江苏省无锡市江阴市两校联考2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1高二物理阶段性试卷一、单选题：本大题共10小题，共40分1.如图所示，美国物理学家安德森在研究宇宙射线时，在云雾室里观察到有一个粒子的径迹和电子的径迹弯曲程度相同，但弯曲方向相反，从而发现了正电子，获得了诺贝尔物理学奖．云雾室中磁场方向可能是（）A.垂直纸面向外 B.垂直纸面向里C.沿纸面向上 D.沿纸面向下〖答案〗B〖解析〗由图可知，向下运动的正电荷受到的洛伦兹力的方向向右，由左手定则可知，磁场的方向垂直于纸面向里，B正确；2.通电导体棒水平放置在绝缘斜面上，整个装置置于匀强磁场中，导体棒能保持静止状态．以下四种情况中导体棒与斜面间一定存在摩擦力的是（）A. B.C. D.〖答案〗C〖解析〗A．根据题意，对导体棒受力分析，A图中，导体棒受重力、竖直向上的安培力、由共点力平衡可知，可以不受摩擦力，B．根据题意，对导体棒受力分析，B图中，导体棒受重力、沿斜面向上的安培力，垂直与斜面斜向上的支持力，由共点力平衡可知，三力可以平衡，故可不受摩擦力，故B错误；C．根据题意，对导体棒受力分析，C图中，导体棒受重力、水平向左的安培力，支持力，三力合力不可以为零，导体棒处于平衡状态，则导体棒一定受摩擦力，故C正确；D．根据题意，对导体棒受力分析，D图中，导体棒受竖直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的斜面的支持力，由共点力平衡可知，三力可以平衡，故可不受摩擦力，故D错误。故选C。3.质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子（不计重力）经同一电场加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子的质量。其工作原理如图所示，虚线为某粒子的运动轨迹，由图可知（）A.此粒子带负电B.下极板比上极板电势高C.若只增大加速电压，则半径变大D.若只增大入射粒子的质量，则半径变小〖答案〗C〖解析〗A．由左手定则可知，粒子带正电，故A错误；B．粒子经过电场要加速，因正电粒子，所以下极板S2比上极板S1电势低，故B错误；C．根据动能定理得由得若只增大加速电压，则半径变大，若只增大入射粒子的质量，则半径变大，故C正确，D错误。4.如图所示是回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，分别与高频交流电源连接，两个D形金属盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，忽略粒子在电场中的运动时间，下列说法中正确的是（）A.粒子射出时的最大动能与D形金属盒的半径无关B.加速电压越大，粒子最终射出时获得的动能就越大C.若增大加速电压，粒子在回旋加速器中运动的时间将减少D.若增大磁感应强度B，为保证粒子总被加速，必须减小周期性变化电场的频率〖答案〗C〖解析〗AB．粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律得解得粒子获得的最大动能为C．粒子做圆周运动的周期对粒子由动能定理得加速次数粒子在回旋加速器中运动的时间增大加速电压U，粒子在回旋加速器中运动的时间将减少，故C正确；D．若增大磁感应强度B，根据可知，周期减小，为保证粒子总被加速，必须减小周期性变化电场的周期，即增大周期性变化电场的频率，故D错误。故选C。5.如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场（未画出）．一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿过铝板后到达PQ的中点O，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为（）A.2 B. C.1 D.〖答案〗D〖解析〗带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，从而求出磁感应强度的表达式．结合动能，最终得到关于磁感应强度B与动能Ek的关系式，从关系式及题设条件--带电粒子在穿越铝板时减半，就能求出上下磁感应强度之比．