商城县上石桥高级中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试卷(含答案)

这是一份商城县上石桥高级中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试卷(含答案)，共16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
1．电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了，下面正确的是( )
A.机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领
B.银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线
C.微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应
D.手机通话使用的微波，波长比可见光短
2．如图所示，空间中有一磁感应强度大小为的匀强磁场，在匀强磁场中固定两根间距为l的长直导线P和Q，当两导线中均通有方向垂直纸面向里的电流I时，纸面内两导线连线的中垂线上a点处的磁感应强度为零，a点到两导线的距离均为l，设此时导线P在a点处产生的磁感应强度的大小为（未知）。如果将两导线中电流的大小均变为2I且P中电流方向反向，其他条件不变，设此时a点处的磁感应强度为（未知），已知长直导线在某点产生的磁感应强度的大小与导线中电流的大小成正比，下列等式正确的是( )。
A.B.C.D.
3．如图所示，两个线圈a、b的半径分别为r和2r，匝数分别为和，圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为( )
A.B.C.1:2D.1:1
4．如图所示，由粗细均匀的金属导线围成的一个正六边形线框abcdef，它的六个顶点均位于一个半径为R的圆形区域的边界上，be为圆形区域的一条直径，be上方和下方分别存在大小均为B且方向相反的匀强磁场，磁场方向垂直于圆形区域。现给线框接入从a点流入、从f点流出的大小为I的恒定电流，则金属线框受到的安培力的大小为( )
A.B.C.BIRD.0
5．一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近。当导线mn中通以方向向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是( )
A.向左运动B.向右运动C.以mn为轴转动D.静止不动
6．如图所示，粗糙木板MN竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。时，一个质量为m、电荷量为q的带正电物块沿MN以某一初速度竖直向下滑动，则物块运动的图像不可能是( )
A.B.C.D.
7．如图所示，两竖直平行板间同时存在匀强电场和匀强磁场，电场的场强为E、方向水平向左，磁场的磁感应强度为B、方向与电场垂直且水平向里．一带电液滴以竖直向下的初速度进入电磁场区域，最终能飞出该区域．则液滴在电磁场中( )
A.做匀速直线运动B.做匀变速曲线运动
C.运动速度逐渐减小D.机械能逐渐减小
8．如图所示，虚线EF的下方存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B。一带电微粒自离EF为h的高处由静止下落，从B点进入场区，做了一段匀速圆周运动，从D点射出，下列说法正确的是( )
A.微粒做圆周运动的半径为
B.从B点运动到D点的过程中微粒的重力势能与动能之和在C点最小
C.从B点运动到D点的过程中微粒的电势能先减小后增大
D.从B点运动到D点的过程中微粒的电势能和重力势能之和在最低点C最小
二、多选题
9．如下各图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是( )
A.B.C.D.
10．A、B两个离子同时从匀强磁场的直边界的P、Q点分别以60°和30°（与边界的夹角）射入磁场，又同时分别从Q、P点穿出，如图所示．设边界上方的磁场范围足够大，下列说法中正确的是( )
A.A为正离子，B的负离子B.A、B两离子运动半径之比
C.A、B两离子速率之比为D.A、B两离子的比荷之比为
11．下图中关于磁场中的四种仪器的说法中正确的是( )
A.甲图中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径无关
B.乙图中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同
C.丙图中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时N侧带负电荷
