陕西省渭南市华州区咸林中学2023-2024学年高二上学期第三次月考物理试题（解析版）

这是一份陕西省渭南市华州区咸林中学2023-2024学年高二上学期第三次月考物理试题（解析版），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题：（每题4分，共7小题28分）
1. 如图所示，一通电螺线管通有图示电流，小磁针1、2、4放在螺线管周围，小磁针3放在螺线管内部，四个小磁针静止在如图所示位置，则四个小磁针的N、S极标注正确的是( )
A. 1B. 2C. 3D. 4
【答案】B
【解析】
【详解】小磁针静止时的N极指向为该处的磁感线方向，根据安培定则可知通电螺线管的右端为N极，左端为S极，内部磁感线方向是从左到右，外部从N到S，故只有小磁针2的N、S极标注正确
故B。
2. 如图所示，把一根通电的硬直导线ab用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是( )
A. 向上
B. 向下
C. 垂直纸面向外
D. 垂直纸面向里
【答案】D
【解析】
【详解】根据安培定则可知，开关闭合后，螺线管产生的磁场等效为N极在右端的条形磁铁产生的磁场．根更多课件 教案 视频 等优质滋源请 家 威杏 MXSJ663 据左手定则可知，导线a端所受安培力垂直纸面向里，选项D正确．
3. 如图所示，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，设通过线圈A、B的磁通量分别为、，则（ ）

A. B.
C. D. 无法判断
【答案】B
【解析】
【详解】由于磁感线是闭合曲线，在磁体内部是由S极指向N极，在磁体外部是由N极指向S极，且在磁体外部的磁感线分布在磁体的周围较大的空间；又由于穿过圆环A、B的磁通量均为
因此线圈面积越大，磁感线抵消得越多，合磁通量越小，故A环的磁通量较小；故选B。
4. 在磁极间的真空室内有两个半径为的半圆形金属扁盒（形盒）隔开相对放置，形盒间加频率为的高频率交流电，其间隙处产生交变电场。置于中心的粒子源产生质量为，电荷量为的粒子射出来（初速度视为零），受到电场加速，在形盒内不受电场力，仅受磁极间磁感应强度为的磁场的洛伦兹力，在垂直磁场平面做圆周运动。经过很多次加速，粒子沿螺旋形轨道从形盒边缘引出，能量可达几十兆电子伏特（）。不考虑相对论效应，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子第一次和第二次经过型盒间狭缝后轨道半径之比为
B. 加速电压越大粒子获得的最大动能就越大
C. 粒子获得的最大动能为
D. 保持交流电频率和磁场磁感应强度不变可以加速比荷不同的粒子
【答案】C
【解析】
【详解】A．粒子通过狭缝经电场加速有
进入D型盒，洛伦兹力作用下做匀速圆周运动有
联立可得
则粒子第一次和第二次经过型盒间狭缝后轨道半径之比为，故A错误；
B．根据
可得
可知，当粒子做圆周运动半径等于D型盒半径时最大，速度最大，动能最大，则最大动能由形盒半径确定，故B错误；
C．由B分析可知，粒子获得的最大动能为
故C正确；
D．粒子在D型盒中做圆周运动的周期要和交流电源的周期相等，才能被加速，则
则保持交流电频率和磁场磁感应强度，只有比荷相同才能被加速，故D错误。
故选C。
5. 应用质谱仪测定有机化合物分子结构的方法称为质谱法，先在离子化室A中将有机物气体分子碎裂成两种带正电的离子，离子从下方的小孔S飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片D上，形成a、b两条质谱线，则（ ）
A. 打到a处的离子的比荷小B. 两种离子进入磁场时的速度相同
C. 匀强磁场的方向为垂直纸面向里D. 两种离子在磁场中的运动时间相等
【答案】A
【解析】
【详解】A．粒子在磁场中偏转时有
所以
所以，比荷大的偏转半径小，打到a处的离子的比荷小，故A正确；
B．粒子在加速电场中加速时，有
获得的速度
由于两种带正电的离子比荷不同，所以获得速度大小不同，故B错误；
C．离子带正电，故根据左手定则可得匀强磁场的方向为垂直纸面向外，故C错误；
D．根据周期公式
由于两种带正电的离子比荷不同，故周期不同，离子在磁场中运动半个周期，故运动时间不同，故D错误。
