2022-2023学年江苏省连云港市灌南县第二中学高二下学期第一次月考物理试题 （解析版）

灌南县第二中学2022-2023学年度第二学期第一次阶段性检测

高二物理试题

一、单选题（共12题，每题4分，共48分。）

1. 如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中（　　）

A. 通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥

B. 通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥

C. 通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引

D. 通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引

【答案】A

【解析】

【详解】将磁铁的S极插入线圈的过程中，由楞次定律知，通过电阻的感应电流的方向由a到b，据推论“来拒去留”可知线圈与磁铁相互排斥，A正确。

故选A。

2. 如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场和匀强电场组成的速度选择器，然后粒子通过平板上的狭缝P进入平板下方的匀强磁场，平板下方的磁场方向如图所示。粒子最终打在平板上，粒子重力不计，则下面说法正确的是（　　）

A. 粒子带负电

B. 粒子打在平板上的位置离狭缝越远，粒子的比荷越小

C. 能通过狭缝的带电粒子的速率等于

D. 速度选择器中的磁感应强度方向垂直纸面向里

【答案】B

【解析】

【详解】A．带电粒子在磁场中向左偏转，由左手定则，知粒子带正电，选项A错误；

CD．粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，有

则有

而粒子的电场力水平向右，那么洛伦兹力水平向左，粒子带正电，则磁场垂直纸面向外，选项CD错误；

B．由上分析，可知经过速度选择器进入磁场B'的粒子速度相等，根据洛伦兹力提供向心力有

解得

知粒子打在S板上的位置离狭缝P越远，则半径越大，粒子的比荷越小，选项B正确。

故选B。

3. 如图所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值相等且小于灯泡A的电阻。下列说法正确的是（    ）

A. 接通S，灯泡A逐渐变亮

B 接通S，灯泡A立即变亮，然后逐渐熄灭

C. 断开S，灯泡A将先闪亮一下，然后逐渐熄灭

D. 断开S后的瞬间，通过灯A的电流方向跟断开前的电流方向相同

【答案】C

【解析】

【详解】AB．接通S，灯泡A立即变亮，由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增加，可知开始时A灯较亮，随自感电动势减小，则通过线圈L的电流增加，则灯泡逐渐变暗，但最终不会熄灭，选项AB错误；

CD．由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以稳定时通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，在线圈L、电阻R以及灯泡A中形成新的回路，则导致灯泡A将闪亮一下后逐渐熄灭。断开S后的瞬间，通过灯A的电流方向跟断开前的电流方向相反，故C正确，D错误；

故选C。

4. 回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、频率为f的交流电源上，若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法正确的是（　　）

A. 若只增大交流电压U，则质子获得的最大动能增大

B. 若只增大交流电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短

C. 用同一回旋加速器可以同时加速质子（）和氚核（）

D. 若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当减小才能正常工作

【答案】B

【解析】

【详解】A．设回旋加速器D形盒的半径为R，质子获得的最大速度为vm，根据牛顿第二定律有

解得

质子的最大动能为

可知Ekm与交流电压U无关，只增大交流电压U，质子获得的最大动能不变，A错误；

B．设质子在回旋加速器中加速的次数为n，根据动能定理有

解得

质子在回旋加速器中运行时间为

可知若只增大交流电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短，B正确。

CD．质子每个运动周期内被加速两次，交流电源每个周期方向改变两次，所以交流电源的周期等于质子的运动周期，即

所以

可知若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当增大才能正常工作，且质子（）和氚核（）比荷不同，所以不改变磁感应强度B和交流电频率f，故不能用同一回旋加速器可以同时加速质子（）和氚核（），CD错误；

故选B。

5. 为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼”来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案：在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于零刻度中间；乙方案：在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于零刻度中间。下列说法正确的是（　　）

A. 甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流

B. 甲方案中，铝板左右摆动时能产生祸流，起电磁阻尼的作用

C. 乙方案中，铝框小幅度摆动时一定会产生感应电流

D. 由于铝框更轻，所以乙方案比甲方案更加合理

【答案】B

【解析】

【详解】AB．甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感应线，在铝板内产生涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来，故A错误，B正确；

CD．乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此，甲方案更合理，故CD错误。

故选B。

6. 如图1所示，细导线绕制的螺线管匝数匝，横截面积，导线电阻，电阻，点接地，磁场穿过螺线管，磁感应强度随时间变化的图象如图2所示（以向右为正方向），下列说法正确的是（　　）

A. 通过电阻的电流方向是从到

B. 感应电流的大小保持不变为

C. 电阻的电压为6V

D. 点的电势为

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据楞次定律可知，通过电阻的电流方向是从C到A，选项A错误；

