天津市2023_2024学年高二下学期阶段测试一物理试卷(解析版)

这是一份天津市2023_2024学年高二下学期阶段测试一物理试卷(解析版)，共12页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

1. 下列说法正确的是（ ）
A. 粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力永远不做功
B. 通电直导线所受安培力一定对直导线不做功
C. 若通电直导线所受安培力是0，则该处的磁感应强度一定是0
D. 若运动电荷所受洛伦兹力是0，则该处的磁感应强度一定为0
【答案】A
【解析】A．粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力与速度方向垂直，则永远不做功，选项A正确；
B．通电直导线所受安培力方向与直导线垂直，则安培力对直导线可能做功，选项B错误；
C．若通电直导线所受安培力是0，可能是直导线与磁场方向平行，而该处的磁感应强度不一定是0，选项C错误；
D．若运动电荷所受洛伦兹力是0，可能是电荷的速度方向与磁场方向平行，而该处的磁感应强度不一定为0，选项D错误。
故选A。
2. 一带电粒子在匀强磁场，匀强电场，重力场的复合场区域内运动，对于粒子的运动性质，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子在复合场区域受力一定不平衡
B. 粒子可能做匀变速直线运动
C. 若粒子做曲线运动，则一定是匀速圆周运动
D. 若粒子做直线运动，则一定是匀速直线运动
【答案】B
【解析】A．粒子在复合场区域受到重力，电场力和洛伦兹力（若粒子运动方向与磁场方向共线，则不受洛伦兹力）共同作用，可能受力平衡。故A错误；
BD．若粒子的运动方向与磁场方向平行则不受洛伦兹力，且若电场力和重力的合力方向与运动方向共线，则粒子做匀变速直线运动，故B正确，D错误；
C．若粒子运动方向与重力，电场力和洛伦兹力的合力方向不共线，则会做曲线运动，不一定是匀速圆周运动。故C错误。
故选B
3. 如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作，已知线圈面积为，共匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到，此过程中（ ）
A. 线框中磁通量变化率为
B. 线框中产生周期性变化的顺时针方向的感应电流
C. 边所受安培力方向向左
D. 线框中感应电动势大小为
【答案】C
【解析】A．根据题意可知线框中磁通量变化率
与线圈匝数无关，故A错误；
BD．设电路中总电阻为，根据楞次定律可知磁感应强度向外均匀增大，由楞次定律可得感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知感应电流为顺时针方向，电动势大小为
感应电流大小
可知，线圈中的感应电流为恒定电流而不是周期性变化的。故BD错误；
C．当感应电流方向为顺时针时，电流由，根据左手定则判断可知，边所受安培力方向向左。故C正确。
故选C。
4. 一带电粒子经加速电压U加速后进入匀强磁场区域，现仅将加速电压增大到原来的2倍后，粒子再次进入匀强磁场，则（ ）
A. 运动的轨道半径变为原来的2倍B. 运动的动能变为原来的2倍
C. 运动周期变为原来的倍D. 运动的角速度变为原来的倍
【答案】B
【解析】B．带电粒子经过加速电场，由动能定理可得
可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的动能变为原来的2倍，故B正确；
A．带电粒子进入磁场时的速度
进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力
带电粒子运动的轨道半径
可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的轨道半径变为原来的倍，故A错误；
C．带电粒子运动的周期
可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的周期不变，故C错误；
D．带电粒子运动的角速度
可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的角速度不变，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，在磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，用外力拉动金属杆在平行金属导轨上向右以速度匀速滑动，金属导轨电阻不计，金属杆的电阻为，长度为，间电阻为，则（ ）
A. 通过电阻电流方向为
B. 外力与速度方向同向且大小为
C. 两端的电势差为
D. 金属棒所受安培力大小时刻发生改变
【答案】C
【解析】A．根据右手定则，通过电阻的电流方向为，故A错误；
BD．通过金属杆的电流为
根据左手定则，金属杆受到的安培力与与速度方向相反，金属杆做匀速直线运动，则外力与速度方向同向，大小等于金属棒所受安培力大小，为
