安徽省合肥市肥东县综合高中2022-2023学年高二下学期第一次月考物理试卷(含答案)

这是一份安徽省合肥市肥东县综合高中2022-2023学年高二下学期第一次月考物理试卷(含答案)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
安徽省合肥市肥东县综合高中2022-2023学年高二下学期第一次月考物理试卷学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题1、如图所示，一根导体棒用两根细线悬挂在匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度，导体棒与磁场方向垂直，长度，导体棒质量，其中向右的电流，重力加速度g取。下列说法正确的是(   )A.该导体棒所受安培力大小为0.04N B.该导体棒所受安培力大小为0.02NC.每根悬线的张力大小为0.07N D.每根悬线的张力大小为 2、如图所示，是两根平行且水平放置的长直导线，通以大小、方向均相同的恒定电流，在连线的垂直平分线上放置一段长为L的直导线刚好在正三角形的三个顶点上。现给C通以恒定电流，C受到的安培力大小为F（导线在空间中产生的磁感应强度为空间中某点到导线的距离，I为电流，k为比例系数）。若只将导线A的电流增大为原来的两倍，则C受到的安培力大小变为(   )A.F B. C. D.3、如图所示，边长为a的等边的三点处各放置一个点电荷，三个点电荷所带电荷量数值均为Q，其中处为正电荷，C处为负电荷；边长为a的等边的三点处均有一垂直纸面的电流大小为I的导线，其中处电流垂直纸面向内，G处电流垂直纸面向外，O，H是三角形的中心，D为中点，若两三角形均竖直放置，且相互平行，下列说法正确的是(   )A.O点处的电势高于D点处的电势B.带负电的试探电荷沿直线从D点运动到O点的过程中电势能减小C.A点电荷所受电场力方向与E点处通电直导线所受安培力方向相同D.正电荷在O点处所受电场力方向与电流方向垂直纸面向外的通电导线在H点处所受安培力方向相同4、如图所示，水平直导线中通有恒定电流I，导线正下方处有一电子初速度，其方向与电流方向相同，以后电子将(   )A.沿路径a运动，曲率半径变小 B.沿路径a运动，曲率半径变大C.沿路径b运动，曲率半径变小 D.沿路径b运动，曲率半径变大5、如图所示，在真空中，半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一束质子在纸面内以相同的速度射向磁场区域，质子的电荷量为e，质量为m，速度为，则以下说法正确的是(   )A.对着圆心入射的质子的出射方向的反向延长线不一定过圆心B.从a点比从b点进入磁场的质子在磁场中运动时间短C.所有质子都在磁场边缘同一点射出磁场D.若质子以相等的速率从同一点沿各个方向射入磁场，则它们离开磁场的出射方向可能垂直6、如图甲所示是电视显像管原理示意图，电流通过偏转线圈，从而产生偏转磁场，电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转，通过改变偏转线圈的电流，虚线区域内偏转磁场的方向和强弱都在不断变化，电子束打在荧光屏上的光点就会移动，从而实现扫描．不计电子的重力，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转．其简化图如图乙．设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使电子打在荧光屏上的位置由M点逐渐移动到N点，选项中变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是(   )A.  B.  C.  D. 7、如图所示，半径为的圆形区域中有垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小，圆形磁场边界上有三点，一个比荷为、带正电的粒子（粒子重力可忽略不计），从A点以的速度垂直于直径MN射入磁场，恰好从N点射出，且，则(   )A.带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为1cmB.带电粒子在磁场中运动的轨迹圆心一定不在圆形磁场的边界上C.若带电粒子改为在圆形磁场边界上的C点以相同的速度入射，则粒子一定从N点射出D.若要实现带电粒子从A点以原速度入射、从N点出射，则该圆形磁场的最小面积为 8、关于下列四幅图的说法正确的是(   )A.图甲是回旋加速器的示意图，要想带电粒子获得的最大动能增大，可增大加速电压B.图乙是磁流体发电机的示意图，可以判断出B极板是发电机的负极，A极板是发电机的正极C.