天津市2023~2024学年高二下学期阶段测试物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGE2024天津市高二下学期物理阶段测试一1.下列说法正确的是（）A.粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力永远不做功B.通电直导线所受安培力一定对直导线不做功C.若通电直导线所受安培力是0，则该处的磁感应强度一定是0D.若运动电荷所受洛伦兹力是0，则该处的磁感应强度一定为0〖答案〗A〖解析〗A．粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力与速度方向垂直，则永远不做功，选项A正确；B．通电直导线所受安培力方向与直导线垂直，则安培力对直导线可能做功，选项B错误；C．若通电直导线所受安培力是0，可能是直导线与磁场方向平行，而该处的磁感应强度不一定是0，选项C错误；D．若运动电荷所受洛伦兹力是0，可能是电荷的速度方向与磁场方向平行，而该处的磁感应强度不一定为0，选项D错误。故选A。2.一带电粒子在匀强磁场，匀强电场，重力场的复合场区域内运动，对于粒子的运动性质，下列说法正确的是（）A.粒子在复合场区域受力一定不平衡B.粒子可能做匀变速直线运动C.若粒子做曲线运动，则一定是匀速圆周运动D.若粒子做直线运动，则一定是匀速直线运动〖答案〗B〖解析〗A．粒子在复合场区域受到重力，电场力和洛伦兹力（若粒子运动方向与磁场方向共线，则不受洛伦兹力）共同作用，可能受力平衡。故A错误；BD．若粒子的运动方向与磁场方向平行则不受洛伦兹力，且若电场力和重力的合力方向与运动方向共线，则粒子做匀变速直线运动，故B正确，D错误；C．若粒子运动方向与重力，电场力和洛伦兹力的合力方向不共线，则会做曲线运动，不一定是匀速圆周运动。故C错误。故选B3.如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作，已知线圈面积为，共匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到，此过程中（）A.线框中磁通量变化率为B.线框中产生周期性变化的顺时针方向的感应电流C.边所受安培力方向向左D.线框中感应电动势大小为〖答案〗C〖解析〗A．根据题意可知线框中磁通量变化率与线圈匝数无关，故A错误；BD．设电路中总电阻为，根据楞次定律可知磁感应强度向外均匀增大，由楞次定律可得感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知感应电流为顺时针方向，电动势大小为感应电流大小可知，线圈中的感应电流为恒定电流而不是周期性变化的。故BD错误；C．当感应电流方向为顺时针时，电流由，根据左手定则判断可知，边所受安培力方向向左。故C正确。故选C。4.一带电粒子经加速电压U加速后进入匀强磁场区域，现仅将加速电压增大到原来的2倍后，粒子再次进入匀强磁场，则（）A.运动的轨道半径变为原来的2倍 B.运动的动能变为原来的2倍C.运动周期变为原来的倍 D.运动的角速度变为原来的倍〖答案〗B〖解析〗B．带电粒子经过加速电场，由动能定理可得可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的动能变为原来的2倍，故B正确；A．带电粒子进入磁场时的速度进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力带电粒子运动的轨道半径可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的轨道半径变为原来的倍，故A错误；C．带电粒子运动的周期可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的周期不变，故C错误；D．带电粒子运动的角速度可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的角速度不变，故D错误。故选B。5.如图所示，在磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，用外力拉动金属杆在平行金属导轨上向右以速度匀速滑动，金属导轨电阻不计，金属杆的电阻为，长度为，间电阻为，则（）A.通过电阻电流方向为B.外力与速度方向同向且大小为C.两端的电势差为D.金属棒所受安培力大小时刻发生改变〖答案〗C〖解析〗A．根据右手定则，通过电阻的电流方向为，故A错误；BD．通过金属杆的电流为根据左手定则，金属杆受到的安培力与与速度方向相反，金属杆做匀速直线运动，则外力与速度方向同向，大小等于金属棒所受安培力大小，为故金属棒所受安培力大小不变，故BD错误；C．两端的电势差为故C正确。故选C。二、多项选择题（本大题共3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中均有多个符合题意，全部选对的得5分，选对但不全的得3分）6.1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机。结构示意图如图，可等效为图所示圆盘中任意一个半径都在切割磁感线，在之间接上电阻，已知转盘匀速转动的角速度为，的长度为，每条半径对应的电阻都为，匀强磁场的磁感应强度为，下列说法正确的是（）A.点电势比点高 B.通过电阻的电流为C.两端的电势差为 D.电阻上消耗的电功率为〖答案〗AD〖解析〗A．由右手定则可知，中产生的感应电流由C流向D，则点电势比点高，故A正确；B．回路中的感应电动势为通过电阻的电流为故B错误；C．两端的电势差为故C错误；D．电阻上消耗的电功率为故D正确。故选AD。7.如图，一比荷为的带电粒子从轴上的点以速度，沿与正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于轴射出第一象限，则（）A.粒子带正电 B.粒子在磁场中运动半径为C.匀强磁场磁感应强度大小为 D.粒子射出磁场时的坐标为〖答案〗BC〖解析〗A.由左手定则知粒子应该带负电。BCD.由射入、射出点的速度方向可找出带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心，并由几何关系得得出圆周半径为