故选A。
6. 如图所示，三个速度大小不同的同种带电粒子（重力不计），沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时相对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，则它们的速度之比为（ ）。
A. 1∶2∶3B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】
长方形区域的匀强磁场的宽度为d，偏角分别为90°、60°、30°的r1、r2、r3，由几何关系得
解得
解得
根据牛顿第二定律，洛伦兹力提供向心力得
故它们的速度之比为轨迹半径之比，即，D正确，ABC错误。
故选D。
7. 如图所示，一矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B0的匀强磁场，ad和ab边长分别为d和2d，P为ad边中点。在P点，把带正电的粒子以大小不同的初速度平行纸面射入磁场，速度方向跟ad边夹角θ=30°。已知粒子的质量为m，带电荷量为q，粒子重力不计，欲使粒子能从ab边上射出磁场，则初速度v0大小可能为（ ）
A B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】若粒子速度大小为v0，其在磁场中做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力，有
qv0B=m
即
R=
设圆心在O1处，对应圆弧与ab边相切，轨迹如图
设相应速度为v01，由几何知识得则
R1+R1sin θ=
得
R1=d
又
解得
类似地，设圆心在O2处，对应圆弧与cd边相切，轨迹如图
设相应速度为v02，则
解得
R2=d
联立
R2=
可得
所以粒子能从ab边上射出磁场的v0应满足
故选A。
二、多选题：（每题5分，共20分）
8. 如图所示，带电平行金属板中匀强电场E的方向竖直向上，匀强磁场B的方向水平（垂直纸面向里）。某带电小球从光滑绝缘轨道上的A点由静止滑下，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动。现使小球从较低的B点开始由静止滑经P点进入板间，则球在板间运动的过程中说法错误的是（ ）

A. 电场力不做功B. 机械能保持不变
C. 电势能将会增大D. 所受的洛伦兹力将会增大
【答案】CD
【解析】
【详解】小球从A点滑下后进入平行板间沿水平方向做直线运动，小球受重力、电场力和洛伦兹力，这三个力都沿竖直方向，所以小球受到的合力一定是零，小球一定做匀速直线运动。假设小球带负电，则洛伦兹力和电场力均竖直向下，小球所受合力向下，假设错误，所以小球一定带正电，根据平衡条件可得
小球从稍低的B滑下，到达P点的速度变小，则小球所受洛伦兹力减小，而重力和电场力不变，则合力向下，小球将向下偏转，电场力做负功，电势能增加，机械能减小。由于
mg>qE
则带电小球在板间向下偏转时，其动能增大，则小球所受洛伦兹力将会增大。
故选CD。
9. 两个比荷相等的带电粒子a、b，以不同的速率va、vb对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，两粒子射出磁场时的速度偏转角分别为、，其运动轨迹如图所示。不计粒子的重力，则下列说法正确的是（ ）
A. a粒子带正电，b粒子带负电
B. 粒子射入磁场中的速率
C. 粒子在磁场中的运动时间
D. 若将磁感应强度变为原来的倍，b粒子在磁场中运动的时间将变为原来的
【答案】BC
【解析】
【详解】A．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错误；
B．a、b粒子运动轨迹的圆心分别为、，如图所示
则根据洛伦兹力提供向心力有
解得
设粒子的圆周运动半径分别为ra、rb，圆形磁场区域半径为R，根据几何关系有
可得粒子射入磁场中的速率之比为
故B正确；
C．由于
，
可得
则两粒子在磁场中做圆周运动的周期相等。两粒子在磁场中的运动轨迹所对应的圆心角分别为
，
则
可得粒子在磁场中的运动时间之比为
故C正确；
