2022-2023学年陕西省西安市雁塔区第二中学高二上学期第一次月考物理试题含解析

雁塔区第二中学2022-2023学年度第一学期

高二年级物理试题

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中只有一个选项正确）

1. 下列说法错误的是(　　)

A. 奥斯特首先发现了电流的磁效应

B. 安培发现了电流产生的磁场方向的判定方法

C. 安培首先提出了磁场对运动电荷有力作用

D. 安培首先提出了分子电流假说

【答案】C

【解析】

【详解】A、奥斯特首先发现了电流的磁效应，故A正确；

B、安培发现了电流产生的磁场的方向的判定方法，即右手定则，故B正确；

C、洛伦兹首先提出了磁场对运动电荷有力作用，故C错误；

D、安培首先提出了分子电子假说，解释了软铁被磁化的现象，故D正确；

错误的故选C．

【点睛】关键是记住相关物理学家的科学成就，进行解答．

2. 关于磁场，以下说法正确的是（　　）

A. 电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感强度一定为零

B. 磁场中某点的磁感强度，根据公式，它跟F，I，L都有关

C. 磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向

D. 磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量

【答案】D

【解析】

【详解】A．电流在磁场中某点的受力情况，与电流方向和磁场的夹角有关，若电流方向和磁场方向平行，则电流不受磁场力的作用，故A错误；

B．磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与F、I、L都无关，故B错误；

C．磁场中某点的磁感应强度的方向和该点的磁场方向一致，故C错误；

D．当平面与磁场垂直时，穿过平面的磁通量为

可得

即磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，通电螺线管ab外部的小磁针N极指向右方，若在螺线管内部的c点也放进一个小磁针，则以下判断正确的是（   ）

A. a端接电源正极，c点处小磁针N极指向左方

B. a端接电源负极，c点处小磁针N极指向右方

C. a端接电源正极，c点处小磁针N极指向右方

D. a端接电源负极，c点处小磁针N极指向左方

【答案】D

【解析】

【详解】外部小磁针的N极水平向右，知螺线管内部的磁场方向向左，根据右手螺旋定则知，电流在螺线管中的方向从b到a，则b端为电源的正极，a端为电源的负极，再由螺线管内部的磁场方向向左，故小磁针静止时N极指向磁场方向，从右向左，即c点处小磁针N极指向左方。

故选D。

4. 如图所示，两长直通电导线互相平行，电流方向相同，其截面处于一个等边三角形的A、B处，如图所示，两通电导线在C处的磁感应强度均为B，则C处总磁感应强度为(　　)

A. 2B B. B C. 0 D. B

【答案】D

【解析】

【详解】根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向向右，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向向右，如图，根据平行四边形定则得到，C处的总磁感应强度为

故选D。

5. 一段通电直导线，长度为l，电流为I，放在同一个匀强磁场中，导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况，通电导线所受到的安培力的大小情况将是(　　)

A. 丙和丁的情况下，导线所受到的安培力都大于甲的情况

B. 乙的情况下，导线不受力

C. 乙、丙的情况下，导线都不受力

D. 甲、乙、丁的情况下，导线所受安培力大小都相等

【答案】B

【解析】

【详解】由图象得：甲、丙、丁三图中导线均与磁场垂直，乙图中导线与磁场平行；故甲、丙、丁三种情况下，导线所受安培力大小均为，乙情况下导线所受安培力大小为0．

故选B

点睛：通电导线在磁场中受安培力有两种特殊情形：①导线与磁场垂直②导线与磁场平行．

6. 长为L的通电直导线放在倾角为θ的光滑斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，当B方向竖直向上，电流为I1时导体处于平衡状态，若B方向改为垂直斜面向上，则电流为I2时导体处于平衡状态，电流比值应为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】若磁感应强度竖直向上，根据左手定则可知安培力水平向右，根据平衡条件

若磁感应强度垂直斜面向上，根据左手定则可知安培力沿斜面向上，根据平衡条件

则

A正确，BCD错误。

故选A。

7. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，有一矩形线圈abcd，且ab=L1，ad=L2，通有逆时针方向的电流I，让它绕cd边转过某一角度时，使线圈平面与磁场夹角为θ，则（　　）

