高級(jí)中學(xué)名校試卷PAGEPAGE1張家港沙洲中學(xué)2024-2025學(xué)年第二學(xué)期3月考高二物理一、單項(xiàng)選擇題（本大題共11小題，共44分）1.某同學(xué)用鐵釘與漆包線繞制成電磁鐵，當(dāng)接通電路后，放在其正上方的小磁針N極指向左側(cè)，如圖所示，則下列說法正確的是（）A.導(dǎo)線A端接電池負(fù)極B.小磁針?biāo)谖恢玫拇艌龇较蛩较蜃驝.小磁針?biāo)谖恢么艌龇较虼怪奔埫嫦蛲釪.若小磁針放在電磁鐵左側(cè)，小磁針N極仍指向左側(cè)【答案】B【解析】AB．當(dāng)接通電路后，放在其上方的小磁針N極立即轉(zhuǎn)向左側(cè)，所以小磁針處的磁場的方向向左，說明通電螺線管產(chǎn)生的磁場的方向向右，鐵釘右端為電磁鐵的N極。所以螺旋管漆包線內(nèi)電流由A流向B，導(dǎo)線A端接電池正極，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；CD．根據(jù)安培定則可知，若小磁針放在電磁鐵正下方，該處的磁場方向同樣向左，則電路接通后小磁針N極會(huì)向左偏，若小磁針放在電磁鐵左側(cè)，則電路接通后小磁針N極向右偏，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。2.一彈簧上端固定，下端懸掛一個(gè)磁鐵，讓磁鐵上下振動(dòng)，若要使磁鐵很快停下，下列鋁框放置方式效果最明顯的是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時(shí)，在閉合線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場會(huì)阻礙磁鐵靠近或離開線圈，這樣磁鐵振動(dòng)時(shí)除了受空氣阻力外，還要受到線圈的磁場阻力，克服阻力需要做的功較多，機(jī)械能損失較快，因而會(huì)很快停下來。故鋁框放置方式效果最明顯的是圖A。故選A。3.某自發(fā)電門鈴原理如圖。N匝線圈繞在固定鐵芯上，初始時(shí)右側(cè)強(qiáng)磁鐵S極與線圈鐵芯接觸。按下門鈴時(shí)，右側(cè)強(qiáng)磁鐵上N極與鐵芯接觸，同時(shí)內(nèi)部電路接通工作。當(dāng)有磁極與鐵芯接觸時(shí)線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈截面積為S，則設(shè)轉(zhuǎn)換接觸時(shí)間為，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為（）A. B. C. D.【答案】D【解析】初始時(shí)右側(cè)強(qiáng)磁鐵S極與線圈鐵芯接觸，穿過線圈的磁通量為，按下門鈴時(shí)，右側(cè)強(qiáng)磁鐵上N極與鐵芯接觸，穿過線圈的磁通量為，轉(zhuǎn)換接觸時(shí)間為，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律故選D。4.洛倫茲力演示儀的實(shí)物圖和原理圖分別如圖（a）、圖（b）所示。電子束從電子槍向右水平射出，使玻璃泡中的稀薄氣體發(fā)光，從而顯示電子的運(yùn)動(dòng)軌跡。調(diào)節(jié)加速極電壓可改變電子速度大小，調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈電流可改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，某次實(shí)驗(yàn)，觀察到電子束打在圖（b）中的P點(diǎn)。下列說法正確的是（）A.兩個(gè)勵(lì)磁線圈中的電流均為順時(shí)針方向B.當(dāng)減小勵(lì)磁線圈電流時(shí)，電子可能出現(xiàn)完整的圓形軌跡C.當(dāng)減小加速極電壓時(shí)，電子可能出現(xiàn)完整的圓形軌跡D.在出現(xiàn)完整軌跡后，增大加速極電壓，電子在磁場中圓周運(yùn)動(dòng)的周期變大【答案】C【解析】A．磁場方向向外，由右手螺旋定則可知兩個(gè)勵(lì)磁線圈中的電流均為逆時(shí)針方向，故A錯(cuò)誤；B．由電子軌跡半徑知B增大，r減小，所以當(dāng)加大勵(lì)磁線圈電流時(shí)，電子可能出現(xiàn)完整的圓形軌跡勵(lì)磁線圈，故B錯(cuò)誤；CD．由動(dòng)能定理，知U減小，v減小，r減小，所以當(dāng)減小加速極電壓時(shí)，電子可能出現(xiàn)完整的圓形軌跡；在出現(xiàn)完整軌跡后，增大加速極電壓，電子仍做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，由知電子在磁場中圓周運(yùn)動(dòng)的周期恒定，故C正確；D錯(cuò)誤。故選C。5.如圖所示，從離子源釋放的無初速帶電粒子經(jīng)電場U加速后，進(jìn)入靜電分析器（內(nèi)有輻向電場E）中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從小孔S2射出電場后自P1處垂直邊界進(jìn)入磁分析器中（內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場B），最后再從小孔P2垂直下邊界射出磁場被收集。則（）A.靜電分析器中K1極板的電勢(shì)高于K2電勢(shì)B.從S2射出的粒子具有相同的電荷量C.從S2射出的粒子具有相同的速度D.