安徽省定远中学2022-2023学年高二下学期4月第三次检测物理试卷（含答案）

安徽省定远中学2022-2023学年高二下学期4月第三次检测物理试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、图甲是一个磁悬浮地球仪，它的原理如图乙所示，上方的地球仪内有一个永磁体，底座内有一个线圈，线圈通上电，地球仪就可以悬浮起来。下列说法正确的是(   )

A.线圈中应通入大小不断变化的电流

B.将地球仪上下位置翻转，仍可以继续保持悬浮

C.若增大线圈中的电流，稳定后地球仪悬浮的高度将会上升

D.若增大线圈中的电流，稳定后地球仪受到的磁力增大

2、如图所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在长为L的虚线框内，边长为d的正方形闭合线圈在外力作用下由位置1匀速穿过磁场区域运动到位置2，若，则在运动过程中线圈中的感应电流随时间变化的情况可以用以下哪幅图像来描述(   )

A.  B.

C.  D.

3、如图所示，O-xyz坐标系中，地球磁场沿y轴正方向；环形金属线圈在yOz平面内且以O为中心；O处xOy平面内有一小磁针（图中未画出），可绕z轴在xOy平面自由转动；当环形线圈中的电流为4.0A时，磁针与x轴正方向的夹角为45°。已知线圈通有恒定电流时，环形电流在O点产生磁场的磁感应强度大小和电流大小成正比，若要使小磁针与x轴正方向的夹角变为53°，则线圈中的电流大小为(   )

A.1.2A B.1.5A C.2.5A D.3.0A

4、如图甲所示，在同一平面内有两个圆环A、B，圆环A将圆环B分为面积相等的两部分，以甲图中A环电流沿顺时针方向为正，当圆环A中的电流如图乙所示变化时，下列说法正确的是(   )

A.B中始终没有感应电流

B.B中有顺时针方向的感应电流

C.B中有逆时针方向的感应电流

D.B中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向

5、磁流体发电是一项新兴技术，下图是它的原理示意图：平行金属板M、N之间有很强的匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负离子）喷入磁场，M、N两板间便产生电压。如果把M、N连接阻值为R的电阻，M、N就是直流电源的两个电极。设M、N两板间的距离为d，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入M、N两板之间，则下列说法中正确的是(   )

A.N是直流电源的负极 B.流过电阻的电流为

C.电源的电动势为 D.电源的电动势为

6、如图所示为一“滤速器”装置示意图，a、b为水平放置的平行金属板，板间距离为d，为了选取具有某种特定速率的粒子，可在a、b间加上大小为U电压，并沿垂直于纸面的方向加一大小为B匀强磁场，使所选粒子仍能够沿水平直线OOˈ运动．现让一束具有各种不同速率带电荷量为+q的粒子（不计重力），沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间，最后适合条件的粒子从Oˈ射出，关于粒子运动过程分析正确的是(   )

A.若磁场方向垂直纸面向里，a板电势低于b板

B.若磁场方向垂直纸面向外，a板电势高于b板

C.粒子沿直线OOˈ做匀速运动，最后从O'射出速度大小为

D.粒子沿直线OOˈ做匀速运动，最后从O'射出速度大小为

7、如图甲所示，一直径为0.4m、电阻为0.1Ω的闭合铜环静止在粗糙斜面上，CD为铜环的对称轴，CD以下部分的铜环处于磁感应强度B方向垂直斜面且磁感线均匀分布的磁场中，铜环始终保持静止。取向上为磁场的正方向，B随时间t变化的图象如图乙所示，取，则(   )

A.时铜环中没有感应电流

B.时铜环中有沿逆时针方向的感应电流（从上向下看）

C.在1～3s内铜环受到的摩擦力先增大后减小

D.时铜环将受到大小为、沿斜面向下的安培力

二、多选题

8、如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，所加磁场的磁感应强度为B，用来加速质量为m、电荷量为q的质子，质子从下盒的质子源由静止出发，回旋加速后，由A孔射出，则下列说法正确的是(   )