A. 穿过线圈的磁通量为

B. 穿过线圈的磁通量为

C. cd边受到的安培力为

D. ad边受到的安培力为

【答案】A

【解析】

【详解】在图示位置，穿过线圈的磁通量为零，当转过θ时，此时穿过线圈的磁通量为，故A正确，B错误；由于cd边始终和磁场垂直，故受到的安培力F=BIL1，故C错误；由于ad边始终和磁场平行，所以受到的安培力始终为零，故D错误．所以A正确，BCD错误．

8. 如图所示，将一束正离子（不计重力）垂直射入正交的匀强磁场和匀强电场区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转；如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束。对这些进入后一磁场中的离子，可得出的结论是（　　）

A. 它们的动能一定各不相同 B. 它们的电荷量一定各不相同

C. 它们的质量一定各不相同 D. 它们的电荷量与质量之比一定各不相同

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】从第一磁场进入后一磁场的带电粒子一定满足

Eq＝Bqv

即

这些粒子速度相同，而在后一磁场中

由于v、B相同，而R不同，所以比荷不同。

故选D。

9. 带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场，如图，运动中经过b点，oa=ob=d，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感强度B之比为（　　）

A. v0 B. 1 C. 2v0 D.

【答案】C

【解析】

【详解】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，O为圆心，故有

Oa＝Ob＝

带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，故有

Ob＝v0t

Oa＝t2

联立解得

＝2v0

ABD错误，C正确。

故选C。

10. 如图所示，直角坐标系中y轴右侧存在一垂直纸面向里、宽为a有界匀强磁场，磁感应强度为B，右边界PQ平行y轴，一粒子（重力不计）从原点O以与x轴正方向成θ角的速率v垂直射入磁场，若斜向上射入，粒子恰好垂直PQ射出磁场，若斜向下射入时，粒子恰好不从右边界射出，则粒子的比荷及粒子恰好不从右边界射出时在磁场中运动的时间分别为（）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】若斜向上射入，粒子恰好垂直PQ射出磁场，即粒子的偏转角为，由几何关系可知，

若斜向下射入时，粒子恰好不从右边界射出，即粒子的速度方向与PQ相切，由几何关系可知，

由以上两式解得：，

粒子在磁场中做匀速圆周运动时有：

解得：

所以若斜向下射入时，粒子恰好不从右边界射出，粒子的偏转角为1200，所以粒子在磁场中运动的时间为：．

故应选：C．

二、多项选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分。每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

11. 下列说法正确的是（　　）

A. 所有电荷在电场中都要受到电场力的作用

B. 所有电荷在磁场中都要受到磁场力的作用

C. 一切运动电荷在磁场中都要受到磁场力的作用

D. 运动电荷在磁场中，只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时，才受到磁场力的作用

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．所有电荷，只要在电场中都要受到电场力的作用，这是电场的基本性质，故A正确；

BC．电荷在磁场中不一定受到磁场力的作用，静止的电荷或速度方向与磁场平行的电荷在磁场中不受磁场力的作用，故BC错误；

D．只有当运动电荷的速度方向与磁场方向不平行时，电荷才受到磁场力的作用，从运动分解的角度看，当垂直于磁场方向的速度分量不为零时，电荷才受到磁场力的作用，故D正确。

故选AD。

12. 如图所示，金属细棒质量为m，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向匀强磁场中，弹簧的劲度系数为k，棒ab中通有恒定电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零．若电流大小不变而方向反向，则(　　)

A. 每根弹簧弹力的大小为mg

B. 每根弹簧弹力的大小为2mg

C. 弹簧形变量为

D. 弹簧形变量为

【答案】AC

【解析】

【详解】试题分析：金属棒原来在磁场中受到重力、安培力，二力平衡，则安培力大小为F=mg；当电流大小不变，方向相反时，安培力的大小不变，方向相反，平衡时，则有F+mg=2F弹，解得F弹=mg．故A正确，B错误．根据胡克定律得：F弹=kx，得．故C正确，D错误．

