2021-2022年河北省石家庄市元氏县第四中学高二上学期第二次月考 物理练习题

2021-2022年河北省石家庄市元氏县第四中学

高二上学期第二次月考 物理

时间：75分钟 满分：100分

一．单选题（每题4分，共28分）

1．如图所示，金属杆ab的质量为m、通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，平行导轨间的距离为L，金属杆ab静止且紧压在水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成α角，金属杆ab与水平导轨间动摩擦因数为μ，下列关于金属杆ab受力的说法正确的是（　　）

A．所受安培力的大小为BILsinα 

B．所受安培力的大小为BIL 

C．所受摩擦力的大小为BILtanα 

D．所受摩擦力的大小为μmg

2．如图所示，在足够长的水平线上方有方向垂直纸面向里的范围足够大的匀强磁场区域，一带负电的粒子P从a点沿θ＝45°方向以初速度v垂直磁场方向射入磁场中，经时间t从b点出磁场。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　）

A．粒子射出磁场时与水平线的夹角（锐角）为θ 

B．若P的初速度增大为2v，则射出磁场所需时间为2t 

C．若P的初速度增大为2v，粒子射出磁场时与水平线的夹角（锐角）为2θ 

D．若磁场方向垂直纸面向外，粒子P还是从a点沿θ＝45°方向以初速度v垂直磁场方向射入磁场中，则射出磁场所需时间为2t

3．在下列四幅图中，正确标明了带负电的粒子所受洛伦兹力f方向的是（　　）

A． B． 

C． D．

4．显像管基本原理如图所示，在管颈区域加有偏转磁场，要使电子枪发射的电子束打在图中荧光屏上的M点，偏转磁场的方向可能是（　　）

A．垂直纸面向里 B．垂直纸面向外 

C．平行纸面向上 D．平行纸面向下

5．如图所示，匀强磁场中有两个由相同导线绕成的圆形线圈a、b，磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。a、b两线圈的半径之比为2：1，匝数之比为1：2。线圈中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，某时刻磁通量分别为Φa和Φb，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是（　　）

A．Ea：Eb＝2：1，Φa：Φb＝4：1，感应电流均沿顺时针方向 

B．Ea：Eb＝2：1，Φa：Φb＝4：1，感应电流均沿逆时针方向 

C．Ea：Eb＝2：1，Φa：Φb＝2：1，感应电流均沿顺时针方向 

D．Ea：Eb＝4：1，Φa：Φb＝4：1，感应电流均沿顺时针方向

6．悬挂的线圈与条形磁铁位于同一平面内，当线圈中通入逆时针方向电流的瞬间，线圈将（　　）

A．不发生转动，只靠近磁铁 

B．发生转动，同时远离磁铁 

C．发生转动，同时靠近磁铁 

D．不发生转动，只远离磁铁

7．在如图所示的电路中，L1、L2、L3为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关，C是电容很大的电容器。关于三盏灯泡，下列说法正确的是（　　）

A．合上开关时，L2不亮，L1、L3同时亮 

B．合上开关时，三盏灯泡同时亮 

C．开关合上足够长时间后，L3最亮，L1、L2一样亮 

D．开关合上一段时间后再断开，L1、L2亮一下后一起缓慢熄灭，L3立即熄灭

二．多选题（每题6分，少选得3分，共18分）

8．两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　）

A．a粒子带负电荷，b粒子带正电荷 

B．b粒子做圆周运动的速度较大 

C．a粒子在磁场中受到的洛伦兹力较小 

D．b粒子在磁场中运动时间较长

9．关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是（　　）

A．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理 

B．金属探测器可用于大米装袋，防止细小的砂石颗粒混入大米中 

C．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作 

D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用

10．如图所示，边长为l、质量为m、电阻为R的正方形金属线框abcd放在光滑绝缘的水平面上，边长为L的正方形区域内有垂直于水平面向下的匀强磁场，L＞l，两个正方形均关于MN对称，给金属线框一个向右的初速度v0使线框穿过磁场区域，线框运动过程中始终关于MN对称，线框穿过磁场后的速度为v0，磁场的磁感应强度大小为B，则下列说法正确的是（　　）

A．线框进入磁场过程中通过线框横截面的电量为 

B．线框进入磁场过程中感应电流沿abcda方向 

C．线框完全进入磁场后的速度等于v0 

D．线框进入磁场过程克服安培力做的功与出磁场过程克服安培力做的功相等

三、实验题（共2小题，11题8分，12题8分，共16分）

11．按照如图所示进行实验。

（1）分别接通“1、4”和“2、3”，导线偏转的角度不同，说明导线受到的力的大小与 　      　有关。

（2）只上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方

向 　      　  （选填“改变”或“不改变”）。

（3）只改变导线中电流的方向，导线受力的方向 　      　（选填“改变”或“不改变”）。

（4）通过实验说明：安培力的方向与磁场方向、电流方向之间的关系满足 　      　。

12．图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻R1＝5.0Ω，定值电阻R＝1.0Ω，A、B间电势差UAB＝6.0V，开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1＝1.0×10﹣3s时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示。