A.回旋加速器加速完质子在不改变所加交变电压和磁场情况下，不可以直接对氦核进行加速

B.只增大交变电压U，则质子在加速器中获得的最大能量将变大

C.回旋加速器所加交变电压的频率为

D.加速器可以对质子进行无限加速

9、如图所示，在光滑绝缘的水平面上的两平行虚线之间存在竖直向上的匀强磁场（俯视如图），单匝正方形闭合线框ABCD从磁场左侧向右运动，以大小为的速度开始进入磁场，当AB边穿出磁场右边界时线框的速度大小为。假设线框在运动过程中CD边始终平行于磁场边界，磁场的宽度大于正方形的边长。关于线框整个运动过程，下列说法正确的是*

A.线框ABCD进入磁场时所受安培力方向向左，穿出磁场时所受安培力方向向右

B.线框ABCD全部进入磁场后到CD边离开磁场前，线框做匀速运动

C.线框ABCD在进入磁场过程中和穿出磁场过程中通过导线某截面的电量大小相等

D.线框ABCD进入磁场和出磁场的过程中产生的焦耳热之比为5:3

10、（多选）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的为已知量。则金属框转动一周(   )

A.框内电流方向不变 B.电动势的最大值为

C.流过电阻的电荷0 D.电阻产生的焦耳热

三、实验题

11、我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。

（1）如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道_____。

（2）如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转。电路稳定后，若向左移动滑片，此过程中电流表指针向偏转，若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向_____偏转（均选填“左”或“右”）。

（3）某同学按图丙完成探究实验，在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，要避免电击发生，在拆除电路前应_____（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。

12、某同学利用电流传感器探究电容器的对电感和电阻的放电情况。电路图如图甲所示，电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。

（1）第一次探究中该同学先将开关投掷1，待电路稳定后再掷向3，得到的电流图像如图乙所示，该同学从图像的面积（小格子的个数）计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是(   )

A.若已知电源电动势，可知该电容器的电容

B.若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短

C.电阻R增加，图像的面积将增大

D.电容器在放电过程中，两端电压保持不变

（2）第二次探究中，该同学先将开关掷向1，待电路稳定后再掷向2，探究LC振荡电路的规律。

 ①若仅将电源电动势增大，则LC振荡电路的频率将____（填“增大”、“减小”或“不变”）

 ②若已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L，为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标，为纵坐标的坐标纸上，如图中用“●”表示作图点。

 ③根据图中给出的数据点作出与C的关系图线；

 ④求得L的值是_______H。

四、计算题（本大题共3小题，共42分）

四、计算题

13、如图所示，在倾角为的斜面上，固定一宽的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势，内阻，一质量的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度、垂直于斜面向上的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）.金属棒与金属导轨间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，要使金属棒恰好不沿导轨上滑，取求：

（1）金属棒所受到的安培力大小；

（2）滑动变阻器R接入电路中的阻值．

14、如图所示，光滑导轨竖直放置，匀强磁场的磁感应强度为，磁场方向垂直于导轨平面向外，导体棒ab的长度与导轨宽度均为，电阻。导轨电阻不计，当导体棒紧贴导轨匀速下滑时，均标有“6V  3W”字样的两小灯泡恰好正常发光，求：

（1）通过ab的电流的大小和方向；

（2）ab运动速度的大小；

（3）电路的总功率。

15、如图所示，MN和PH为一磁感应强度为B、水平宽度为L的有界匀强磁场的边界，磁场的上下边是无界的，磁场方向垂直纸面向外，磁场两边都存在一个电场强度为E的匀强电场，但磁场左边的电场方向竖直向上，右边的电场方向水平向右且往右边方向无界。一带电荷量为-q、质量为m、重力不计的粒子从电场中的Q点以的初速度水平进入电场。当粒子进入磁场时其速度与MN边界成45°夹角，最后粒子垂直边界PH离开磁场。试求：

