陕西省西安市蓝田县西安市田家炳中学大学区联考2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题

这是一份陕西省西安市蓝田县西安市田家炳中学大学区联考2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题，共10页。

注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。回答非选择题时，用0.5毫米黑色签字笔将答案写在答题卡上。
3.考试结束后将本试卷与答题卡一并交回。
第I卷（选择题）
一．单项选择题（共10小题，每小题3分，共30分）
1.磁场中某区域的磁感线如图所示，则（ ）
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaC．同一通电导线放在a处受到的安培力一定比放在b处受到的安培力大
D．同一通电导线放在a处受到的安培力一定比放在b处受到的安培力小
2.如图所示为由一干电池、铜线框和磁铁组成的简易电动机，此装置中的铜线框能从静止开始转动起来，那么（ ）
A．无论磁铁的N、S极如何，从上往下看，铜线框顺时针方向转动
B．无论磁铁的N、S极如何，从上往下看，铜线框逆时针方向转动
C．若磁铁上方为N极，从上往下看，铜线框顺时针方向转动
D．若磁铁上方为S极，从上往下看，铜线框顺时针方向转动
3.如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．滑块受到的摩擦力不变 B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关
C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下 D．B很大时，滑块可能静止于斜面上
4.利用质谱仪可以测量带电粒子的比荷，如图所示为一种质谱仪的原理示意图。某带电粒子从容器A下方的小孔飘入加速电场(其初速度可视为零)，之后自O点垂直磁场边界进入匀强磁场中，最后打到照相底片上的P点，粒子重力不计。此过程中，比荷越大的带电粒子（ ）
A. 进入磁场时的速度越小 B. 在加速电场中的加速时间越长
C. 在磁场中的运动时间越长 D. 在磁场中做匀速圆周运动的半径越小
5.装在汽车上的磁性转速表就利用了电磁驱动，其工作原理如图所示，下列正确的是（ ）
A．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者同速转动
B．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者转动方向相反
C．永久磁体相对铝盘转动，铝盘中产生感应电流，并受洛伦兹力而转动
D．在电磁驱动的过程中，将其它形式的能转化为机械能
6.如图，一条形磁铁静止在光滑水平面上，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环．以下判断正确的是（ ）
A．若由静止释放圆环，环下落时环的机械能守恒
B．若由静止释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁受的重力大
C．给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做加速运动
D．给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左运动的趋势
7.如图所示，有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把U形磁铁放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，则铜盘（ ）
A．不受响和原先一样转动B．很快停下
C．比原先需要更长时间停下来D．比原先更快地转动
8.如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力的作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是（ ）
A.向右加速运动 B.向右匀速运动 C.向左匀速运动 D.向右减速运动
9.如图所示，一根直导体棒质量为m、长为L，其两端放在位于水平面内、间距也为L的光滑平行金属导轨上，并与之接触良好，导体棒左侧两导轨之间连接一可控电阻，导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面。t=0时刻，给导体棒一个平行于导轨的水平初速度v0，此时可控电阻的阻值为R0，在导体棒运动过程中，通过可控电阻的变化使导体棒中的电流保持恒定，不计导轨和导体棒的电阻，导体棒一直在磁场中，下列说法不正确的是（ ）
