2023-2024年山东省临沂市第二十四中学高二3月月考物理试题（解析版）

临沂第二十四中学3月份月考一、单选题1.关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法正确的是（）A.超高压带电作业的工人穿戴包含金属丝织物制成的工作服是为了减少涡流B.利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯是为了减少变压器中的涡流C.当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是与导体的运动方向相同D.磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力作用，这就是电磁阻尼【答案】B【解析】超高压带电作业的工人穿戴包含金属丝织物制成的工作服，是为了防止高电压对工人产生伤害，属于静电的防止，与涡流无关，故A错误；当变压器线圈中的电流变化时，在其铁芯将产生涡流，使用硅钢片做成的铁芯可以尽可能减小涡流的损失，属于涡流的防止，故B正确；当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动，这就是电磁阻力，故C错误；如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，从而使导体运动起来，这就是电磁驱动，故D错误。故选B。2.图甲是法拉第在一次会议上展示的圆盘发电机，图乙是这个圆盘发电机的示意图。铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片、分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为，匀强磁场的磁感应强度为，从左往右看，铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动，则（）A.通过电阻的电流方向向下B.回路中有周期性变化的感应电流C.圆盘转动产生的感应电动势大小D.由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流【答案】C【解析】根据右手定则可知，通过电阻的电流方向向上，选项A错误；圆盘转动时相当一个半径切割磁感线，产生恒定的感应电动势，则回路中有恒定不变的的感应电流，选项BD错误；圆盘转动产生的感应电动势大小，选项C正确；故选C。3.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，电阻阻值为，则（）A.理想电压表读数为B.理想电流表读数为C.电阻消耗的电功率为D.电阻在秒内产生的热量为【答案】D【解析】设交流电电压有效值为，根据有效值定义可得，解得，则理想电压表读数为；根据欧姆定律可得理想电流表读数为，电阻消耗的电功率为，电阻在秒内产生的热量为，故选D。4.如图所示，有、、、四个粒子，它们带同种电荷且电荷量相等，它们的速率关系为，质量关系为。进入速度选择器后，有两种粒子从速度选择器中射出，由此可以判定（）A.射向的是粒子 B.射向的是粒子C.射向的是粒子 D.射向的是粒子【答案】D【解析】根据粒子在磁场中的偏转方向，由左手定则可知，粒子带正电。粒子能通过速度选择器时有，可得，结合题意可知，、两粒子能通过速度选择器，的速度小于的速度，所以所受的静电力大于洛伦兹力，向板偏转，的速度大于的速度，所以所受的静电力小于洛伦兹力，向板偏转，故B错误，D正确；只有、两粒子能通过速度选择器进入磁场，根据知，质量大的轨道半径大，则射向的是粒子，射向的是粒子，故A、C错误。故选D。5.如图所示，足够长的水平光滑金属导轨所在空间中，分布着垂直于导轨平面且方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。两导体棒、均垂直于导轨静止放置。已知导体棒质量为，导体棒质量为，长度均为，电阻均为，其余部分电阻不计。现使导体棒获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度。除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用，在两导体棒运动过程中，下列说法错误的是（）A.任何一段时间内，导体棒的动能增加量小于导体棒的动能减少量B.全过程中，两棒共产生的焦耳热为C.全过程中，通过导体棒的电荷量为D.任何一段时间内，导体棒的动量改变量跟导体棒的动量改变量总是大小相等、方向相反【答案】B【解析】由能量关系可知，任何一段时间内，导体棒的动能减少量等于导体棒的动能增加量与回路产生的焦耳热之和，则导体棒的动能增加量小于导体棒的动能减少量，选项A正确，不符合题意；全过程中，由动量守恒定律可知，两棒共产生的焦耳热为，选项B错误，符合题意；全过程中，对导体棒由动量定理，通过导体棒的电荷量为，选项C正确，不符合题意；对导体棒系统，受合外力为零，则系统动量守恒，则任何一段时间内，导体棒的动量改变量跟导体棒的动量改变量总是大小相等、方向相反，选项D正确，不符合题意。故选B。6.如图所示，轻质弹簧测力计下悬挂的圆形线圈中通有顺时针方向的电流，线圈的正下方固定有一根足够长的直导线，线圈静止时导线垂直于线圈平面，现在导线中通有垂直纸面向外的较大电流，则下列判断正确的是（）A.线圈仍静止不动B.从上往下看，线圈将逆时针转动C.弹簧测力计示数减小D.线圈左右摆动【答案】B【解析】根据安培定则可知，环形电流内部磁场的方向垂直纸面向里，则圆形线圈相当于极指向纸面内的小磁针；导线中通入电流时，由安培定则可判断出，导线中电流在线圈处产生的磁场向左，因小磁针极指向磁场方向，故从上向下看时，线圈将逆时针转动，AD错误、B正确；当线圈转过时，根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥可知，线圈上半部分受力向上，线圈下半部分受力向下，由于下半部分距离导线较近，所以下半部分受到的安培力比较大，线圈整体受到向下的安培力，可知弹簧测力计的示数一定增大，C错误。故选B。7.为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为、、，左右两端开口，加垂直于上下底面磁感应强度为的匀强磁场，在前后两个面内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压。