精品解析：福建省宁德市某校2024-2025学年高二上学期第三次阶段测试物理试题

宁德博雅培文学校高二上学期12月月考试卷 物理 一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分，每个题只有一项符合要求） 1. 物理学中，将磁场对通电导线的作用力称为（　　） A. 安培力 B. 洛伦兹力 C. 静电力 D. 奥斯特 【答案】A 【解析】 【详解】物理学中，将磁场对通电导线的作用力称为安培力。 故选A。 2. 判断运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向应使用（　　） A. 安培定则 B. 平行四边形定则 C. 左手定则 D. 右手定则 【答案】C 【解析】 【详解】判断运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向应使用左手定则。 故选C。 3. 如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝120°。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。则导线段abcd所受到的安培力的合力为（　　） A. BIL B. 2BIL C. D. 3BIL 【答案】B 【解析】 【详解】导线段abcd的有效长度等于点a与点d之间的距离，即 导线段abcd所受到的安培力的合力为 故选B。 4. 如图所示，一电荷量为q、质量为m的负电荷以速度v射入匀强磁场中，粒子与水平方向的夹角为，已知匀强磁场的方向为垂直纸面向里，磁感应强度为B，不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　） A. 粒子沿逆时针方向做匀速圆周运动 B. 粒子所受的洛伦兹力的大小f＝qvBcos C. 粒子做匀速圆周运动的半径 D. 粒子做匀速圆周运动的周期 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，图中粒子所受洛伦兹力垂直速度方向向下，故粒子沿顺时针方向做匀速圆周运动，故A错误； B．粒子速度方向与磁场垂直，故粒子所受的洛伦兹力的大小，故B错误； C．根据洛伦兹力提供向心力有 解得，故C错误； D．粒子做匀速圆周运动的周期，故D正确。 故选D。 二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分，每个题有两项符合要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，不选或有错选得0分） 5. 在教科书第4页的《迷你实验室》有这样一个实验：如图所示，在图甲中的A、B两导线中通入同向电流，在图乙中的C、D导线中通入异向电流，对于我们观察到的现象及其原理解释的说法中，正确的有（　　） A. A与B导线相互吸引 B. C与D导线相互吸引 C. B导线在其左侧产生的磁场方向垂直纸面向里 D. D导线在其左侧产生的磁场方向垂直纸面向里 【答案】AD 【解析】 【详解】AC．根据安培定则可知，B导线在其左侧产生的磁场方向垂直纸面向外；根据左手定则可知，A受到的安培力向右指向B，则A与B导线相互吸引，故A正确，C错误； BD．根据安培定则可知，D导线在其左侧产生的磁场方向垂直纸面向里；根据左手定则可知，C受到的安培力向左背向D，则C与D导线相互排斥，故B错误，D正确。 故选AD。 6. 下列各图中标明了磁感应强度B、速度v、洛伦兹力f这三个物理量，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，图中向左运动的带正电粒子受到的洛伦兹力方向向上，故A错误； B．根据左手定则可知，图中向右运动的带负电粒子受到的洛伦兹力方向向下，故B正确； C．根据左手定则可知，图中垂直纸面向里运动的带负电粒子受到的洛伦兹力方向向右，故C正确； D．图中粒子的运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力作用，故D错误。 故选BC。 7. 如图a所示，在电流计中，当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭转，线圈停止转动时满足，式中N为线圈的匝数，S为线圈围成的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，为线圈（指针）偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。若线圈中通以大小为I，方向如图b所示的电流时，线圈转动角后静止下来，下列说法正确的是（　　） A. 