（1）线圈L的直流电阻RL＝　    　Ω；（结果保留两位有效数字）

（2）闭合开关一段时间后，开关断开时，看到的现象是 　    　；

（3）断开开关后，通过电灯的电流方向 　    　（填：a→b或b→a）。

（4）断开开关瞬间，线圈产生的自感电动势为 　    　V。

四．计算题（共3小题，13题12分，14题12分，15题14分，共38分）

13．质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为，如图所示．已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计．求：

（1）带电粒子进入磁场时的速度大小；

（2）匀强磁场的磁感应强度的大小．

14．如图所示，水平放置的固定导体框架，宽L＝0.50m，接有电阻R＝0.20Ω，匀强磁场垂直框架平面向里，磁感应强度B＝0.40T．一导体棒ab垂直框边跨放在框架上，并能无摩擦地在框架上滑动，导体ab的电阻r＝0.20Ω，框架电阻均不计。当ab以v＝4.0m/s的速度向右匀速滑动时，求：

（1）求ab棒两端电压大小；

（2）维持导体棒ab做匀速运动的外力F的大小。

15．如图，水平面（纸面）内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上，t＝0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动，t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ．重力加速度大小为g。求：

（1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；

（2）电阻的阻值。

答案

1-5BAABB  6.C   7 C   8ABC   9 BC  10AC

1．【解答】解：金属杆ab受力如图：因为电流和磁场垂直，故FA＝BIL，

由于金属棒ab静止，根据平衡条件得：Ff＝BILsina，故B正确，ACD错误。

2．【解答】解：A．根据粒子做匀速圆周运动的对称性，当负粒子从b点射出时，速度方向与水平线的夹角为θ，故A正确；

BC．若速度增大为2v，虽然负粒子做匀速圆周运动的半径加倍，但速度方向仍与水平线夹角为θ，粒子的偏转角度为不变，粒子射出磁场所需时间仍为t，故BC错误；

D．磁场垂直于纸面向外时，粒子P还是从a点沿θ＝45°方向以初速度v垂直磁场方向射入磁场中，此时粒子逆时针方向偏转了90°，则粒子运动时间与原来相同，为3t，故D错误。

3．【解答】解：A、根据左手定则，图A中洛伦兹力的方向正确，故A正确；

B、根据左手定则，图B中洛伦兹力方向向上，故B错误；

C、根据左手定则，图C中洛伦兹力方向垂直纸面向里，故C错误；

D、根据左手定则，图D中洛伦兹力方向垂直纸面向外，故D错误。

4．【解答】解：由题图可知，电子带负电荷且初速度向右，向上偏转说明洛伦兹力向上，根据左手定则可以判断，偏转磁场应垂直纸面向外。故ACD错误，B正确；

【点评】本题考查左手定则，解题关键掌握左手定则的应用即可。

5．【解答】解：设磁感应强度随时间的变化为k，由法拉第电磁感应定律有：E＝

得：Ea＝nakπra2Eb＝nbkπrb2所以Ea：Eb＝nara2：nbrb2＝2：1

磁通量与匝数无关，故Φa：Φb＝ra2：rb2＝4：1；

磁感应强度B随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场与原磁场方向相反，则由安培定则可知，感应电流方向沿顺时针方向，故B正确，ACD错误。

6．【解答】解：通以逆时针的电流，由于处于S极的磁体附近，根据左手定则，可得线圈左边安培力垂直纸面向里，右边安培力垂直纸面向外，从上往下看，导致线圈顺时针转动，假设线圈转过90°时，根据右手螺旋定则可把线圈等效成小磁针，等效小磁针的N极与条形磁铁的S极相对，所以会靠近磁铁，所以当线圈中通入逆时针方向电流的瞬间，线圈发生转动，同时靠近磁铁，故C正确，ABD错误。

7．【解答】解：AB、开关刚闭合时，线圈中将产生自感现象，此时线圈可看作一个很大的电阻，故L2不亮，大电容对变化的电流阻碍作用很小，此时电容器可看作一个阻值很小的导线，L3相当于被短路，故L3也不亮，只有L2亮，故AB错误；

C、开关合上足够长时间后，电路稳定而自感现象消失，因为自感线圈的直流电阻为零，此时线圈可看作导线，则L1、L2一样亮，电容器相当于断路，L3中电流为干路电流，则L3最亮，故C正确；

D、开关闭合时，电容器充电，开关合上一段时间后再断开，由于自感现象，此时线圈可看作一个新的电源，L1、L2亮一下后一起缓慢熄灭，电容器将对L3放电，即L3也将逐渐熄灭，故D错误。