從P2射出的粒子具有相同的比荷【答案】D【解析】A．根據(jù)題意可知，粒子在磁分析器的磁場內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外，由左手定則可以判斷粒子一定帶正電，同時(shí)在靜電分析器中由電場力提供向心力做圓周運(yùn)動(dòng)，可知的電勢(shì)高于的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；BC．根據(jù)題意，設(shè)粒子的質(zhì)量為，電荷量為，粒子在加速電場中，由動(dòng)能定理有解得粒子在靜電分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有聯(lián)立解得可知，所有粒子都能從S2射出，則不能確定從S2射出的粒子是否具有相同的電荷量和速度，故BC錯(cuò)誤；D．根據(jù)題意可知，由于粒子在靜電分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則粒子進(jìn)入磁分析器中時(shí)速度仍為，由牛頓第二定律有整理可得可知，從P2射出的粒子具有相同的比荷，故D正確。故選D。6.勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器（如圖甲所示），其原理如圖乙所示，加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，兩個(gè)金屬盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。兩盒間留有空隙，現(xiàn)對(duì)氚核（）加速，所需的高頻電源的頻率為f，已知元電荷為e，下列說法正確的是（）A.氚核的質(zhì)量為B.高頻電源的電壓越大，氚核最終射出回旋加速器的速度越大C.被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期隨半徑的增大而增大D.該回旋加速器接頻率為f的高頻電源時(shí)，也可以對(duì)氦核（）加速【答案】A【解析】AC．設(shè)D型盒的半徑為，氚核射出D型盒時(shí)的速度為，則由洛倫茲力充當(dāng)向心力有可得氚核在兩D型盒所加電場中加速，其做圓周運(yùn)動(dòng)的周期與兩D型盒所加電壓的變化周期相同，粒子才能被同步加速，即則由洛倫茲力充當(dāng)向心力有聯(lián)立以上各式解得故A正確，C錯(cuò)誤；B．氚核射出加速器時(shí)由洛倫茲力充當(dāng)向心力有解得可知，在磁感應(yīng)強(qiáng)度一定的情況下，氚核最終射出回旋加速器的速度只與D型盒的半徑有關(guān)，故B錯(cuò)誤；D．高頻電源的周期與氚核在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，根據(jù)洛倫茲力充當(dāng)向心力有周期聯(lián)立可得則其頻率顯然，對(duì)于比荷與氚核相同的粒子，在回旋加速器接頻率為f的高頻電源時(shí)，都能被加速，而氦核（）的比荷與氚核的比荷不同，因此氦核（）不能被該高頻電源形成的電場加速，故D錯(cuò)誤。故選A。7.如圖所示，質(zhì)量為m、長為l的銅棒ab，用長度也為l的兩根輕導(dǎo)線水平懸吊在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，未通電時(shí)，銅棒靜止，通入恒定電流后，棒向外偏轉(zhuǎn)的最大角度為θ，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力。則（）A.棒中電流的方向?yàn)閎→a B.棒中電流的大小為C.棒中電流的大小為 D.若只增大輕導(dǎo)線的長度，則θ角變大【答案】B【解析】A．根據(jù)導(dǎo)體棒受到的安培力方向可知，電流的方向由a到b，A錯(cuò)誤；BC．根據(jù)動(dòng)能定理可知解得C錯(cuò)誤B正確；D．根據(jù)B可知，最大偏轉(zhuǎn)角與導(dǎo)線的長度無關(guān)，D錯(cuò)誤。故選B。8.質(zhì)量為m、電荷量為q的微粒以速度v與水平方向成角從O點(diǎn)進(jìn)入方向如圖所示的由正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場組成的混合場區(qū)中，該微粒在靜電力、洛倫茲力和重力的共同作用下，恰好沿直線運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，下列說法中正確的有（重力加速度為g）（）A.該微粒一定帶正電荷B.微粒從O到A的運(yùn)動(dòng)可能是勻變速運(yùn)動(dòng)C.該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為D.該電場的電場強(qiáng)度大小為【答案】C【解析】若微粒帶正電荷，它受豎直向下的重力，向左的電場力和斜向右下方的洛倫茲力，此時(shí)合力不可能為零，則洛倫茲力會(huì)因速度大小改變而改變，故可知微粒不能做直線運(yùn)動(dòng)，所以微粒應(yīng)帶負(fù)電荷，且只能做勻速運(yùn)動(dòng)，微粒受力如圖所示根據(jù)受力平衡可得解得9.如圖所示，在直角坐標(biāo)系xoy中，x軸上方有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于紙面向外．