D.丁图长宽高分别为a、b、c的电磁流量计流量Q一定，加上如图所示磁场，前后两个金属侧面的电压与a、b无关
三、实验题
12．（1）如图所示的实验装置是用来研究________________（选填“电流的磁效应”或“磁场对通电导线的作用”）的。
（2）实验前，开关断开，小磁针静止在水平桌面上，小磁针正上方的导线与小磁针的NS方向平行，此时，小磁针的N极指向地理_________（选填“北极”或“南极”）附近。
（3）开始实验，闭合开关，从上往下看，小磁针将沿_________（填“顺时针”或“逆时针”）偏转一定角度。
13．用图甲所示装置测量磁场的磁感应强度和某导电液体(有大量的正、负离子)的电阻率．水平管道长为l、宽度为d、高为h，置于竖直向上的匀强磁场中．管道上下两面是绝缘板，前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S、电阻箱R、灵敏电流表G(内阻为)连接。管道内始终充满导电液体，液体以恒定速度v自左向右通过．闭合开关S，调节电阻箱的取值，记下相应的电流表读数。
(1)图乙所示电阻箱接入电路的电阻值为________Ω。
(2)与N板相连接的是电流表G的_________极(填“正”或“负”)。
(3)图丙所示的电流表读数为_________μA。
(4)将实验中每次电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表读数I绘制出图象为图丁所示的倾斜直线，其延长线与两轴的交点坐标分别为和(0，b)，则磁场的磁感应强度为_________，导电液体的电阻率为________。
四、计算题
14．如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m，质量为的通电直导线，电流，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T，方向竖直向上的磁场中，设时，，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零，此时轻绳的拉力为多大？（g取）
15．一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，矩形区域的左边界ad宽为L，现从ad中点O垂直于磁场射入一带电粒子，速度大小为方向与ad边夹角为30°，如图所示。已知粒子的电荷量为q，质量为m（重力不计）。
（1）若粒子带负电，且恰能从d点射出磁场，求的大小；
（2）若粒子带正电，使粒子能从ad边射出磁场，求的最大值。
16．如图，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外；在x轴下方存在匀强电场，电场方向与xOy平面平行，且与x轴成45°夹角.一质量为m、电荷量为q（）的粒子以初速度从y轴上的P点沿y轴正方向射出，一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反；又经过一段时间，磁场的方向变为垂直于纸面向里，大小不变.不计重力.
（1）求粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需时间；
（2）若要使粒子能够回到P点，求电场强度的最大值.
参考答案
1．答案：A
解析：A.机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领；故A正确；
B.遥控器采用的是红外线不是紫外线；故B错误；
C.微波炉是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的；故C错误；
D.手机通话使用的无线电波，其波长要大于可见光；故D错误；
故选：A。
2．答案：B
解析：AB.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为零，如下图所示
由此可知，外加的磁场方向与PO平行，且由Q指向P，即PQ两导线在a处形成的合磁场
根据几何关系
故A错误，B正确；
CD.如果将两导线中电流的大小均变为2I且P中电流方向反向，其他条件不变
根据平行四边形法则及几何关系
故CD错误。
故选B。
3．答案：D
解析：由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为
半径为r的虚线范围内有匀强磁场，所以磁场的区域面积为
结合图可知，穿过两个线圈的磁感线的条数是相等的，所以磁通量都是
与线圈的大小、匝数无关，穿过a、b两线圈的磁通量之比为1:1.故选D。
4．答案：A
解析：根据串并联电路的特点可知线框流过af边的电流：
流过abcdef边的电流：
de、ab边受到的安培力等大同向，斜向左下方，同理bc、ef边受到的安培力等大同向，斜向右下方，则de、ab、bc、cf边所受的安培力合力为：
方向向下；cd边受到的安培力：
方向向下；af边受到的安培力：
方向向上，所以线框受到的合力：
A正确，BCD错误。
故选A。
5．答案：B
解析：根据同向电流相互吸引、异向电流相互排斥，则知，mn对ad的安培力向右，对bc的安培力向右，因此线圈所受的安培力合力方向向右，则线圈将向右运动。
故选B。
6．答案：B
解析：A、设初速度为，若满足：。因为压力：，则联立可得：，则滑块的初速度满足，向下做匀速运动，故A正确；
BD、若，则滑块开始进入磁场时，有向下的加速度，加速度大小为：，可知随速度增加，加速度减小，即滑块做加速度减小的加速运动，最后达到匀速状态，故B错误，D正确；
C、若，则滑块开始进入磁场时，有向上的加速度，做减速运动，加速度大小为：，可知随速度减小，加速度减小，即滑块做加速度减小的减速运动，最后达到匀速状态，故C正确。
故选：B。
7．答案：D
解析：A.带点液滴进入复合场中时，由题意可知，电场力等于洛伦兹力，受重力做加速运动，从而洛伦兹力大小增大，导致方向也发生变化，所以带点液滴将向洛伦兹力方向偏转做变速曲线运动，A不符合题意，B不符合题意；
C.由题意可知，带点液滴向洛伦兹力方向偏离并射出复合场，运动速度渐渐增大，C不符合题意；
D.由上分析可知，电场力做负功，导致电势能增加，则机械能减小，D符合题意；
故答案为：D。
8．答案：B
解析：
9．答案：BC
解析：
10．答案：BD
解析：A向右偏转，根据左手定则知，A为负离子，B向左偏转，根据左手定则知，B为正离子，故A错误。
离子在磁场中做圆周运动，由几何关系可得，l为PQ距离，，则A、B两离子的半径之比为，故B正确，离子的速率，时间相同，半径之比为，圆心角之比为2:1，则速率之比为，故C错误，根据知，，因为速度大小之比为，半径之比为，则比荷之比为2:1，故D正确，故选BD。
11．答案：BCD
解析：A.回旋加速器中，由牛顿第二定律有
粒子射出时的动能为
联立解得
所以回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关，故A错误；
B.带电粒子在加速电场中，由动能定理可得
带电粒子在复合场中，由共点力平衡条件可得
带电粒子在磁场中运动，由牛顿第二定律可得
联立解得
所以不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同，故B正确；
C.丙图中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，由左手定则可知，负电荷所受的洛伦兹力方向向左，所以N侧带负电荷，故C正确；
D.最终正负离子会受到电场力和洛伦兹力而平衡，即
而水的流量为
联立可得
所以前后两个金属侧面的电压与流量Q、磁感应强度以及c有关，与a、b无关，故D正确。
故选BCD。
12．答案：（1）电流的磁效应（2）北极（3）顺时针
解析：（1）如图的实验装置，是用来研究电流的磁效应的；
（2）开关断开，导线中无电流，小磁针在地磁场作用下，小磁针的N极指向地理的北极附近；
（3）闭合开关，导线中有向左的电流，由右手螺旋定则可知，小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针的N极向外，S极向里，从上往下看，小磁针将沿顺时针方向转动一定角度。
13．答案：（1）290.1（2）负（3）24.0（4）；
解析：（1）电阻箱的示数：。
（2）根据左手定则可知，带正电的粒子向前表面偏转，带负电的粒子向后表面偏转，故N带负电，则与N板相连接的是电流表G的负极；
（3）丙所示的电流表读数为24.0μA；
（4）液体以恒定速度v自左向右通过管道，则所受的电场力与洛伦兹力平衡，即，又，解得：，则回路中产生的电流为，变形得：，由题知斜率，解得：，纵截距离，解得：，根据电阻定律得：，其中，联立解得：。
14．答案：5s；1N
解析：由题意知，当斜面对导线支持力为零时导线受力如图所示
由图知
①
②
由①②解得导线所受安培力的为
又根据
此时导线所处磁场的磁感应强度为
因为磁感应强度每秒增加0.4T，所以有
得
15．答案：（1）
（2）
解析：（1）带电粒子带负电，其轨迹如图
由图可知
据牛顿第二定律
则
（2）带电粒子带正电，当最大值恰好和ab边相切，轨迹如图
由几何关系得
得
据牛顿第二定律
则
16．答案：（1）（2）
解析：（1）带电粒子在磁场中做圆周运动，设运动半径为R，运动周期为T，根据洛伦兹力公式以及圆周运动规律，可得
依题意，粒子第一次到达x轴时，运动转过的角度为，所需时间
联立解得
（2）粒子进入电场后，先做匀减速运动，直到速度为零，然后沿原路返回做匀加速运动，到达x轴时速度大小仍为，设粒子在电场中运动的总时间为
加速度大小为a，电场强度大小为E，有
联立解得
根据题意，要使粒子能够回到P点，必须满足
联立解得，电场强度的最大值为