（1）粒子进入匀强磁场时速度v的大小以及匀强磁场磁感应强度B的大小；

（2）粒子在右边电场中运动的时间；

（3）若当粒子从右边电场出来后再次进入磁场时，立即改变匀强磁场的磁感应强度大小，要粒子在以后的运动中不能进入磁场左边的电场，试求匀强磁场磁感应强度变化后应满足的条件。

参考答案

1、答案：C

解析：A.地球仪能悬浮，受力平衡，所以线圈中通的是直流电，大小不变，故A错误；

B.地球仪悬浮利用了同名磁极相斥，将地球仪上下位置翻转，地球仪将被吸引，不能悬浮，故B错误；

CD.若增大线圈中的电流，产生的磁场磁感应强度变强，地球仪上升到合适的高度后，斥力与重力重新平衡，再次悬浮，故C正确，D错误。故选C。

2、答案：D

解析：当线圈向右移动，进入磁场的过程中，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知产生逆时针方向的电流，根据可知电流大小恒定；

当完全进入磁场时，穿过线圈的磁通量不变，则不产生感应电流；

当离开磁场时，磁通量减小，根据右手定则可知产生顺时针方向的电流，根据可知电流大小恒定，故ABC错误，D正确。故选：D。

3、答案：D

解析：由题意可知，电流为4.0A时，环形电流在O点的磁感应强度与地磁场磁感应强度等大，环形电流在O点产生磁场的磁感应强度大小和电流大小成正比，则可得

可得，故ABC错误，D正确。故选D。

4、答案：B

解析：由安培定则可知，环A产生的磁场分布，环内垂直纸面向里，环外垂直纸面向外，由于内部的磁场大于外部的磁场，由矢量的叠加原理可知B环总磁通量向里；当导线中的电流强度I逐步减小时，导致环产生感应电流。根据楞次定律，则有感应电流的方向顺时针；

同理，当导线中的电流强度I反向逐步增大时，导致环产生感应电流。根据楞次定律，则有感应电流的方向顺时针。故B正确，ACD错误；故选：B。

5、答案：C

解析：A.等离子体进入磁场后，根据左手定则，知正离子向下偏，负离子向上偏，所以N板带正电，成为直流电源的正极，故A错误；

BCD.最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有，所以电动势

流过电阻的电流，故B、D错误，C正确。故选C。

6、答案：C

解析：A、若磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则，洛伦兹力向上，根据平衡条件，电场力向下，故a板带正电，b板带负电，a板电势高于b板，故A错误；

B、若磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则，洛伦兹力向下，根据平衡条件，电场力向上，故a板带负电，b板带正电，a板电势低于b板，故B错误；

CD、粒子沿直线OO'做匀速运动，根据平衡条件，有：，解得：，故C正确，D错误；故选：C。

7、答案：D

解析：A.根据法拉第电磁感应定律有，由图乙知：时，得，根据闭合电路欧姆定律知：铜环中有感应电流，故A错误；

B.时，穿过铜环的磁通量正在减少，根据楞次定律知，铜环中感应电流方向沿顺时针方向（从上向下看），故B错误；

C.1～3s时间内，磁感应强度变化率不变，则感应电流不变，磁感应强度先减小后增大，根据楞次定律的可知，安培力先向下减小后向上增大，则摩擦力方向向上，逐渐减小，后续可能方向向下逐渐增大，故C错误；

D.时，穿过铜环的磁通量正在减少，根据楞次定律知，铜环中感应电流方向沿逆时针方向（从上向下看），根据左手定则知，铜环受到的安培力方向沿斜面向下，有效长度为，，故D正确。