由动能公式，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动洛仑兹力提供向心力得，联立可得，上下磁场磁感应强度之比为，D正确．6.如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带电的微粒、、电荷量的大小相等，质量分别为、、，已知在该区域内，在纸面内做匀速圆周运动，在纸面内向右做匀速直线运动，在纸面内向左做匀速直线运动。下列正确的是（）A.粒子可能带负电B.粒子一定带正电C.粒子的质量一定小于粒子D.粒子的质量一定大于粒子〖答案〗C〖解析〗AC．微粒b向右做匀速直线运动，若b带负电，则电场力竖直向下，由左手定则判断洛伦兹力竖直向下，重力竖直向下，不可能受力平衡；故b一定带正电，由平衡条件得可得微粒a纸面内做匀速圆周运动，必有则有故A错误，C正确；BD．微粒c向左做匀速直线运动，若c带正电，电场力竖直向上，左手定则判断洛伦兹力竖直向下，重力竖直向下，由平衡条件得可得则有若c带负电，电场力竖直向下，左手定则判断洛伦兹力竖直向上，重力竖直向下，由平衡条件得无法比较与的大小，故与之间的大小也无法比较，故BD错误。故选C。7.如图所示，一个质量为m的带电小滑块，放置在倾角α的光滑绝缘斜面上，斜面固定且一半置于垂直纸面向里的匀强磁场中。小滑块由静止开始从斜面顶端沿斜面滑下，进入磁场后，下列情况不可能出现的是（）A.小滑块沿斜面匀速滑到斜面底端B.小滑块沿斜面匀加速滑到斜面底端C.小滑块脱离斜面作曲线运动D.小滑块先沿斜面下滑一小段距离后脱离斜面作曲线运动〖答案〗A〖解析〗若小滑块带正电，进入磁场后，受洛伦兹力垂直斜面向下，此后小滑块会沿斜面匀加速滑到斜面底端；若小滑块带负电，进入磁场后，受洛伦兹力垂直斜面向上，若速度较小，则洛伦兹力较小，此时小滑块先沿斜面下滑一小段距离后脱离斜面作曲线运动，若速度较大，则洛伦兹力较大，小滑块脱离斜面作曲线运动；分析可知小滑块不会沿斜面匀速滑到斜面底端。故选A。8.研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，下列说法正确的是（）A.当电梯坠落至图示位置时，只有闭合线圈能阻碍电梯下落B.当电梯坠落至图示位置时，只有闭合线圈能阻碍电梯下落C.当电梯坠落至图示位置时，闭合线圈、中的电流方向相同D.当电梯坠落至图示位置时，闭合线圈、中的电流方向相反〖答案〗D〖解析〗AB．当电梯突然坠落时，线圈A中的磁通量突然减少，线圈B中的磁通量突然增多，根据楞次定律可知线圈AB都能阻碍电梯的运动，故AB错误；CD．当电梯坠落至图示位置时，磁场方向向上，此时穿过闭合线圈B中的磁通量增加，由楞次定律可知线圈B中感应电流的方向为顺时针（俯视），穿过闭合线圈A中的磁通量减小，由楞次定律可知线圈A中感应电流的方向为逆时针（俯视），闭合线圈、中的电流方向相反，故C错误，D正确；9.近期小朋友热衷玩的一种夜光飞行器的实物和模型如图所示。假设该飞行器在北半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向下，磁感应强度为。飞行器的螺旋桨叶片远端在固定的水平圆环内转动，在螺旋桨转轴和叶片的运端之间连接有一个发光二极管，已知叶片长度为，转动的频率为，从上向下看叶片是按顺时针方向转动为正向转动。用表示每个叶片中的感应电动势，螺旋桨转轴和叶片均为导体。则（）A.，叶片正向转动时二极管才能发光B.，叶片正向转动时二极管才能发光C.，叶片反向转动时二极管才能发光D.，叶片反向转动时二极管才能发光〖答案〗C〖解析〗根据法拉第电磁感应定律，叶片转动时产生的感应电动势为从上向下看叶片是按顺时针方向转动的，通过右手定则，可以判断出b端相当于电源的正极，与二极管的正负极相反，电路不通，故二极管不会发光，所以叶片反向转动时二极管才能发光。10.如图甲所示，三角形金属框三边的边长均为，为边的中点，三角形所在区域内有垂直纸面向外并随时间变化的匀强磁场，图乙是匀强磁场的磁感应强度随时间变化的图像。下列说法正确的是（）A.时刻，金属框内的感应电流由大变小B.A、两端的电势差就是金属框的感生电动势C.时间内，金属框的感生电动势为D.时间内，金属框的感生电动势为〖答案〗C〖解析〗A．