图丙是速度选择器的示意图，若带电粒子（不计重力）能自左向右沿直线匀速通过速度选择器，那么也能自右向左沿直线匀速通过速度选择器D.图丁是质谱仪的示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大二、多选题9、利用如图所示的电流天平，可以测量匀强磁场中的磁感应强度B。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，b段导线长为l，导线段处于匀强磁场中，磁感应强度方向与线圈平面垂直。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态。当线圈中通入电流I时，通过在右盘加质量为m的砝码（或移动游码）使天平重新平衡。下列说法中正确的是(   )A.若仅将电流反向，线圈仍保持平衡状态B.线圈通电后，段导线受到的安培力等大反向，b段导线的安培力向上C.线圈受到的安培力大小为mgD.由以上测量数据可以求出磁感应强度 10、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垂直进入匀强磁场，带电粒子仅受洛伦兹力的作用，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，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.洛伦兹力对不做功 D.M的运行时间大于N的运行时间11、如图所示，回旋加速器由两个铜质半圆D形金属盒构成，其间留有缝隙，缝隙处接交流电源。D形盒处于匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，盒的圆心附近置有粒子源，若粒子源射出的粒子带电荷量为，质量为m，粒子最大回旋半径为R，下列说法正确的是(   )A.回旋加速器的磁场方向一定做周期性变化B.粒子被加速后的最大速度随加速电压增大而增大C.交流电压的周期 D.粒子飞出加速器的动能为12、质谱仪的工作原理如图所示。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片。平板S下方有磁感应强度为的匀强磁场。下列表述正确的是(   )A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大三、填空题13、（1）如图所示是洛伦兹力演示仪，甲图为没有磁场时电子束的径迹，乙图为施加垂直于纸面的磁场后，电子束运动的径迹，则在乙图中所加磁场的方向是________。（填“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”）（2）如图所示，是电子射线管演示电子在磁场中受洛伦兹力的实验装置，虚线是电子的运动轨迹，那么A端接直流高压电源的_______极（正或负），C为蹄形磁铁的________极（N或S）。14、如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外．一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点．不计粒子重力．则两个极板中电势较高的是______极板；加速电场的电压为______；PQ之间的距离为______。四、计算题15、如图所示，两根等长的绝缘细线悬挂一水平金属细杆，金属细杆长0.1m、质量为，处在与其垂直的竖直匀强磁场中。当金属细杆中通以1A的电流时，两绝缘细线与竖直方向的夹角稳定在。求：（1）金属细杆所受安培力的方向；（2）金属细杆中电流的方向；（3）匀强磁场的磁感应强度大小。16、一个重力不计的带电粒子，以大小为v的速度从坐标（0，L）的a点，平行于x轴射入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，并从x轴上b点射出磁场，射出速度方向与x轴正方向夹角为60∘，如图求：（1）带电粒子在磁场中运动的轨道半径（请认真作图画轨迹）；（2）带电粒子的比荷 （3）粒子从a运动到b点的时间；17、如图所示，在y轴的右侧存在磁感应强度为B的方向垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴的上方有一平行板式加速电场。有一薄绝缘板放置在y轴处，且与纸面垂直。现有一质量为m、电荷量为q的粒子由静止经过加速电压为U的电场加速，然后以垂直于板的方向沿直线从A处穿过绝缘板，而后从x轴上的D处以与x轴负向夹角为30°的方向进入第四象限，若在此时再施加一个电场可以使粒子沿直线到达y轴上的C点（C点在图上未标出）。已知OD长为l，不计粒子的重力。求：（1）粒子经过绝缘板时损失了多少动能；（2）所加电场的电场强度和带电粒子在y轴的右侧运行的总时间。
