太康县第一高级中学2022-2023学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)

太康县第一高级中学2022-2023学年高二下学期3月月考物理试卷

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

一、单选题

1、如图甲所示为“海影号”电磁推进实验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。舰艇沿海平面截面图如图乙所示，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使得间海水内电流方向为，此时加一定方向的磁场，可使得间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向右前进，则(   )

A.所加磁场的方向应为水平向右

B.所加磁场的方向应为垂直纸面向外

C.所加磁场的方向应为垂直纸面向里

D.互换电源正负极的同时把磁场变为反向，能实现舰艇减速

2、质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量。让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔S无初速度地飘入电势差为U的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成三条“质谱线”。下列判断正确的是(   )

A.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚

B.进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚

C.在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚

D.三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚

3、如图所示，金属棒垂直于竖直金属导轨且与导轨接触良好，导轨间存在垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨上端与金属线圈M相连，金属线圈N用绝缘细线悬挂。要使线圈N有靠近线圈M的趋势，并产生如图方向的感应电流，下列可采用的操作是(   )

A.棒向上加速直线运动 B.棒向下加速直线运动

C.棒向上减速直线运动 D.棒向下减速直线运动

4、利用如图所示电路可以演示自感现象。其中L是自感线圈，直流电阻为零，、是两个二极管，二极管具有单向导电性（当正极电势高于负极电势时处于导通状态）。a、b、c是三个灯泡。实验中通过开关的通、断过程演示自感现象。下列关于该实验现象的描述正确的是(   )

A.接通开关S瞬间，a、b、c灯同时亮

B.接通开关S瞬间，b、c灯同时亮，a灯不亮

C.断开开关S瞬间，a、b、c灯同时熄灭

D.断开开关S瞬间，a、b灯亮，c灯熄灭

5、如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比，间接入220V的交流电。灯泡L的电阻恒为，额定电压为24V，定值电阻，，滑动变阻器R的最大阻值为。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(   )

A. B. C. D.

6、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的电动势e随时间t变化的图像如图所示，下列说法中正确的是(   )

A.时，穿过线圈平面的磁通量为零

B.此交流电在每1s内电流方向改变50次

C.耐压值为220V的电容器能够直接接在该交变电动势上

D.时，穿过线圈平面的磁通量为零

7、某时刻LC振荡电路中线圈内部的磁场方向和电容器极板的带电情况如图所示。以下说法正确的是(   )

A.电容器正在充电  B.线圈中的磁场能正在增加

C.线圈中的电流正在增大 D.线圈中的自感电动势正在阻碍电流增大

8、为营造更为公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被各考点广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪的蜂鸣器发出声响。已知某时刻，探测仪中电路里的电流的方向由b流向a，且电流强度正在增加过程中，则(   )

A.该时刻线圈的自感电动势正在减小

B.该时刻电容器下极板带正电荷

C.探测仪靠近金属时，金属被磁化

D.若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流

二、多选题

9、如图所示,半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一带负电粒子以速度射入磁场区域,速度方向垂直磁场且与半径方向的夹角为45°。当该带电粒子离开磁场时,速度方向刚好与入射速度方向垂直。不计带电粒子的重力,下列说法正确的是(   )

A.该带电粒子离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点

B.该带电粒子的比荷为

C.该带电粒子在磁场中的运动时间为

D.若只改变带电粒子的入射方向,则其在磁场中的运动时间变短

10、如图甲所示，用一根导线做成一个半径为r的圆环，其单位长度的电阻为，将圆环的右半部分置于变化的匀强磁场中，设磁场方向垂直纸面向里为正，磁感应强度随时间做周期性变化关系如图乙所示，则(   )

A.在时刻，圆环中有顺时针方向的感应电流

B.在0~时间内圆环受到的安培力大小、方向均不变

C.在时间内通过圆环横截面的电荷量为

D.圆环在一个周期内的发热量为

11、如图所示，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，有一匝数为匝的矩形金属线框，绕垂直磁场的轴以角速度匀速转动，线框电阻为，面积为，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只额定电压均为4V的灯泡和，开关S断开时，灯泡正常发光，理想电流表示数为0.02A，忽略温度对小灯泡阻值的影响，则下列说法正确的是(   )