由洛伦兹力提供向心力，可得解得由几何关系可知，射出点纵坐标为则有射出点坐标故D错误，BC正确。故选BC。8.如图所示，氢原子的三个同位素粒子氕（），氘（），氚（）同时垂直于磁场左边界以速度射入磁场，经过一段时间后，三个粒子均从磁场左边界射出（射出点未画出），不记粒子所受重力，则（）A.粒子所受合外力对三个粒子所做的功均为0B.氕在磁场中运动的半径最大C.氚在磁场中运动的时间最长D.三个粒子的速度变化不同〖答案〗AC〖解析〗A．粒子受到的洛伦兹力与粒子速度方向垂直，洛伦兹力不做功，故粒子所受合外力对三个粒子所做的功均为0，故A正确；B．根据洛伦兹力提供向心力粒子的运动的半径为故氚在磁场中运动的半径最大，故B错误；C．粒子在磁场中的运动周期为三个粒子均从磁场左边界射出，可知三个粒子运动轨迹对应的圆心角均为，粒子在磁场中的运动时间为故氚在磁场中运动的时间最长，故C正确；D．以初速度为正方向，三个粒子的速度变化量为故三个粒子的速度变化相同，故D错误。故选AC。三.解答题（本大题共3小题，每题20分，共60分）9.如图所示，边长为，匝数为的正方形金属线框，它的质量为，电阻为，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘。金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为，绳子所能承受的最大拉力为，求：（1）时刻线框所受安培力；（2）时间内线框产生的焦耳热；（3）绳子刚要断裂时的时刻。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）线圈中产生的感应电动势感应电流安培力（2）时间内线框产生的焦耳热（3）绳子刚要断裂时解得10.如图所示，在平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为，与、轴分别相切于，两点，第Ⅱ象限内有沿轴负方向的匀强电场。一个带正电粒子从点沿轴正方向以射入磁场，经点射入电场，最后从轴上点射出电场，已知距离与圆形匀强磁场直径长度相同，不计粒子的重力。求：（1）匀强电场场强的大小；（2）粒子在磁场和电场中运动的时间之比；（3）粒子从点射出时的速度大小与方向。〖答案〗（1）；（2）；（3），与x轴正方向成〖解析〗（1）设粒子质量为，电荷量为，粒子在磁场中做匀速圆周运动，有得粒子在电场中做类平抛，有解得（2）粒子在磁场和电场运动时间分别为所以（3）粒子在电场中有所以11.如图所示，用恒力使四个边电阻均为，边长均为的正方形线框穿过磁感应强度为的匀强磁场区域（从边与磁场左边界重合到边与磁场右边界重合），线框会经历进入、浸没、走出匀强磁场的过程，已知线框进入磁场时做匀速直线运动且速度大小为，磁场区域宽度为（1）求恒力的大小并说明恒力的方向；（2）求线框浸没在匀强磁场区域时运动的加速度大小；（3）求边刚离开磁场时与边刚进入磁场时两端的电势差之比。〖答案〗（1），与速度方向相同；（2）；（3）〖解析〗（1）线框进入磁场时做匀速直线运动方向与速度方向相同（2）线框浸没在磁场区域时则线框浸没在磁场区域时只受恒力（3）边刚离开磁场时速度为边刚离开时的电动势同理得边刚进入磁场时解得2023-2024天津市高二下学期物理阶段测试一1.下列说法正确的是（）A.粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力永远不做功B.通电直导线所受安培力一定对直导线不做功C.若通电直导线所受安培力是0，则该处的磁感应强度一定是0D.若运动电荷所受洛伦兹力是0，则该处的磁感应强度一定为0〖答案〗A〖解析〗A．粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力与速度方向垂直，则永远不做功，选项A正确；B．通电直导线所受安培力方向与直导线垂直，则安培力对直导线可能做功，选项B错误；C．若通电直导线所受安培力是0，可能是直导线与磁场方向平行，而该处的磁感应强度不一定是0，选项C错误；D．若运动电荷所受洛伦兹力是0，可能是电荷的速度方向与磁场方向平行，而该处的磁感应强度不一定为0，选项D错误。故选A。2.一带电粒子在匀强磁场，匀强电场，重力场的复合场区域内运动，对于粒子的运动性质，下列说法正确的是（）A.粒子在复合场区域受力一定不平衡B.粒子可能做匀变速直线运动C.若粒子做曲线运动，则一定是匀速圆周运动D.若粒子做直线运动，则一定是匀速直线运动〖答案〗B〖解析〗A．粒子在复合场区域受到重力，电场力和洛伦兹力（若粒子运动方向与磁场方向共线，则不受洛伦兹力）共同作用，可能受力平衡。故A错误；BD．若粒子的运动方向与磁场方向平行则不受洛伦兹力，且若电场力和重力的合力方向与运动方向共线，则粒子做匀变速直线运动，故B正确，D错误；C．若粒子运动方向与重力，电场力和洛伦兹力的合力方向不共线，则会做曲线运动，不一定是匀速圆周运动。故C错误。故选B3.如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作，已知线圈面积为，共匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到，此过程中（）A.