山东省临沂市第十九中学2023-2024学年高二下学期第一次月考物理试题

临沂第十九中学高二年级下学期第一次质量调研考试物理试题考试时间：90分钟；满分：100分一、选择题（本大题共12小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，每小题3分，第9～12题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得0分。）1.通常磁性合金能够通过加热的方式减弱磁性，从而使它周围的线圈中产生感应电流。如图所示，一圆形线圈放在圆柱形磁性合金材料下方，现对合金材料进行加热，下列说法正确的是（）A.线圈中的感应电流产生的磁场的磁感应强度方向一定向上B.线圈中将一定产生顺时针方向的电流C.线圈有扩张的趋势D.线圈有收缩的趋势【答案】C【解析】【分析】由题意可知，本题考查电磁感应现象及楞次定律。当通过线圈的磁通量发生改变，线圈中就会产生感应电流，感应电流产生的磁场总要阻碍产生感应电流的原因。【详解】AB．由题意可知，对合金材料加热，磁场变弱，导致通过线圈的磁通量减小，从而圆形线圈中会产生感应电流。但由于原磁场方向未知，所以不能判断感应电流的方向，也就不能判断感应电流产生的磁感应强度的方向。故AB错误；CD．对合金材料加热，磁场变弱，导致通过线圈的磁通量减小，根据楞次定律的第二种表述“增缩减扩”，可以判断线圈有扩张的趋势，故C正确，D错误。故选C。【点睛】楞次定律的第二种表述：感应电流产生的效果总是阻碍产生感应电流的原因。即“来拒去留”、“增缩减扩”等。2.如图所示．水平面内有相距为的两平行定金属导轨，导轨左端接有电动势、内阻的电源，金属棒跨接在金属导轨上，与两金属导轨垂直并与导轨接触良好，棒接入电路部分的电阻，金属导轨电阻不计，整个装置处于磁感应强度大小的匀强磁场中，磁场方向与棒垂直且与水平面成角斜向右上方，棒始终静止于导轨上，下列说法正确的是（）A.棒所受摩擦力水平向左 B.通过棒的电流为C.棒所受安培力大小为 D.棒所受摩擦力大小为【答案】C【解析】【分析】将图形转化为二维平面图，再进行受力分析，可知导体棒所受的安培力方向斜向左上，与竖直方向夹角为。【详解】A．对导体棒进行受力分析，可知导体棒所受的安培力方向斜向左上，与竖直方向夹角为，故棒所受的摩擦力方向水平向右，A错误；B．通过导体棒的电流B错误；C．棒所受的安培力C正确；D．棒所受的摩擦力大小D错误。故选C。3.如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大，两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响，下列说法正确的是()A.Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B.Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C.Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D.Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向【答案】B【解析】【详解】根据法拉第电磁感应定律可得根据题意可得故感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大，即感应电流产生向里的感应磁场，根据楞次定律可得，感应电流均沿顺时针方向。故选B。4.如图所示，平行金属导轨间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于导轨所在平面向里，一根长直金属棒与导轨成60°角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v沿金属导轨滑行时，其他电阻不计，电阻R中的电流为（）A.B.C.D.【答案】A【解析】【分析】感应电动势E=BLv，适应条件是B、L、v两两垂直，本题金属棒的切割长度为，感应电动势为E=Bv，得到电流I=．【详解】金属棒中产生的感应电动势为：E=BLv=Bv，通过R的电流为：，故A正确，BCD错误．故选：A．5.回旋加速器是加速带电粒子装置。如图所示，其核心部件是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒（、），两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D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，D形盒的半径为R。质量为m、电荷量为q的质子从盒的质子源（A点）由静止释放，加速到最大动能后经粒子出口处射出。若忽略质子在电场中的加速时间，且不考虑相对论效应，则下列说法正确的是（）A.交变电压U越大，质子获得的最大动能越大B.质子在加速器中的加速次数越多，质子获得的最大动能越大C.增大D型盒的半径，质子获得的最大动能增大D.质子不断加速，它做圆周运动的周期越来越小【答案】C【解析】【详解】AC．质子射出回旋加速器时的速度最大，此时的半径为R，由洛伦兹力提供向心力得所以当轨道半径最大时，最大速度为最大动能质子加速后的最大动能Ek与交变电压U大小无关，故A错误，C正确；B．粒子离开回旋加速器的动能是一定的，与加速电压无关；而每次经过电场加速获得的动能为qU，故电压越大，加速的次数n越少，故B错误；D．质子不断加速，它做圆周运动的周期与交变电流的周期相同即不变，故D错误。故选C。6.如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，长度关系为c最长，b最短，将c弯成一直径与b等长的半圆，将装置置于向下的匀强磁场中，在接通电源后，三导体棒中有等大的电流通过，则三棒受到安培力的大小关系为（）A.Fa>Fb>FcB.Fa=Fb=FcC.Fa>Fb=FcD.Fb<Fa<Fc【答案】C【解析】【分析】图中导体棒都与磁场垂直，对直棒的安培力，直接安培力公式F=BIL求解；对于弯棒c，可等效为长度为直径的直棒；【详解】设a、b两棒的长度分别为La和Lb，c的直径为d，由于导体棒都与匀强磁场垂直，则a、b三棒所受的安培力大小分别为c棒所受的安培力与长度为直径的直棒所受的安培力大小相等，则有因为则有故C正确，A、B、D错误。