A.原、副线圈的匝数比为12:1

B.灯泡的额定功率为0.96W

C.若开关S闭合，灯泡将变暗

D.若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为

12、 在如图所示的电路中，将开关S与b端连接，稳定后改为与a端连接，这样在线圈和电容构成的回路中将产生电磁振荡，若振荡周期为T，以开关与a端接触的瞬间为时刻，则(   )

A.时，电路中磁场的能量最大

B.时，振荡回路中电流最大，且从a经线圈流向d

C.时，电容器的电荷量最大

D.在到时间段内，电容器充电

三、实验题

13、甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。

（1）如图a，甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中同样能使指针向右偏转的有________。

A.闭合开关

B.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动

C.开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出

D.开关闭合时将A线圈倒置再重新插入B线圈中

（2）为确切判断B线圈中的感应电流方向，应在实验前先查明灵敏电流计_____________的关系。

（3）如图b，乙同学将条形磁铁从B线圈上方由静止释放，使其笔直落入B线圈中，多次改变释放高度，发现释放高度越高，灵敏电流计指针偏转过的角度越大。该现象说明了线圈中_________（选填“磁通量”“磁通量变化量”或“磁通量变化率”）越大，产生的感应电流越大。

（4）丙同学设计了如图c所示的装置来判断感应电流的方向。他先使用多用电表的欧姆挡对二极管正负极进行确认，某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转，说明此时黑表笔接触的是二极管的_________（选填“正极”或“负极”）。实验操作时将磁铁插入线圈时，只有灯____________（选填“C”或“D”）短暂亮起。

14、某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：

灵敏电流表（待改装），学生电源（电动势为E，内阻不计），滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC热敏电阻（PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为，，）。设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作。

（1）按电路图连接好实验器材；

（2）将滑动变阻器滑片P滑到______（填a或b）端，单刀双掷开关S掷于______（填c或d）端，调节滑片P使电流表______，并在以后的操作中保持滑片P位置不变，设此时电路总电阻为R，断开电路；

（3）容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关。请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式________（用题目中给定的符号表示）；

（4）根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表。根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在________（填“左”或“右”）侧，刻度线分布是否均匀？________（填“是”或“否”）。

四、计算题

15、如图，在坐标系的第二象限存在匀强磁场，磁场方向垂直于平面向里；第三象限内有沿x轴正方向的匀强电场；第四象限的某圆形区域内存在一垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为第二象限磁场磁感应强度的4倍。一质量为m、带电荷量为的粒子以速率v自y轴的A点斜射入磁场，经x轴上的C点以沿y轴负方向的速度进入电场，然后从y轴负半轴上的D点射出，最后粒子以沿着y轴正方向的速度经过x轴上的Q点。已知，，，，不计粒子重力。

（1）求第二象限磁感应强度B的大小；

（2）求粒子由A至D过程所用的时间；

（3）试求粒子在第四象限圆形磁场区域的轨迹半径、及该圆形磁场区域的最小面积。

16、如图所示，匀强磁场的磁感强度为，边长为的正方形线圈abcd，匝数匝，线圈电阻为。绕对称轴垂直于磁感线匀速转动，角速度。求：

（1）从图示位置开始计时，线框内感应电动势e的瞬时表达式；

（2）从图示位置转过90°的过程中，通过导线横截面的电量为多少？

（3）从图示位置转过90°的过程中，驱动力对线圈做的功为多少？

参考答案

1、答案：B

解析：ABC.海水中电流方向从M流向N，船向右运动，则船受到海水对船的作用力向右，根据牛顿第三定律可知，海水所受的安培力方向向左，再根据左手定则可知，磁场方向应为垂直纸面向外，故AC错误，B正确；

D.互换电源正负极的同时把磁场变为反向，根据左手定则可知，海水所受的安培力方向不变，不能实现舰艇减速，故D错误。

故选B。

2、答案：A

解析：A.粒子经电场加速，由动能定理可得

解得

氕、氘、氚电荷量相同，质量依次增大，所以进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚，故A正确；