D．将磁感应强度变为原来的倍，其它条件不变，设此时b粒子的运动半径为， 则有
由几何知识可得，b粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为
b粒子圆周运动的圆周运动周期为
则
故D错误。
故选BC。
10. 一束几种不同的离子，垂直射入有正交的匀强磁场B1和匀强电场区域里，离子束保持原运动方向未发生偏转．接着进入另一匀强磁场B2，发现这些离子分成几束．如图．对这些离子，可得出结论（ ）
A. 它们速度大小不同
B. 它们都是正离子
C. 它们的电荷量不相等
D. 它们的荷质比不相等
【答案】BD
【解析】
【详解】A.因为粒子进入电场和磁场正交区域时，不发生偏转，说明粒子所受电场力和洛伦兹力平衡，有qvB=qE，所以不发生偏转的粒子速度应满足v=，则知离子的速度大小一定相同，故A错误；
B.粒子进入磁场后受洛伦兹力作用向左偏转，由左手定则判断知离子都带正电，故B正确；
CD.粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
则得圆周运动的半径
由于粒子又分裂成几束，也就是粒子做匀速圆周运动的半径R不同，进入匀强磁场B2时，粒子具有相同的速度，由得知，所以粒子能分裂成几束的粒子的比值一定不同，无法单独比较电电荷量和质量的大小关系，故C错误，D正确。
故选BD。
11. 如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动，细杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，圆环以初速度v0向右运动直至处于平衡状态，重力加速度为g，则圆环克服摩擦力做的功可能为（ ）
A. 0B. C. D.
【答案】ABD
【解析】
【详解】圆环克服摩擦力做的功，在数量上等于圆环的动能变化量，所以：
①当圆环以初速度v0向右运动时，洛仑兹力的大小恰好等于圆环的重力，则圆环将不受摩擦力的作用，圆环克服摩擦力做的功为零，故A正确；
②当圆环以初速度v0向右运动时，洛仑兹力的大小小于圆环的重力，则圆环在摩擦力作用下做减速运动，最终完全停止，处于平衡状态，此过程中损失的动能为，故B正确；
③当圆环以初速度v0向右运动时，洛仑兹力的大小大于圆环的重力，则圆环在摩擦力作用下做减速运动，当速度减小到某一值时，洛仑兹力与重力等大反向，则圆环将保持此时的速度匀速运动下去，设此时的速度为v，则
解得
所以圆环损失的动能为
故C错误，D正确。
故选ABD。
三、填空实验题：
12. 如图所示，电源电动势E=2V，内阻r=1Ω，电阻R0=2Ω，可变电阻的阻值范围为0~10Ω。求可变电阻为多大时，R上消耗的功率最大，最大值为多少？
【答案】Ω，W
【解析】
【详解】由公式PR=，根据闭合电路的欧姆定律，路端电压
所以
PR=
代入数据整理得
PR=
当R=Ω时，R上消耗的功率最大
PRmax=W
13. 某同学连接了一个如图所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r，R为电阻箱，V为电压表，开关S.
(1) 该同学连接实验电路中有一处错误，请用笔在该处打上“×”号，并用笔画线作为导线，进行正确的连接__________．
(2) 开关闭合前，电阻箱R的阻值应置于________(选填“零”或“较大”)．
(3) 将开关S闭合，改变电阻箱的阻值，测出几组U及R的数据，作出的图线如图所示，则内阻r＝________Ω，电动势E＝________V(结果保留两位有效数字)
(4) 如果电压表影响不可忽略，通过分析判断该实验测得电源电动势将________(选填“偏大”“不变”或“偏小”)．
【答案】 ①. ②. 较大 ③. 1.0 ④. 3.3 ⑤. 偏小
【解析】
【分析】根据伏阻法的原理改正实物图的错误；由闭合电路欧姆定律可得出表达式，再结合图象和数学知识可得出图象的截距及斜率的含义，则可求得电动势和内电阻．再根据实验原理分析误差．
【详解】(1)伏阻法测量干电池的电动势和内阻，开关控制所有的用电器，则电压表要受开关的控制，改正如图所示：
(2)闭合开关时要保证电路的安全，若电阻箱调为零，电源被短路，电流过大，故为了安全将变阻箱调为较大的阻值.
