河南省叶县高级中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)

这是一份河南省叶县高级中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)，共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．关于下列物理公式的说法中正确的是( )
A.对于，说明、
B.由洛伦兹力方向与粒子速度方向的关系可知不做功
C.对于，说明自感系数
D.是的特殊情景
2．如图所示，放在U形磁体中的线圈A和线圈B用导线串联，线圈B用绝缘的细线悬挂（可自由摆动），现用力使线圈A向右运动，下列说法正确的是( )
A.线圈A受到的安培力方向可能向左也可能向右，线圈B受到的安培力是动力使线圈B摆动起来
B.线圈A相当于电动机，线圈B相当于发电机
C.线圈A相当于发电机，线圈B相当于电动机
D.线圈B在摆动时不会产生感应电动势
3．下列表示电动势随时间变化的四个图像中，不属于交流电的是( )
A.B.C.D.
4．电磁轨道炮发射的基本原理如图所示，两条平行的金属导轨A和导轨B充当炮管，弹丸放置在两导轨之间，当强大的电流I流过弹丸时，弹丸获得加速度，最终高速发射出去，下列说法正确的是( )
A.导轨之间的磁场方向可能竖直向下
B.导轨之间的磁场方向可能水平向右
C.电磁炮的本质是一种大功率型发电机
D.若要增大发射速度，可增大流过弹丸的电流
5．如图所示，我国高铁车厢上方的“受电弓”沿着高压（25kV）接触线滑行，为电力机车提供稳定的电能。然而在有冻雨或者电线结冰等气象条件下，受电弓和接触线之间往往会接触不良，导致受电弓在高速滑行的过程中容易出现冲击和离线状态，甚至会跳出电火花。这些电火花产生的原因是( )
A.摩擦生热B.电线上的静电放出
C.受电弓的通电瞬间的自感现象D.受电弓的断电瞬间的自感现象
6．如图所示，半径为r的虚线圆形边界内（包括边界）存在与边界垂直的匀强磁场，其磁感应强度大小与时间的关系式为（且为常量）.单位长度电阻为的正方形金属回路正好与虚线圆形边界相切，则回路中的感应电流为( )
A.B.C.D.
7．回旋加速器的工作原理示意图如图所示，正中间有狭缝（宽度为d）的两个D形盒（半径均为R）接上高频交流电（在狭缝之间对应的电场强度为E），并处在匀强磁场中，在的中心O处有一个粒子源，它产生并发出比荷为k的带正电粒子（不计重力，初速度为0），经狭缝间的电场加速后进入中，在洛伦兹力的作用下运动半个圆周后，再次经过狭缝通过电场加速后进入中，如此周而复始最后从D形盒的边缘以速度v飞出，下列说法正确的是( )
A.粒子在狭缝之间的加速次数为
B.粒子在狭缝之间运动的总时间为
C.匀强磁场的磁感应强度为
D.粒子第二次被加速结束时的位置与O的距离为
二、多选题
8．电磁灶（又叫电磁炉）的基本结构图如图甲所示，利用电磁感应产生涡流的原理对食物进行加热，利用涡流现象来冶炼钢铁的炼钢炉装置如图乙所示，下列说法正确的是( )
A.电磁灶加热原理先是电能变成磁能，然后产生涡流最后产生焦耳热
B.铁质锅换成铜、铝锅其加热效果与铁质锅一样
C.炼钢炉通上恒定电流也可以冶炼钢铁
D.炼钢炉的涡流现象与电磁灶的涡流现象本质相同，结构也类似
9．如图，正方形单匝线圈的边长为L，中点和中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里.若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴匀速转动，则( )
A.线圈在图示位置时，感应电动势为最大
B.线圈在图示位置时，感应电动势为零
C.线圈中感应电动势的瞬时值表达式为
D.线圈中感应电动势的瞬时值表达式为
10．质谱仪常用来研究物质的同位素，其结构如图所示，带电粒子由静止开始经过狭缝和之间的电场加速后，进入、之间的区域，、之间存在着互相正交的磁感应强度大小为的匀强磁场和电场强度大小为E的匀强电场，只有满足一定条件的带电粒子才能顺利通过狭缝垂直进入磁感应强度大小为的匀强磁场区域，运动半个圆周后打到照相底片上，形成一个细条纹.下列说法正确的是( )
A.质谱仪中与之间的装置又叫做速度选择器
B.能顺利通过狭缝的带电粒子其速度大小必须为
C.若比荷为k的带电粒子能顺利通过狭缝，则、之间的电压为
D.若圆弧轨迹的半径为r，则粒子的比荷为
三、填空题
11．用如图所示的装置来探究两根通电平行直导线之间的相互作用力，回答下列问题：
（1）当A、D接电源的正极，B、C接电源的负极时，可观察到两根平行直导线会___________（填“吸引”或“排斥”），也可以根据___________（填“左手”“右手”或“安培”）定则来判断通电直导线在磁场中受到的作用力.