B．感应电动势

感应电流的大小保持不变为

故B错误；

C．电阻的电压为

UR=IR=4.8V

选项C错误；

D．因

UCA=UR=4.8V

A点的电势为零，则点的电势为，选项D正确。

故选D。

7. 如图所示，两根同一竖直方向平行放置的长直导线a和b中通有大小不同、方向均垂直于纸面向里的电流时，a对地面的压力恰好为零。已知长直导线a的质量为m，当地的重力加速度为g。如果长直导线b的电流改为垂直于纸面向外，大小不变，则a对地面的压力为（　　）

A. 0 B. mg C. 2mg D. 3mg

【答案】C

【解析】

【详解】长直导线a和b的电流方向，导线a和b相互吸引，因为a对地面的压力恰好为零，对a受力分析可知b对a的引力大小等于重力，方向竖直向上；当b的电流反向时，导线a和b相互排斥，再次对a受力分析可知地面对a的支持力等于2mg，根据牛顿第三定律，a对地面的压力为2mg。

故选C。

8. 如图所示，两根间距为的平行金属导轨间接有电动势为、内阻为的电源，导轨平面与水平面间的夹角为。质量为、有效阻值为的金属杆垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中。当滑动变阻器的阻值为和时，金属杆均恰好处于静止状态，重力加速度g取。下列说法正确的是（　　）

A. 金属杆所受安培力方向沿斜面向下

B. 匀强磁场的磁感应强度大小为

C. 金属杆与导轨间的动摩擦因数为

D. 将电源正、负极对调，改变滑动变阻器的阻值，金属杆可能静止

【答案】C

【解析】

【详解】A．电流方向为从a到b，由左手定则，可知金属杆所受安培力方向沿斜面向上，A错误；

BC．当滑动变阻器阻值时，对金属杆受力分析，有

当滑动变阻器阻值为时，有

联立解得

，

B错误、C正确；

D．将电源正、负极对调，安培力方向沿导轨平面向下，有

此时金属杆不可能静止，D错误。

故选C。

9. 如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管，在水平拉力F的作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口飞出，则（　　）

A. 小球带负电

B. 小球离开管口前的运动轨迹是一条直线

C. 洛伦兹力对小球做正功

D. 拉力F应逐渐增大

【答案】D

【解析】

【详解】A．小球受到洛伦兹力从管口飞出，洛伦兹力的方向指向管口，根据左手定则，小球带正电，故A错误；

B．设管运动的速度为v，小球与管一起向右做匀速运动，小球沿管方向所受洛伦兹力大小为

q、v、B大小均不变，则沿管口方向洛伦兹力F1不变，小球类似做平抛运动，在离开管口前的运动轨迹是一条抛物线，故B错误；

C．洛伦兹力与速度方向垂直，不做功，故C错误；

D．设小球沿管方向的分速度大小为v1，则所受垂直管向左的洛伦兹力为

由题意可知，随着v1增大，F2增大，即拉力F应该增大，故D正确。

故选D。

10. 如图所示，在第Ⅰ象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速率沿与x轴正方向成30°角的方向从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间之比为（　　）

A. 1∶

B. 1∶1

C. 2∶1

D. 1∶2

【答案】C

【解析】

【详解】画出正负电子在磁场中做圆周运动的轨迹如图所示

由图可知，正电子圆弧轨迹对应的圆心角为120°，负电子圆弧轨迹对应的圆心角为60°，又正负电子在磁场中做匀速圆周运动的周期T＝相同，故正负电子在磁场中运动的时间之比为2∶1。

故选C。

11. 如图，在半径为R的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面向里（未画出）。一群比荷为的负离子以相同速率（较大），由P点在纸平面内向不同方向射入磁场中，发生偏转后又飞出磁场，则下列说法正确的是（　 　）

A. 各离子飞出磁场的速度一定相同

B. 沿PQ方向射入的离子运动的轨道半径最长

C. 沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大

D. 在Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长

【答案】D

【解析】

【详解】A．各离子飞出磁场的速度大小相等，但方向不同，故A错误；

B．根据洛伦兹力提供向心力可得

解得

由于所有离子的比荷相同，速度大小相等，则所有离子在磁场中运动的轨道半径相等，故B错误；

CD．由于所有离子在磁场中运动的轨道半径相等，则所有离子中，从Q点飞出的离子对应的运动轨迹弦长最大，对应的轨迹圆心角最大，即离子飞出时偏转角最大；根据

可知在Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长，故C错误，D正确。

故选D。

12. 如图所示，甲→乙→丙→丁→甲过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为，转动过程中电路中的最大电流为。下列选项正确的是（　　）

A. 在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流最大

B. 从图乙位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为

C. 在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大

D. 在图丁位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为d→c

【答案】D

【解析】

【详解】A．在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量变化量为零，感应电动势为零，感应电流为零，故A错误；

B．从图乙位置开始计时，此时线圈中的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，感应电流最大，线圈中电流i随时间t变化的关系式为

故B错误；

C．在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故C错误；

D．在图丁位置时，线圈中的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，根据右手定则可知，cd边电流方向为d→c，故D正确。

故选D。

二、实验题（3空，每空3分，共9分）

13. 电表为指针在中央的灵敏电流表，如图甲所示，把电表连接在直流电路中时出现的偏转情况。现把它与一个线圈串联，将磁铁从线圈上方插入或拔出，请完成下列填空。

（1）图（a）中灵敏电流计指针将向__________偏转（填“左”或“右”）

（2）图（b）中磁铁下方的极性是__________（填“极”或“极”）

（3）图（c）中磁铁的运动方向是__________（填“向上”或“向下”）

【答案】    ①. 右    ②. 极    ③. 向上

【解析】

【详解】由图甲可知，当电流由灵敏电流计的右接线柱流入时，灵敏电流计的指针向右偏转。

（1）[1]由图（a）可知，穿过螺线管的原磁场向下，磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向上，根据右手定则可知，电流从右接线柱流入，故指针向右偏转；

（2）[2]由图（b）可知，电流由灵敏电流计的左侧流入，根据右手定则可知，感应电流的磁场方向向下，条形磁体向下移动，穿过螺线管的磁通量变大，根据楞次定律可知，螺线管中原磁场方向向上，故磁铁下方为极；

（3）[3]由图（c）可知，电流由灵敏电流计的左侧流入，根据右手定则可知，感应电流的磁场方向向下，穿过螺线管的原磁场向下，根据楞次定律可知，穿过螺线管的磁通量减少，故磁铁向上运动。

三、解答题三、解答题（3个小题，共43分，其中12+15+16=43分）

14. 如图所示，边长为L的正方形金属框ABCD质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场中，金属框的一半处于磁场内，磁场方向与线框平面垂直。磁场随时间变化规律为（）。重力加速度为g。求：

（1）线框中感应电流的方向；

（2）线框中感应电动势的大小；

（3）从时刻开始，经多长时间细线的拉力为零？

【答案】（1）逆时针；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由楞次定律可知，感应电流产生磁场阻碍线圈磁通量的变化。线圈磁通量向里增强，则感应磁场方向向外，再根据安培定则可判断感应电流方向为逆时针。

（2）由法拉第电磁感应定律知

（3）由闭合电路欧姆定律知

由平衡条件知

根据，则

15. 如图所示，两根足够长平行金属导轨、固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻，电路中其余电阻不计，金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好，不计空气阻力影响。已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数，，，取。

（1）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度；

（2）若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，电阻上产生的焦耳热总共为，求这段过程中金属棒向下运动的位移x和流过电阻的总电荷量q。

【答案】（1）；（2），

【解析】

【详解】（1）金属棒由静止释放后，沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时有最大速度，由牛顿第二定律得

又

，，

解得

（2）设金属棒从开始运动到达到最大速度过程中，沿导轨下滑距离为x，由能量守恒定律

根据焦耳定律

联立解得

根据

，，，

解得

16. 如图所示，y轴上M点的坐标为（0，L），MN与x轴平行，MN与x轴之间有匀强磁场区域，磁场垂直纸面向里。在y > L的区域存在沿﹣y方向的匀强电场，电场强度为E，在坐标原点O处有一带正电粒子以速率v0沿 + x方向射入磁场，粒子穿出磁场进入电场，速度减小到0后又返回磁场。已知粒子的比荷为，粒子重力不计。求：

（1）匀强磁场的磁感应强度的大小；

（2）该粒子第一次上升到最高点的坐标；

（3）从原点出发后经过多长时间，带电粒子第一次回到x轴。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子穿出磁场进入电场，速度减小到0后又返回磁场，则粒子进电场时的速度方向沿y轴正方向，所以粒子在组合场中轨迹如图

由几何关系知，粒子在磁场中做圆周运动的半径为

根据洛仑兹力提供向心力得

解得

（2）粒子穿出磁场进入电场，当速度减小到0时粒子第一次上升到最高点，根据牛顿第二定律

根据运动学公式得匀减速直线运动的位移

粒子第一次上升到最高点的横坐标

粒子第一次上升到最高点的纵坐标

粒子第一次上升到最高点的坐标为

（3）粒子在磁场中运动时间为

粒子在电场中运动时间

又

解得

从原点出发后到带电粒子第一次回到x轴所用的时间