江苏省盐城市五校联考2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(解析版)

这是一份江苏省盐城市五校联考2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(解析版)，共17页。试卷主要包含了单项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1. 如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接。现将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列说法正确的是（ ）
A. 穿过线圈a的磁通量减小
B. 从上往下看，线圈a中将产生顺时针方向的感应电流
C. 线圈a有收缩的趋势
D. 螺线管b对线圈a有吸引作用
【答案】C
【解析】A．将滑动变阻器的滑片P向下滑动，则阻值减小，电流变大，线圈b的磁场增强，穿过线圈a的磁通量变大，选项A错误；
B．穿过线圈a的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，从上往下看，线圈a中将产生逆时针方向的感应电流，选项B错误；
CD．穿过线圈a的磁通量向下增加，根据“增缩减扩”、“来拒去留”可知，线圈a有收缩且远离线圈b的趋势，即螺线管b对线圈a有排斥作用，选项C正确，D错误。
2. 如图所示，A、B都是质量很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开的，横梁可以绕中间的支点自由转动。若用磁铁分别按图示方式靠近这两个圆环，则下面说法正确的是（ ）

A. 磁铁N极靠近A环时，A环内部产生顺时针方向的感应电流（图示视角）
B. 磁铁N极靠近B环时，B环内部产生逆时针方向的感应电流（图示视角）
C. 磁铁N极靠近B环时，B环内没有感应电动势产生
D. 磁铁的任意磁极靠近A环时，A环均会被排斥
【答案】D
【解析】A．磁铁N极靠近A环时，A环有增大的磁通量和垂直于A环向里的磁感应强度，由楞次定律可知，将产生垂直于A环向外的感应磁场，由右手定则，产生图示视角逆时针的电流，故A错误；
B．磁铁N极靠近B环时，由于没有闭合回路，故不能产生感应电流，故B错误；
C．磁铁N极靠近B环时，由于有磁通量的变化，因此会产生感应电动势，故C错误；
D．磁铁的任意磁极靠近A环时，环内磁通量变大，根据楞次定律，圆环受到的安培力的效果总是阻碍磁通量的变化（来拒）可知闭合圆环中会产生感应电流，A环被排斥，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图要增大粒子的最大动能，可增加电压U
B. 乙图可判断出A极板是发电机的负极
C. 丙图可以判断出只有带正电的粒子才能沿直线穿过速度选择器，带负电的粒子不行
D. 丁图中若载流子带负电，稳定时C板电势高
【答案】B
【解析】A．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据
又
联立，解得
则可知要增大粒子最大动能，可增大磁感应强度B和金属盒半径R，与电压U无关，故A错误；
B．根据左手定则，可知正电荷向B极板偏转，则B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极。故B正确；
C．根据
qvB=qE
可得粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
丙图无法判断出带电粒子的电性。故C错误；
D．根据左手定则可知，带负电的载流子受到洛伦兹力方向向左，即向C板偏转，故稳定时C板电势低，故D错误。
故选B。
4. 如图所示电路中，灯泡A，B的规格相同，电感线圈L的自感系数足够大且电阻可忽略。下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合时，A、B同时变亮，之后亮度都保持不变
B. 开关S闭合时，B先亮，A逐渐变亮，最后A，B一样亮
C. 开关S断开时，A、B闪亮一下后熄灭
D. 开关S断开时，A闪亮一下后熄灭，B立即熄灭
【答案】D
【解析】AB．开关S闭合时，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，且亮度相同；由于线圈直流电阻可忽略不计，A逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，B变亮，故AB错误；
CD．开关S断开时，B立即熄灭，线圈中电流减小，产生自感电动势，线圈和A组成回路，感应电流流过A灯，A闪亮一下后熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
5. 质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图两种虚线所示，下列表述正确的是
A. M带负电，N带正电
B. M的速度率小于N的速率
C. 洛伦兹力对M、N做正功
D. M的运行时间大于N的运行时间
【答案】A
【解析】A．由左手定则可知，M带负电，N带正电，选项A正确．
B．由可知，M的速度率大于N的速率，选项B错误；
C．洛伦兹力对M、N都不做功，选项C错误；
D．由可知，M的运行时间等于N的运行时间，选项D错误．
6. 水平桌面上放条形磁铁，磁铁正中上方吊着导线与磁铁垂直，导线中通入向纸内的电流，如图所示，产生的情况是（ ）
A. 悬线上的拉力没有变化
B. 悬线上的拉力变小
C. 条形磁铁对桌面压力变小
D. 条形磁铁对桌面压力变大
【答案】C
【解析】AB．以导线为研究对象，导线所在位置的磁场方向水平向右，导线中电流方向向里，由左手定则可知，导线所受安培力的方向竖直向下，悬线拉力变大，故AB错误；
CD．由牛顿第三定律得知，导线对磁铁的磁场力方向竖直向上，则磁铁对桌面的压力变小，故C正确，D错误。
故选C。