（2）此实验可得出的结论是同向电流相_________、异向电流相_______.（均填“吸引”或“排斥”）
（3）把电流在磁场中受到的力叫__________力，电流与电流之间的作用力是通过_________（填“磁”或“电”）场这个媒介而传递的.
四、实验题
12．用如图所示的实验电路来观察灯泡的发光情况，已知和是两个同样规格的灯泡，和带有铁芯的线圈L串联，和滑动变阻器R串联.闭合开关S，调节变阻器R，使灯泡和亮度相同，再调节滑动变阻器，使两个灯泡都正常发光，然后断开开关S.回答下列问题：
（1）当两个灯泡都正常发光，说明线圈L的电阻与滑动变阻器________（填“”或“R”）的接入阻值相等.
（2）若重新闭合开关S，可观察到开关闭合的瞬间，灯泡________（填“”或“”）逐渐变亮.
（3）闭合开关S稳定后，若突然断开开关S，灯泡_______（填“逐渐变暗”或“立即熄灭”）.
五、计算题
13．如图所示，水平面内光滑的两导轨平行放置间距为d，在导轨的左端用导线连接电动势为E、内阻为r的电源，质量为m的直导体棒垂直导轨放置，磁感应强度大小为B的匀强磁场斜向左上方与导体棒垂直且与水平面的夹角为，在导体棒的中点给导体棒施加一个斜向左上方与水平面的夹角为且与导体棒垂直的拉力，导体棒正好处于静止状态，且与导轨之间的弹力刚好为0，重力加速度为g，导线与导轨电阻均忽略不计，求：
（1）斜向左上方的拉力的大小；
（2）导体棒接入回路的有效阻值.
14．如图所示，电场强度大小为E、方向水平向左的有界匀强电场与方向垂直纸面向里的有界匀强磁场叠放在一起，一带电量为q的带正电小球，从有界电、磁场外的M点以水平向右的速度抛出，从N点以进入电、磁场后做直线运动，从P点离开电、磁场，直线运动的时间为t，重力加速度为g，、，不计空气阻力，求：
（1）小球的质量以及匀强磁场的磁感应强度的大小；
（2）N、P两点之间的电势差.
15．如图所示，边长为2L的等边三角形边界内存在垂直纸面向外的匀强磁场.圆心为O、半径为L的圆形边界内存在垂直纸面向内的匀强磁场，两个磁场的磁感应强度大小均为B，是圆形边界的直径，Q是的中点.一根长为2L、电阻忽略不计的金属棒一端用铰链接于P点，另一端位于M，在金属棒的两端引出两根导线（电阻不计）接上定值电阻R（未画出），现让金属棒在外力的作用下在纸面内以角速度ω绕P点逆时针做匀速圆周运动，转动过程中导线与电阻R始终在磁场外，求：
（1）当金属棒经过Q点时，定值电阻R的电功率；
（2）金属棒的端点从M到N的过程中，流过定值电阻R的电荷量；
（3）从金属棒第一次与垂直到第一次重合的过程中，电阻R两端的瞬时电压表达式.
参考答案
1．答案：B
解析：对于，B是由磁场本身决定的，与、无关，A错误；由于，即不做功，B正确，对于，，由自感线圈本身决定，与无关，C错误；推导出，是的一般情景，D错误.
2．答案：C
解析：根据楞次定律的“来拒去留”结论，线圈A受到的安培力是阻力，方向一定向左，线圈B通上电流后受到的安培力是动力，使线圈B摆动起来，A错误；线圈A发生电磁感应现象是发电机，线圈B在磁场中通上电流受安培力的作用而运动，是电动机，B错误，C正确；线圈B在摆动时也会切割磁感线产生感应电动势，称为反电动势，D错误.
3．答案：C
解析：交流电的方向是随时间做周期性变化的，C项中电动势的大小变化而方向没有变化，不是交流电，C项符合题意.
4．答案：D
解析：根据右手螺旋定则可得两导轨中的强电流在导轨之间产生的磁场，方向竖直向上，A、B错误；由于安培力做正功，电磁炮的本质是一种大功率型电动机，C错误；根据，可得I增大，加速度增大，发射速度增大，D正确.
5．答案：C
解析：由于接触不良，会导致受电弓与车厢发生短暂分离，再次与车厢接触时，通电会产生瞬间的自感现象，从而产生电火花。
故选C。
6．答案：A
解析：法拉第电磁感应定律可得，金属框的总长度为，金属框的电阻为，金属框的电流为，综合得，A正确.