A．导体棒的加速度大小始终为a=
B．导体棒从开始运动到停止的时间为t=
C．导体棒从开始运动到停止的时间内，回路产生的焦耳热为
D．导体棒从开始运动到停止的时间内，回路产生的焦耳热为
10.如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，a灯逐渐变亮
B．开关S闭合，电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮
C．开关S断开时，b、c灯立即熄灭，a灯逐渐熄灭
D．开关S断开时，c灯立即熄灭，b灯闪亮一下后逐渐熄灭
二．多项选择题（共4小题，每小题4分，共16分。本小题答案至少为两个及以上选项，选对得4分，少选得2分，选错不得分）
11.如图所示，、两长直导线，垂直纸面平行固定放置，两导线中通以垂直纸面向里、大小相同的恒定电流，是、连线垂直平分线上的一点，与连线与、连线的夹角为，一个质量为、电荷量为的带正电粒子从点垂直纸面以大小为的速度向纸面外射出，射出一瞬间，受到的洛仑兹力大小为，则（ ）
A. 洛仑兹力的方向竖直向上
B. 洛仑兹力的方向竖直向下
C. 导线中电流产生的磁场在点磁感应强度大小为
D. 导线中电流产生的磁场在点磁感应强度大小为
12.如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场边界上，有两个质量、电荷量均相等的正、负离子(不计重力)， 从O点以相同的速度射入磁场中，射入方向均与边界成θ角，则正、负离子在磁场中运动的过程，下列判断不正确的是（ ）
A.运动的轨道半径相同
B.重新回到磁场边界时速度大小和方向都相同
C.运动的时间相同
D.重新回到磁场边界的位置与O点距离相等
13.用如图所示的回旋加速器来加速质子,为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍,可采用下列哪几种方法（ ）
A.将其磁感应强度增大为原来的2倍
B.将其磁感应强度增大为原来的4倍
C.将D形金属盒的半径增大为原来的2倍
D.将两D形金属盒间的加速电压增大为原来的4倍
14.如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将不向右移动（ ）
A．向右匀速运动 B．向右加速运动 C．向左加速运动 D．向右减速运动
第II卷（非选择题）
三、实验题（共2小题，总分18分）
15.（8分）如图所示，是一种质谱仪的示意图，从离子源S产生的正离子，经过S1和S2之间的加速电场，进入速度选择器，P1和P2间的电场强度为E，磁感应强度为B1，离子由S3射出后进入磁感应强度为B2的匀强磁场区域，由于各种离子轨迹半径R不同，而分别射到底片上不同的位置，形成谱线。
(1)若已知速度选择器中场强E和磁感应强度B1，R、B2也知道，离子的比荷为 ;
(2)若已知S1S2间加速电压为U，且磁感应强度B2和R也是已知，离子的比荷 ;
(3)要使氢的同位素氘H12H和氚H13H经加速电场和速度选择器以相同的速度进入磁感应强度为B2的匀强磁场。(设进入加速电场时速度为零)
A.若保持速度选择器的E和B1不变，则加速电场S1S2间的电压比应为 ;
B.它们谱线位置到狭缝S3间距离之比为 。
16.（10分）某同学在探究感应电流的方向的实验中,设计了如图所示的装置。线圈A通过电流表甲、高阻值的电阻R'、滑动变阻器R和开关S连接到电源上,线圈B的两端接到另一个电流表乙上,两个电流表完全相同,零刻度线在表盘中央。闭合开关后,当滑动变阻器R的滑片P不动时,甲、乙两个电流表指针的位置如图所示。
(1)当滑片P较快地向左滑动时,电流表甲的指针的偏转情况是 ,电流表乙的指针的偏转情况是 。(均选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)
(2)断开开关,待电路稳定后再迅速闭合开关,电流表乙的指针的偏转情况是 (选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)。
(3)从上述实验可以初步得出结论:_______________________________________。
四、计算题（共36分）
17.（12分）如图所示，相距为R的两块平行金属板M、N竖直放置，小孔S1、S2与O在同一水平线上，且S2O=2R。以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在匀强磁场，磁感应强度为B。T为收集板，板上各点到O点的距离均为2R，其中CO、DO与水平方向夹角均为60°，板两端点的连线水平。质量为m、带电量为-q的粒子，经S1进入M、N间的电场后，通过S2进入磁场，经过磁场后打在收集板T上。粒子在S1处的速度以及粒子所受的重力均不计。