线框中磁通量变化率为B.线框中产生周期性变化的顺时针方向的感应电流C.边所受安培力方向向左D.线框中感应电动势大小为〖答案〗C〖解析〗A．根据题意可知线框中磁通量变化率与线圈匝数无关，故A错误；BD．设电路中总电阻为，根据楞次定律可知磁感应强度向外均匀增大，由楞次定律可得感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知感应电流为顺时针方向，电动势大小为感应电流大小可知，线圈中的感应电流为恒定电流而不是周期性变化的。故BD错误；C．当感应电流方向为顺时针时，电流由，根据左手定则判断可知，边所受安培力方向向左。故C正确。故选C。4.一带电粒子经加速电压U加速后进入匀强磁场区域，现仅将加速电压增大到原来的2倍后，粒子再次进入匀强磁场，则（）A.运动的轨道半径变为原来的2倍 B.运动的动能变为原来的2倍C.运动周期变为原来的倍 D.运动的角速度变为原来的倍〖答案〗B〖解析〗B．带电粒子经过加速电场，由动能定理可得可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的动能变为原来的2倍，故B正确；A．带电粒子进入磁场时的速度进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力带电粒子运动的轨道半径可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的轨道半径变为原来的倍，故A错误；C．带电粒子运动的周期可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的周期不变，故C错误；D．带电粒子运动的角速度可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的角速度不变，故D错误。故选B。5.如图所示，在磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，用外力拉动金属杆在平行金属导轨上向右以速度匀速滑动，金属导轨电阻不计，金属杆的电阻为，长度为，间电阻为，则（）A.通过电阻电流方向为B.外力与速度方向同向且大小为C.两端的电势差为D.金属棒所受安培力大小时刻发生改变〖答案〗C〖解析〗A．根据右手定则，通过电阻的电流方向为，故A错误；BD．通过金属杆的电流为根据左手定则，金属杆受到的安培力与与速度方向相反，金属杆做匀速直线运动，则外力与速度方向同向，大小等于金属棒所受安培力大小，为故金属棒所受安培力大小不变，故BD错误；C．两端的电势差为故C正确。故选C。二、多项选择题（本大题共3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中均有多个符合题意，全部选对的得5分，选对但不全的得3分）6.1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机。结构示意图如图，可等效为图所示圆盘中任意一个半径都在切割磁感线，在之间接上电阻，已知转盘匀速转动的角速度为，的长度为，每条半径对应的电阻都为，匀强磁场的磁感应强度为，下列说法正确的是（）A.点电势比点高 B.通过电阻的电流为C.两端的电势差为 D.电阻上消耗的电功率为〖答案〗AD〖解析〗A．由右手定则可知，中产生的感应电流由C流向D，则点电势比点高，故A正确；B．回路中的感应电动势为通过电阻的电流为故B错误；C．两端的电势差为故C错误；D．电阻上消耗的电功率为故D正确。故选AD。7.如图，一比荷为的带电粒子从轴上的点以速度，沿与正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于轴射出第一象限，则（）A.粒子带正电 B.粒子在磁场中运动半径为C.匀强磁场磁感应强度大小为 D.粒子射出磁场时的坐标为〖答案〗BC〖解析〗A.由左手定则知粒子应该带负电。BCD.由射入、射出点的速度方向可找出带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心，并由几何关系得得出圆周半径为

由洛伦兹力提供向心力，可得解得由几何关系可知，射出点纵坐标为则有射出点坐标故D错误，BC正确。故选BC。8.如图所示，氢原子的三个同位素粒子氕（），氘（），氚（）同时垂直于磁场左边界以速度射入磁场，经过一段时间后，三个粒子均从磁场左边界射出（射出点未画出），不记粒子所受重力，则（）A.粒子所受合外力对三个粒子所做的功均为0B.氕在磁场中运动的半径最大C.氚在磁场中运动的时间最长D.三个粒子的速度变化不同〖答案〗AC〖解析〗A．粒子受到的洛伦兹力与粒子速度方向垂直，洛伦兹力不做功，故粒子所受合外力对三个粒子所做的功均为0，故A正确；B．根据洛伦兹力提供向心力粒子的运动的半径为故氚在磁场中运动的半径最大，故B错误；C．粒子在磁场中的运动周期为三个粒子均从磁场左边界射出，可知三个粒子运动轨迹对应的圆心角均为，粒子在磁场中的运动时间为故氚在磁场中运动的时间最长，故C正确；D．以初速度为正方向，三个粒子的速度变化量为故三个粒子的速度变化相同，故D错误。故选AC。三.解答题（本大题共3小题，每题20分，共60分）9.如图所示，边长为，匝数为的正方形金属线框，它的质量为，电阻为，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘。金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为，绳子所能承受的最大拉力