7. 图甲是洛伦兹力演示仪的示意图。电子枪可以发射电子束，玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。图乙是励磁线圈的原理图，两线圈之间产生匀强磁场，磁场的方向与两个线圈中心的连线平行，线圈中电流越大磁场越强。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压U和励磁线圈的电流I来调节。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹是圆形。下列操作一定能使电子束径迹半径变大的是（ ）
A. 增大U同时减小IB. 增大U同时增大I
C. 减小U同时减小ID. 减小U同时增大I
【答案】A
【解析】电子被加速电场加速，由动能定理
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力充当向心力
解得电子束径迹半经为
增大同时减小可让半径变大，而减小励磁线圈的电流可减小磁感应强度。故让半径变大的方式是增大同时减小。
故选A
8. 如图所示，空间存在垂直纸面向里的有界匀强磁场，磁场区域宽度为2L，以磁场左边界为坐标原点建立x轴。一边长为L的正方形金属线框abcd，在外力作用下以速度v匀速穿过匀强磁场。从线框cd边刚进磁场开始计时，线框中产生的感应电流i、线框ab边两端的电压、线框所受安培力F。穿过线圈的磁通量随位移x的变化图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】线圈向右移动0-L进入磁场时产生的电动势
E=BLv
电流
方向为逆时针
安培力
方向向左；磁通量
逐渐变大；
线圈向右移动L-2L完全进入磁场时产生的电动势
E=BLv
电流为零；
安培力为零；磁通量
不变；
当线圈向右移动2L-3L出离磁场时产生的电动
E=BLv
电流
方向为顺时针；
安培力
方向向左；磁通量
逐渐变小；
综上所述只有图像D正确，
故选D。
9. 某带电粒子垂直射入匀强磁场，粒子使沿途的空气电离，动能逐渐减小，一段径迹如图所示。若粒子带电量不变，重力不计，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子从到运动，带正电B. 粒子从到运动，带正电
C. 粒子从到运动，带负电D. 粒子从到运动，带负电
【答案】D
【解析】由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的动能逐渐减小，速度逐渐减小，根据洛伦兹力提供向心力
可得，粒子在磁场中运动的半径公式
所以粒子的半径逐渐的减小，粒子的运动方向是从b到a，再根据左手定则可知，粒子带负电。
10. 如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R。已知电场的电场强度为E，方向竖直向上；磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g，则（ ）
A. 液滴带负电B. 液滴的重力和电场力平衡
C. 液滴顺时针运动D. 液滴运动速度大小为
【答案】B
【解析】A．液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场组成的复合场中做匀速圆周运动，液滴受到的重力和电场力是一对平衡力，故液滴受到的电场力方向竖直向上，与电场方向相同，可知液滴带正电，故A错误；
B．物体做匀速圆周运动，由平衡关系，满足
故B正确；
C．磁场方向垂直向里，洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可以判断出液滴逆时针运动，故C错误；
D．液滴所受的洛伦兹力提供液滴做圆周运动的向心力，即
又
联立解得
故D错误。
11. 如图所示，空间中存在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场。边长为L的正方形线框abcd的总电阻为R。除ab边为硬质金属杆外，其它边均为不可伸长的轻质金属细线，并且cd边保持不动，杆ab的质量为m。将线框拉至水平后由静止释放，杆ab第一次摆到最低位置时的速率为v。重力加速度为g，忽略空气阻力。关于该过程，下列说法正确的是（ ）
A. a端电势始终低于b端电势
B. 杆ab中电流的大小、方向均保持不变
C. 安培力对杆ab的冲量大小为
D. 安培力对杆ab做的功为
【答案】D
【解析】A．根据题意，由右手定则可知，杆切割磁感线产生的感应电流方向为由b到a，则a端电势始终高于b端电势。故A错误；
B．根据题意可知，杆运动过程中，垂直磁场方向的分速度大小发生变化，则感应电流大小变化。故B错误；
C．安培力对杆的冲量大小为
又
可得
则安培力对杆的冲量大小为
故C错误；
D．根据题意，设安培力对杆做的功为W，由动能定理有
解得
故D正确。
故选D。
二、实验题（共1小题，计15分。请把答案写在答题纸的指定位置上。）
12. 小华同学正在进行“探究法拉第电磁感应现象”的实验。
（1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整且正确，则M连接到接线柱____________（选填“a”、“b”或“c”），N连接到接线柱____________（选填“a”、“b”或“c”）。
（2）正确连接电路后，开始实验探究，小华同学发现当他将开关闭合瞬间，灵敏电流计向左偏转，则他保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片P向右匀速滑动时，灵敏电流计的指针向____________（选填“左”、“右”）偏转，由此可以判断____________。
A.滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，灵敏电流计的指针向左偏转
B.线圈A中的铁芯向上拔出或断开开关，都能引起灵敏电流计的指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑片P匀速向左滑动，灵敏电流计的指针静止在中央