若用表示污水流量（单位时间内流出的污水体积），下列说法中正确的是（）A.若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B.前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子较多无关C.电压表的示数与污水中离子浓度有关D.污水流量与成正比，与、、无关【答案】B【解析】正、负离子从左向右移动，根据左手定则，正离子所受的洛伦兹力指向后表面，负离子所受的洛伦兹力指向前表面，所以后表面电极的电势比前表面电极的电势高，且电势的高低与哪种离子较多无关，故A错误，B正确。最终稳定时，离子受洛伦兹力和静电力平衡，有，求得，可知电压表的示数与成正比，与离子浓度无关，故C错误。污水的流量，与电压表的示数和该装置高度成正比，与、无关，故D错误。故选B。8.如图所示，两个同心圆是磁场的理想边界，内圆半径为，外圆半径为，磁场方向均垂直于纸面向里，内外圆之间环形区域磁感应强度为，内圆的磁感应强度为。时刻，一个质量为，带电量为的离子（不计重力），从内圆上的点沿半径方向飞进环形磁场，刚好没有飞出磁场。关于该离子运动情况的说法中正确的是（）A.离子在磁场中匀速圆周的方向先顺时针后逆时针，交替进行B.离子在环形区域和内圆区域运动时，经过相同的时间，速度偏转角相等C.离子的速度大小为D.粒子从点出发到第一次回到点经历的时间为【答案】C【解析】根据左手定则可知，负电荷从内圆上的点沿半径方向飞进环形磁场，离子在环形磁场中沿顺时针方向做匀速圆周运动，然后出离环形磁场后进入内圆磁场仍做顺时针方向的圆周运动，再次进入环形磁场时运行方向不变，选项A错误；由几何关系可知，设粒子在环形区域内的运动半径为，则，解得，粒子在环形磁场中转过的角度为，周期，则时间，根据，可知，粒子进入内圆磁场时运动半径为，由几何关系可知，粒子在内圆磁场中转过的角度为，周期，则时间，则选项B错误；根据，且，可得离子的速度大小为，选项C正确；粒子从点出发到第一次回到点经历的时间为选项D错误。故选C。二、多选题9.如图所示，、两灯泡与两电阻的阻值均为。闭合、，电路稳定后，两灯亮度相同，则（）A.只断开，两灯亮度不变B.在只断开的瞬间，电流从C.只断开，灯立即熄灭，灯闪亮一下再熄灭D.只断开，灯立即熄灭，灯闪亮一下再熄灭【答案】A、B【解析】电路稳定后，两灯亮度相同，故只断开，电路结构不变，两灯亮度不变，故A正确；只断开，由于自感现象，电流从经过灯构成回路，灯立即熄灭，由于原来电阻中电流与灯中电流相等，则灯不会闪亮一下，而是逐渐熄灭，故B正确，CD错误。故选AB。10.如图，是一个正方形金属框放在光滑水平面上的俯视图，虚线右侧存在方向竖直向上的匀强磁场．正方形金属框电阻为，边长为，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度进入磁场区域．自线框从左边界进入磁场时开始计时，时刻线框全部进入磁场．设金属框中感应电流大小为，外力大小为，线框中电功率为，通过导体横截面的电荷量为，则上述物理量随时间变化的关系可能正确的是（）A. B. C. D.【答案】A、C【解析】时间内，线框由静止开始以垂直于磁场边界的恒定加速度进入磁场区域，根据速度时间关系可得：，感应电动势：，感应电流：，、、、是定值，则与成正比，故A正确；线框受到的安培力：，对线框，由牛顿第二定律可得：，解得：，故B错误；电功率：，为时间的二次函数，故C正确；电荷量：；与的平方成正比，故D错误；11.如图所示，足够长的斜面与水平虚线之间的夹角为，相交于点，虚线以上匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里；虚线以下匀强磁场的磁感应强度大小也为，方向垂直纸面向外。一带电量为、质量为的带负电滑块，在水平虚线上方斜面上的某点由静止释放，运动过程中始终没脱离斜面，已知滑块与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为，关于它的运动说法正确的是（）A.滑块在到达点之前做匀加速直线运动B.滑块经过点后的一小段时间内加速度可能增大C.滑块经过点后的一小段时间内速度可能减小D.滑块最终一定以大小为的速度沿斜面向下运动【答案】C、D【解析】对滑块受力分析，如图所示：由牛顿第二定律得：，随着速度增加，加速度增加，滑块做加速度增加的加速运动，A错误；滑块经过点后受到的洛伦兹力垂直斜面向下，摩擦力变大，加速度不会变大，若，滑块可能减速运动，速度减小，B错误，C正确；滑块最终做匀速运动，则有：，解得：，D正确。故选CD。12.如图所示在光滑水平面上用恒力拉质量的单匝均匀正方形铜线框，边长为，在位置以速度进入磁感应强度为的匀强磁场并开始计时，若磁场的宽度为，在时刻线框到达位置速度又为并开始离开匀强磁场．此过程中图象如图所示，则（）A.时，线框右侧边的两端电压为B.在时刻线框的速度为C.线框完全离开磁场的瞬间位置速度一定比时刻线框的速度大D.线框从位置进入磁场到完全离开磁场位置过程中，线框中产生的电热为【答案】B、D【解析】时，边切割磁感线相当于电源，线框右侧边的两端电压为外电压，感应电动势：，外电压，故A项不合题意.根据图象可知在时间内，线框做匀加速直线运动，合力等于，则在时刻线框的速度为，故B项符合题意.因为时刻和时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同，故线框完全离开磁场时的速度与时刻的速度相等，故C项不合题意.因为时刻和时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同，故线框完全离开磁场时的速度与时刻的速度相等，进入磁场克服安培力做的功和离开磁场克服安培力做的功一样多.线框在位置和位置时的速度相等，从位置到位置过程中外力做的功等于克服安培力做的功，即有，所以线框穿过磁场的整个过程中，产生的电热为，故D项符合题意.三、实验题13.如图所示，虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中为位于纸面内的形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；为直流电源；为电阻箱；为电流表；为开关，此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线，实验电路图如图所示。