B.由于电场做功相同，所以氕、氘、氚进入磁场的动能相同，故B错误；

C.粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力

解得

粒子运动时间

所以，在磁场中运动时间由小到大排列的顺序是氕、氘、氚，故C错误；

D.由上述可知，粒子在磁场中的运动半径

可知，三条“质谱线”依次排列的顺序是氚、氘、氕，故D错误。

故选A。

3、答案：C

解析：AB.线圈N有靠近线圈M的趋势，根据楞次定律，说明M中的电流减小，导致N中的磁通量减小，由法拉第电磁感应定律，所以ab棒做减速运动，故AB错误；

CD.N中产生如图所示的电流，由右手螺旋定则可得，线圈N左端施S极，右端是N极，要使MN靠近，那么M的右端是N极，左端施S极，则ab棒中的电流方向应该是从b到a；若ab棒向上运动时，由右手定则可得ab棒中的电流方向是从b到a，若ab棒向下运动时，由右手定则可得ab棒中的电流方向是从a到b；故C正确，D错误。

故选C。

4、答案：D

解析：AB.接通开关S瞬间，正向导通，c灯立刻亮；通过自感线圈的电流不能突变，a灯不会立刻亮；反向，不导通，b灯不亮，故A、B错误；

CD.断开开关S瞬间，c灯立刻熄灭，通过自感线圈的电流不能突变，感应电流沿原方向通过a灯后通过灯和二极管，a、b灯亮，故C错误，D正确。

故选D

5、答案：C

解析：灯泡正常工作时，副线圈的输出电流为

则原线圈的输入电流为

定值电阻两端电压为

原线圈的输入电压为

则副线圈的输出电压为

定值电阻两端电压为

通过定值电阻的电流为

则滑动变阻器接入电路的电阻为

故选C。

6、答案：D

解析：A.时，感应电动势为零，此时线圈处在中性面上，线圈平面与磁场方向垂直，通过线圈的磁通量最大，故A错误；

B.交变电流的周期，在一个周期内电流改变两次，故1s内电流方向改变100次，故B错误；

C.交变电动势的最大值为，耐压值为220V的电容器不能直接接在该交变电动势上，故C错误；

D.时，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈平面的磁通量为零，故D正确；

故选D。

7、答案：A

解析：A.由题图中自感线圈中的磁场方向可以判断电路中的电流方向指向电容器的下极板，故电容器充电，A正确；

B.电容器充电过程中线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，B错误；

C.由于线圈的自感作用，电容器放电时，放电电流由0逐渐增大，到放电完毕时，放电电流最大；电容器充电时，充电电流逐渐减小，充电完毕时电路中电流为0，C错误；

D.线圈中的自感电动势正在阻碍电流减小，D错误。

故选A。

8、答案：A

解析：A.某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在增加过程中，电场能减小，磁场能增加，故自感电动势阻碍电流的减小，则该时刻线圈的自感电动势正在减小，故A正确；

B.电流的方向由b流向a，且电流强度正在增加过程中，电容器放电，由右手螺旋定则判断，电容器下极板带负电，故B错误；

C.若探测仪靠近金属时，含有铁等磁性金属会发生磁化，其他金属不行，故C错误；

D.此时电流强度正在增大过程中，虽然探测仪与金属保持相对静止，金属也会产生感应电流，故D错误。

故选A。

9、答案：BD

解析：A、带负电的粒子在磁场中的运动轨迹如图所示:

从图像上可以看出该带电粒子离开磁场时速度方向的反向延长线不通过O点,故A错;

B、有几何关系知,轨迹所对的圆心角为90°,且轨迹的圆心O刚好在圆形磁场的边界上,所以轨迹的半径为，由，可求得:,故B对;

C、运动时间等于弧长除以速度,即,故C错;

D、有图可知,此时轨迹圆弧对应的弦长最长,等于磁场区域的直径,所以在磁场中运动时间也就最长,若改变入射角度,则运动时间变短,故D对;

故选BD.

