甘肃省张掖市某重点校2023-2024学年高二上学期9月月考物理试题

物理

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共8页，总分100分，考试时间90分钟。

第Ⅰ卷（选择题 共40分）

一、选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1.如图所示，线圈abcd在匀强磁场区域EFGH中，下列情况下线圈中不能产生感应电流的是（    ）

A.把线圈变成圆形（周长不变） B.使线圈在磁场中加速平移

C.使磁场增强或减弱  D.使线圈以过ab的直线为轴旋转

2.如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成闭合回路。回路所围区域内有垂直于纸面向里的磁场，螺线管正下方水平桌面上有一个导体圆环。回路所围区域内磁场的磁感应强度B按哪种图像所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场力（    ）

A. B. C. D.

3.如图甲所示，固定的长直导线与固定的半圆形闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流I随时间t的变化关系如图乙所示，长直导线中电流向上，下列说法正确的是（    ）

A.线框中会产生顺时针方向的电流 B.线框受到的安培力方向水平向左

C.线框中电流随时间均匀增大 D.线框中感应电流的电功率恒定

4．如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通有如图乙所示的变化电流，t=0时刻电流沿逆时针方向（图中箭头所示）。关于线圈B的电流方向和所受安培力产生的效果，下列说法中正确的是（    ）

A.在时间内，线圈B中有沿顺时针方向的电流，且线圈B有收缩的趋势

B.在时间内，线圈B中有沿逆时针方向的电流，且线圈B有扩张的趋势

C.在时间内，线圈B中有沿顺时针方向的电流，且线圈B有收缩的趋势

D.在时间内，线圈B中有沿逆时针方向的电流，且线圈B有扩张的趋势

5.如图所示，两平行光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上，空间中存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场（图中未画出），劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与质量为m的水平直导体棒ab的中点相连，弹簧与导轨平面平行并始终与导体棒ab垂直，导体棒ab垂直跨放在两导轨上，闭合开关后导体棒ab保持静止，弹簧处于原长状态。断开开关，将电源极性调转﹐用外力使导体棒ab沿导轨平面往下平移x，再次闭合开关并撤掉外力，导体棒ab依然保持静止。弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，则x为（    ）

A. B. C. D.0

6.如图所示，空间某区域存在相互正交的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，电场方向竖直向上，将相距很近的两带电小球a、b同时向左、右水平抛出，二者均做匀速圆周运动，经过一段时间，两球碰撞﹐碰后瞬间速度均为零。已知两球的电荷量分别为、，质量分别为、，不考虑两球之间的相互作用力。下列说法正确的是（    ）

A.两球均带负电  B.

C.两球做圆周运动的周期一定相等 D.两球做圆周运动的轨迹半径一定相等

7.如图所示，半径为R的光滑半圆形绝缘轨道固定在竖直平面内，轨道所在空间存在磁感应强度大小为B、方向垂直于轨道平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）由轨道左端A处无初速度滑下﹐当小球滑至轨道最低点C时，给小球再施加一始终水平向右的外力F，使小球能保持不变的速率滑过轨道右侧的D点。若轨道两端等高，小球始终与轨道接触，重力加速度为g，则下列判断正确的是（    ）

A.小球在C点受到的洛伦兹力大小为

B.小球在C点对轨道的压力大小为3mg

C.小球从C到D的过程中，外力F的大小保持不变

D.小球从C到D的过程中，外力F的功率逐渐增大

8.如图所示，真空室内存在磁场方向垂直于纸面向里、磁感应强度的大小为B=0.30T的匀强磁场。磁场内有一块较大的平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离为l=32cm处，有一个点状的α粒子放射源S，它能向各个方向发射α粒子，带正电的α粒子速度都是。已知α粒子的电荷量与质量之比为，现只考虑在纸面内运动的α粒子，则感光板ab上被α粒子打中区域的长度为（    ）

A.40cm B.30cm C.35cm D.42cm

二、选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9.如图所示，边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界OA上有一粒子源S。某一时刻，从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子（不计粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界OC射出磁场。已知，从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于（T为粒子在磁场中运动的周期），则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间可能为（    ）

A. B. C. D.

10.如图所示，导电物质为电子的霍尔元件样品置于磁场（图中未画出）中，表面与磁场方向垂直，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关、闭合后，三个电表都有明显示数，下列说法正确的是（    ）

