陕西省西安市2023-2024学年高二下学期4月联考（选课分科摸底考）物理试题

这是一份陕西省西安市2023-2024学年高二下学期4月联考（选课分科摸底考）物理试题，共9页。试卷主要包含了考试结束后将答题卡收回等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1.本试卷满分100分，考试时间75分钟。
2.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。回答非选择题时，将答案直接写在答题卡上。
4.考试结束后将答题卡收回。
第I卷（选择题）
一．选择题（共10小题，每小题3分，共30分。在四个选项中，只有一项符合要求）
1.将一段通电直导线放置在匀强磁场中，通电直导线受到的安培力不正确的是（ ）
A． B． C． D．
2.磁铁在弹簧的作用下静止于粗糙的斜面上，如图所示，在磁铁的中垂线上某位置放置一根通电直导线，电流方向垂直于纸面向外，此时弹簧处于拉伸状态。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则( )
通电直导线对磁铁的作用力垂直于斜面向下
B．磁铁受到的摩擦力沿斜面向上
C．若通电直导线的电流方向反向，磁铁仍保持静止
D．若增大通电直导线的电流，则磁铁受到的摩擦力增大
3.质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器,它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动,然后利用相关规律计算出带电粒子的质量。其工作原理如图所示,虚线为某粒子的运动轨迹,由图可知( )
A.此粒子带负电 B.下极板S2比上极板S1电势高
C.若只增大加速电压U,则半径r变大 D.若只增大入射粒子的质量,则半径r变小
4.如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I减小时（ ）
A．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小 B．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小
C．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大 D．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大
5.磁电式电流表是常用的电学实验器材。如图所示，电表内部由线圈、磁铁极靴、圆柱形.软铁螺旋弹簧等构成。下列说法正确的是（ ）
A．极靴与圆柱形软铁之间为匀强磁场.
B．当线圈中电流方向改变时，线圈受到的安培力方向不变
C．通电线圈通常绕在铝框上，主要因为铝的电阻率小，可以减小焦耳热的产生
D．在运输时.通常把正、负极接线柱用导线连在一起，是应用了电磁阻尼的原理
6.如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以转动的铜盘（不计各种摩擦），现让铜盘转动．下面对观察到的现象描述及解释正确的是（ ）
A．铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
B．铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
C．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下
D．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快
7.研究发现,导体切割磁感线的速度越快,产生的感应电流就越大。如图所示,金属环a与导线环b共面共心,导线环b与光滑导轨、导体棒构成闭合回路,则下列说法正确的是( )
A.若a中加顺时针增大的电流,则导体棒cd向右运动
B.若a中加顺时针减小的电流,则导体棒cd向右运动
C.若导体棒cd在外力作用下向右匀速运动,则a中会产生顺时针电流
D.若导体棒cd在外力作用下向右匀加速运动,则a中会产生顺时针电流
8.如图所示，物理课上老师做了这样一个实验，将一厚度均匀且足够长的光滑铝板固定在绝缘支架上，铝板与水平面的倾角为，现将一质量为m的永磁体静止地放置在铝板的上端，它将沿斜面向下运动，则运动过程中永磁体（ ）
A．先做加速度逐渐变小的变加速运动，且，再做匀速运动
B．做加速度为a的匀加速直线运动，且
C．重力势能先逐渐减小，最后保持不变
D．动能先逐渐减小，最后保持不变
9.下列现象中利用的原理不是利用电磁感应的是（ ）
A．如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内的金属能迅速熔化
B．如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警
C．如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来
D．如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来
10.如图，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是自感系数较大且直流电阻可忽略不计的线圈，那么 （ ）
A．闭合S，A、B同时亮，然后B变暗后熄灭
B．闭合S，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B亮度相同
C．断开S，A和B均闪亮一下后熄灭
D．断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭
二．多项选择题（共4小题，每小题4分，共16分。本小题答案至少为两个及以上选项，选对得4分，少选得2分，选错不得分）
11.如图所示为一“速度选择器”的示意图。a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出，不计重力作用。可能达到上述目的的办法是（ ）
A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里 B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里
C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外 D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外
12.如图,一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入一正方形的匀强磁场区,对从ab边离开磁场的电子,下列判断正确的是（ ）
A.从a点离开的电子速度最小
B.从a点离开的电子在磁场中运动时间最短
C.从b点离开的电子运动半径最小
D.从b点离开的电子速度方向改变的角度最小
13.如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力的作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是（ ）
A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向左匀速运动 D.向右减速运动
14.如图所示,紧绕有闭合线圈的绝缘圆筒放在表面由非磁性材料制成的电子秤上,一条形磁铁(N极向下)从圆筒正上方由静止释放后插入圆筒。空气阻力不计。对磁铁插入圆筒且未碰到电子秤表面的过程,下列说法不正确的是（ ）
A.磁铁的机械能不变 B.磁铁的机械能减小
C.通过电阻的电流方向如图中箭头所示 D.与磁铁尚未运动时相比电子秤的示数减小
第II卷（非选择题）
三、实验题（共2小题，总分18分）
15.如图所示为质谱仪的原理图，某同学欲使用该装置测量某带正电粒子的比荷。粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后，进入速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度大小为B1，磁场方向如图，匀强电场的场强为E。带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点既垂直直线MN又垂直于磁场的方向射入偏转磁场。偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点。已知偏转磁场的磁感应强度为B2，带电粒子的重力可忽略不计。
(1)为保证粒子在速度选择器中做直线运动，速度选择器a板需与电源______(选填“正极”或“负极”)相连，b板需与电源______(选填“正极”或“负极”)相连；
(2)射入偏转磁场粒子的速度为______(用题目所给物理量字母表示)。
16.如图甲所示是某同学研究自感现象的实验电路图，并用电流传感器显示出在时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流（如图乙），已知电源电动势内阻不计，灯泡的阻值为，线圈的直流电阻为．
(1)定值电阻R=______．
(2)开关断开时，该同学观察到的现象为_______，从t=1×10-3 S断开开关到小灯泡熄灭这段时间内通过小灯泡的电荷量Q= _______ C．
四、计算题（共36分）
17.（12分）如图所示，在直角坐标系xy的第一象限中有两个全等的直角三角形区域Ⅰ和Ⅱ，充满了方向均垂直纸面向里的匀强磁场，区域Ⅰ的磁感应强度大小为B0，区域Ⅱ的磁感应强度大小可调，C点坐标为(4L,3L)，M点为OC的中点。质量为m带电量为-q的粒子从C点以平行于y轴方向射入磁场Ⅱ中，速度大小为qB0L2m，不计粒子所受重力，粒子运动轨迹与磁场区域相切时认为粒子能再次进入磁场。
(1)若粒子无法进入区域Ⅰ中，求区域Ⅱ磁感应强度大小范围；
(2)若粒子恰好不能从AC边射出，求区域Ⅱ磁感应强度大小；
(3)若粒子能到达M点，且粒子是由区域Ⅱ到达M点的，求区域Ⅱ磁场的磁感应强度大小的所有可能值。
18.（12分）如图，质量为m、阻值为R、边长为L的正方形导线框，从位置A由静止下落，恰能竖直且匀速进入下方磁感应强度为B的有界匀强磁场(不计空气阻力)。求：
(1)在A位置时线框的下边到磁场上边界的距离h；
(2)线框进入磁场的过程中通过导线截面的电量q和线框上产生的热量Q；
(3)分析并说明从开始下落到线框下边到达磁场下边界的过程中，线框机械能的变化情况。
19.（12分）如下图A所示，电阻R1、电阻R2和长直导线与波动高压电源相连。在长导线的中间有一线圈，其中心与长直导线的距离r=0.1m，线圈的横截直径为0.02m，如图B所示。线圈的两端连接一个电阻R3=90Ω与电容器C，线圈电阻为10Ω，匝数N=。接通高压电源后，在长直导线回路中产生电流I，大小如图C所示，线圈一开始产生感应电流方向从A到B。同时，资料表明线圈各处的磁感应强度大小均可视为，其中。
（1）若在时，电容器的所带电荷量恰好为流过电阻R3的电荷量，且此时电容器恰好饱和，求电容器的电容量；
（2）求流过电阻R3的电荷量；
（3）若规定为电流的正方向，考虑线圈自感，定性画出通过电阻R的电流与时间t图像。
高二物理参考答案
1-5ACCAD 6-10CBACD
11AD 12BC 13BC 14ACD
15.(1)正极；负极；(2)EB1
16.（1）3 （2）灯泡亮一下后逐渐变暗，最后熄灭 （3）6*104（5.2*104---6.6*104）
17.(1)粒子速度越大，半径越大，当运动轨迹恰好与x轴相切时，恰好不能进入I区域，粒子不能进入I区时，粒子运动半径：r0>3L，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
qBv0=mv02r0，
已知：v0=qBL2m，
解得：B(2)粒子在区域I中的运动半径为：r=mv0qB=L2，
若粒子在区域II中的运动半径R较小，则粒子会从AC边射出磁场，恰好不从AC边射出时满足∠O2O1Q=2θ，sin2θ=2sinθcsθ=2425，
又sin2θ=rR-r，
解得：R=4924r=4948L，
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qv0B=mv02R，
解得：B=24B049；
(3)①若粒子由区域I达到M点，每次前进：CP2=2(R-r)csθ=85(R-r)，
由周期性：CM=nCP2(N=…)，即：52L=85n(R-r)，
解得：R=r+2516n≥4948L，
解得：n≤3，
n=1时，R=3316L，B=833B0；
n=2时R=4132L，B=1641B0；
n=3时R=4948L，B=2449B0
②若粒子由区域II达到M点：由周期性：CM=CP1+nCP2(N=…)，
即：52L=85R+85n(R-r)，
解得：R=52+45n85(1+n)≥4948L，
解得：n≤2625，
当n=0时，R=2516L，B=825B0；
n=1时：R=3332L，B=1633B0。
18.(1)线框进入磁场前，只有重力做功，机械能守恒，则：mgh=12mv2
线框进入磁场时受到竖直向下的重力和向上的安培力作用，恰好匀速，有：mg=BIL
根据切割产生感应电动势规律和闭合电路欧姆定律有：I=BLvR
联立解得：h=m2gR22B4L4；
(2)线框进入磁场时的感应电流大小为I，
根据平衡条件可得：BIL=mg，
解得：I=mgBL，
并由I=mgBL=BLvR可得：v=mgRB2L2
所需的时间：t=Lv=B2L3mgR
线框进入磁场的过程中通过线框截面的电量：q=It=BL2R
产生的热量：Q=I2Rt=mgL；
线框下边进入磁场前只有重力做功，机械能守恒；
线框下边进入磁场后，安培力做负功，因此线框机械能减少；
线框全部进入磁场到下边出磁场前，无感应电流，不受安培力，只有重力做功，机械能守恒。
19.（1）F；（2）；（3）