（3）实验中小华同学发现在两次电磁感应现象中，第一次电流计的指针摆动的幅度比第二次指针摆动的幅度大，原因是线圈中第一次的__________________（选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）比第二次的大。
【答案】（1）c a （2）右 B （3）磁通量的变化率
【解析】（1）要把电路连接完整且正确，则M连接到接线柱c，N连接到接线柱a。
（2）[1]小华同学发现当他将开关闭合瞬间，灵敏电流计向左偏转，说明当穿过线圈的磁通量增加时灵敏电流计向左偏转，则他保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片P向右匀速滑动时，电阻增大，则电流减小，穿过线圈的磁通量减小，则灵敏电流计的指针向右偏转；
[2]由此可以判断：
A．滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，电阻增大，则电流减小，穿过线圈的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏转，选项A错误；
B．线圈A中的铁芯向上拔出或断开开关，穿过线圈的磁通量减小，则都能引起灵敏电流计的指针向右偏转，选项B正确；
C．滑动变阻器的滑片P匀速向左滑动，电阻减小，则电流变大，穿过线圈的磁通量变大，灵敏电流计的指针向左偏转，选项C错误。
故选B。
（3）实验中小华同学发现在两次电磁感应现象中，第一次电流计的指针摆动的幅度比第二次指针摆动的幅度大，说明第一次产生的感应电动势较大，原因是线圈中第一次的磁通量的变化率比第二次的大。
三、解答题：（本大题共4小题，共41分，请在答题纸指定的区域内作答，解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤。）
13. 如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1000匝，线圈面积S＝400cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，线圈处在一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。求：
（1）第4s时线圈的磁通量；
（2）前4s内通过线圈回路的电流。
【答案】（1）0.016Wb；（2）0.4A
【解析】（1）线圈面积S＝400cm2＝0.04m2，由图乙所示图象可知，t＝4s时B＝0.4T，第4s时线圈的磁通量
（2）由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
感应电流
14. 如图所示为某质谱仪的构造原理图。现让质量为m、电荷量为q、初速度为零的粒子，经加速电场加速后，以速率v0进入速度选择器。速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强电场和磁感应强度为B1的匀强磁场（图中均未画出）。该粒子恰能沿直线通过，并从平板S上的狭缝P进入磁感应强度为B2、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场中，在磁场中运动一段时间后，最终打在照相底片上的A点。底片厚度可忽略不计，且与平板S重合。空气阻力、粒子所受的重力均忽略不计。求：
（1）速度选择器中匀强电场的电场强度的大小E；
（2）照相底片上A点与狭缝P之间的距离L。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）因为粒子恰能通过速度选择器，则粒子在速度选择器中受到的电场力和洛伦兹力为一对平衡力，即
解得
（2）粒子在B2磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，则
解得
15. 如图所示，导体框架的平行导轨间距d＝1m，框架平面与水平面夹角α＝30°，框架处于匀强磁场中且足够长。匀强磁场方向垂直框架平面向上，磁感应强度的大小B＝0.2T，导体棒ab的质量m＝0.2kg，R＝0.1Ω，导体棒水平跨在导轨上，与导轨接触良好，从静止开始无摩擦滑动，其它电阻不计。（g取10m/s2）求：
（1）导体棒ab下滑的最大速度的大小
（2）导体棒以最大速度下滑时，ab棒上的电热功率。
（3）若导体棒从静止开始至最大速度过程中通过导体回路的电量为1.6C，回路产生的焦耳热是多少？
【答案】（1）2.5m/s；（2）2.5W；（3）0.175J
【解析】（1）导体棒切割磁感线产生的感应电动势
E＝Bdv
感应电流
导体棒受到的安培力
导体棒匀速运动时速度最大，由平衡条件得
代入数据解得最大速度大小
v＝2.5m/s
（2）导体棒以最大速度下滑时感应电动势为
E＝Bdv＝0.5V
ab棒上的热功率
（3）由法拉第电磁感应定律得
平均感应电流
通过回路的电荷量
解得导体棒下滑的距离
x＝0.8m
从导体棒开始下滑到最大速度过程，由能量守恒定律得
代入数据解得回路产生的焦耳热
Q＝0.175J
16. 如图所示，在第Ⅰ、Ⅳ象限内分别存在有垂直纸面向外匀强磁场，磁感应强度大小不相等。在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，电场强度E大小未知，一个质量为m、电荷量为q的带电粒子以垂直于x轴的初速度v0从x轴上的P点进入匀强电场中，OP之间的距离为d，并恰好与y轴的正方向成45°角进入第Ⅰ象限的磁场，然后垂直于x轴进入第Ⅳ象限的磁场，粒子重力不计。求：
（1）电场强度E的大小；
（2）粒子在第Ⅰ象限内磁场中运动的时间t；
（3）已知粒子恰好垂直于y轴从第Ⅳ象限飞出，求第Ⅳ象限内磁场强度的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）粒子的运动轨迹如图所示，在匀强电场中做类平抛运动，出电场时的速度与y轴正方向成45°角，则有
加速度
沿电场方向
联立解得
（2）粒子进入磁场的速度
OF =2d
由几何知识得粒子在磁场中做圆周运动的半径
圆心角
粒子在Ⅰ象限的磁场中运动的时间
（3）由几何关系知，粒子在第Ⅳ象限中运动半径
则有
解得