8、答案：AC

解析：A、因质子与α粒子比荷不等，在磁场的运动周期发生变化，即在磁场的周期与在电场的周期不相等，不满足回旋加速器的工作原理，故A正确；

B、由得，则粒子离开回旋加速器的最大动能，是一定的，与加速电压无关，故B错误；

C、质子在回旋加速器磁场中运动的频率和高频交流电的频率相等，由知，交变电压的频率为，故C正确；

D、质子出回旋加速器的速度最大，此时的半径为R，由洛伦兹力提供向心力得：，所以当轨道半径最大时，最大速度为，所以不能无限制的加速质子，故D错误；故选：AC。

9、答案：BCD

解析：A.根据楞次定律，线框进出磁场的过程安培力方向都向左，选项A错误；

B.当线圈完全进入磁场后，做匀速运动，选项B正确；

C.根据，可知进出磁场通过某截面的电量大小相等，故选项C正确；

D.根据动量定理，，可知进出磁场安培力的冲量相同，由动量定理可得线框完全进入磁场时的速度为，

故进入磁场的过程中产生的焦耳热为，

出磁场的过程中产生的焦耳热为，故，选项D正确。

故选BCD。

10、答案：ABD

解析：A.由乙图像可知，框内电流方向不变，故A正确；

B.由图乙可知，电动势的最大值为，故B正确；

C.线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为：，

则金属框转过一周流过电阻的电荷量为：，故C错误；

D.因为，则，根据焦耳定律，可知金属框转过一周电阻产生的焦耳热为：，故D正确。

故选ABD。

11、答案：（1）电流表指针偏转方向与电流方向间的关系

（2）右；左

（3）断开开关

解析：（1）如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系；

（2）如图乙所示，实验中发现闭合开关时，穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向右偏；

电路稳定后，若向左移动滑动触头，通过线圈A的电流增大，磁感应强度增大，穿过线圈B的磁通量增大，电流表指针向右偏转；

若将线圈A抽出，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向左偏转；

（3）在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路A线圈时，线圈A中的电流突然减少，从而出现断电自感现象，线圈中会产生自感电动势，进而突然会被电击了一下；为了避免此现象，则在拆除电路前应断开开关。

12、答案：（1）A

（2）不变

（3）

（4）

解析：（1）A、电容器电荷量Q通过图像面积求出，若已知电源电动势E，则有，可求出电容器的电容C，故A正确；

B、若只增大电阻箱R的阻值，放电电流会减小，导致电容器放电的时间将变长，故B错误；

C、电阻R增加，电容器的带电量不变，图像的面积不变，故C错误；

D、电容器在放电过程中，两端电压逐渐减小，故D错误。

故选A。

（2）①LC振荡电路的频率为，与电源电动势无关，故频率不变。

③作图如下：

④根据，则，所以的斜率为，

则有，

解得。

13、答案：（1）1.25N

（2）2Ω

解析：（1）金属棒受重力、支持力、沿导轨向上的安培力、沿导轨向下的摩擦力，因要使金属棒恰好不沿导轨上滑，知摩擦力为最大静摩擦力，且金属棒受力平衡，则有：

则有金属棒所受到的安培力大小为：；

（2）根据安培力公式有：，

得：，

设变阻器接入电路的阻值为R，根据闭合电路欧姆有：，

计算得出：。

14、答案：（1）1A，由b到a

（2）70m/s

（3）7W

解析：（1）每个小灯泡中的电流为：

则ab中的电流为：

由右手定则得知通过ab棒的电流方向为由b到a；

（2）根据闭合电路欧姆定律得：

ab产生的感应电动势为：

由，知ab的运动速度

（3）电路的总功率为：

15、答案：（1）

（2）

（3）

解析：（1）粒子轨迹如图1所示，

粒子进入磁场时的速度：，

粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由几何知识得：，

洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，

解得：；

（2）粒子在右侧电场做类竖直上抛运动，

粒子在右侧电场的运动时间：；

（3）粒子运动轨迹与磁场左边界相切时粒子恰好不能进入左侧电场，如图2

此时粒子轨道半径：，

洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，

解得：，

磁感应强度需要满足的条件是：。