7．答案：B
解析：由题意得，把粒子在缝中的运动累计看成初速度为0的匀加速直线运动，设加速次数为n，由动能定理可得，解得，A错误；设粒子在夹缝之间运动的总时间t，把粒子在缝中的运动累计看成初速度为0的匀加速直线运动，则有，解得，B正确；设匀强磁场的磁感应强度为B，由洛伦兹力充当向心力可得，解得，C错误；由可得粒子一次经电场加速后的速度为，第一次在磁场中做匀速圆周运动的半径为，则粒子第二次被加速结束时的位置与O的距离为，D错误.
8．答案：AD
解析：电磁灶加热原理是电能变成磁能，然后产生涡流最后产生焦耳热，A正确；由于铜、铝的电阻比较小，在电磁感应中不能满足需要的发热功率，故铁质锅不能换成铜、铝锅，加热效果不同，B错误；炼钢炉通上恒定电流产生的磁场是恒定磁场，通过钢铁的磁通量不变，不会产生涡流即感应电流，则不能冶炼钢铁，C错误；炼钢炉的涡流现象与电磁灶的涡流现象本质相同，都是电磁感应现象，结构也类似，都是铁质金属整体能产生涡流的结构装置，D正确.
9．答案：BD
解析：线圈在题图所示位置时，边速度与磁场方向平行，感应电动势为零，A项错误、B项正确；感应电动势最大值，从线圈位于中性面开始计时，线圈中感应电动势瞬时值表达式为，C项错误、D项正确.
10．答案：CD
解析：质谱仪中与之间的装置又叫做速度选择器，A错误；能顺利通过狭缝的带电粒子在、之间的区域必须做匀速直线运动，由二力平衡可得，解得，B错误；带电粒子在和之间经电场加速，由动能定理可得，结合、，综合解得，C正确；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，由，结合，综合解得，D正确.
11．答案：（1）排斥；左手（2）吸引；排斥（3）安培；磁
解析：（1）当接电源的正极，接电源的负极时，可观察到两根平行直导线会排斥，也可以根据左手定则来判断通电导线在磁场中受到的作用力；
（2）此实验可得出的结论是同向电流相吸引、异向电流相排斥；
（3）把电流在磁场中受到的力叫安培力，电流与电流之间的作用力是通过磁场这个媒介而传递的.
12．答案：（1）R（2）（3）逐渐变暗
解析：（1）根据并联电路的规律，当两支路的电流相等时，两支路的电阻必须相等，则当两个灯泡都正常发光，线圈L的电阻与滑动变阻器R的接入阻值必须相等；
（2）若重新闭合开关S，根据通电自感的规律，可观察到开关闭合的瞬间，灯泡逐渐变亮；
（3）闭合开关S稳定后，若突然断开开关S，根据断电自感的规律可得灯泡逐渐变暗.
13．答案：（1）见解析（2）
解析：（1）对导体棒进行受力分析，由左手定则可知导体棒受到安培力斜向右上方与水平方向的夹角为30°
结合拉力斜向左上方与水平面的夹角为30°，可得拉力、安培力、重力三个力的夹角均为120°
由三力平衡的矢量三角形可得，斜向左上方的拉力的大小为
（2）由闭合电路欧姆定律可得
由安培力的定义可得
由三力平衡的矢量三角形可得安培力的大小为
综合解得导体棒接入回路的有效阻值为
14．答案：（1）（2）
解析：（1）小球从M到N做平抛运动，设小球在N点的速度与水平方向的夹角为θ，把小球在N点的速度分别沿水平方向和竖直方向分解，剘有
小球从N到P做直线运动，重力、电场力是定值，若小球的速度大小变化，则洛伦兹力的大小会变化，小球的合力会变化，且合力与速度不共线，则小球不可能做直线运动，则小球从N到P一定以速度的做匀速直线运动，且速度的方向与水平方向的夹角为θ，即与水平方向的夹角为θ
对小球进行受力分析.由三力平衡的矢量三角形可知
（2）N、P两点之间的距离为
N、P两点之间的电势差为
综合解得
15．答案：（1）（2）（3）见解析
解析：（1）当金属棒经过Q点时，分析可知金属棒在磁场中切割磁感线的有效长度为
可得
由欧姆定律可得回路中的电流为
定值电阻R的电功率为
综合可得
（2）由，，
综合可得
金属棒的端点从M到N的过程中，
综合可得
（3）从金属棒进入圆形边界计时开始，半周内设t时刻金属棒与的夹角为θ.
剘
设金属棒与半径为L的圆形边界的交点为K，连接，.
由几何关系可得与垂直，金属棒在磁场中的有效长度为
可得电阻R的瞬时电压表达式
综合可得