（1）完成下列主要实验步骤中的填空。①按图接线。②保持开关断开，在托盘内加入适量细沙，使处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量。③闭合开关，调节的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使重新处于平衡状态；然后读出________________，并用天平称出________________。④用米尺测量________________。（2）用测量的物理量和重力加速度表示磁感应强度的大小，可以得出______________。（3）判定磁感应强度方向的方法是：若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。【答案】（1）电流表的示数；此时细沙的质量；的底边长度；（2）；（3）【解析】（1）③闭合开关后，受重力、细线拉力和安培力作用，处于平衡状态。读出电流表的示数。并用天平称出此时细沙的质量。用米尺测出的底边长度，可列式求磁感应强度的大小。（2）根据平衡条件，有,解得；（3）若，则受到的向上的拉力大于重力，所以安培力的方向向下，根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向外；若，则受到的向上的拉力小于重力，所以安培力的方向向上，根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向里。14.某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，___________。（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内___________。（3）得到多组与的数据之后，若以为纵坐标、为横坐标画出图象，发现图象是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图象为一条直线，最简单的改进办法是以___________为横坐标。（4）根据改进后画出的图象得出的结论是：在误差允许的范围内___________。（5）其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线，其斜率___________（填“减半”“不变”或“加倍”）。【答案】（1）（）；（2）穿过线圈的磁通量的变化量；（3）；（4）感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）；（5）加倍【解析】（1）螺旋测微器固定刻度为，可动刻度为，所以最终读数为（2）在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量都相同。（3）根据，因不变，与成正比，横坐标应该是。（4）感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）。（5）匝数加倍后，产生的感应电动势加倍，图象纵坐标加倍横坐标不变，所以新图象的斜率加倍。四、解答题15.如图所示，交流发电机的矩形金属线圈的边长，，匝数为，线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场的（和边中点连线）轴以角速度匀速转动，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环、（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为的外电路定值电阻连接，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，当线圈平面与磁场方向平行时，从该时刻开始计时。（1）写出感应电动势随时间变化的表达式；（2）经过周期，求：a．通过电阻的电荷量；b．线圈转动过程中电阻上产生的热量。【答案】（1）；（2）a.；b.【解析】（1）感应电动势的最大值，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则感应电动势随时间变化的表达式；（2）a．经过周期，，，通过电阻的电荷量；b．电动势有效值，线圈转动过程中电阻上产生的热量，解得；16.小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距，倾角，导轨上端串接一个的电阻．在导轨间长的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度．质量的金属棒水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆相连．棒的初始位置与磁场区域的下边界相距．一位健身者用恒力拉动杆，棒由静止开始运动，上升过程中棒始终保持与导轨垂直．当棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使棒回到初始位置（重力加速度，，不计其它电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量）．求：（1）棒进入磁场时速度的大小；（2）棒进入磁场时所受的安培力的大小；（3）在拉升棒的过程中，健身者所做的功和电阻产生的焦耳热。【答案】（1）；（2）；（3）；【解析】（1）由牛顿第二定律：，进入磁场时的速度：；（2）感应电动势：，感应电流：，安培力：，代入得：；（3）健身者做功：，由牛顿定律：，棒在磁场区做匀速运动在磁场中运动时间：，焦耳热：；17.在如图所示的直角坐标系中，第一象限内有沿轴正方向的匀强电场，场强大小。在第四象限部分区域内存在垂直于纸面向里的有界矩形匀强磁场（磁场边界未知）。一质量为，电荷量为的带负电的粒子从轴上的点以大小为的初速度沿轴正方向射入电场，并从轴上的点进入有界矩形磁场区域，粒子经磁场偏转后飞出磁场区域，再运动一段时间后，从点速度与轴正方向成斜向左上方射出第四象限。不计粒子自身重力，求：（1）的长度；（2）粒子到达点时的速度的大小与方向；（3）有界矩形磁场的最小面积。【答案】（1）；（2），与轴正方向成角；（3）【解析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，沿轴方向，有，其中，在沿轴方向，解得；（2）粒子到达点时的水平