安徽省阜阳第一中学2022-2023学年高二下学期第一次月考物理试卷（含答案）

安徽省阜阳第一中学2022-2023学年高二下学期第一次月考物理试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素，导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，然后保持电流I不变，改变导线通电部分的长度L，得到导线受到的安培力F分别与I和L的关系图像，则正确的是(   )

A. B. C. D.

2、质量为0.5 kg的金属杆在相距1m的水平轨道上与轨道垂直放置，金属杆上通以的恒定电流，方向如图所示，匀强磁场B垂直轨道平面竖直向上，金属杆与轨道间的动摩擦因数为0.2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。金属杆恰好不发生移动，则匀强磁场的磁感应强度B的大小为(   )

A.2.0 T B.1.0 T C.0.50 T D.0.25 T

3、每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生物有十分重要的意义。地磁场如图所示，假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将(   )

A.向南偏转 B.向北偏转 C.向东偏转 D.向西偏转

4、如图为电视机显像管偏转线圈作用的示意图。当线圈中通过图示方向的电流时，一束沿中心轴线O自纸内射向纸外的电子流将(   )

A.向左偏转 B.向右偏转 C.向上偏转 D.向下偏转

5、如图所示，在长方形abcd区域内有正交的电磁场，，一带电粒子以初速度从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点P射出，若撤去磁场，则粒子从c点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计)(   )

A.从b点射出  B.从b、P间某点射出

C.从a点射出  D.从a、b间某点射出

6、医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度.电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的.使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示.由于血液中的正、负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差.在达到平衡时，血管内部的电场可看作匀强电场，血液中的离子所受的静电力和磁场力的合力为零.在某次监测中，两触点的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为0.04 T.则血流速度的近似值和电极a、b的正负为(   )

A.1.3 m/s，a正、b负 B.2.7 m/s，a正、b负

C.1.3 m/s，a负、b正 D.2.7 m/s，a负、b正

7、如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用一水平恒力F拉乙物块，使甲、乙一起向左加速运动，甲、乙无相对滑动，则在加速运动阶段(   )

A.甲、乙两物块间的摩擦力保持不变 B.甲、乙两物块间的摩擦力不断增大

C.甲、乙两物块间的弹力不断增大 D.乙物块与地面之间的摩擦力不断减小

二、多选题

8、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，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.关于导线abcd所受磁场作用力的合力，下列说法正确的是(   )

A.方向沿纸面垂直bc向上，大小为

B.方向沿纸面垂直bc向下，大小为

C.若在纸面内将abcd逆时针旋转30°，力的大小不变

D.若在纸面内将abcd逆时针旋转60°，力的大小减半

9、如图所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，，，在O点放置一个粒子源，同时向磁场内各个方向均匀发射某种带正电的粒子(不计重力作用和粒子间的相互作用)，粒子的比荷均为，发射速度大小都为，且满足.对于粒子进入磁场后的运动，下列说法正确的是(   )

A.一定有粒子打到C点

B.与OC边的夹角为飞入的粒子在磁场中运动时间最长

C.从OC边飞出的粒子数与从AC边飞出的粒子数之比为1:2

D.在AC边上有粒子射出的区域长度大于L

10、某实验小组用图甲所示装置研究电子在平行金属板间的运动.将放射源P靠近速度选择器，速度选择器中磁感应强度为B，电场强度为E，P能沿水平方向发出不同速率的电子，某速率的电子能沿直线通过速度选择器，再沿平行金属板A、C的中轴线射入板间.已知平行金属板长为L、间距为d，两板间加有图乙所示的交变电压，电子的电荷量为e，质量为m(电子重力及相互间作用力忽略不计).以下说法中正确的有(   )

A.沿直线穿过速度选择器的电子的速率为

B.只增大速度选择器中的电场强度E，沿中轴线射入的电子穿过A、C板的时间变长

C.若时刻进入A、C板间的电子恰能水平飞出，则飞出方向可能沿

D.若时刻进入A、C板间的电子恰能水平飞出，则

三、计算题

11、某同学自制一电流表，其原理如图所示.质量为m的均匀细金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外.MN的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度.MN的长度大于ab，当MN中没有电流通过且处于静止状态时，MN与矩形区域的ab边重合，且指针指在标尺的零刻度处；当MN中有电流时，指针示数可表示电流强度.MN始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g.