10、答案：AC

解析：A.在时刻，圆环中磁通量为零，但正在增加，故磁通量的变化率不为零，故有感应电动势，根据楞次定律，感应电流的磁场向里，故感应电流是顺时针方向，故A正确；

B.在0~时间内，磁通量均匀变化，故感应电动势是恒定的，感应电流大小和方向不变，根据安培力的计算公式

B在变化，所以安培力是变化的，故B错误；

C.根据公式

可得在时间内，通过圆环横截面的电荷量为

故C正确；

D.在一个周期内，磁通量的变化率的大小是固定的，故感应电流的大小是固定的，电流大小为

故一个周期内产生的焦耳热为

故D错误。

故选AC。

11、答案：ABC

解析：D.线圈转动过程中，产生的感应电动势的最大值为

所以从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为

故D错误；

AB.线框转动过程中产生的电动势的有效值为

开关S断开时，灯泡正常发光，理想电流表示数为0.02A，此时变压器原线圈两端的电压为

根据原副线圈电压与匝数的关系可得

灯泡的额定功率为

故AB正确；

C.若开关S闭合，并联电阻变小，回路中电流变大，线框内电压变大，所以原副线圈两端的电压变小，灯泡将变暗，故C正确。

故选ABC。

12、答案：BC

解析：开关S先与b连接，电容器C充电，上级板带正电，下级板带负电，开关S再与a连接开始计时，此时振荡回路中电荷量最大，电流为0，如图所示

A.时刻，线圈中的电流为0，无法激发磁场，磁场的能量为0，A错误；

B.时刻，振荡回路中电流最大，电容器从初始时刻放电结束，电流方向为a到d，B正确；

C.时刻，电容器反向充电结束，电荷量达到最大，C正确；

D.到时间段内，电容器反向放电，D错误。

故选BC。

13、答案：（1）CD；（2）指针偏转方向与流入电流方向；（3）磁通量变化率（4）负极；C

解析：

14、答案：（2）a；c；满偏（3）（4）右；否

解析：（2）根据实验的原理可知,需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值,结合滑动变阻器的使用注意事项可知,开始时需要将滑动变阻器滑片P滑到a端,以保证电流表的使用安全;然后将单刀双掷开关S掷于c端,调节滑片P使电流表满偏,设此时电路总电阻为R,断开电路.

（3）当温度为t时,热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为,根据闭合电路的欧姆定律可得.

（4）由上式可知,温度越高,电流表中的电流值越小,所以低温刻度在表盘的右侧;由于电流与温度的关系不是线性关系,所以表盘的刻度线是不均匀的.

15、答案：（1）

（2）

（3）

解析：解：（1）由题意画出粒子轨迹图，如图所示

粒子在第二象限做匀速圆周运动，设粒子在第二象限磁场中做匀速圆周运动的半径为r，由牛顿第二定律有

由几何关系有

可得

联立以上各式得

（2）设粒子在第二象限磁场中运动的时间为，AC弧对应的圆心角为α，由几何关系知

解得

由运动学公式有

粒子在第三象限做类平抛运动，设粒子在第三象限电场中运动的时间为，y轴方向分运动为匀速直线运动有

解得

所以粒子由A至D过程所用的时间为

（3）粒子在C到D过程中，x轴方向匀加速运动的加速度为a，有

则有

则

设粒子在第四象限磁场中做匀速圆周运动的半径为，由牛顿第二定律有

结合（1）解得

故粒子在第四象限运动的轨迹必定与速度所在直线相切，由于粒子运动轨迹半径为d，故粒子在第四象限运动的轨迹是如图所示的轨迹圆

该轨迹圆与速度所在直线相切于M点、与速度所在直线相切于N点，连接，由几何关系可知

由于M点、N点必须在磁场内，即线段在磁场内，故可知磁场面积最小时必定是以为直径(如图所示)的圆。即面积最小的磁场半径为

则有

16、答案：（1）

（2）

（3）

解析：解：（1）感应电动势最大值

图示位置线圈平面与中性面垂直，从图示位置开始计时，线框内感应电动势瞬时表达式为

（2）从图示位置转过90°的过程中，通过导线横截面的电量为

（3）该交变电流的有效值为

从图示位置转过90°的过程中，驱动力对线圈做的功为