A.穿过霍尔元件的磁场方向向下

B.接线端2的电势高于接线端4的电势

C.仅将电源、反向接入电路，电压表的示数不变

D.若适当减小接入电路的电阻，增大接入电路的电阻，则电压表示数一定增大

11.如图所示，abcd是边长为L且对角线ac竖直的正方形区域，该区域内存在垂直于abcd平面的匀强磁场（图中未画出）和平行于cb边斜向上的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电小球从a点正上方高h处由静止释放后，恰好能沿直线ac匀速穿过正方形区域。小球可视为质点，重力加速度大小为g。由此可知（    ）

A.磁场方向垂直于abcd平面向里 B.磁场方向垂直于abcd平面向外

C.匀强电场的电场强度大小为 D.从a到c，小球的电势能增加

12.如图所示，金属杆ab静止放在水平固定的“U”形金属框上，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。当磁感应强度均匀增大时，金属杆ab总保持静止，则（    ）

A.金属杆ab中感应电流方向是从b到a B.金属杆ab中感应电流均匀增大

C.金属杆ab所受安培力方向水平向左 D.金属杆ab所受安培力大小均匀增大

第Ⅱ卷（非选择题 共60分）

三、非选择题：本题共5小题，共60分。

13.（10分）为准确测量一小量程电流表（量程为1mA，内阻约为500Ω）的内阻，设计如图所示的电路图，其中。

（1）闭合前，的滑片置于最左端，断开。接通后，的滑片置于适当位置，调节为100Ω，调节为1200Ω，然后接通，发现接通前后小量程电流表的示数始终不变，则可知小量程电流表的内阻为________Ω。

（2）若将该小量程电流表改装为量程为0.6A的电流表A，则需要________（填“串联”或“并联”）一个电阻，改装后电流表A的内阻为________Ω。

（3）用改装后的电流表A、电压表（量程为0~3V，内阻约为3kΩ）、滑动变阻器（0~10Ω）、电源（电动势为3V，内阻约为2Ω）来测量电阻R（约10Ω）的阻值，且要求实验从零开始并测量多组数据，下列电路图符合实验要求的是________。（填正确答案标号）

A. B. C. D.

（4）若实验中读出的一组数据为（2.00V，0.20A），由这组数据计算出R的阻值为________Ω。

14.（10分）如图甲所示，两根足够长的光滑平行导轨间距为L=0.3m，在导轨间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。一根直金属杆MN在外力F作用下以大小为v=2m/s的速度向左做匀速运动，金属杆MN始终与导轨垂直且接触良好。导轨左端接阻值为R=2Ω的定值电阻，b端接地，金属杆MN接在导轨间的阻值为，导轨的电阻可忽略。

（1）求图甲中a、b两点间的电压U和外力F的功率；

（2）如图乙所示，一个匝数为n=100匝的圆形线圈，面积为，阻值为。在线圈中存在面积为垂直于线圈平面向外的匀强磁场区域，匀强磁场的磁感应强度随时间t变化的关系如图所示。求图乙中a、b两点间的电压U'。

15.（11分）如图所示，在xOy平面中的第一象限内，x=4d处竖直放置一个长为的粒子吸收板MN，在MN左侧存在垂直于纸面向外的磁感应强度大小为B的匀强磁场。在原点O处有一粒子源，可沿y轴正方向射出质量均为m、电荷量均为q的不同速率的带正电粒子，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。

（1）若射出的粒子能打在MN板上，求粒子的速率v的取值范围；

（2）若在点处放置一粒子回收器，在N、C间放一挡板（粒子与挡板碰撞无能量损失），为回收恰从N点进入MN右侧的粒子，需在MN右侧加一垂直于纸面向外的匀强磁场（图中未画出），求此匀强磁场的磁感应强度大小。

16.（14分）如图所示，在矩形区域abcd内存在竖直向上的匀强电场，在bc右侧Ⅰ、Ⅱ两区域存在匀强磁场，、、是磁场的边界（bc与重合），两磁场区域宽度相同，方向如图所示，区域Ⅰ的磁感应强度大小为。一电荷量为q质量为m（重力不计）的正点电荷从ad边中点以初速度沿水平方向进入电场，点电荷恰好从b点进入磁场，经区域Ⅰ后又恰好从与b点同一水平高度处进入区域Ⅱ。已知ab的长度是bc长度的倍。