由法拉第电磁感应定律知由图乙可知，时间内的感应电动势小于时间内的感应电动势，由欧姆定律可得，时刻，金属框内的感应电流由小变大，故A错误；B．由题意可得，A、E两端的电势差始终满足故B错误；CD．由题意可得，金属框的有效面积为由法拉第电磁感应定律知，时间内，金属框的感生电动势为同理可得，时间内，金属框的感生电动势为故C正确，D错误。二、计算题：本大题共5小题，共60分。11.2022年10月，我国成功运行了世界首个“电磁撬”，它对吨级物体的最高推进速度达到每小时1030公里（286m/s）。如图为简化后的“电磁撬”模型：两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块，滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流经导轨-滑块-导轨流回电源，滑块被导轨中电流形成的磁场推动而加速。将滑块所处位置的磁场简化为方向垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度B=5T，若两导轨间的距离L=2m，滑块质量为1000kg，设通电后滑块开始做匀加速直线运动，其加速度大小为50m/s2，求：（1）滑块匀加速过程中电源提供的电流大小；（2）滑块沿轨道运动9m时所受安培力的瞬时功率。〖答案〗（1）5000A；（2）1.5×106W〖解析〗（1）滑块在两导轨间做匀加速运动，根据牛顿第二定律有解得（2）根据速度位移关系有安培力的瞬时功率为解得12.如图所示，一个匝数为n的正方形线圈，边长为d，电阻为r。将其两端a、b与阻值为R的电阻相连接，其他部分电阻不计。在线圈中存在垂直线圈平面向里的磁场区域，磁感应强度B由零随时间t均匀增加，＝k。求：（1）时刻线圈的磁通量（2）判断a、b两点电势的高低，并求两点间的电势差；（3）0至t2时间内通过电阻R上电荷量。〖答案〗（1）；（2）a点电势高；；（3）〖解析〗（1）时刻磁感应强度线圈的磁通量（2）感应电动势感应电流则根据楞次定律可知a点电势高。（3）0至t2时间内通过电阻R上的电荷量13.真空区域有宽度为l、磁感应强度为B匀强磁场，磁场方向如图所示，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力）沿着与MN夹角θ为30°的方向射入磁场中。（1）若带电粒子进入磁场的位置与离开磁场的位置等高，求射入磁场的速度大小及在磁场中运动的时间（2）若带电粒子刚好没能从PQ边界射出磁场，求粒子射入磁场速度大小。〖答案〗（1）；；（2）〖解析〗（1）若带电粒子进入磁场的位置与离开磁场的位置等高，粒子运动轨迹如图根据几何关系可知根据洛伦兹力提供向心力有解得根据几何关系可知轨迹对应的圆心角为120°，则有（2）粒子恰好不从PQ边界射出的临界轨迹如图所示：根据几何关系可知由洛伦兹力提供向心力有解得14.水平放置的两根平行金属导轨和，相距，导轨两端、和、两点分别连接电阻和，组成矩形线框，如图所示，放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为，一根电阻值为的金属棒在外力作用下以的速度向右匀速运动，如果电阻，，导轨和的电阻不计，导体与导轨接触良好。求：（1）流过导体棒的电流大小（2）导体棒两端的电势差；（3）3s内流过电阻上的电荷量。〖答案〗（1）2A；（2）4V；（3）4C〖解析〗（1）导体棒运动产生的感应电动势为回路的总电阻则总电流，即PQ中的电流（2）导体棒两端的电势差（3）3s内流过电阻上的电荷量15.现代科技中常利用电场和磁场来控制带电粒子的运动，某控制装置如图所示，相距为的两块平行金属板、正对着放置，以为圆心、半径为的圆形区域内存在磁感应强度为方向垂直纸面向外的匀强磁场，圆弧形收集板上各点到点的距离以及板两端点的距离均为。、分别为、板上的小孔，、、三点连线垂直板、，且。当板、间的电压恒为时，一束质量为带电量为的粒子，经进入、间的电场后，通过进入磁场，最后打在收集板的正中间。粒子在处的速度和粒子所受的重力均不计，求：（1）粒子进入磁场时的速度大小（2）圆形磁场中磁感应强度为；（3）粒子从出发到打在收集板上经历的时间；（4）若、间的电压可调节，为确保粒子都能打在收集板上，则、间电压的调节范围。〖答案〗（1）