参考答案1、答案：A解析：AB.根据安培力公式得出，导体棒受到的安培力为，故A正确，B错误；CD.根据左手定则可知，导体棒受到的安培力方向向上，根据受力分析可得平衡方程为，得出张力为：，故CD错误。2、答案：D解析：通以大小、方向均相同的恒定电流可得A和B对C的安培力如图甲所示有根据几何关系可得解得若A中电流增大为原来的两倍，则A在C处产生的磁场为原来的两倍，C受到A给的安培力大小变为原来的两倍，为，方向沿方向；C受到B给的安培力大小仍为，方向沿方向，如图乙所示由余弦定理可得C受到的安培力大小为故D正确。3、答案：D解析：A.结合三个点电荷分布可知，的电场线方向由D指向C，顺着电场线的方向电势逐渐降低，即O点处的电势低于D点处的电势，故A错误；B.带负电的试探电荷沿直线从D点运动到O点的过程中，电势降低，故负电荷的电势能增大，故B错误；C.在电场中，根据同种电荷排斥，异种电荷相吸引，分别作出对A的作用力，再根据平行四边定则进行合成，得A点电荷所受电场力，其方向如左图所示；在磁场中，根据同向电流相吸引，反向电流相排斥，分别作出对E的作用力，再根据平行四边定则进行合成，得E点处通电直导线所受安培力，其方向如右图所示由图可知，A点电荷所受电场力方向与E点处通电直导线所受安培力方向不相同，故C错误；D.在电场中，作出三个点电荷在O点产生的电场强度方向，因正电荷两点电荷产生的电场强度大小相等，与线的夹角相等，根据平行四边形定则可知，的合电场强度方向由O指向C，而负电荷C在O点产生的电场强度方向，也是由O指向C，如左图所示，故三个点电荷在O点产生的电场强度方向最终也是由O指向C，所以将正电荷放在O点，其所受的电场力方向由O指向C；在磁场中，分别作出三根通电导线在点产生的磁感应强度方向，因的电流大小相等，方向相同，且都向里，则两根通电导线在点产生的磁感应强度大小相等，方向如右图所示根据平行四边形定则，可知两根通电导线的合磁感应强度方向沿水平向右，而G通的电流方向是垂直纸面向外，故在H点产生的磁感应强度方向是水平向右，故三根通电导线的最终合磁感应强度方向水平向右，所以根据左手定则可知，在H点放一根电流方向垂直纸面向外的通电导线，所受的安培力方向由H指向G，即正电荷在O点处所受电场力方向与电流方向垂直纸面向外的通电导线在H点处所受安培力方向相同，故D正确。故选D。4、答案：B解析：由安培定则可知，导线下方的磁场方向垂直纸面向外，且离导线越远，磁场越弱，B越小。如图所示，电子初速度方向与电流方向相同，由左手定则可知受到的洛伦兹力方向向下，则电子将远离导线，沿路径a运动。B减小，由，可知电子的运动曲率半径变大，故B正确，ACD错误。故选B。5、答案：C解析：质子做圆周运动的半径为，对着圆心入射的质子的出射方向的反向延长线一定过圆心，A错误；质子射入磁场中，受到向下的洛伦兹力而向下偏转，因质子的运动半径相同，故从a点比从b点进入磁场的质子在磁场中运动经过的弧长更长，则时间长，B错误；所有质子做圆周运动的半径都等于R，画出各个质子的运动轨迹，由几何关系可知，所有质子都在O点的正下方同一点射出磁场，C正确；质子的速度为时，质子运动的半径，若质子从同一点沿各个方向射入磁场，画出各个质子的运动轨迹，由几何关系可知，不存在离开磁场的出射方向垂直的情况，D错误。6、答案：D解析：电子偏转到M点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，对应的图的图线应在t轴下方；电子偏转到N点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，对应的图的图线应在t轴上方，只有选项D正确。7、答案：C解析：A、根据洛伦兹力提供向心力有，可得，代入数据解得，故A错误；B、粒子运动轨迹如图所示，因为，四边形AONP为菱形，根据几何知识可得圆心P一定在圆形磁场的边界上，故B错误；C、从圆形场边界上的C点以相同的速度入射，轨迹如图所示，因为，所以四边形SCON为菱形，由几何知识可知粒子一定从N点射出，故C正确；D、当带电粒子在A点入射，从N点出射，则磁场圆以AN为直径时面积最小，最小面积，故D错误。8、答案：D解析：A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，设D形盒的半径为R，粒子从D形盒射出时，在磁场中的轨道半径等于D形盒的半径，此时粒子的速度最大，动能也达到最大，根据洛伦兹力提供向心力有：，，可得粒子的最大动能为：，可知粒子获得的最大动能与电压U无关，故A错误；B.