博爱县第一中学2022-2023学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)

这是一份博爱县第一中学2022-2023学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列说法正确的是( )
A.图甲中“3 000 F 2.7 V”的超级电 容器最多可以储存8.1 C的电荷量
B.图乙中小磁针放在超导环形电流中间，静止时小磁针的指向如图中所示
C.图丙中直导线悬挂在磁铁的两极间，通以如图所示的电流时会受到磁场力
D.图丁中金属矩形线框从匀强磁场中的a位置水平移到b位置，框内会产生感应电流
2．如图所示为回旋加速器的示意图.两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速.已知D型盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、频率为f，质子质量为m，电荷量为q.下列说法不正确的是( )
A.质子的最大速度不超过
B.质子的最大动能为
C.高频交变电源的频率
D.质子的最大动能与高频交变电源的电压U有关，且随电压U增大而增加
3．如图所示为“用质谱仪测定带电粒子质量”的装置示意图.速度选择器中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B的方向垂直纸面向外，在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和入射到速度选择器中，若它们的质量关系满足，速度关系满足，它们的重力均可忽略，则打在，四点的粒子( )
A.甲、丁、乙、丙B.乙、甲、丙、丁C.丙、丁、乙、甲D.丁、甲、丙、乙
4．图（a）中，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图（b）中图线甲、乙的正弦规律变化。设线圈的电阻为1.0Ω，则( )
A.图线甲对应线圈在时产生的感应电动势最大
B.图线甲、乙对应的线圈在时，线圈平面均平行于磁感线
C.图线甲、乙对应的线圈转速之比为5:4
D.图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为
5．如图所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内有一位于纸面内且电阻均匀的正方形导体框,现将导体框分别朝两个方向以的速度匀速拉出磁场,则导体框分别从两个方向移出磁场的过程中( )
A.导体框所受安培力方向相同B.导体框中产生的焦耳热相同
C.导体框边两端电压相同D.通过导体框某横截面的电荷量不同
6．如图所示,垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a,磁感应强度的大小为B.一边长为a、电阻为的正方形均匀导线框从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域,下列图中线框两端电压与线框移动距离x的关系图像正确的是( )
A.B.
C.D.
7．如图所示为一理想变压器,原线圈匝数为,四个副线圈的匝数为,四个副线圈中负载电阻的阻值相同,二极管为理想二极管.现从原线圈两端输入正弦交变电流,那么下列说法正确的是( )
A.只有流过和的电流仍是交变电流
B.加在两端的电压是的两倍
C.若只增大输入正弦交变电流的频率,的电功率减小,的电功率增大
D.消耗的功率是的两倍
8．理想变压器电路如图所示，其中R为滑动变阻器，定值电阻10Ω，原副线圈匝数之比，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器R的滑片向下移动时，电流表、电压表示数变化量的绝对值分别用和表示。则关于和的比值，下列说法正确的是( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.不变且 D.不变且
二、多选题
9．如图所示，单匝矩形线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的边匀速转动，周期为0.2s，线圈电阻为。磁场只分布在边的左侧，若线圈从如图所示开始计时，线圈转过30°时的感应电流为1A，那么( )
A.线圈中感应电流的有效值为
B.线圈磁通量变化率的最大值为
C.线圈从图示位置转过90°的整个过程中，流经线圈导线横截面的电量为
D.线圈消耗的电功率为
10．如图所示，圆心角为90°的扇形COD内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，E点为半径OD的中点.现有比荷大小相等的两个带电粒子a、b(不计重力)以大小不等的速度分别从O、E点均沿OC方向射入磁场，粒子a恰从D点射出磁场，粒子b恰从C点射出磁场，已知，，则下列说法中正确的是( )
A.粒子a带正电，粒子b带负电
B.粒子a、b在磁场中运动的加速度大小之比为5:2
C.粒子a、b的速率之比为2:5
D.粒子a、b在磁场中运动的时间之比为180:53
11．如图，水平面内固定有两根平行的粗糙长直金属导轨，两根相同的导体棒置于导轨上并与导轨垂直，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中。从时开始，对棒施加一与导轨平行的水平外力F，使棒从静止开始向右做加速度大小为的匀加速直线运动。导轨电阻不计，两棒均与导轨接触良好，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。图中关于棒的速度v、加速度a、安培力和外力F随时间t变化的关系图线可能正确的是( )
A.B.C.D.
12．如图所示，两条电阻不计的光滑金属导轨水平放置，间距为分别与导轨垂直，末端右侧均为半径为R的竖直圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道平滑连接，轨道左端通过开关连接一电容为C的电容器，区域内存在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场，一长为l、质量为m、电阻为r的导体棒置于导轨上AD处，电容器的初始电荷量为，闭合开关，导体棒立即开始运动，设其到达前已经达到稳定状态，全过程导体棒上产生的焦耳热为Q，重力加速度为g，导体棒到达以后恰好不沿圆弧运动，下列说法正确的是( )
A.导体棒运动到时的速度为
B.导体棒由到过程中安培力对导体棒做功为
C.导体棒达到稳定状态时的电流为
D.导体棒由到过程中流过导体棒的电荷量为
三、填空题
13．电磁炮的主要结构原理如图所示.假设某电磁炮能把的弹体（包括金属杆CD的质量）由静止加速到.已知轨道宽，长，通过的电流为，则轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度________T，磁场力的最大功率______W（轨道摩擦不计）.
14．如图，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.02kg，在该平面上以、与导线成60°角的初速度运动，其最终的运动状态是________，环中最多能产生________J的电能。
四、计算题
15．如图甲所示，圆形金属线圈的匝数，面积，电阻，线圈内部存在面积的匀强磁场区域，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。阻值的电阻接在线圈的a，b两端，时闭合开关S，求：
（1）、时a、b两端的电压；
（2）2～4s时间内，回路中产生的焦耳热Q。
16．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0.04kg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。
17．如图甲所示，MN、PQ是间距且足够长的平行金属导轨，，导轨的电阻均不计，导轨平面与水平面间的夹角，NQ间连接一个的电阻。有一磁感应强度的匀强磁场垂直于导轨平面向上。将一根质量、阻值为r的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度。已知在此过程中通过金属棒横截面的电荷量，且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示，设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。（重力加速度为）求：
（1）金属棒与导轨间的动摩擦因数μ；
（2）cd离NQ的距离x；
（3）金属棒由静止释放至达到稳定速度时，电阻R上产生的热量。
18．如图所示，平面直角坐标系xOy中，第一象限存在垂直于平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，第三象限存在沿y轴负方向的匀强电场、一带负电的粒子从电场中的Q点以速度沿x轴正方向开始运动，从坐标原点O离开电场后进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场。已知Q点到y轴的距离是其到x轴的距离的2倍，P点到y轴的距离与Q点到y轴的距离相等，不计粒子的重力。
（1）求粒子到达原点O时速度v的大小和方向；
（2）求电场强度的大小E；
（3）若第四象限某区域存在垂直于平面向里的匀强磁场，粒子从P点进入第四象限，并能垂直y轴负半轴进入电场，且再次经过Q点，求可能的最小值。
参考答案
1．答案：C
解析：A.电容器最多能储存的电荷量是
A错误；
B.根据右手螺旋定则可知环形电流产生的磁场方向垂直纸面向外，故小磁针静止时垂直纸面且N极指向外，B错误；
C.通电导线在磁场中与磁场方向不平行时，会受到磁场力的作用，C正确；
D.要产生感应电流必须同时满足两个条件，一是回路闭合，二是磁通量发生变化，线框在磁场中运动时，磁通量不变，故不能产生感应电流，D错误。
故选C。
2．答案：D
解析：A.质子出回旋加速器的速度最大，此时的半径为R，则，A正确。
B.根据向心力公式，质子最大动能联立解得，B正确。
C.回旋加速器能够加速粒子的条件就是粒子圆周运动的周期等于交变电流的周期，粒子圆周运动周期所以，C正确。
D.由选项B分析可知质子最大动能，与电压U无关，D错误。
3．答案：A
解析：乙丙速度相等，通过速度选择器，进入磁场，由得，半径公式，质量大则半径大，、对应的离子分别是乙丙，甲的速度小于丁的速度，甲丁均是一价正离子，根据，在速度选择器中，甲所受的洛伦兹力小于丁所受的洛伦兹力，甲所受的电场力大于甲所受的洛伦兹力而向下偏，同理，丁向上偏转，故A正确。
4．答案：C
解析：在时，图线甲对应线圈的磁通量最大，产生的感应电动势为零，故A错误；在时，图线乙对应的线圈的磁通量为零，甲的磁通量最大，甲的线圈平面垂直于磁感线，故B错误；由题图可知，甲、乙周期之比为，而线圈转速，可知图线甲、乙对应的线圈转速之比为5:4，故C正确；图线甲对应的线圈中交变电压的峰值为，线圈的电阻为1.0Ω，则图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为，故D错误。
5．答案：C
解析：本题通过将正方形导体框以不同的速度匀速拉出磁场考查电磁感应与电路结合。由左手定则可知从左边拉出时，导体框所受安培力方向向右，从右边拉出时，导体框所受安培力方向向左，导体框所受安培力方向不同，故A错误；设导体框的总电阻为R，穿出磁场过程中产生的焦耳热为，可知产生的焦耳热与速度成正比，故B错误；从左边拉出时，边切割磁感线，边相当于电源，所以导体框边两端的电压大小为；从右边拉出时，边切割磁感线，边相当于电源，所以导体框边两端的电压大小为，故C正确；通过导体框某横截面的电荷量为，与速度无关，故D错误。
6．答案：D
解析：由楞次定律判断可知,在线框穿过磁场的过程中,A点的电势始终高于B点的电势,则始终为正值.、两边切割磁感线时产生的感应电动势为.在过程中,切割磁感线,两端的电压是路端电压,则;在过程中,线框在磁场中运动,穿过线框的磁通量没有变化,不产生感应电流,则;在过程中,两端的电压为,故D正确.
7．答案：D
解析：由于二极管具有单向导电性,则流过的电流是直流电,流过的电流均为交变电流,故A项错误;设两端电压的最大值是,则两端电压的有效值.对,根据电流的热效应可得,则两端电压的有效值,故,故B项错误；若只增大输入正弦交变电流的频率,电容器的容抗变小,流过的电流增大,的电功率增大.线圈的感抗增大,流过的电流减小,的电功率减小,故C项错误;消耗的功率,消耗的功率,,则消耗的功率是消耗的功率的两倍,故D项正确.
8．答案：D
解析：根据变压器的原理可得，，则有，在原线圈电路中有，即，整理可得，则有，代入数据可知，故ABC错误，D正确；
故选：D。
9．答案：CD
解析：由题图可知，产生的交变电流为半波式正弦交变电流，线圈转过30°时的感应电流为1A,所以电流的最大值为2A,此线框只有半个周期时间内有电流，因此由有效值的定义可得,电流的有效值为1 A,线图消耗的功率，故A错误，D正确；由A可知，电动势的最大值，，线圈磁通量变化率的最大值为10 Wb/s，故B错误；由，所以，解得，线圈从图示位置转过90°的整个过程中，磁通量的变化量为，此时流经横截面的电荷量为,故C正确。
10．答案：CD
解析：两个粒子的运动轨迹如图所示，根据左手定则判断知粒子a带负电，粒子b带正电，选项A错误；设扇形COD的半径为r，粒子的轨道半径分别为,则，得，由洛伦兹力提供向心力，有得，所以粒子的速率之比为,选项C正确；由牛顿第二定律得加速度，所以粒子在磁场中运动的加速度大小之比为，选项B错误；粒子a在磁场中运动的时间，粒子b在磁场中运动的时间，则,选项D正确。
11．答案：BD
解析：因导体棒与导轨之间有摩擦力，可知开始时导体棒的速度为零，当所受的安培力等于最大静摩擦力时才开始运动，故A错误。开始时，棒的速度为零，加速度为零，当开始运动后加速度从0开始逐渐变大，与的速度差逐渐变大，则回路中感应电流逐渐变大，导体棒所受的向右的安培力逐渐变大，加速度逐渐变大，当棒的加速度与棒的加速度相等时，两棒的速度差保持不变，安培力保持不变，加速度保持不变，故B正确。在开始棒不动时，安培力，即安培力随时间成正比关系增加，当棒开始运动后，所受的向右的安培力逐渐变大，但非线性增加，最后保持不变，故C错误。对，外力，开始时加速度为零，加速度为，则此时外力F随时间t线性增加；当开始运动后加速度a从0开始逐渐变大，导体棒所受的向左的安培力逐渐变大，但非线性增加，最后保持不变，故D正确。
12．答案：AD
解析：由题意得，导体棒到达以后恰好不沿圆弧运动，可知导体棒滑到水平轨道末端的速度为，A正确；由动能定理得，安培力对导体棒做的功等于导体棒获得的动能，为，B错误；导体棒匀速运动时，其两端电压与电容器两端电压相等，回路的电流为0，C错误；电容器两端最终的电荷量为，所以放电的电荷量为，D正确。
13．答案：50；
解析：
14．答案：匀速直线运动；0.03
解析：金属环最终会沿与通电直导线平行的直线,做匀速直线运动;最终速度，由能量守恒定律,得环中最多能产生电能.
15．答案：（1）见解析（2）
解析：（1）法拉第电磁感应定律
解得
时电路断路

时电路通路
解得
（2）2～4s时间内，回路中产生焦耳热

解得
16．答案：（1）2A（2）0.16N，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
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f，根据共点力平衡条件有
解得
方向沿斜面向下
17．答案：（1）0.5（2）2m（3）0.08J
解析：（1）由题图乙知,当时,,由牛顿第二定律得,解得
（2）由题图乙可知时,金属棒速度稳定,滑到处.
当金属棒达到稳定速度时,安培力，
有,解得，
又因为，
解得
（3）根据动能定理有,
解得,则电阻R上产生的热量
18．答案：（1）见解析（2）（3）
解析：（1）设Q点的坐标为
解得
方向与x轴正方向成45°斜向右上方
（2）在第一象限，根据几何关系
解得
在电场中
解得
（3）设再次进入电场时的纵坐标为，有
解得
粒子从P点进入第四象限时即进入磁场，有最小值，轨迹（初速度的垂线与圆上两切线的角平分线的交点得圆心）如图所示
几何关系
解得