长为L的等边三角形区域内有匀强磁场。大量电子从B点射入磁场中，入射方向分布在与BC边的夹角为α（0 ≤ a ≤ 60°）的范围内，在磁场中的运动半径均为L。不计电子间的相互作用。则在磁场中运动时间最长的电子入射时的α角为（　　） A. 0° B. 15° C. 30° D. 45° 【答案】C 【解析】 【详解】在磁场中运动时间 可知圆心角越大，在磁场中运动时间越长，根据数学知识可知，所对应弦长越长，圆心角越大，由于在磁场中的运动半径均为L，所以当电子过A点时，对应弦长最长，圆心角最大，由图可知 AB边长等于半径，所以△AOB等边三角形，∠ABO = 60°，此时在磁场中运动时间最长，电子入射时的α角为 故选C。 11. 如图所示，光滑绝缘水平面上嵌入一无限长通电直导线。一质量为m的金属环在该平面内以大小,方向与电流方向成角的初速度滑出。则（　　） A. 金属环最终将静止在水平面上的某处 B. 金属环最终将做匀速直线运动 C. 金属环受安培力方向始终和运动方向相反 D. 金属环会产生逆时针感应电流 【答案】B 【解析】 【详解】ABC．金属环周围有环形的磁场，金属环向右运动，磁通量减小，根据“来拒去留”可知， 所受的安培力将阻碍金属圆环远离通电直导线，即安培力垂直直导线向左，与运动方向并非相反，安培力使金属环在垂直导线方向做减速运动， 当垂直导线方向的速度减为零，只有沿导线方向的速度，然后磁通量不变，无感应电流，水平方向合力为零，因此金属环最终将做匀速直线运动，故AC错误，B正确； D．结合上述分析可知，开始时金属环产生顺时针感应电流，匀速运动时，金属环无感应电流产生，故D错误。 故选B。 二、实验题（本题包含1大题，每空3分，共15分） 12. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是_________ A.灯泡A、B均不发光 B.灯泡A、B交替短暂发光 C.灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D.灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体_________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路，请用实线完成其余部分电路的连接_________ （4）若图c电路连接正确，在闭合开关前，滑动变阻器滑片应移至最_________（选填“左”或“右”）端 （5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针_________ A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转 【答案】 ①. B ②. 向上 ③. ④. 左 ⑤. C 【解析】 【详解】（1）[1]条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光，ACD错误，B正确。 故选B。 （2）[2]当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。 （3）[3]根据感应电流产生的条件可知，要想进一步探究影响感应电流方向的因素，需要组成一个闭合回路，还需要一个含有电源的电路形成一个电磁铁，电路连接如图所示 （4）[4]闭合开关瞬间，电路中电流增多，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。 （5）[5]开关闭合瞬间，穿过螺线管的磁通量增多，根据题意可知指针向左偏转，所以将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。故AB错误，C正确。 故选C。 三、计算题（本题包含4大题，共41分） 13. 如图所示，宽为L的光滑导轨与水平面成角，质量为m、电阻为的导体棒ab水平放置在导轨上，与导轨接触良好，电源电动势为E，内阻为r。空间存在竖直向上的匀强磁场，当回路中的电流为I时导体棒恰好静止，求： （1）变阻箱的阻值R； （2）磁感应强度大小B。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据闭合电路欧姆定律有 解得 【小问2详解】 利用左手定则确定安培力方向水平向右，对导体棒进行受力分析，如图所示 根据平衡条件有 其中 解得 14. 电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为B，金属框的电阻为r，ab边长为L。刹车过程中ab边垂直切割磁感线，某时刻ab边相对磁场的速度大小为v，金属框中的电流为I。此时刻： （1）判断ab边中电流的方向，并求出感应电动势大小E； （2）求储能装置两端的电压U和金属框的输出电功率P。 【答案】（1）方向， （2）， 【解析】 【小问1详解】 由右手定则得ab中的电流方向； 感应电动势大小为 【小问2详解】 由闭合电路欧姆定律 解得储能装置两端的电压 根据 解得金属框的输出电功率 15. 一带电粒子以速度v0从磁场右边界垂直射入宽为d，磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示。离开磁场时速度方向与入射速度方向成角。（忽略粒子重力，v0、B、d已知。）求： （1）该粒子的电性与荷质比； （2）若改变粒子速度，使离开磁场时速度方向与入射速度方向成角，则粒子的入射速度v与运动时间t。 【答案】（1）负电荷，；（2）， 【解析】 【详解】（1）由左手定则可知，粒子带负电荷， 由几何关系可知 可得 r=2d 根据 可得 （2）若粒子离开磁场时速度方向与入射速度方向成角，则由几何关系 解得 根据 可得 运动时间 16. 如图所示，在，的区域中，存在沿y轴正方向、场强大小为E的匀强电场，电场的周围分布着垂直纸面向外的恒定匀强磁场。一个质量为m，电量为q的带正电粒子从OP中点A进入电场（不计粒子重力）。 （1）若粒子初速度为零，且粒子第一次垂直于NP返回电场，求磁场的磁感应强度B1的大小； （2）若粒子初速度为零，粒子从上边界垂直QN第二次离开电场后，垂直NP再次进入电场，求磁场的磁感应强度B2的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 粒子运动轨迹如图所示 粒子初速度为0，在电场中沿y轴正方向匀加速到上电场边界，由动能定理 解得离开电场时速度 粒子离开电场后在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 解得​ 粒子离开电场时速度沿正方向，洛伦兹力沿正方向，圆心坐标为；要求粒子垂直（竖直边界）返回电场，即速度沿负方向，此时粒子位置坐标等于圆心坐标，且位置在上，因此 即 将和 ​​代入 解得 【小问2详解】 粒子运动轨迹如图所示 粒子第一次离开电场后，做半周圆周运动，从、处垂直进入电场，进入时速度竖直向下，，进入电场后坐标保持不变，向下匀减速到时动能刚好减为0，随后重新向上匀加速回到，从处第二次离开电场，速度竖直向上，符合"垂直第二次离开电场"的条件。第二次离开电场后做匀速圆周运动，要求垂直再次进入电场，同理可得位置满足 即​ 代入 结合 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $