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2021-2022学年山西省祁县中学校高二下学期4月月考（A卷）物理试题（Word版）
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这是一份2021-2022学年山西省祁县中学校高二下学期4月月考（A卷）物理试题（Word版），共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1. 下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是（ ）
A. 判断安培力的方向用左手定则，判断洛伦兹力的方向用右手定则
B. 安培力与洛伦兹力的本质相同，所以安培力和洛伦兹力都不做功
C. 静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力作用，运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用
D. 一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感应强度不一定为零
2. 在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示．导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．当导线ab加速向右运动时，M所包围的小闭合线圈N产生的感应电流方向，及所具有的形变趋势是：（ ）
A. N有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
B. N有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势
C. N有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势
D. N有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
3. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A. 时金属线框平面与磁感线平行
B. 该交变电流的电动势的有效值为 V
C. 电动势瞬时值为22V时，矩形金属线框平面与中性面夹角为
D. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为
4. 一质量为的运动员从下蹲静止状态向上起跳，经时间，身体伸直并刚好离开地面，此时速度为，在此过程中（ ）
A. 地面对他的冲量为
B. 地面对他的冲量为
C. 地面对他的冲量为
D. 地面对他冲量为
5. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于圆面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，AC、DE是圆的两条互相垂直的直径，在A点有一个粒子源，沿与AC成45°斜向上垂直磁场的方向射出各种不同速率的粒子，粒子的质量均为m，电荷量均为q，所有粒子均从CD段四分之一圆弧射出磁场，不计粒子的重力，则从A点射出的粒子速率满足的条件是（ ）
A. ＞v＞B. ＞v＞
C. ＞v＞D. ＞v＞
6. 如图是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为△P．变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示．则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是（ ）
A. U2变大B. U4变小
C. △P变小D. I1变小
7. 如图所示，总质量为M的轨道ABC置于光滑水平面上，由粗糙水平轨道AB和竖直面内四分之一光滑圆弧轨道BC组成，AB恰与圆弧BC在B点相切。一个质量为m的小物块从轨道的A端以初速度v0向右冲上水平轨道，到达圆弧轨道上某位置后，沿轨道返回。则（ ）
A. 由于物块在AB上运动时受到摩擦力作用，故M与m组成的系统动量不守恒
B. 物块在轨道ABC上滑动全过程中，M与m组成的系统总动量始终保持不变
C. 物块在圆弧轨道上运动过程中，M的动量不断减小
D. 当物块相对轨道静止时，速度变为
8. 如图甲所示，、是水平面内平行放置且足够长的光滑金属导轨，导轨右端接有一个阻值为的电阻，导轨间存在垂直于导轨平面的磁场（图中未画出）。虚线将磁场分为I、II两个区域，其中区域I中存在非匀强磁场，区域II中存在匀强磁场。虚线是区域I中的一条参考线，、间的距离为，图乙所示图像描述的是磁感应强度和虚线的右侧各点到虚线的距离的关系。金属棒静止在导轨上，与导轨始终垂直且接触良好，某时刻开始，金属棒在外力作用下经过区域I运动到区域II，已知在金属棒经过虚线后的运动过程中电阻消耗的电功率不变，金属棒和导轨的电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒经过、和处时，速度大小之比为1：2：3
B. 在金属棒从虚线运动到虚线的过程和从虚线运动到处的过程中，通过电阻的电荷量之比为1：1
C. 金属棒在处和处受到的安培力大小之比为1：2
D. 在金属棒从虚线运动到虚线的过程和从虚线运动到处的过程中，电阻消耗的电能之比为2：1
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )
A. 在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B. 线圈先后两次角速度之比为2∶3
C. 交流电a的瞬时值表达式为u＝10sin (5πt) V
D. 交流电b的最大值为V
10. 如图所示，水平面中有两根固定的足够长的金属平行导轨，导轨间距为L，导轨上面平行放着质量相等的导体棒ab和cd．设导体棒始终处于竖直向上的大小为B的匀强磁场区域内，且导体棒可在导轨上无摩擦地滑行，初始时刻ab棒静止，给cd棒一个向右的初速度v0，则（ ）
A. ab棒将向左运动
B. cd棒的速度一直大于ab棒的速度
C. ab棒的最大速度为0.5v0
D. 当cd棒速度为0.8v0时，回路中的电动势为0.6BLv0
11. 质量为的人在质量为的小车上从左端走到右端，如图所示，当车与地面摩擦不计时，那么（ ）
A. 人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大
B. 不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同
C. 人在车上行走的平均速度越小，则车在地面上移动的距离就越大
D. 人在车上行走，若人相对车突然停止，则车也突然停止
12. 如图所示，等腰直角三角形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，边的中点有一粒子源，可以在纸面里沿垂直的方向向磁场内射入各种速率的同种粒子，不计这些粒子的重力，则下列判断正确的是（ ）
A. 从点射出磁场粒子与从边中点射出磁场的粒子速度的大小之比为1：2
B. 若粒子带正电，粒子可能从点射出磁场
C. 粒子不可能从中点射出磁场
D. 若粒子带负电，粒子可能从点射出磁场
三、实验题（本大题共2小题，共12.0分）
13. 如图所示是用来探究安培力方向实验装置，蹄形磁铁极在上面，极在下面。若导体棒受到方向向右的安培力，则电流方向___________（选填“由向”或“由向”）；若对调磁极，电流方向向，则导体棒受到安培力方向___________（选填“向左”或“向右”）。这一实验表明了通电导体在磁场中所受的安培力方向与___________方向和___________方向有关。
14. 如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：
①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________偏转（填“向左”“向右”或 “不”）；
②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________；
A．插入铁芯 B．拔出A线圈
C．变阻器的滑片向左滑动 D．断开开关S瞬间
四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
15. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比，原线圈接的交变电压。电压表V为理想交流电压表，小灯泡的规格为“，”，导线电阻忽略不计。求：
（1）原线圈两端电压的有效值；
（2）理想交流电压表V的读数；
（3）要使小灯泡正常发光，滑动变阻器的阻值应调为多大。
16. 如图甲所示，一个面积为S，阻值为r的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻R组成闭合回路。在线圈中存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，图中和已知，导线电阻不计。在t=0至时间内，求：
（1）电阻R中电流的方向；
（2）感应电动势的大小E；
（3）a、b两点间的电势差。
17. 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目一个质量为60kg的运动员，从离水平网面高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面高处已知运动员与网接触的时间为，重力加速度。试求：
(1)运动员自由下落过程中，重力对运动员的冲量；
(2)运动员与网接触过程中动量变化的大小；
(3)运动员与网接触过程中，网对运动员的平均冲击力的大小。
18. 如图所示，在xOy平面内，有一半径为R、磁感应强度为B1（未知）、方向垂直纸面向里的圆形磁场区域与x轴相切于O点，圆心O1位于（0，R）；x轴下方有一直线CD，CD与x轴相距，x轴与直线CD之间的区域有一沿＋y轴的匀强电场，电场强度；在CD的下方有一矩形磁场区域，区域上边界紧靠CD直线，磁感应强度，方向垂直纸面向外。纸面内一束宽为R的平行电子束以速度v0平行于x轴射入圆形磁场，最下方电子速度正对O1点，偏转后所有电子都经过原点O进入x轴下方的电场。已知电子质量为m，电荷量为e，不计电子重力。
(1)求磁感应强度B1的大小；
(2)求电子第一次到达CD直线的范围大小；
(3)欲使所有电子都能达到x轴，求矩形磁场区域的最小面积。
答案
DDCAC BDD 9.CD 10.CD 11.BD 12.AC
【13题答案】
【答案】 ①. 由B向A ②. 向左 ③. 电流 ④. 磁场
【14题答案】
【答案】 ①. 向右 ②. BD
【15题答案】
【答案】（1）100V；（2）10V；（3）
【解析】
【详解】（1）电压瞬时值表达式
可知，电压最大值
可得原线圈两端电压的有效值
（2）根据变压器变压规律
解得理想交流电压表V的读数
（3）要使小灯泡正常发光，则灯泡两端的电压有效值为
流过灯泡的电流有效值为
则滑动变阻器两端的电压有效值为
滑动变阻器的阻值
【16题答案】
【答案】（1）电流方向由a到b（2）（3）
【解析】
【详解】（1）由乙图可知，磁场向里增大，根据楞次定律，可知电流方向由a到b
（2）根据法拉第电磁感应定律：，其中，
代入得到：
（3）根据闭合回路欧姆定律：，及，R=2r
可得：
【17题答案】
【答案】(1)，方向竖直向下；(2)；(3)
【解析】
【详解】(1)根据
解得
则可得重力对运动员的冲量为
方向竖直向下；
(2)设运动员从h1处下落，刚触网的速度为
方向向下；运动员反弹到达高度h2，离网时速度为
方向向上；设向上方向为正，由动量定理有
(3)在接触网的过程中，运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg，则有
解得
【18题答案】
【答案】(1)；(2)2R；(3)
【解析】
【详解】解：(1)由图可知r1=R，根据洛仑兹力提供向心力可知
解得
(2)在电场中电子的加速度
由于最上方的电子从O点出来的速度方向水平向左，大小为v0，故此电子到达CD直线上距y轴最远，在y方向上有
解得
水平方向上有
故电子第一次到达CD直线的范围长度l1=2R
(3)在CD直线下方的磁场中，根据动能定理可知
解得
即所有进入下方磁场的电子都具有相同的速度大小，电子在磁场中的运动轨迹半径
如下图，最上方的电子进入磁场时速度与CD直线夹角满足
解得
θ=60°
由图可知，当最上方的电子速度与CD直线夹角为60°时，能够到达O点，当最下方的电子垂直进入磁场后，出磁场的方向与CD直线夹角为60°时，恰好能到达x轴，所以，由几何关系可得到矩形磁场的最小面积
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1. 下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是（ ）
A. 判断安培力的方向用左手定则，判断洛伦兹力的方向用右手定则
B. 安培力与洛伦兹力的本质相同，所以安培力和洛伦兹力都不做功
C. 静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力作用，运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用
D. 一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感应强度不一定为零
2. 在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示．导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．当导线ab加速向右运动时，M所包围的小闭合线圈N产生的感应电流方向，及所具有的形变趋势是：（ ）
A. N有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
B. N有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势
C. N有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势
D. N有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
3. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A. 时金属线框平面与磁感线平行
B. 该交变电流的电动势的有效值为 V
C. 电动势瞬时值为22V时，矩形金属线框平面与中性面夹角为
D. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为
4. 一质量为的运动员从下蹲静止状态向上起跳，经时间，身体伸直并刚好离开地面，此时速度为，在此过程中（ ）
A. 地面对他的冲量为
B. 地面对他的冲量为
C. 地面对他的冲量为
D. 地面对他冲量为
5. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于圆面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，AC、DE是圆的两条互相垂直的直径，在A点有一个粒子源，沿与AC成45°斜向上垂直磁场的方向射出各种不同速率的粒子，粒子的质量均为m，电荷量均为q，所有粒子均从CD段四分之一圆弧射出磁场，不计粒子的重力，则从A点射出的粒子速率满足的条件是（ ）
A. ＞v＞B. ＞v＞
C. ＞v＞D. ＞v＞
6. 如图是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为△P．变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示．则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是（ ）
A. U2变大B. U4变小
C. △P变小D. I1变小
7. 如图所示，总质量为M的轨道ABC置于光滑水平面上，由粗糙水平轨道AB和竖直面内四分之一光滑圆弧轨道BC组成，AB恰与圆弧BC在B点相切。一个质量为m的小物块从轨道的A端以初速度v0向右冲上水平轨道，到达圆弧轨道上某位置后，沿轨道返回。则（ ）
A. 由于物块在AB上运动时受到摩擦力作用，故M与m组成的系统动量不守恒
B. 物块在轨道ABC上滑动全过程中，M与m组成的系统总动量始终保持不变
C. 物块在圆弧轨道上运动过程中，M的动量不断减小
D. 当物块相对轨道静止时，速度变为
8. 如图甲所示，、是水平面内平行放置且足够长的光滑金属导轨，导轨右端接有一个阻值为的电阻，导轨间存在垂直于导轨平面的磁场（图中未画出）。虚线将磁场分为I、II两个区域，其中区域I中存在非匀强磁场，区域II中存在匀强磁场。虚线是区域I中的一条参考线，、间的距离为，图乙所示图像描述的是磁感应强度和虚线的右侧各点到虚线的距离的关系。金属棒静止在导轨上，与导轨始终垂直且接触良好，某时刻开始，金属棒在外力作用下经过区域I运动到区域II，已知在金属棒经过虚线后的运动过程中电阻消耗的电功率不变，金属棒和导轨的电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒经过、和处时，速度大小之比为1：2：3
B. 在金属棒从虚线运动到虚线的过程和从虚线运动到处的过程中，通过电阻的电荷量之比为1：1
C. 金属棒在处和处受到的安培力大小之比为1：2
D. 在金属棒从虚线运动到虚线的过程和从虚线运动到处的过程中，电阻消耗的电能之比为2：1
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )
A. 在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B. 线圈先后两次角速度之比为2∶3
C. 交流电a的瞬时值表达式为u＝10sin (5πt) V
D. 交流电b的最大值为V
10. 如图所示，水平面中有两根固定的足够长的金属平行导轨，导轨间距为L，导轨上面平行放着质量相等的导体棒ab和cd．设导体棒始终处于竖直向上的大小为B的匀强磁场区域内，且导体棒可在导轨上无摩擦地滑行，初始时刻ab棒静止，给cd棒一个向右的初速度v0，则（ ）
A. ab棒将向左运动
B. cd棒的速度一直大于ab棒的速度
C. ab棒的最大速度为0.5v0
D. 当cd棒速度为0.8v0时，回路中的电动势为0.6BLv0
11. 质量为的人在质量为的小车上从左端走到右端，如图所示，当车与地面摩擦不计时，那么（ ）
A. 人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大
B. 不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同
C. 人在车上行走的平均速度越小，则车在地面上移动的距离就越大
D. 人在车上行走，若人相对车突然停止，则车也突然停止
12. 如图所示，等腰直角三角形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，边的中点有一粒子源，可以在纸面里沿垂直的方向向磁场内射入各种速率的同种粒子，不计这些粒子的重力，则下列判断正确的是（ ）
A. 从点射出磁场粒子与从边中点射出磁场的粒子速度的大小之比为1：2
B. 若粒子带正电，粒子可能从点射出磁场
C. 粒子不可能从中点射出磁场
D. 若粒子带负电，粒子可能从点射出磁场
三、实验题（本大题共2小题，共12.0分）
13. 如图所示是用来探究安培力方向实验装置，蹄形磁铁极在上面，极在下面。若导体棒受到方向向右的安培力，则电流方向___________（选填“由向”或“由向”）；若对调磁极，电流方向向，则导体棒受到安培力方向___________（选填“向左”或“向右”）。这一实验表明了通电导体在磁场中所受的安培力方向与___________方向和___________方向有关。
14. 如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：
①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________偏转（填“向左”“向右”或 “不”）；
②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________；
A．插入铁芯 B．拔出A线圈
C．变阻器的滑片向左滑动 D．断开开关S瞬间
四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
15. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比，原线圈接的交变电压。电压表V为理想交流电压表，小灯泡的规格为“，”，导线电阻忽略不计。求：
（1）原线圈两端电压的有效值；
（2）理想交流电压表V的读数；
（3）要使小灯泡正常发光，滑动变阻器的阻值应调为多大。
16. 如图甲所示，一个面积为S，阻值为r的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻R组成闭合回路。在线圈中存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，图中和已知，导线电阻不计。在t=0至时间内，求：
（1）电阻R中电流的方向；
（2）感应电动势的大小E；
（3）a、b两点间的电势差。
17. 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目一个质量为60kg的运动员，从离水平网面高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面高处已知运动员与网接触的时间为，重力加速度。试求：
(1)运动员自由下落过程中，重力对运动员的冲量；
(2)运动员与网接触过程中动量变化的大小；
(3)运动员与网接触过程中，网对运动员的平均冲击力的大小。
18. 如图所示，在xOy平面内，有一半径为R、磁感应强度为B1（未知）、方向垂直纸面向里的圆形磁场区域与x轴相切于O点，圆心O1位于（0，R）；x轴下方有一直线CD，CD与x轴相距，x轴与直线CD之间的区域有一沿＋y轴的匀强电场，电场强度；在CD的下方有一矩形磁场区域，区域上边界紧靠CD直线，磁感应强度，方向垂直纸面向外。纸面内一束宽为R的平行电子束以速度v0平行于x轴射入圆形磁场，最下方电子速度正对O1点，偏转后所有电子都经过原点O进入x轴下方的电场。已知电子质量为m，电荷量为e，不计电子重力。
(1)求磁感应强度B1的大小；
(2)求电子第一次到达CD直线的范围大小；
(3)欲使所有电子都能达到x轴，求矩形磁场区域的最小面积。
答案
DDCAC BDD 9.CD 10.CD 11.BD 12.AC
【13题答案】
【答案】 ①. 由B向A ②. 向左 ③. 电流 ④. 磁场
【14题答案】
【答案】 ①. 向右 ②. BD
【15题答案】
【答案】（1）100V；（2）10V；（3）
【解析】
【详解】（1）电压瞬时值表达式
可知，电压最大值
可得原线圈两端电压的有效值
（2）根据变压器变压规律
解得理想交流电压表V的读数
（3）要使小灯泡正常发光，则灯泡两端的电压有效值为
流过灯泡的电流有效值为
则滑动变阻器两端的电压有效值为
滑动变阻器的阻值
【16题答案】
【答案】（1）电流方向由a到b（2）（3）
【解析】
【详解】（1）由乙图可知，磁场向里增大，根据楞次定律，可知电流方向由a到b
（2）根据法拉第电磁感应定律：，其中，
代入得到：
（3）根据闭合回路欧姆定律：，及，R=2r
可得：
【17题答案】
【答案】(1)，方向竖直向下；(2)；(3)
【解析】
【详解】(1)根据
解得
则可得重力对运动员的冲量为
方向竖直向下；
(2)设运动员从h1处下落，刚触网的速度为
方向向下；运动员反弹到达高度h2，离网时速度为
方向向上；设向上方向为正，由动量定理有
(3)在接触网的过程中，运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg，则有
解得
【18题答案】
【答案】(1)；(2)2R；(3)
【解析】
【详解】解：(1)由图可知r1=R，根据洛仑兹力提供向心力可知
解得
(2)在电场中电子的加速度
由于最上方的电子从O点出来的速度方向水平向左，大小为v0，故此电子到达CD直线上距y轴最远，在y方向上有
解得
水平方向上有
故电子第一次到达CD直线的范围长度l1=2R
(3)在CD直线下方的磁场中，根据动能定理可知
解得
即所有进入下方磁场的电子都具有相同的速度大小，电子在磁场中的运动轨迹半径
如下图，最上方的电子进入磁场时速度与CD直线夹角满足
解得
θ=60°
由图可知，当最上方的电子速度与CD直线夹角为60°时，能够到达O点，当最下方的电子垂直进入磁场后，出磁场的方向与CD直线夹角为60°时，恰好能到达x轴，所以，由几何关系可得到矩形磁场的最小面积
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