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德优网2024陕西省西安市莲湖区西安一中高中物理考试月考高二上

2024-2025学年陕西省西安一中高二(上)月考物理试卷(12月份)

试卷总分:100分    命题人:dygzwlyn    考试时长:120分钟

一、选择题(12小题共36分)
1. (本题3分) 如图所示,两倾角为θ的光滑平行导轨,质量为m的导体棒垂直放在导轨上,整个空间存在竖直向上的匀强磁场。现导体棒中通有由a到b的恒定电流,使导体棒恰好保持静止。已知平行导轨间距为L,导体棒中电流为I,重力加速度大小为g,忽略一切摩擦,则此时磁感应强度B的大小为(  )

A.       
B.  
C.
D.
2. (本题3分) 如图所示,平行长直金属导轨AB、CD水平放置,间距为d,电阻值不计。左侧接电动势为E、内阻r的电源。导体棒MN静止放在导轨上,与轨道CD间的夹角θ=30°,MN两点间电阻为2R且与轨道接触良好。导轨所在区域有垂直纸面向下的匀强磁场,磁感应强度为B。则以下说法中正确的是(  )

A.导体棒所受安培力的方向水平向右  

B..导体棒所受安培力的大小为 

C.导体棒所受安培力的方向垂直于MN向左上方 

D.导体棒所受安培力大小为

3. (本题3分) 如图所示,一倾角为θ=53°的粗糙绝缘斜面固定在水平面上,在其所在的空间存在竖直向上、大小E=1×102N/C的匀强电场和垂直纸面向外、大小B=1×102T的匀强磁场。现让一质量m=0.4kg、电荷量q=1×10﹣2C的带负电小滑块从斜面上某点由静止释放,小滑块运动1m后离开斜面。已知cos53°=0.6,g=10m/s2,则以下说法正确的是(  )

A.离开斜面前小滑块沿斜面做匀加速运动  

B.小滑块离开斜面时的速度为1.8 m/s 

C..在离开斜面前的过程中小滑块电势能增加了0.8J

D.在离开斜面前的过程中摩擦产生的热量为2.2J

4. (本题3分) 许多智能手机中都自带有“指南针”app,利用它可以测量当地地磁场磁感应强度的大小和方向。其测量原理可以简化为如图模型:一块长为a、宽为b、厚为c的半导体薄板水平放置,某处地磁场的竖直分量B,向下(可视为匀强磁场)。当给薄板通入沿水平方向的恒定电流时,就会在薄板前、后表面之间产生电势差U,设每个载流子移动的速率为v,则该处地磁场竖直分量By的大小为(  )

A..Uav     
B.      
C.     
D.
5. (本题3分) 如图所示,abcd为纸面内矩形的四个顶点,矩形区域内(含边界)处于垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,ad=L,。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子,从a点沿ab方向运动,不计粒子重力。下列说法正确的是(  )

A.粒子能通过cd边的最短时间 

B.若粒子恰好从d点射出磁场,粒子速度  

C.若粒子恰好从c点射出磁场,粒子速度  

D..若粒子只能从ad边界射出磁场,则粒子的入射速度

6. (本题3分) 如图所示,是一种由加速电场,静电分析器,磁分析器构成的质谱仪的原理图。静电分析器通道内有均匀的、大小方向可调节的辐向电场,通道圆弧中心线半径为R,中心线处的电场强度大小都为E;半圆形磁分析器中分布着方向垂直于纸面、磁感应强度为B的匀强磁场。要让质量为m、电荷量为+q的带正电粒子(不计重力),由静止开始从M板经加速电场加速后,沿圆弧中心线通过静电分析器,再由P点垂直磁场边界进入磁分析器,最终打到胶片上的Q点,则(  )

A.磁分析器中磁场方向垂直于纸面向里

B..在静电分析器中粒子受辐向电场的电场力为零  

C..加速电场的电压U=ER   

D.P点与Q点间距离

7. (本题3分) 如图所示,一个α粒子(氦的原子核,两个核电荷数和四个质量数He)从x轴上的P点以速度v1沿与x轴成θ=60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中,恰好垂直于y轴从A点射出第一象限。一个质子(一个元电荷、一个质量数H)从坐标原点O以速度v2沿与x轴成θ=60°的方向射入第一象限,也恰好从A点射出第一象限。则v1:v2等于(  )