线圈会逆时针转动 B. 线圈会顺时针转动 C. 线圈静止时，满足NBISsin＝k D. 该电流计的刻度是均匀的 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．根据左手定则可知，图b中左边所受安培力向上，右边所受安培力向下，故线圈会顺时针转动，故A错误，B正确； CD．线圈转到不同位置时，左、右两边所处位置的磁感应强度大小均不变，因此，线圈静止时，应满足 故与成正比，该电流计的刻度是均匀的，故C错误，D正确。 故选BD。 8. 如图所示，一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的某点以速度v沿着与x轴正方向成60°角的方向射入匀强磁场，并恰好垂直于y轴射出，出射点坐标为（0，a）。下列选项中正确的是（　　） A. 粒子带正电 B. 粒子做圆周运动的半径为 C. 匀强磁场的磁感应强度 D. 入射点的坐标为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，该粒子带负电，故A错误； BD．作出粒子在磁场中的运动轨迹如下图所示，由几何关系可得 解得粒子做圆周运动的半径为 则入射点的横坐标为 所以入射点的坐标为，故B错误，D正确； C．根据洛伦兹力提供向心力有 解得，故C正确。 故选CD。 三、填空与实验题 9. 垂直射入匀强磁场中的运动电荷受到的洛伦兹力总是________（填“垂直”“平行”）磁感应强度和速度所决定的平面，因此洛伦兹力对运动电荷___________（填“不做功”“做正功”“做负功”） 【答案】 ①. 垂直 ②. 不做功 【解析】 【详解】[1][2]根据左手定则可知，垂直射入匀强磁场中的运动电荷受到的洛伦兹力总是垂直磁感应强度和速度所决定的平面，因此洛伦兹力对运动电荷不做功。 10. 某重力不计的带电粒子以速度v射入匀强磁场中，若速度方向与磁场方向平行，则粒子做______________运动（填“匀速直线”“匀速圆周”），若速度方向与磁场方向垂直，则粒子做_______________运动（同上）。 【答案】 ①. 匀速直线 ②. 匀速圆周 【解析】 【详解】[1]若速度方向与磁场方向平行，粒子不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动； [2]若速度方向与磁场方向垂直，粒子受洛伦兹力作用，且洛伦兹力总是与速度方向垂直，洛伦兹力提供向心力，粒子做匀速圆周运动。 11. 如图所示，天平左盘放砝码，右盘下悬挂线圈，线图处于磁场中。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态。线圈通电后，在磁场中的导线a、b、c段分别受安培力作用。由左手定则可知，a、c段的安培力大小相等、方向相反，互相抵消，而b段导线的安培力方向向上，从而使天平的平衡被破坏。通过在右盘加砝码（或移动游码）使天平重新平衡，根据砝码的质量可推知线圈所受安培力的大小，重力加速度为g。若在右盘加的砝码的质量为m，b段导线的长度为L，线圈匝数为n，通电电流为I，则线圈所受的安培力大小是________，b段导线所在处的磁感应强度大小是_________。（答案用m、g、n、I、L表示） 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1]b段导线的安培力方向向上，从而使天平的平衡被破坏，若在右盘加的砝码的质量为m，使天平重新平衡，则线圈所受的安培力大小为 [2]由 联立可得b段导线所在处的磁感应强度大小为 12. 某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的一极位于两导轨的正上方，另一极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。 （1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且滑片向右移动时，金属棒所受安培力变大____。 （2）开关闭合后，金属棒沿图中箭头所指方向运动，则导轨上方应为电磁铁的______极（填“南”“北”）。 （3）下列措施中能增大金属棒所受的安培力的是__________ A. 换一根材料相同但长度更长的金属棒 B. 增加电磁铁的磁感应强度 C. 将电磁铁的南北极进行对调 【答案】（1） （2）南 （3）B 【解析】 【小问1详解】 实验电路的连接如图所示 【小问2详解】 开关闭合后，金属棒沿图中箭头所指方向运动，根据左手定则可知，磁感应强度方向应向上，则导轨上方应为电磁铁的南极。 【小问3详解】 A．换一根材料相同但长度更长的金属棒，则处于两金属导轨间的金属棒的长度不变，不变，也不变，根据可知，金属棒所受安培力大小不变，故A错误； B．增加电磁铁的磁感应强度，根据可知，金属棒所受安培力增大，故B正确； C．将电磁铁的南北极进行对调，即磁感应强度方向相反，但大小不变，根据可知，金属棒所受安培力大小不变，故C错误。 故选B。 13. 某学习小组利用砷化镓霍尔元件（载流子为电子）研究霍尔效应，实验原理如图甲所示，匀强磁场垂直于元件的工作面，工作电源为霍尔元件提供霍尔电流IH，IH通过1、3测脚时，2、4测脚间将产生霍尔电压UH。 （1）2、4测脚中电势高的是________（选填“2”或“4”）测脚。 （2）某次实验中，利用螺旋测微器测量元件厚度d（如图乙），其读数为________mm，调节工作电压，改变霍尔电流，测出霍尔电压，实验数据如下表所示： 实验次数 1 2 3 4 5 IH/mA 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 UH/mV 41.5 83.1 124.8 166.4 208.1 根据实验数据在如图丙所示的坐标纸上作出UH与IH的关系图像________。 （3）设该元件单位体积中自由电子的个数为n，元件厚度为d，磁感应强度为B，电子电荷量为e，则UH与IH的关系式为UH＝________。 【答案】（1）2 （2） ①. 0.880##0.879##0.881 ②. （3） 【解析】 【小问1详解】 由图甲可知，电流方向为由1到3，根据左手定则可知，电子所受洛伦兹力指向4测脚方向，故2、4测脚中电势高的是2测脚。 【小问2详解】 [1]由图乙可知 [2]作出与的关系图像，如图所示 【小问3详解】 稳定时霍尔元件中电子受到的洛伦兹力等于电场力，有 根据电流的微观表达式可得 设霍尔元件的宽度为，则霍尔元件的电压 霍尔元件的横截面积为 联立解得 四、计算题（第14题9分，第15题12分，第16题13分，共34分） 14. 如图所示，两水平平行放置的导轨PQ、MN上放有一导体棒，导体棒与两导轨垂直，导体棒的电阻为R=5Ω，质量为m=0.1kg，两导轨间距离为L=0.5m，两导轨间接有一电动势为E=6V，内电阻为r=1Ω电源，整个装置处在一大小为B=0.5T，方向竖直向上的匀强磁场中，其它电阻均不计，闭合开关S，导体棒恰好处于静止状态，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，求： （1）流过导体棒的电流I； （2）导体棒与导轨间的动摩擦因数μ； （3）若导轨PQ、MN为光滑导轨，则开关S闭合瞬间导体棒的加速度的大小为多少？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据闭合电路欧姆定律可得 解得 【小问2详解】 导体棒受到的安培力大小为 导体棒恰好处于静止状态，根据平衡条件可得 解得 【小问3详解】 若导轨PQ、MN为光滑导轨，则开关S闭合瞬间，根据牛顿第二定律可得 解得加速度大小为 15. 如图所示，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，MN为磁场的下边界，现有一个质量为m，电荷量为+q的带电粒子以某一速度从MN上的O点垂直磁场射入，速度方向与边界MN的夹角，经过一段时间后从MN边界上的P点（未画出）射出磁场，已知OP之间的距离为a，不考虑带电粒子的重力，求： （1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径R； （2）带电粒子的入射速度的大小v； （3）带电粒子在磁场中运动的时间t。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 带电粒子的运动轨迹如图所示 根据几何关系有 解得 【小问2详解】 根据洛伦兹力提供向心力有 又 解得 【小问3详解】 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动扫过的圆心角为 带电粒子在磁场中运动的时间 其中 解得 16. 如图所示，现有一机械装置，装置O的右端固定有一个长度L0＝2m的水平光滑的绝缘杆，装置可以带动杆上下平行移动，杆上套有带电圆环，圆环的质量m＝0.1kg，电荷量q＝+0.1C。