故选C。【点睛】关键要确定出导体棒的有效长度，知道对于弯棒的有效长度等于连接两端直导线的长度。7.如图，，的长方形abcd内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面（abcd所在平面）向外。ab边中点有一电子发射源O，可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为k。则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为（）A， B.， C.， D.，【答案】A【解析】【分析】【详解】a点射出粒子半径洛伦兹力提供粒子的向心力得d点射出粒子半径为可得故故A正确，BCD错误。故选A。8.如图所示，一束不计重力的带电粒子沿水平方向向左飞入圆形匀强磁场区域后发生偏转，都恰好能从磁场区域的最下端P孔飞出磁场，则这些粒子A.运动速率相同B.运动半径相同C.荷质比相同D.从P孔射出时的速度方向相同【答案】B【解析】【详解】画出粒子的运动轨迹，例如从A点射入的粒子，其圆心为O1，因速度方向水平，则AO1竖直，因AO1=PO1=r，可知平行四边形OPO1A为菱形，可知r=R，则这些粒子做圆周运动的半径都等于磁场区域圆的半径R，根据可知，粒子的速率、荷质比不一定相同，从P孔射出时的速度方向也不相同；故选B.9.如图所示，用细线吊一个质量为m的带电绝缘小球，小球处于匀强磁场中，空气阻力不计。小球分别从A点和B点向最低点O运动，当小球两次经过O点时（）A.小球的动能相同 B.细线所受的拉力相同C.小球所受的洛伦兹力相同 D.小球的向心加速度大小相同【答案】AD【解析】【分析】【详解】A．带电绝缘小球受到的洛伦兹力与小球的速度方向时刻垂直，则洛伦兹力对小球不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故当小球两次经过O点时速度大小相等，动能相同，故A正确；BC．小球分别从A点和B点向最低点O运动，两次经过O点时速度方向相反，由左手定则可知小球两次经过O点时洛伦兹力方向相反，则细线所受的拉力不同，故BC错误；D．由可知小球的向心加速度大小相同，故D正确。故选AD。10.磁流体发电的原理如图所示，将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在面积为S、间距为d的两平行金属板a、b间产生电动势。将其上下极板与阻值为R的定值电阻和电容为C的平行板电容器相连，间距为L的电容器极板间有一带电微粒处于静止状态，不计其他电阻，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A平行金属板a极板比b极板电势低B.磁流体发电机的电动势为BLvC.电容器所带电荷量为CBdvD.微粒的比荷＝【答案】ACD【解析】【详解】A．将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集到下极板，负电荷受到的洛伦兹力向上，所以负电荷会聚集到上极板，故平行金属板a极板比b极板电势低，故A正确；B．根据可得，磁流体发电机的电动势为故B错误；C．电容器两端的电势差等于电源电动势，根据联立方程，可得电容器所带电荷量为故C正确；D．由于带电微粒处于静止状态，由平衡条件可得联立方程，可得微粒的比荷故D正确。故选ACD。11.上海磁悬浮列车是目前世界上最快速、最先进的磁悬浮列车之一，从上海市中心到浦东机场，只需要短短的8分钟时间，让人们的出行更加便捷。某磁悬浮列车的刹车原理可以简化为如图所示，将匝数为N的矩形线框固定在车身下方，当线框进入磁场时，会受到安培力的作用，这种力会辅助列车进行刹车。已知列车的质量为m，线框的长为s，ab和cd的长度均为L（L小于磁场的宽度），线框的总电阻为R。车站轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力为f，最终列车全部进入磁场，运动一段时间后停止，列车进磁场过程中水平方向只受安培力和阻力f，下列说法正确的是（）A.列车进磁场过程做匀减速直线运动B.列车进磁场过程通过线框横截面的电荷量为C.列车完全在磁场里运动时，ab两端的电压为零D.列车减少的动能大于线框中产生的热量【答案】B【解析】【详解】A．列车进磁场过程受到阻力和安培力作用，由牛顿第二定律可得根据法拉第电磁感应定律线框中的电流大小为解得所以列车进磁场过程做加速度减小的减速直线运动，故A错误；B．列车进磁场过程通过线框横截面的电荷量为又，，，解得故B正确；C．由于列车全部进入磁场，运动一段时间后停止，所以列车完全在磁场里运动时列车有速度，线圈中有感应电动势，ab两端的电压不为零，故C错误；D．由能量守恒定律可知，列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量与列车和导轨及空气阻力摩擦产生的热量之和，则减少的动能大于线框产生的焦耳热，故D错误。故选B。12.如图甲所示，单匝闭合线圈固定在匀强磁场中，t＝0时刻磁感线垂直于线圈平面向里，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，线圈面积S＝0.1m2，电阻R＝1Ω。在0～2s时间内，下列说法正确的是（）A.线圈中的感应电流沿逆时针方向B.线圈中的感应电动势大小为0.05VC.线圈中产生的焦耳热为0.05JD.通过线圈横截面的电荷量为0.1C【答案】BD【解析】【详解】AB．由楞次定律结合安培定则可知，线圈中的感应电流沿顺时针方向，根据法拉第电磁感应定律得故A错误，B正确；C．线圈中的感应电流线圈中产生的焦耳热代入数据解得Q＝0.005J故C错误；D．通过线圈横截面的电荷量故D正确。故选BD。二、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分。