故金属棒所受安培力大小不变，故BD错误；
C．两端的电势差为
故C正确。故选C。
二、多项选择题（本大题共3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中均有多个符合题意，全部选对的得5分，选对但不全的得3分）
6. 1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机。结构示意图如图，可等效为图所示圆盘中任意一个半径都在切割磁感线，在之间接上电阻，已知转盘匀速转动的角速度为，的长度为，每条半径对应的电阻都为，匀强磁场的磁感应强度为，下列说法正确的是（ ）
A. 点电势比点高
B. 通过电阻的电流为
C. 两端的电势差为
D. 电阻上消耗的电功率为
【答案】AD
【解析】A．由右手定则可知，中产生的感应电流由C流向D，则点电势比点高，故A正确；
B．回路中的感应电动势为
通过电阻的电流为
故B错误；
C．两端的电势差为
故C错误；
D．电阻上消耗的电功率为
故D正确。
故选AD。
7. 如图，一比荷为的带电粒子从轴上的点以速度，沿与正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于轴射出第一象限，则（ ）
A. 粒子带正电
B. 粒子在磁场中运动半径为
C. 匀强磁场磁感应强度大小为
D. 粒子射出磁场时的坐标为
【答案】BC
【解析】A.由左手定则知粒子应该带负电。
BCD.由射入、射出点的速度方向可找出带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心，并由几何关系得得出圆周半径为
由洛伦兹力提供向心力，可得
解得
由几何关系可知，射出点纵坐标为
则有射出点坐标
故D错误，BC正确。
故选BC。
8. 如图所示，氢原子的三个同位素粒子氕（），氘（），氚（）同时垂直于磁场左边界以速度射入磁场，经过一段时间后，三个粒子均从磁场左边界射出（射出点未画出），不记粒子所受重力，则（ ）
A. 粒子所受合外力对三个粒子所做的功均为0
B. 氕在磁场中运动的半径最大
C. 氚在磁场中运动的时间最长
D. 三个粒子的速度变化不同
【答案】AC
【解析】A．粒子受到的洛伦兹力与粒子速度方向垂直，洛伦兹力不做功，故粒子所受合外力对三个粒子所做的功均为0，故A正确；
B．根据洛伦兹力提供向心力
粒子的运动的半径为
故氚在磁场中运动的半径最大，故B错误；
C．粒子在磁场中的运动周期为
三个粒子均从磁场左边界射出，可知三个粒子运动轨迹对应的圆心角均为，粒子在磁场中的运动时间为
故氚在磁场中运动的时间最长，故C正确；
D．以初速度为正方向，三个粒子的速度变化量为
故三个粒子的速度变化相同，故D错误。
故选AC。
三.解答题（本大题共3小题，每题20分，共60分）
9. 如图所示，边长为，匝数为的正方形金属线框，它的质量为，电阻为，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘。金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为，绳子所能承受的最大拉力为，求：
（1）时刻线框所受安培力；
（2）时间内线框产生的焦耳热；
（3）绳子刚要断裂时的时刻。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）线圈中产生的感应电动势
感应电流
安培力
（2）时间内线框产生的焦耳热
（3）绳子刚要断裂时
解得
10. 如图所示，在平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为，与、轴分别相切于，两点，第Ⅱ象限内有沿轴负方向的匀强电场。一个带正电粒子从点沿轴正方向以射入磁场，经点射入电场，最后从轴上点射出电场，已知距离与圆形匀强磁场直径长度相同，不计粒子的重力。求：
（1）匀强电场场强的大小；
（2）粒子在磁场和电场中运动的时间之比；
（3）粒子从点射出时的速度大小与方向。
【答案】（1）；（2）；（3），与x轴正方向成
【解析】（1）设粒子质量为，电荷量为，粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
得
粒子在电场中做类平抛，有
解得
（2）粒子在磁场和电场运动时间分别为
所以
（3）粒子在电场中有
所以
11. 如图所示，用恒力使四个边电阻均为，边长均为的正方形线框穿过磁感应强度为的匀强磁场区域（从边与磁场左边界重合到边与磁场右边界重合），线框会经历进入、浸没、走出匀强磁场的过程，已知线框进入磁场时做匀速直线运动且速度大小为，磁场区域宽度为
（1）求恒力的大小并说明恒力的方向；
（2）求线框浸没在匀强磁场区域时运动的加速度大小；
（3）求边刚离开磁场时与边刚进入磁场时两端的电势差之比。
【答案】（1），与速度方向相同；（2）；（3）
【解析】（1）线框进入磁场时做匀速直线运动
方向与速度方向相同
（2）线框浸没在磁场区域时
则线框浸没在磁场区域时只受恒力
（3）边刚离开磁场时速度为
边刚离开时的电动势
同理得边刚进入磁场时
解得