初始时圆环在杆的最左端，现让装置O带动杆以v0＝2m/s的速度向下匀速运动，并且加上一垂直纸面向里的磁感应强度B1＝0.5T的匀强磁场，当杆运动到距离地面h＝7m时，圆环从杆的最右端抛出，取g＝10m/s2，不计空气阻力，则： （1）带电圆环到达杆最右端时的瞬时速度v的大小； （2）在圆环离开杆的瞬间，撤去匀强磁场B1，并且在原匀强磁场B1的区域加上一竖直向上的匀强磁场B2，圆环落地的位置正好在抛出点的正下方，求匀强磁场B2的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 带电圆环所受洛仑兹力的水平分量 带电圆环做匀加速运动　 解得 带电圆环到达杆最右端时瞬时速度的大小， 【小问2详解】 圆环离开杆后，竖直方向做匀加速运动 解得 圆环离开杆后，水平方向做匀速圆周运动， 解得 圆环落地位置正好在抛出点的正下方 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 宁德博雅培文学校高二上学期12月月考试卷 物理 一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分，每个题只有一项符合要求） 1. 物理学中，将磁场对通电导线的作用力称为（　　） A. 安培力 B. 洛伦兹力 C. 静电力 D. 奥斯特 2. 判断运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向应使用（　　） A. 安培定则 B. 平行四边形定则 C. 左手定则 D. 右手定则 3. 如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝120°。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。则导线段abcd所受到的安培力的合力为（　　） A. BIL B. 2BIL C. D. 3BIL 4. 如图所示，一电荷量为q、质量为m的负电荷以速度v射入匀强磁场中，粒子与水平方向的夹角为，已知匀强磁场的方向为垂直纸面向里，磁感应强度为B，不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　） A. 粒子沿逆时针方向做匀速圆周运动 B. 粒子所受的洛伦兹力的大小f＝qvBcos C. 粒子做匀速圆周运动的半径 D. 粒子做匀速圆周运动的周期 二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分，每个题有两项符合要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，不选或有错选得0分） 5. 在教科书第4页的《迷你实验室》有这样一个实验：如图所示，在图甲中的A、B两导线中通入同向电流，在图乙中的C、D导线中通入异向电流，对于我们观察到的现象及其原理解释的说法中，正确的有（　　） A. A与B导线相互吸引 B. C与D导线相互吸引 C. B导线在其左侧产生的磁场方向垂直纸面向里 D. D导线在其左侧产生的磁场方向垂直纸面向里 6. 下列各图中标明了磁感应强度B、速度v、洛伦兹力f这三个物理量，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 如图a所示，在电流计中，当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭转，线圈停止转动时满足，式中N为线圈的匝数，S为线圈围成的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，为线圈（指针）偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。若线圈中通以大小为I，方向如图b所示的电流时，线圈转动角后静止下来，下列说法正确的是（　　） A. 线圈会逆时针转动 B. 线圈会顺时针转动 C. 线圈静止时，满足NBISsin＝k D. 该电流计的刻度是均匀的 8. 如图所示，一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的某点以速度v沿着与x轴正方向成60°角的方向射入匀强磁场，并恰好垂直于y轴射出，出射点坐标为（0，a）。下列选项中正确的是（　　） A. 粒子带正电 B. 粒子做圆周运动的半径为 C. 匀强磁场的磁感应强度 D. 入射点的坐标为 三、填空与实验题 9. 垂直射入匀强磁场中的运动电荷受到的洛伦兹力总是________（填“垂直”“平行”）磁感应强度和速度所决定的平面，因此洛伦兹力对运动电荷___________（填“不做功”“做正功”“做负功”） 10. 某重力不计的带电粒子以速度v射入匀强磁场中，若速度方向与磁场方向平行，则粒子做______________运动（填“匀速直线”“匀速圆周”），若速度方向与磁场方向垂直，则粒子做_______________运动（同上）。 11. 如图所示，天平左盘放砝码，右盘下悬挂线圈，线图处于磁场中。