（1）当电流表的示数为零时，求弹簧的伸长量；

（2）为使电流表正常工作，判断金属杆MN中电流的方向；

（3）若磁场边界ab的长度为，bc的长度为，此电流表的最大量程是多少？

12、如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨平面与水平面间的夹角，在导轨平面内分布着磁感应强度、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源.现把一个质量为0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上.导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒静止于金属导轨上.导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，已知，，.求：

（1）通过导体棒的电流；

（2）导体棒受到的摩擦力大小和方向.

13、如图，长为L、板间距离为d的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，板不带电.现有质量为m，电荷量为的粒子(不计重力)，从靠近下极板左侧处以速度v垂直射入磁场.

（1）粒子在磁场中运动的最长时间为多少；

（2）欲使粒子都打在上极板，速度v应在什么范围.

14、如图所示，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里.在x轴下方存在匀强电场，方向竖直向上.一个质量为m、电荷量为q、重力不计的带正电粒子从y轴上的a(0，h)点沿y轴正方向以某初速度开始运动，一段时间后，粒子与x轴正方向成45°进入电场，经过y轴的b点时速度方向恰好与y轴垂直.求：

（1）粒子在磁场中运动的轨道半径r和速度大小；

（2）匀强电场的电场强度大小E；

（3）粒子从开始到第三次经过x轴的时间.

15、如图所示，在无限长的竖直边界NS和MT间充满匀强电场，同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于NSTM平面向外和向内的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，KL为上下磁场的水平分界线，在NS和MT边界上，距KL高h处分别有P、Q两点，NS和MT间距为1.8h.质量为m、带电荷量为的粒子从P点垂直于NS边界射入该区域，在两边界之间做圆周运动，重力加速度为g.

（1）求电场强度的大小和方向.

（2）要使粒子不从NS边界飞出，求粒子入射速度的最小值.

（3）若粒子能经过Q点从MT边界飞出，求粒子入射速度的所有可能值.

参考答案

1、答案：B

解析：根据可知先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，则图像是过原点的直线。同理保持电流I不变，改变通过电部分的长度L，则图像是过原点的直线。故选B。

2、答案：D

解析：由左手定则判断安培力方向向左，对金属杆受力分析如图：

根据平衡条件可得，解得，故D项正确。

3、答案：C

解析：地球赤道位置的磁场由南向北，当带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向东，所以粒子将向东偏转，故C正确。

4、答案：B

解析：由题图知该线圈可等效为两个通电螺线管，由安培定则可判断，线圈下端为N极，因此O点磁场方向向上，然后由左手定则可判断电子流向右偏转，故B正确。

5、答案：C

解析：粒子在复合场中沿直线运动，则，当撤去磁场时，，，，撤去电场时，，可以求出。由题意可知该粒子带正电，故粒子将从a点射出，故C正确。

6、答案：A

解析：血液中正、负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏转，负离子向下偏转，则a极带正电，b极带负电.最终血液中的离子所受的静电力和磁场力的合力为零，有，所以.故A正确，B、C、D错误.

7、答案：C

解析：对整体受力分析，则有.对甲物块单独受力分析，水平方向有，竖直方向有，根据上述关系式可知，加速运动阶段，甲、乙的速度增大，加速度减小，甲、乙间的弹力逐渐变大，乙与地板间的摩擦力增大，甲、乙之间的静摩擦力减小.故选C.

8、答案：AC

解析：整段导线的有效长度为，由安培力公式可知，导线abcd所受磁场作用力的合力大小为，方向竖直向上.在纸面内将abcd旋转任何角度，安培力的大小均不变，故A、C正确，B、D错误.

9、答案：AD

解析：A对：由公式，可知粒子的运动半径，因，因此当，即(因，故粒子不会中途打在AC边上)时，粒子恰好从C点飞出.

B错：由劣弧的弦长越长对应的运动时间越长可知，粒子从C点射出，时，粒子在磁场中运动时间最长.

C错：因，则从AC边飞出的粒子的入射角范围大于60°，可知从OC边飞出的粒子数与从AC边飞出的粒子数之比小于1:2.

D对：当时，假设此时粒子运动半径等于OC，为，则粒子打到AC边上距离C点的位置，而实际上粒子的运动半径大于，因此在AC边上有粒子射出的区域长度会大于.

10、答案：ACD

解析：电子受电场力和洛伦兹力的作用，沿直线通过速度选择器，则电子受力平衡，所以有，解得，故A正确；若只增大速度选择器中的电场强度E，电子沿中轴线射入，由可知v增大，则在A、C板长度不变的情况下，电子穿过A、C板的时间变短，故B错误；若时刻进入A、C板间的电子恰能水平飞出，且飞出方向沿，此过程仅电场力做功，根据对称性可知，只需飞出时刻为，故C正确；若时刻进入A、C板间的电子恰能水平飞出，则此时竖直方向的速度为零，电场力做功为零，根据对称性可知，电子飞出的时刻为(,2,3,…)，电子的速度为，根据洛伦兹力和电场力平衡可得，联立可得(,2,3,…)，故D正确.

11、答案：（1）（2）见解析（3）

解析：（1）当电流表示数为零时，设弹簧的伸长量为，则有，所以弹簧的伸长量.

（2）根据左手定则，可知金属杆中的电流方向为.

（3）设电流表指针满偏时通过MN的电流为，则有.所以此电流表的最大量程.

12、答案：（1）2 A（2）0.16 N，方向沿斜面向下

解析：（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有

（2）导体棒受到的安培力

，方向沿导轨向上

导体棒所受重力沿斜面向下的分力为

由于小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力，根据共点力平衡条件有

解得，方向沿斜面向下.

13、答案：（1）（2）

解析：（1）从左侧射出的粒子在磁场中运动时间相等且最长等于半个周期，由和得

则有

（2）如果粒子速度太小，会从板间左侧射出，粒子速度太大，又会从板间右侧射出，所以要寻找两个临界情况，如图所示

一是刚好不会从左侧射出，即刚好与上极板相切，设圆心为，半径为,

由几何条件可得

根据牛顿运动定律知

解得

二是刚好不会从右侧射出，即刚好打在上极板最右侧，设圆心为，半径为,由几何条件可得

解得

根据牛顿运动定律知

解得

v的取值范围.

14、答案：（1），（2）（3）

解析：（1）根据题意，大致画出粒子在复合场中的运动轨迹，如图所示：

由几何关系得：，解得：

由牛顿第二定律得：

解得：

（2）设粒子第一次经过x轴的位置为，到达b点时速度大小为，根据类平抛运动规律，

则：，解得：

设粒子进入电场经过时间t运动到b点，b点的纵坐标为，

由类平抛运动规律得：

由动能定理得：

解得：

（3）粒子在磁场中的周期为

第一次经过x轴的时间

在电场中运动的时间

第二次经过x轴到第三次经过x轴的时间

则总时间：

15、答案：（1）见解析（2）（3）见解析

解析：（1）设电场强度大小为E，由题意有.得，方向竖直向上.

（2）如图甲所示，设粒子不从NS边飞出的入射速度最小值为，对应的粒子在上、下区域的运动半径分别为和，圆心的连线与NS的夹角为φ.

由得，.又，.

联立解得.

（3）如图乙所示，设粒子入射速度为v，粒子在上、下方区域的运动半径分别为和，粒子第一次通过KL时距离K点为x.

由题意有(,2,3,…)

，

得，.

即时，；

时，；

时，.