(3)由闭合电路的欧姆定律，整理得，结合图象可知纵截距，可得，而斜率，可得.
(4)伏阻法由于电压表的分流而导致干路电流示数偏小，但电压表是准确的，故图象比真实图象要向上偏，同时当电路短路时，电压表的分流是可以忽略的，故短路电流是准确的，故图象与横轴的交点不变，所以电动势的测量值小于真实值.
【点睛】本题考查测量电动势和内电阻的实验原理、数据处理以及误差分析等问题，要特别注意掌握误差分析的基本方法，明确电表内阻所带来的影响．
14. 如图所示，质量m＝1.0×10-4 kg的小球放在绝缘的水平面上，小球带电荷量q＝2.0×10-4 C，小球与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，外加水平向右的匀强电场E=5 V/m，垂直纸面向外的匀强磁场B＝2 T，小球从静止开始运动．(取g=10 m/s2) 求：
(1)小球具有最大加速度的值为多少？
(2)小球的最大速度为多少?
【答案】(1) (2)
【解析】
【详解】（1）小球受向右的电场力，从而由静止运动，导致出现洛伦兹力，使得压力增大，导致滑动摩擦力增大，小球做加速度减小的加速运动，直到速度达到最大后，做匀速直线运动．因此当刚开始运动时，加速度最大，最大值为：
（2）当电场力等于滑动摩擦力时，速度最大，根据平衡条件，则有：mg+qvmB=N；qE=f=μN
上式联立，解得：；
四、计算题（本题共3小题，共32分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
15. 如图所示，长为L、质量为m的导体棒ab，置于倾角为θ的光滑斜面上．导体棒与斜面的水平底边始终平行．已知导体棒通以从b向a的电流，电流为I，重力加速度为g.
(1)若匀强磁场方向竖直向上，为使导体棒静止在斜面上，求磁感应强度B的大小；
(2)若匀强磁场的大小、方向都可以改变，要使导体棒能静止在斜面上，求磁感应强度的最小值和对应的方向．
【答案】(1) (2) 方向垂直斜面向上
【解析】
【分析】(1)导体棒受重力、支持力和安培力处于平衡，根据共点力平衡求出安培力的大小，再根据FA=BIL求出磁感应强度的大小;；
(2)导体棒所受重力的大小方向不变，支持力的方向不变，根据三角形定则求出安培力的最小值，从而求出磁感应强度的最小值和方向．
【详解】(1) 根据共点力平衡得，mgtanθ=BIL
；
(2) 根据三角形定则知，当安培力沿斜面向上时，安培力最小
mgsinθ=BIL 解得，B=
B垂直于斜面向上．
【点睛】解决本题的关键会根据共点力平衡求解力，以及知道根据三角形定则，当安培力的方向与支持力方向垂直时，安培力有最小值．
16. 如图所示，上表面光滑绝缘的斜面，倾角为θ，斜面上方有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。现有一个质量为m、带电荷量为q的小球在斜面上被无初速度释放，经过一段时间离开斜面，假设斜面足够长，重力加速度为g，求
（1）小球带何种电荷？
（2）小球从释放开始滑多远后离开斜面？
（3）离开时的速度。
【答案】1）正电荷；（2）（3）
【解析】
【详解】（1）小滑块静止开始沿斜面向下运动，速度逐渐增大，后来离开斜面，说明受洛伦兹力垂直斜面向上，由左手定则知小滑块带正电荷。
（2）（3）当小滑块脱离斜面时支持力N＝0时。设此时小滑块速度为，则此时垂直斜面满足
所以
从释放到刚要脱离斜面，由动能定理得
得
17. 在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿方向射入磁场，它恰好从磁场边界与轴的交点处沿方向飞出。
（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷；
（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了角，求磁感应强度多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？

【答案】（1）负电，；（2），
【解析】
【详解】（1）由粒子的运动轨迹，根据左手定则可知粒子带负电荷；
粒子从A处射入，从处射出，可知粒子速度方向改变了90°，由几何关系可知粒子轨迹半径为
根据洛伦兹力提供向心力
可得比荷为