A..3:1    
B..1:3     
C..4:1    
D.1:4
8. (本题3分) 如图所示,在匀强电场和匀强磁场共存的区域内,电场的场强为E,方向竖直向下,磁场的磁感应强度为B方向垂直于纸面向里,一质量为m的带电粒子,在场区内的一竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,已知重力加速度为g,则可判断该带电粒子(  )

A.带有电荷量为的负电荷 

B.沿圆周逆时针运动

C..粒子运动到最低点的时电势能最低

D.运动的速率为

9. (本题3分) 如图所示,直线MN与水平方向成60°角,MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场,左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小均为B,一粒子源位于MN上的a点,能水平向右发射不同速率、质量为m、电荷量为q(q>0)的同种粒子(重力不计,粒子间的相互作用不计),所有粒子均能通过MN上的b点,已知ab=L,则粒子的速度可能是(  )

A.   
B.  
C.   
D.
10. (本题3分) 图甲是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并与高频电源相连。带电粒子从静止开始运动的速率v随时间t变化如图乙,已知tn时刻粒子恰好射出回旋加速器,不考虑相对论效应、粒子所受的重力和穿过狭缝的时间,下列判断正确的是(  )

A.t3﹣t2=t2﹣t1=t1

B.v1:v2:v3=1:2:3  

C..粒子在电场中的加速次数为

D.同一D形盒中粒子的相邻轨迹半径之差保持不变

11. (本题3分) 如图所示,在以坐标原点O为圆心的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场(图中未画出)和匀强磁场,电场方向沿x轴正方向,磁场方向垂直于xOy平面向里。一质量为m、带电荷量为q的带电粒子从O点沿y轴正方向以一定速度射入,带电粒子沿直线运动,经时间t0从P点射出,若仅撤去磁场,带电粒子经射出半圆形区域,不计粒子受到的重力,匀强磁场的磁感应强度大小为(  )

A.     
B.    
C.   
D.
12. (本题3分) 如图是磁流体发电机工作原理示意图。发电通道是长方体结构,其中空部分的长、高、宽分别为l、a、b,前后两个侧面是绝缘体材料,上下两个表面是电阻可忽略的导体电极,这两个电极与负载电阻R相连。发电通道处于匀强磁场中,磁感应强度为B,方向垂直前后两个侧面,如图所示。发电通道内有电阻率为ρ的高温等离子电离气体沿通道以速度v向右流动,运动的电离气体受到磁场的作用,使发电通道上下表面间产生了电势差。下列说法正确的是(  )

A.上表面的导体电极可视为电源的负极

B.磁流体发电机的内阻为   

C.作为电源,发电通道的上下表面间的电势差稳定时,磁流体发电机的电动势为Bbv

D.闭合开关S,发电通道的上下表面间的电势差稳定时,通过电阻R的电流为

二、多选题(4小题共24分)
13. (本题6分) 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,MN是它的下边界。现有质量为m,电荷量为q的带电粒子与MN成30°角垂直射入磁场,则粒子在磁场中运动的时间可能为(  )

A.
B.            
C.   
D.
14. (本题6分) 如图所示,光滑的细直硬杆水平固定放置,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直纸面向里,质量为m、带电量为q的带正电圆环(视为质点)套在硬杆上,在斜向右下方与水平方向成37°夹角的恒定拉力F=mg的作用下,从静止开始运动,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,下列说法正确的是(  )

A.圆环的加速度先增大后减小

B.经过一段时间t,拉力的冲量大小为mgt,合力的冲量大于mgt  

C.当硬杆对圆环的弹力为0时,圆环的速度为  

D.当杆对圆环的弹力向上且大小等于mg时,圆环的动量为

15. (本题6分) 矩形金属线圈ABCD位于如图所示的通电长直导线附近,线圈与导线在同一个平面内,线圈的两条边与导线平行。下面说法正确的是(  )

A..线圈以导线为轴转动90°穿过线圈的磁通量减小

B.在这个平面内线圈远离导线移动时穿过线圈的磁通量减小  

C..当导线中的电流I增大时线圈产生沿ABCDA方向的感应电流  

D..当导线中的电流I减小时线圈产生沿ABCDA方向的感应电流

16. (本题6分) 如图所示,均匀带负电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a环绕O点在其所在平面内旋转时,b环具有扩张的趋势,由此可知,a环可能绕O点(  )

A.顺时针加速旋转                 B.顺时针减速旋转   
C.逆时针加速旋转                 D.逆时针减速旋转
三、实验题(2小题共14分)
17. (本题8分) 为探究影响感应电流方向的因素,同学们做了如下的实验。