（1）求点电荷到达b点时的速度大小；

（2）求磁场区域Ⅰ的宽度L；

（3）要使点电荷在整个磁场中运动的时间最长，求区域Ⅱ的磁感应强度大小的最小值。

17.（15分）如图所示，在平面直角坐标系xOy平面内的水平x轴上方存在电场强度大小为、方向平行于x轴向右的匀强电场，在第二象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场，在x轴下方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场、大小与方向都未知的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的小球从y轴上的P点无初速度释放，释放后小球从第一象限进入第四象限后做匀速圆周运动，运动轨迹恰好与y轴相切，重力加速度为g。

（1）求x轴下方匀强电场电场强度的大小与方向；

（2）求小球第二次穿过x轴的位置与第三次穿过x轴的位置之间的距离；

（3）若让小球从y轴上的Q点（图中未标出）无初速度释放，小球第二次穿过x轴后进入第二象限做直线运动，恰好又回到Q点。求第二象限中匀强磁场的磁感应强度B的大小。

一、选择题

1.B  2.A  3.D  4.D  5.C  6.C  7.D  8.A

二、选择题

9.CD  10.AC  11.BD  12.CD

三、非选择题

13.（1）600（2分）

（2）并联（2分）  1（2分）

（3）D（2分）

（4）9（2分）

14.解：（1）MN做切割磁感线运动，产生的感应电动势

（1分）

MN中的电流大小为

（1分）

a、b两点间的电压为

（1分）

外力F的功率为

（1分）

解得（1分）

（2）穿过圆形线圈的磁通量发生变化，产生的感应电动势为

（2分）

由闭合电路欧姆定律得

（1分）

由欧姆定律得

（1分）

解得（1分）

15．解：（1）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示

①设打在吸收板MN的下边界M点的粒子的速率为，由此关系得粒子的运动轨迹半径

（1分）

由洛伦兹力提供向心力得

（1分）

联立解得

②设打在吸收板MN的上边界N点的粒子的速率为，由几何关系得粒子的运动轨迹半径

（1分）

由洛伦兹力提供向心力得

（1分）

联立解得

能打在MN上的粒子的速率需满足

（1分）

（2）经过N点的粒子能够到达C点，设此匀强磁场的磁感应强度大小为B'，由几何关系得粒子的运动轨迹半径

（2分）

由洛伦兹力提供向心力得

（2分）

联立解得（2分）

16.解：（1）设点电荷进入磁场时的速度大小为v，与水平方向成角﹐由类平抛运动的规律得

（2分）

解得（1分）

则（1分）

（2）设点电荷在区域Ⅰ中的轨迹半径为，由洛伦兹力提供向心力得

（2分）

解得（1分）

轨迹如图甲所示，由几何关系得

（1分）

（3）当点电荷与边界相切且不从区域Ⅱ右边界离开磁场时，点电荷在磁场中运动的时间最长，设区域Ⅱ磁感应强度最小时，对应的轨迹半径为，轨迹如图乙所示，由洛伦兹力提供向心力有

（2分）

根据几何关系有

（2分）

联立解得（2分）

17.解：（1）小球在第四象限做匀速圆周运动，有

（1分）

解得（1分）

小球无初速度释放后进入第一象限﹐故小球带正电，可得x轴下方电场强度方向竖直向上（1分）

（2）小球在第一象限做匀加速直线运动，对小球有

（1分）

由运动学公式得

（1分）

（1分）

解得，

小球再次回到第一象限做类平抛运动，运动轨迹如图甲所示

在竖直方向有

（1分）

在水平方向有

（1分）

（1分）

解得（1分）

（3）设x轴下方匀强磁场的磁感应强度大小为，从P点释放的小球进入磁场，有

（1分）

小球从Q点释放后的运动轨迹如图乙所示，设Q点离坐标原点的距离为，对从Q点释放的小球，进入第四象限时的速度为，同理可得

从Q点释放的小球进入x轴下方，做匀速圆周运动，有

（1分）

从Q点释放的小球在第二象限做直线运动，电场力和重力的合力与洛伦兹力大小相等，速度方向与x轴夹角，有

（1分）

电场力和重力的合力与洛伦兹力方向相反﹐则MQ与NQ必然垂直，由几何关系得

（1分）

解得（1分）