（1）圆形磁场区域磁场方向是垂直纸面向外还是垂直纸面向里？
（2）如果MN间的电压为U0=qB2R22m，粒子打在收集板T的哪个位置？
（3）若在第2问中MN的电压下，假设有一群质量不等但带电量相同的粒子从S1射入经过S2进入磁场后偏转，则能被收集的粒子的质量应满足什么条件？(粒子间的相互作用忽略不计)
18.（12分）如图，两根足够长的固定的光滑平行金属导轨位于倾角θ=30°的固定斜面上，导轨上、下端接有阻值R1=R2=16Ω的电阻，导轨自身电阻忽略不计，导轨宽度L=2m，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，质量m=0.1kg，电阻r=2Ω的金属棒ab在较高处由静止释放，金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好。已知金属棒ab从静止到速度最大时，通过r的电荷量为0.3C，g=10m/s2，求：
(1)金属棒ab下滑的最大速度；
(2)金属棒ab从静止到速度最大时下滑的位移；
(3)金属棒ab从静止到速度最大时，ab棒上产生的焦耳热。
19.（12分）如图所示，图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流．电路中电灯的电阻R1＝6.0 Ω，定值电阻R＝2.0 Ω，A、B间的电压U＝6.0 V．开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1＝1.0×10－3 s时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示．
(1)求出线圈L的电阻RL；
(2)在图甲中，断开开关后通过电灯的电流方向如何？
(3)在t2＝1.6×10－3 s时刻线圈L中的感应电动势的大小是多少？
高二物理答案
1-5ACCDD 6-10ABDDA
11AC 12ACD 13AC 14ABC
15.(1)EB1B2R ；(2)2UB22R2 ；(3)A.2:3；B.2:3
16.(1)向左偏 向右偏 (2)向右偏
(3)穿过闭合回路的磁通量发生变化产生感应电流时,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
17.(1)为了让粒子能够被收集板T收集，通过加速电场加速后，粒子应该向上偏转，
根据洛伦兹力提供向心力可知，圆形磁场的磁场方向应该垂直纸面向外；
(2)如图，粒子在电场中加速过程中，根据动能定理可得：qU0=12mv2
由洛伦兹力提供向心力可得：qvB=mv2r
联立解得：r=mvqB=R
即粒子进入磁场后，偏转90°后竖直向上飞出，正好击中T正中央处；
(3)设质量为k1m的粒子经过加速，沿着OC方向将会击中收集板最左端，则粒子的轨迹如下：
根据几何知识可知，此刻粒子的半径r1=Rtan30°
粒子在电场中加速过程中，根据动能定理可得：qU0=12k1mv12
根据洛伦兹力提供向心力可得：r1=k1mv1Bq
联立解得k1=3
同理可得质量为k2m的粒子经过加速，沿着OC方向将会击中收集板最右端，则粒子的轨迹如下
根据几何知识可知，此刻粒子的半径r3=Rtan 60°
粒子在电场中加速过程中，根据动能定理可得：qU0=12k2mv22
根据洛伦兹力提供向心力可得：r2=k2mv2Bq
联立解得k2=13
因此能被T板收集的粒子的质量是13m≤M≤3m。
18.(1)根据串并联电路的特点知，外电路总电阻为：R=R1R2R1+R2=8Ω
当加速度a为零时，速度v达最大，有：mgsinθ=BIL=BBLvmR+rL，
解得速度最大值为：vm=mgsinθ(R+r)B2L2=5m/s
(2)金属棒ab从静止到速度最大的过程中，其电荷量为：q=△Φ△t(R+r)⋅△t=BLxR+r，其中q=0.3C
联立解得：x=3m
(3)对金属棒ab从静止到速度最大过程，运用动能定理可得：mgxsinθ=12mvm2+Q
其中ab棒上产生的焦耳热为：Qr=rR+rQ
联立解得：Qr=0.05J
19.(1)2.0 Ω (2)电灯中的电流方向自右向左 (3)3.0 V
(1)由题图可知，开关S闭合电路稳定时流过线圈L的电流I0＝1.5 A，由欧姆定律得，解得：
(2) 断开开关前，流过线圈L的电流自左向右，断开开关后，线圈L、电阻R和电灯构成一闭合回路，由自感规律可知，电灯中的电流方向自右向左．
(3) 由题图可知，t2＝1.6×10－3 s时刻线圈L中的电流I＝0.3 A，此时线圈L相当于电源，由闭合电路欧姆定律得