图乙磁流体发电机的结构示意图，根据左手定则可知正离子所受洛伦兹力的方向向下，则可以判断出A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极，故B错误；C.图丙若带电粒子带负电，从右向左运动通过复合场，电场力方向竖直向上，根据左手定则，洛伦兹力方向也向上；若带电粒子带正电，从右向左运动通过复合场，电场力方向竖直向下，根据左手定则，洛伦兹力方向也向下，所以带电粒子带正电，如果正粒子自左向右，电场力方向竖直向下，根据左手定则，洛伦兹力方向向上，如果自右向左沿直线，电场力方向竖直向下，根据左手定则，洛伦兹力方向向下，此时不可能沿直线匀速通过速度选择器，故C错误；D.图丁是质谱仪的工作原理示意图，由图可知间是一个速度选择器，所以粒子进入磁场的速度相同，粒子打在胶片上的位置与狭缝的距离为轨道半径的两倍，设粒子进入磁场的速度为v，则粒子打在胶片上的位置与狭缝的距离为，则粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝粒子的比荷越大，故D正确。9、答案：BCD解析：BCD、线圈通电后，根据左手定则可知段导线受到的安培力等大反向，b段导线的安培力向上。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态，设左盘质量为，右盘质量为，有。当线圈中通入电流I时，向上的安培力大小为，在右盘加质量为m的砝码（或移动游码）使天平重新平衡，则有，解得，则磁感应强度。故BCD正确；A、若仅将电流反向，则安培力方向向下，其他条件不变，由以上分析可知，线圈不能保持平衡状态，故A错误。10、答案：AC解析：A.由左手定则判断出N带正电荷，M带负电荷，故A正确；B.粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，半径为：，在质量与电量相同的情况下，半径大说明速率大，即M的速度率大于N的速率，故B错误；C.洛伦兹力始终与速度的方向垂直，不做功，故C正确；D.粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，而周期为，M的运行时间等于N的运行时间，故D错误。故选：AC。11、答案：CD解析：A.粒子在磁场中受洛仑兹力作用，磁场是稳定不变的，如果磁场变化，会造成加速紊乱，故A错误；B.由可得粒子离开回旋加速器时的速度为：，与加速电压无关，故B错误；C.交流电的周期与粒子在磁场中圆周运动的周期相等，即：，故C正确；D.由可得粒子离开回旋加速器时的速度为：，由动能公式得：，故D正确。故选CD。12、答案：BCD解析：AB.根据带电粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，故B正确，A错误；C.在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有：，解得，故C正确；D.进入偏转电场后，有：，解得：，知越靠近狭缝P，r越小，比荷越大，故D正确。故选BCD。13、答案：（1）垂直纸面向外（2）负；S解析：A端发射出电子，知A端接高压电源的负极，洛伦兹力方向向下，根据左手定则知磁场的方向由C指向D，所以C为蹄形磁铁的S极。14、答案：M；1/2ER； 解析：粒子进入静电分析器后在电场力作用下偏转，故可知粒子带正电，极板M比极板N电势高才能使粒子加速。对于加速过程，有，在静电分析器中，由电场力充当向心力，则有，由上两式可知。在磁分析器中粒子由P到Q，直径；15、答案：（1）水平向右（2）垂直纸面向内（3）0.075T解析：（1）金属细杆在重力、安培力、细绳拉力作用下处于平衡状态，对金属杆受力分析可知拉力和重力合力水平向左，故安培力的方向水平向右；（2）根据左手定则，伸开左手，让磁感线穿过手心，大拇指指向向右，四指从垂直纸面向内，故电流方向垂直纸面向内。（3）根据安培力公式有： 则：①又②联立①②解得。16、答案：（1）2L（2）（3） 解析：（1）画出粒子运动的轨迹如图：由几何知识： 所以： （2）由洛伦兹力提供向心力，得： 所以：；（3）粒子运动的周期： 时间：。17、答案：（1）（2） 解析：（1）粒子在平行板式加速电场中被加速，由动能定理得： 粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图所示，由几何关系可得轨道半径： 由牛顿第二定律得： 解得： 粒子经过绝缘板时损失的动能： （2）若粒子做直线运动，则电场力要与洛伦兹力平衡，即 解得：，方向与x轴正方向斜向下成60°角粒子在第一象限做匀速圆周运动的周期为： 粒子在第一象限运动轨迹的圆心角为： 粒子在第一象限运动的时间为： 粒子在第四象限做匀速直线运动的时间为： 带电粒子在y轴的右侧运行的总时间为：