(1)所用电流计指针偏转方向与电流方向间的关系为:当电流从“+”接线柱流入电流计时,指针向右偏转;
(2)如图甲,将条形磁铁S极向下插入螺线管时,发现电流计的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示,则螺线管中感应电流产生的磁场方向      (填“向下”或“向上”);
(3)关于该实验,下列说法正确的是        。(填正确答案标号)
A.将磁铁插入的速度越大,电流计指针偏转幅度越大
B.将磁铁插入的速度越大,电流计指针偏转幅度越小
C.将磁铁的N极向下,并将其抽出,电流计指针向左偏转
D.将磁铁的N极向下,并将其插入,电流计指针向右偏转
(4)本实验也可以用发光二极管代替电流计进行实验,如图丙所示,将条形磁铁N极向下插入螺线管,可观察到发光二极管       (填“D1”或“D2”)短暂发光。由此可分析得出:当穿过螺线管的磁通量增加时,感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向       (填“相同”或“相反”)。
18. (本题6分) 同学们利用如图1所示的电路测量电源的电动势E和内阻r。其中,定值电阻R0的阻值为2Ω,电阻箱R的最大阻值为999.9Ω,理想电压表的量程为0﹣3V。该同学的主要操作步骤如下:

①按照图1电路图连接电路,开关S处于断开状态;
②闭合开关S之前,把电阻箱阻值的各个旋钮都置于“9”的位置;
③闭合开关S,逐渐减小电阻箱的阻值R并记下与R相对应的电压表的示数U;
④以R为横坐标,以为纵坐标,建立直角坐标系,根据实验获得的数据描点,连线如图2所示。
回答下列问题:
(1)根据图2,写出R和之间的函数关系,即           。(用R、E、r、R0表示)
(2)若根据图2求得图像的斜率为、纵轴截距为,则该电源的电动势E=      V,内阻r=         Ω。
四、计算题(2小题共26分)
19. (本题12分) 德优题库如图所示,两平行金属板MN、PQ之间电势差为U,金属板PQ的右方直角坐标系的第一象限内有一磁感应强度为B的匀强磁场。一带电量为+q、质量为m的粒子,从金属板MN的入口处由静止释放,经电场加速垂直于y轴进入磁场后做匀速圆周运动,恰好从K点射出,速度方向与x轴负方向夹角为60°,忽略重力的影响,求:
(1)粒子从电场射出时速度的大小v;
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R和运动时间t。
20. (本题14分) 德优题库某同学在学习了磁场对通电导线的作用力后产生想法,设计了一个简易的“电磁秤”。如图所示,两平行金属导轨CD、EF间距L=0.1m,与水平面夹角为37°,两导轨与电动势E0=9V内阻不计的电源、电流表(量程0~3A)、开关S、滑动变阻器R(阻值范围为0-100Ω)相连。质量M=0.14kg、电阻R0=2Ω的金属棒MN垂直于导轨放置。空间施加竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=5T。垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行,跨过定滑轮后另一端接有秤盘。在秤盘中放入待测物体,闭合开关S,调节滑动变阻器,当金属棒平衡时,通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量。已知秤盘中不放物体且金属棒静止时电流表读数I0=0.1A。其余电阻、摩擦以及轻绳质量均不计,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求秤盘的质量m0
(2)求此“电磁秤”能称量的最大质量及此时滑动变阻器接入电路的阻值;
(3)为了便于得出秤盘上物体质量m的大小,请写出m与I的表达式。
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  • 题号
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  • 1
  • 安培力作用下的受力平衡问题,
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  • 安培力的计算公式及简单应用,
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  • 带电粒子在叠加场中做直线运动,
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  • 霍尔效应与霍尔元件,
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  • 带电粒子在矩形边界磁场中的运动,
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  • 带电粒子由电场进入磁场中的运动,
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  • 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动,带电粒子在矩形边界磁场中的运动,
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  • 带电粒子在叠加场中做直线运动,
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  • 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动,
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  • 磁流体发电机,
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  • 牛顿第二定律的简单应用,牛顿第二定律与向心力结合解决问题,带电粒子在匀强磁场中的圆周运动,
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  • 带电粒子在叠加场中做直线运动,
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  • 15
  • 楞次定律及其应用,
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  • 16
  • 楞次定律及其应用,
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  • 17
  • 研究电磁感应现象,
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  • 18
  • 测量普通电源的电动势和内阻,
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  • 带电粒子由电场进入磁场中的运动,
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  • 用闭合电路的欧姆定律计算电路中的电压、电流或电阻,安培力作用下的受力平衡问题,
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