把答案写在答题卡中指定答题处，不要求写出演算过程。）13.某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下：①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置O并标记在玻璃砖上；②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系Oxy的白纸上，使其底面圆心和直径AB分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图甲所示；③用激光器发出激光从玻璃砖外壁指向O点水平射入，在挡板上有两个亮点，记录两个亮点的位置C、D；④取走玻璃砖，用刻度尺测量OD的长度L1、OC的长度L2。根据以上步骤，回答下列问题：（1）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图所示，则d=________cm；（2）玻璃砖的折射率为n=________。（用L1、L2表示）（3）另一同学从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上y＜0的区域时，记录挡板上亮点位置E，如图乙所示。测量OE的距离，则玻璃砖的折射率为n=________。（用d、L表示）【答案】（1）6.13（2）（3）【解析】【小问1详解】由图可知，玻璃砖的直径为【小问2详解】玻璃砖的折射率【小问3详解】当恰好发生全反射时，有得14.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图所示。（1）以下说法正确的是。A.如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行B.换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将增多C.如把红色滤光片换成蓝色滤光片，则屏上的条纹数会变少D.若取下红色滤光片，则观察不到干涉条纹（2）某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为______mm。（3）如图丙所示，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则单色光的波长______。（用d、l、x表示）（4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值______（选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。【答案】（1）A（2）4.870（3）（4）小于【解析】【小问1详解】A．如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行，故A正确；B．换用间距较小的双缝，则双缝间距d减小，可知相邻条纹间距变大，故目镜中观察到的亮条纹个数将减少，故B错误；C．如把红色滤光片换成蓝色滤光片，因蓝光波长较小，根据可知条纹间距减小，则屏上的条纹数会变多，故C错误；D．若取下红色滤光片，在毛玻璃屏上观察到的是白光（复色光）的干涉条件，因此观察到的是彩色条纹，故D错误。故选A。【小问2详解】螺旋测微器的分度值为0.01mm，由图可知示数为【小问3详解】测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，则相邻暗条纹间距根据可知，单色光的波长【小问4详解】如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，条纹间距测量值将偏大，即真实值小于测量值。三、计算题：本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和主要的演算步骤。15.如图所示，质量为m=0.06kg的铜棒长为a=0.2m，棒两端与长为L=0.3m的细软铜线相连，悬挂在磁感应强度、竖直向上的匀强磁场中，当棒中通过恒定电流I后，铜棒从最低点由静止向上摆动，最大摆角。g取，求：（结果可以用根式表示）（1）铜棒中电流I的大小；（2）铜棒在摆动过程中的最大速度的大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）因铜棒的最大摆角为，由运动的对称性可知，铜棒上摆30°时速度最大，此处铜棒沿速度方向所受的合力为零。对铜棒受力分析，由平衡条件有带入数据得或者利用动能定理列方程，同样给分。（2）当铜棒上摆30°时速度最大，设最大速度为v，由动能定理可得带入数据得16.如图所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为电场和磁场的理想边界，一束电子（电量为e，质量为m，重力不计），由静止状态从P点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直到达边界Ⅱ的Q点。匀强磁场的磁感应强度为B，磁场边界宽度为d，电子从磁场边界Ⅲ穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°。求：(1)电子在磁场中运动的时间t；(2)若改变PQ间的电势差，使电子刚好不能从边界Ⅲ射出，则此时PQ间的电势差U是多少？【答案】(1)；(2)【解析】【分析】【详解】(1)由得电子在磁场中运动周期电子在磁场中运动时间解得(2)电子刚好不从边界Ⅲ穿出时轨迹与边界相切，运动半径为R=d由得PQ间由得17.如图所示，两光滑平行金属导轨置于水平面内，两导轨间距为L，左端连有阻值为R的电阻，一金属杆置于导轨上，金属杆右侧存在一磁感应强度大小为B、方向竖直向下的有界匀强磁场区域。已知金属杆质量为m，电阻也为R，以速度v0向右进入磁场区域，做减速运动，到达磁场区域右边界时速度恰好为零。金属杆与导轨始终保持垂直且接触良好，导轨电阻忽略不计。求：（1）金属杆运动全过程中，