8．【解答】解：A．粒子向右运动，根据左手定则，b向上偏转，应当带正电；a向下偏转，应当带负电，故A正确。

B．粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，则有：qvB＝，解得：r＝。由于带电粒子的B、q、m均相同，由图可知b的半径大，则运动速率越大，故B正确；

C．b粒子速度较大，根据F＝qvB，B、q均相同，可得b的洛伦兹力较大，a的洛伦兹力小，故C正确；

D．根据：t＝＝，两粒子的周期相同，a的圆心角较大，则a的运动时间较长，故D错误。

9．【解答】解：A、金属探测器在探测金属时，由于被测金属中产生的涡流从而使报警器工作，故A正确；

B、金属探测器只能探测金属，大米中的砂石不是金属，不能产生涡流，所以不能防止细小的砂石颗粒混入大米中，故B错误；

C、电磁炉利用涡流工作，录音机在磁带上录制声音时，利用了电流的磁效应，故C错误；

D、磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的作用，故D正确。

本题选不正确的，故选：BC。

10．【解答】解：A、线框进入磁场过程通过线框的电荷量：q＝Δt＝Δt＝Δt＝，故A正确；B、由楞次定律可知，线框进入磁场过程感应电流方向沿adcba，故B错误。

C、线框进入与离开磁场过程所受冲量大小：I＝t＝Blt＝Bql由动量定理线框进入磁场过程：﹣Bql＝m（v﹣v0）线框离开磁场过程：﹣Bql＝m（v0﹣v）

解得：v＝v0，故C正确。D、由动能定理，线框进入磁场过程：﹣W1＝mv2﹣m，

线框离开磁场过程：﹣W2＝m﹣mv2，解得：W1＝m

W2＝m，W1≠W2故D错误。

11．按照如图所示进行实验。

（1）分别接通“1、4”和“2、3”，导线偏转的角度不同，说明导线受到的力的大小与 　导线的长度　有关。

（2）只上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向 　改变　（选填“改变”或“不改变”）。

（3）只改变导线中电流的方向，导线受力的方向 　改变　（选填“改变”或“不改变”）。

（4）通过实验说明：安培力的方向与磁场方向、电流方向之间的关系满足 　左手定则　。

12【解答】解：（1）由图可知，零时刻通过电感线圈L的电流为：I0＝1.5A，

由欧姆定律：I0＝解得：RL＝﹣R＝Ω﹣1.0Ω＝3.0Ω。

（2）电路中电灯的电阻R1＝5.0Ω，则通过灯泡的电流：IL＝＝A＝1.2A＜1.5A，开关S接通一段时间后，L相当于一直流电阻，由以上的分析可知，L中的电流大于灯泡中的电流，断开瞬间，L相当于电源，给灯泡供电，灯泡将闪亮一下再逐渐熄灭；

（3）断开开关后，L中的电流方向不变，所以通过电灯的电流方向为 b→a方向；

（4）断开开关后，通过线圈的最大电流为1.5A，则线圈的自感电动势E′＝I（R+R1+RL）＝1.5×（1.0+5.0+3.0）＝13.5V。

故答案为：（1）3.0；（2）闪亮一下再逐渐熄灭；（3）b→a；（4）13.5

四．计算题（共3小题）

13．【解答】解：（1）设电子在M、N两板间经电场加速后获得的速度为v，

由动能定理得：qU＝mv2﹣0，

解得：v＝；

（2）电子进入磁场后做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示，

由几何关系得：r2＝（r﹣）2+d2，

电子在磁场中做圆周圆周运动，洛伦兹力提供向心力，

由牛顿第二定律得：qvB＝m，

得：B＝；

答：（1）经M、N板间的电场加速后的速度v为；

（2）匀强磁场的磁感应强度B为

14．【解答】解：（1）ab棒向右匀速滑动产生的感应电动势：E＝BLv＝0.4×0.5×4V＝0.8V

由欧姆定律可求出Uab＝＝＝0.4 V

（2）导体棒受到的安培力：

FB＝BIL＝＝N＝0.4N

导体棒做匀速运动，由平衡条件得：

外力为：F＝FB＝0.4N

答：（1）ab棒两端电压大小为0.4V；

（2）维持导体棒ab做匀速运动的外力F的大小为0.4N。

15．【解答】解：（1）根据牛顿第二定律：F﹣μmg＝ma…①

刚进磁场时的速度：…②

感应电动势为：…③

解得：…④

（2）根据右手定则，导体棒中的电流向上，由左手定则知安培力水平向左

匀速运动受力平衡：F＝μmg+BI′l…⑤

回路电流为：…⑥

得：…⑦

答：（1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小为；

（2）电阻的阻值为。