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态。线圈通电后，在磁场中的导线a、b、c段分别受安培力作用。由左手定则可知，a、c段的安培力大小相等、方向相反，互相抵消，而b段导线的安培力方向向上，从而使天平的平衡被破坏。通过在右盘加砝码（或移动游码）使天平重新平衡，根据砝码的质量可推知线圈所受安培力的大小，重力加速度为g。若在右盘加的砝码的质量为m，b段导线的长度为L，线圈匝数为n，通电电流为I，则线圈所受的安培力大小是________，b段导线所在处的磁感应强度大小是_________。（答案用m、g、n、I、L表示） 12. 某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的一极位于两导轨的正上方，另一极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。 （1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且滑片向右移动时，金属棒所受安培力变大____。 （2）开关闭合后，金属棒沿图中箭头所指方向运动，则导轨上方应为电磁铁的______极（填“南”“北”）。 （3）下列措施中能增大金属棒所受的安培力的是__________ A. 换一根材料相同但长度更长的金属棒 B. 增加电磁铁的磁感应强度 C. 将电磁铁的南北极进行对调 13. 某学习小组利用砷化镓霍尔元件（载流子为电子）研究霍尔效应，实验原理如图甲所示，匀强磁场垂直于元件的工作面，工作电源为霍尔元件提供霍尔电流IH，IH通过1、3测脚时，2、4测脚间将产生霍尔电压UH。 （1）2、4测脚中电势高的是________（选填“2”或“4”）测脚。 （2）某次实验中，利用螺旋测微器测量元件厚度d（如图乙），其读数为________mm，调节工作电压，改变霍尔电流，测出霍尔电压，实验数据如下表所示： 实验次数 1 2 3 4 5 IH/mA 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 UH/mV 41.5 83.1 124.8 166.4 208.1 根据实验数据在如图丙所示的坐标纸上作出UH与IH的关系图像________。 （3）设该元件单位体积中自由电子的个数为n，元件厚度为d，磁感应强度为B，电子电荷量为e，则UH与IH的关系式为UH＝________。 四、计算题（第14题9分，第15题12分，第16题13分，共34分） 14. 如图所示，两水平平行放置的导轨PQ、MN上放有一导体棒，导体棒与两导轨垂直，导体棒的电阻为R=5Ω，质量为m=0.1kg，两导轨间距离为L=0.5m，两导轨间接有一电动势为E=6V，内电阻为r=1Ω电源，整个装置处在一大小为B=0.5T，方向竖直向上的匀强磁场中，其它电阻均不计，闭合开关S，导体棒恰好处于静止状态，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，求： （1）流过导体棒的电流I； （2）导体棒与导轨间的动摩擦因数μ； （3）若导轨PQ、MN为光滑导轨，则开关S闭合瞬间导体棒的加速度的大小为多少？ 15. 如图所示，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，MN为磁场的下边界，现有一个质量为m，电荷量为+q的带电粒子以某一速度从MN上的O点垂直磁场射入，速度方向与边界MN的夹角，经过一段时间后从MN边界上的P点（未画出）射出磁场，已知OP之间的距离为a，不考虑带电粒子的重力，求： （1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径R； （2）带电粒子的入射速度的大小v； （3）带电粒子在磁场中运动的时间t。 16. 如图所示，现有一机械装置，装置O的右端固定有一个长度L0＝2m的水平光滑的绝缘杆，装置可以带动杆上下平行移动，杆上套有带电圆环，圆环的质量m＝0.1kg，电荷量q＝+0.1C。初始时圆环在杆的最左端，现让装置O带动杆以v0＝2m/s的速度向下匀速运动，并且加上一垂直纸面向里的磁感应强度B1＝0.5T的匀强磁场，当杆运动到距离地面h＝7m时，圆环从杆的最右端抛出，取g＝10m/s2，不计空气阻力，则： （1）带电圆环到达杆最右端时的瞬时速度v的大小； （2）在圆环离开杆的瞬间，撤去匀强磁场B1，并且在原匀强磁场B1的区域加上一竖直向上的匀强磁场B2，圆环落地的位置正好在抛出点的正下方，求匀强磁场B2的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $