海南省省直辖县级行政单位琼中黎族苗族自治县琼中中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

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考试时间：90分钟，满分：100分
注意事项：
1.答题前请考生在答题卡上指定位置填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.只上交答题卡，请将答案正确填涂和填写在答题卡上指定位置，超出范围无效
第Ⅰ卷选择题（1-13题共44分）
一、单选题（1-8题，每题3分，共24分）
1. 如图，在一个蹄形电磁铁两个磁极的正中间放置一根长直导线，当导线中通有垂直于纸面向里的电流I时，导线所受安培力的方向为（ ）
A. 向上B. 向下C. 向左D. 向右
2. 如图所示，匀强磁场磁感应强度为B．L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为（ ）

A. 0B. BIlC. 2BIlD.
3. 下列表示运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是（ ）
A. B.
C. D.
4. 如图所示，两平行金属板中有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个粒子从两板正中央垂直电场、磁场入射，它在金属板间运动轨迹如图中曲线所示，则在粒子通过金属板间区域过程中（ ）
A. 粒子的电势能增大B. 粒子的动能增大
C. 电场力对粒子做负功D. 磁场力对粒子做负功
5. 如图所示，CDEF是一个矩形金属框，当导体棒AB向右移动时，回路中会产生感应电流，则下列说法中正确的是（ ）
A. 导体棒中的电流方向为B→A
B. 电流表A1中的电流方向为F→E
C. 电流表A1中的电流方向为E→F
D. 电流表A2中的电流方向为D→C
6. 如图所示，匝线圈电阻，线圈内部存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场面积，有一个阻值为的电阻两端分别与线圈两端、相连，电阻的一端接地。磁感应强度随时间变化的规律如图所示，则（ ）
A. 在0~4s时间内，中有电流从流向
B. 当时穿过线圈的磁通量为0.6Wb
C. 在0~4s时间内，通过的电流大小为0.1A
D. 在0~4s时间内，两端电压
7. 关于涡流，下列说法中错误是（ ）
A. 真空冶炼炉是利用通电导线的发热来熔化金属的装置
B. 家用电磁炉锅体中的涡流是由交变磁场产生的
C. 阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流
8. 电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象。在如图所示的实验电路中，是自感线圈，其自感系数足够大，而直流电阻值小于灯泡D的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计。在时刻闭合开关S，经过一段时间后，在时刻断开开关S。在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图像中，可能正确的是（ ）

A. B. C. D.
二、多选题（9-13题，每题至少有两个正确答案，选全对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分，共20分）
9. 如图所示，在x>0，y>0的空间有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B，现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子，由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场，其出射方向如图所示，不计重力的影响，则（ ）
A. 初速度最大的粒子是沿①方向射出的粒子
B. 初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子
C. 在磁场中运动时间最长的是沿③方向射出的粒子
D. 在磁场中运动时间最长是沿④方向射出的粒子
10. 如图所示，为研究某种射线装置的示意图．射线源发出的射线以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的中央O点，出现一个亮点．在板间加上垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场后，射线在板间做半径为r的圆周运动，然后打在荧光屏的P点．若在板间再加上一个竖直向下电场强度为E的匀强电场，亮点又恰好回到O点，由此可知该射线粒子射线源

A. 带正电
B. 初速度为
C. 荷质比为
D. 荷质比为
11. 如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁（极性如图所示），当条形磁铁下落时，可以判定（ ）
A. 环中将产生俯视逆时针的感应电流B. 环对桌面的压力将增大
C. 环有面积减少趋势D. 磁铁将受到竖直向下的电磁作用力
12. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，间距为L的水平U型导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m，电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻和导体棒与框间的摩擦。ab以水平向右的初速度开始运动，最终停在导体框上。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒中电流保持不变
B. 导体棒中感应电流方向为，ab间电势差为
C. 导体棒克服安培力做的功等于
D. 导体棒刚开始运动时克服安培力做功的瞬时功率
13. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环面积为，导体环的总电阻为.规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正.磁感应强度随时间的变化如乙图所示，.下列说法正确的是（ ）

A. 时，导体环中电流为零
B. 第内，导体环中电流为负方向
C. 第内，导体环中电流的大小为
D. 第内，通过导体环中某一截面的电荷量为
第Ⅱ卷非选择题（共56分）
三、实验、填空题（每空2分，共18分）
14. 如图所示，回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒。两金属盒处在垂直于盒面的匀强磁场中，、分别与高频交流电源两极相连接，在两个D形盒之间的狭缝区域形成电场。粒子由加速器的________（填“中心附近”或“边缘处”）进入加速器，粒子从________（填“磁场”或“电场”）中获得能量，粒子每次经过D形盒区域，轨迹半径越来越大，在磁场回转所用的时间__________（填“保持不变”或“越来越长”）。交变电场的频率________（选填“大于”“小于”“等于”）粒子在磁场中转动的频率。
15. 如图所示是三个成功电磁感应的演示实验，回答下列问题．

(1)图C电路中仪器未连线，请按照实验的要求连好实验电路_________
(2)电流表指针偏转角跟感应电流的大小成________关系．
(3)第一个成功实验(如图a)中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？__________，什么量是不同的？__________．
(4)从三个成功的演示实验可归纳出的结论是：_________________________________
四、计算题（共38分，要有必要的文字说明、表达式和演算步骤，只有答案的不给分）
16. 如图所示，两根平行的水平光滑金属导轨M、N，电阻不计，相距L=0.2m，垂直导轨方向放一个质量m=4×10-2kg的金属棒ab，ab的电阻R0=2Ω，两金属导轨一端通过电阻R=2Ω和电源相连。电源电动势E=6V，内阻r=0.5Ω，若在整个区域施加一个水平方向的匀强磁场，使金属棒对导轨的压力恰好是零，并保持静止。（重力加速度g=10m/s2）求：
（1）整个电路中的电流是多大？
（2）所加的磁场磁感应强度大小和方向？
（3）导体棒ab产生的热功率P热是多大？
17. 某质谱仪原理如图所示，I为粒子加速器，加速电压为U1；II为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，两板间距离为d；III为偏转分离器，磁感应强度为B2。现有一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），初速度为0，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：
（1）粒子进入速度选择器的速度大小v；
（2）速度选择器的两板间的电压U2；
（3）粒子在分离器中做匀速圆周运动的半径R。
18. 如图所示，两根足够长的金属导轨、平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为，、两点间接有阻值为的电阻，一根质量为的均匀直金属棒放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属棒的电阻可忽略。让棒沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属棒接触良好，不计它们之间的摩擦，重力加速度为。
（1）请分析棒的运动情况；
（2）求在运动过程中，棒可以达到的速度最大值；
（3）从静止到速度达到最大的过程，棒沿斜面下滑距离为，求回路产生的热量。