考点：磁场对通电导线的作用；胡克定律．

13. 如图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，比荷相同的两粒子沿AB方向从A点射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出。下列说法正确的是（　　）

A. 从Q点射出的粒子速度较大

B. 从Q点射出的粒子在磁场中运动的周期大

C. 从Q点射出的粒子，在磁场中运动的时间长

D. 两粒子在磁场中运动的时间一样长

【答案】AD

【解析】

【详解】A．两带电粒子在磁场中运动轨迹如图所示

由图看出，从Q点射出的粒子半径大，根据

可得

则从Q点射出的粒子速度大，A正确；

B．粒子在磁场中运动的周期为

可见粒子两粒子周期相同，B错误；

CD．如上图，设粒子运动轨迹圆心分别为O1、O2，弦AP、AQ的中垂线交AC于M点和N点，由于∠AO1M＝∠AO2N，所以∠MO1P＝∠NO2Q，即两粒子轨迹所对的圆心角相等，又因为两粒子周期相同，由

可知两粒子在磁场中运动时间一样长，D正确，C错误。

故选AD。

14. 如图所示，一束带电粒子以一定初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场（磁感应强度为B）和匀强电场（电场强度为E）组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场（磁感应强度为B′），最终打在A1A2上，下列表述正确的是（　　）

A. 粒子带负电

B. 所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间都相同

C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

D. 粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷越大

【答案】CD

【解析】

【详解】A．带电粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则，知该粒子带正电，故A错误；

B．所有打在上的粒子，在磁场中做匀速圆周运动，运动的时间等于

由

则

与带电粒子的比荷有关，故B错误；

C．粒子经过速度选择器时所受电场力和洛伦兹力平衡，有

则

故C正确；

D．经过速度选择器进入磁场B'的粒子速度相等，根据

粒子打在上的位置越靠近P，则半径越小，粒子的比荷越大，故D正确。

故选择CD。

15. 如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板间，虚线中间不需加电场，如图所示，带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（　　）

A. 加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关

B. 带电粒子每运动一周被加速一次

C. 带电粒子每运动一周P1P2等于P2P3

D. 加速电场方向不需要做周期性的变化

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】BD．带电粒子只有经过AC板间时被加速，即带电粒子每运动一周被加速一次，电场的方向没有改变，则在AC间加速，选项BD正确；

C．根据和得

可知

所以

选项C错误；

A．当粒子从D形盒中出来时，速度最大，根据知加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关，选项A错误。

故选BD。

【点睛】带电粒子经加速电场加速后，进入磁场发生偏转，电场被限制在A、C板间，只有经过AC板间时被加速，所以运动一周加速一次，电场的方向不需改变。当带电粒子离开回旋加速器时，速度最大。

三、填空题（本大题共3小题，每空2分，共10分。）

16. 磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能．如图是磁流体发电机的装置：A、B组成一对平行电极，两极间距为d，内有磁感强度为B的匀强磁场，现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的带电粒子，而整体呈中性)垂直喷射入磁场，A、B两板间便产生电压．A、B板哪一个是发电机的正极________每个离子的速度为v，电量大小为q，稳定时，磁流体发电机的电动势E＝________

【答案】    ①. B板    ②. Bdv

【解析】

【详解】由左手定则知正电荷运动的方向向里，掌心向左，所以正离子向下偏转，故B板是正极；
两板间电压稳定时满足：qvB=q，所以E=Bdv，则发电机的电动势E=Bdv；

17. 如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线的中间与两导线的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也为r.现测得a点磁感应强度的大小为B，则去掉导线1后，b点的磁感应强度大小为________，方向________．

【答案】    ①.     ②. 垂直纸面向外

【解析】

【详解】[1][2]长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，并且a点在两导线的中间与两导线的距离均为r，根据右手定则可得1导线和2导线在a点产生的磁场大小，方向都相同，故

当撤去1导线后，又因为a，b两点关于2导线对称，所以2导线在ab两点的磁场强度大小相等，根据右手定则可知b的磁场方向垂直纸面向外，

18. 三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，重力不计，则它们在磁场中运动的时间之比为___________。

【答案】3：2：1

【解析】

【分析】

【详解】带电粒子在磁场中运动的向心力由洛伦兹力提供，所以有

①

带电粒子在磁场中运动的角速度

②

由几何关系可知，从下边缘飞出时对入射方向的偏角就是带电粒子在磁场中做圆周运动时转达的圆心角，所以带电粒子在磁场中运动的时间为

③

由①②③式解得，带电粒子在磁场中运动的时间

所以它们在磁场中运动的时间之比

四、计算题（本大题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

19. 两条金属导轨上水平放置一根导电棒ab，处于竖直向上的匀强磁场中，如图所示，导电棒质量为1.2kg，长1m。当导电棒中通入3A电流时，它可在导轨上匀速滑动，若电流强度增大为5A时，导电棒可获得2m/s2的加速度，求装置所在处的磁感强度的大小。

【答案】B=1.2T

【解析】

【分析】

【详解】匀速运动有：摩擦力等于安培力

加速运动时，安培力和摩擦力的合力提供加速度

联立解得

B=1.2T

20. 如图所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B ．一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成θ角．设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间相互作用力及所受的重力．求：

（1）电子在磁场中运动轨迹的半径R

（2）电子在磁场中运动的时间t

【答案】（1）    （2）

【解析】

【详解】（1）电子在磁场中受到的洛伦兹力提供电子做匀速圆周运动的向心力即：qvB＝m
由此可得电子做圆周运动的半径为：
（2）如图根据几何关系，可以知道电子在磁场中做圆周运动对圆心转过的角度为：α=θ
则电子在磁场中运动的时间：

21. 如图所示，在平面直角坐标系xoy的第一象限有沿y轴负方向、场强为E＝200N/C的匀强电场，第二象限有垂直于xoy平面向外的匀强磁场．现有一质量m＝2.0×10－11kg，电量q＝1.0×10－5C带正电的粒子，从负x轴上的A点以v＝1.0×104m/s的速度垂直x轴进入磁场，恰好垂直通过y轴上的P点并进入电场，经过电场后通过x轴上的Q点．已知OP的长度h＝2m，不计粒子重力，求：

（1）磁感应强度B的大小；

（2）OQ的长度L；

（3）粒子从A点运动到Q点总时间t总．

【答案】(1)   (2)   (3) t总=5.14×10－4s

【解析】

【详解】（1）微粒进入磁场后做匀速圆周运动，设轨道半径为r，由牛顿第二定律有：

      ①

由几何关系知:

   ②

由①②式代入数据解之得：

B=0.01T   ③ 

（2）设微粒在偏转电场中运动时间为t, 加速度为a，做类平抛运动

水平方向：

       ④ 

竖直方向：

     ⑤

        ⑥

联立④⑤⑥式代入数据解之得：

     ⑦

（3）由⑥式代入数据解之得：

t=2×10－4s

粒子在磁场中运动时间为：

粒子从A点运动到Q点的总时间：

t总=t1+t=5.14×10－4s.

【点睛】本题考查了粒子在磁场与电场中的运动，粒子在磁场中做匀速圆周运动，在电场中做类平抛运动，由牛顿第二定律与类平抛运动轨迹可以正确解题．

22. 如图所示，质量为m，带电量为+q的液滴，以速度v沿与水平成450角斜向上进入正交的足够大匀强电场和匀强磁场叠加区域，电场强度方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，液滴在场区做直线运动．重力加速度为g，试求：

（1）电场强度E和磁感应强度B各多大？

（2）当液滴运动到某一点A时，电场方向突然变为竖直向上，大小不改变，不考虑因电场变化而产生的磁场的影响，此时液滴加速度多少？

（3）在满足（2）的前提下，粒子从A点到达与A点在同一水平线上的B点（图中未画出）所用的时间．

【答案】（1）；（2）（3）

【解析】

【详解】（1）滴带正电，液滴受力如图所示：

根据平衡条件，有：Eq=mgtanθ=mg

故：；

（2）电场方向突然变为竖直向上，大小不改变，故电场力与重力平衡，洛伦兹力提供向心力，粒子做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：

（3）电场变为竖直向上后，qE=mg，故粒子做匀速圆周运动，

由

可得