安徽省蚌埠市蚌埠铁路中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题

这是一份安徽省蚌埠市蚌埠铁路中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题，共5页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题（每题4分，共32分）
1．如图所示，粗细均匀的正六边形线框abcdef由相同材质的导体棒连接而成，顶点a、b用导线与直流电源相连接，正六边形abcdef处在垂直于框面的匀强磁场中，若ab直棒受到的安培力大小为5N，则整个六边形线框受到的安培力大小为（ ）
A．4N B．5N C．6N D．10N
2．如图甲、乙、丙所示，将完全相同的电源、导体棒和平行金属导轨形成闭合回路放入磁感应强度大小相等的匀强磁场中。甲、乙中导轨平面水平，丙中导轨与水平面成角。甲、丙中磁场方向均垂直导轨平面向上，乙中磁场方向与水平面成角。三图中导体棒均静止，则（ ）
甲图中导体棒对导轨压力最大B. 乙图中导体棒对导轨压力最大
乙图中轨道对导体棒的摩擦力最大
丙图中轨道对导体棒的摩擦力一定沿轨道向下
3．质谱仪在物理研究中起着非常重要的作用。如图是质谱仪的工作原理示意图。粒子源（在加速电场上方，未画出）产生的带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片。平板S下方有磁感应强度为的匀强磁场。不计带电粒子的重力和粒子间的作用力，下列表述正确的是（ ）
A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
C．粒子打在胶片上的位置离狭缝P越远，粒子的比荷越大
D．某种元素同位素的原子核，打在胶片上的位置离狭缝P越远，表明其质量数越大
4．水平桌面上固定一根绝缘长直导线，矩形导线框abcd靠近长直导线固定桌面上，如图甲所示。当长直导线中的电流按图乙的规律变化时（图甲所示电流方向为其正方向），则（ ）
A．，线框内电流的方向为abcda
B．，线框内电流的方向为abcda
C．，线框所受安培力方向一直向左
D．，线框所受安培力方向一直向右
5．在如图甲所示的电路中，电阻，圆形金属线圈半径为，线圈导线的电阻也为R，半径为（）的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为和，其余导线的电阻不计。闭合开关S，至的计时时刻，电路中的电流已经稳定，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中产生的感应电动势大小为B．时间内流过的电量为
C．电容器下极板带负电 D．稳定后电容器两端电压的大小为
6．无线充电近几年的发展可谓迅猛，在各技术指标上实现突破，充电功率及效率越来越高，同时生态端也正在快速建立。图为某品牌的无线充电手机利用无线充电底座充电的原理图，关于无线充电，下列说法正确的是（ ）
A．无线充电底座可以给所有手机无线充电
B．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是自感现象
C．当穿过接收线圈的磁通量增加时，接收线圈有收缩的趋势
D．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率不同
7．如图所示，匝正方形闭合金属线圈abcd边长为，电阻为。线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴以角速度匀速转动，ab边距轴。则（ ）
A．若从图示时刻开始计时，则感应电动势的一表达式：
B．感应电动势的有效值为：
C．从图示时刻开始转动的过程中，线圈中流过的电荷量为：
D．从图示时刻开始转动的过程中，线圈产生的焦耳热为：
8．如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压按正弦规律变化，后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为50Ω，则（ ）
A．理想电压表读数为50V B．理想电流表读数为0.8A
C．电阻R消耗的电功率为45W D．电阻R在50秒内产生的热量为2025J
二、多选题（每题5分，共10分）
9．如图所示，半径为R的一圆形区域，O为圆心，P为边界上的一点，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电荷量为-q、质量为m的相同带电粒子a、b（不计重力）从P点先后以大小相等的速率射入磁场，粒子a正对圆心射入，粒子b射入磁场时的速度方向与粒子a射入时的速度方向夹角为。下列说法正确的是（ ）
A．两粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R
B．a粒子在磁场中运动的时间为
C．b粒子在磁场中运动的时间为
D．a、b粒子离开磁场时的速度方向夹角为30°
10．在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体内的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被叫做霍尔电压。同时在导体内形成霍尔电场，利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示，在匀强磁场（磁场方向垂直于前后表面），有一载流导体，已知上表面宽为，侧面高为（已在图中标出），若通过导体的电流为，电压表示数为，电子的电荷量为，导体单位体积内的自由电子数为，下列说法中正确的是（ ）
A．导体内形成的霍尔电场
B．若图中的电流是电子的定向运动产生的，则下表面比上表面地势低
C．洛伦兹力对电子做正功
D．磁感应强度大小为
三、实验题（每空2分，共8分）
11．甲、乙、丙三位同学分别利用如图所示的装置进行电磁感应现象的探究。
(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)如图b所示，乙同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，时刻电流为0，如图c所示。下列说法正确的是（ ）
A．在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0
B．在到时间内，强磁铁的加速度大于重力加速度
C．强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下
D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加
(3)丙同学设计了如图d所示的实验装置，其中R为光敏电阻（其阻值与光照强度呈负相关），轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于螺线管左侧。当光照增强时，从左向右看，金属环A中电流方向为 （选填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将 （选填“向左”或“向右”）运动。
四、解答题（共50分）
12．如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B＝2×10－3T；磁场右边是宽度L＝0.2m、场强E＝40V/m、方向向左的匀强电场。一带电粒子电荷量q＝－3.2×10－19C，质量m＝6.4×10－27kg，以v＝4×104m/s的速度沿OO′垂直射入磁场，在磁场中偏转后射入右侧的电场，最后从电场右边界射出。（不计重力）求：
（1）大致画出带电粒子的运动轨迹；
（2）带电粒子在磁场中运动的轨道半径；
（3）带电粒子飞出电场时的动能Ek。
13．如图所示，在空中有一水平方向的匀强磁场区域，垂直于纸面向里，区域的上、下边界的间距为h，磁场的磁感应强度大小为B，有一长度为L、宽度为、质量为m、电阻为R的单匝矩形线圈从磁场区域的上边界上方一定距离处由静止下落（下落过程中线圈上、下边保持水平），当线圈的下边进入磁场时，线圈恰好开始做匀速运动，当线圈上边穿出磁场时，线圈的加速度恰好为零，重力加速度为g，求：
（1）线圈初始位置时，线圈下边界到磁场上边界的距离x；
（2）线圈穿过磁场区域的整个过程中，线圈产生的热量Q。

14．如图甲所示，将两根足够长、间距为L的平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，左端接一阻值为R的电阻，与导轨垂直的虚线ef右边区域存在方向竖直向下的匀强磁场，质量为m、电阻也为R的金属杆PQ静止在导轨上。现对杆施加一水平向右的恒定拉力F，经过时间，杆进入磁场，并开始做匀速直线运动，杆始终与导轨垂直并接触良好，不计导轨的电阻。
（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）若杆进入磁场后的某时刻撤去拉力，杆运动的速度与此后的位移关系图像如图乙所示，求与两个过程中电阻R产生的热量之比；
（3）若杆在磁场内运动后（记为0时刻）撤去拉力，同时改变磁场，使杆仍以原速率做匀速直线运动，求磁场随时间变化的函数关系（可以用表示