許多質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子，以相同的速率v沿紙面內(nèi)，由x軸負(fù)方向與y軸正方向之間各個(gè)方向從原點(diǎn)O射入磁場區(qū)域．不計(jì)重力及粒子間的相互作用．下列圖中陰影部分表示帶電粒子在磁場中可能經(jīng)過的區(qū)域，其中R=mv/qB，正確的圖是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】試題分析：粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以軸為邊界的磁場，粒子從軸進(jìn)入磁場后在離開，速度與軸的夾角相同，根據(jù)左手定和，知沿x軸負(fù)軸的剛好進(jìn)入磁場做一個(gè)圓周，沿y軸進(jìn)入的剛好轉(zhuǎn)半個(gè)周期，如圖，在兩圖形的相交的部分是粒子不經(jīng)過的地方，故D正確；考點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)【名師『點(diǎn)石成金』】本題考查分析和處理粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡問題，難點(diǎn)在于分析運(yùn)動(dòng)軌跡的邊界，可以運(yùn)用極限分析法分析．10.如圖甲是判斷檢測(cè)電流大小是否發(fā)生變化的裝置，該檢測(cè)電流在鐵芯中產(chǎn)生磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與檢測(cè)電流成正比，圖乙為金屬材料制成的霍爾元件，其長、寬、高分別為、、，現(xiàn)給其通以恒定工作電流，可通過右側(cè)電壓表的示數(shù)來判斷的大小是否發(fā)生變化，則（）A.端的電勢(shì)低于端 B.減小工作電流可以提高檢測(cè)靈敏度C.減小可以提高檢測(cè)靈敏度 D.減小可以提高檢測(cè)靈敏度【答案】C【解析】A．根據(jù)右手螺旋定則可知檢測(cè)電流產(chǎn)生的磁場方向向下，磁感線在鐵芯中沿逆時(shí)針方向，可知霍爾元件所在磁場方向向上，元件中載流子為電子，根據(jù)左手定則可知電子受到的洛倫茲力垂直紙面向外在元件N端積累，所以N端電勢(shì)低，M端電勢(shì)高，A錯(cuò)誤；BCD．元件中電子最終受到的電場力和洛倫茲力相平衡，所以有設(shè)元件單位體積內(nèi)電子數(shù)量為，電子移動(dòng)速度為，根據(jù)電流的微觀表達(dá)式可得聯(lián)立整理得提高檢測(cè)靈敏度即提高的大小，所以可知可增大工作電流或者減?。粶p小對(duì)檢測(cè)靈敏度沒有影響，BD錯(cuò)誤，C正確。故選C。11.如圖所示，在邊長為的正三角形區(qū)域內(nèi)有垂直直面向外的勻強(qiáng)磁場，一邊長為的菱形單匝金屬線框的底邊與在同一直線上，菱形線框的。使線框保持恒定的速度沿平行于方向勻速穿過磁場區(qū)域。以邊剛進(jìn)磁場時(shí)為零時(shí)刻，規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向時(shí)為正，則感應(yīng)電流與時(shí)間的關(guān)系圖線可能正確的是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】線框進(jìn)入磁場時(shí)，根據(jù)楞次定律可以判斷出感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針，所以感應(yīng)電流為正值，由于邊與邊平行，所以邊進(jìn)入磁場后線框切割磁感線的有效長度一直為根據(jù)可知，有效切割長度不變，電流都不變。線框全部進(jìn)入磁場后，由幾何關(guān)系可知，a點(diǎn)即將從AC邊穿出，在穿出磁場過程中根據(jù)楞次定律，可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，所以電流為負(fù)值。線框在穿出磁場的過程中有效切割長度從0開始增大到后又逐漸減小到0，根據(jù)，可知，電流先增大后減小。二、實(shí)驗(yàn)題：8分。12.小雨同學(xué)用圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”。閉合開關(guān)瞬間，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn)了一下。（1）閉合開關(guān)穩(wěn)定后，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)過程中，靈敏電流計(jì)的指針______（填“向左偏轉(zhuǎn)”、“向右偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）；（2）如圖乙所示，R為光敏電阻，其阻值隨著光照強(qiáng)度的加強(qiáng)而減小。金屬環(huán)A用輕繩懸掛，與長直螺線管共軸，并位于其左側(cè)。當(dāng)光照減弱時(shí)，從左向右看，金屬環(huán)A中電流方向_______（填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”），金屬環(huán)A將向_______（填“左”或“右”）運(yùn)動(dòng)，并有_______（填“收縮”或“擴(kuò)張”）的趨勢(shì)?！敬鸢浮浚?）向左偏轉(zhuǎn)（2）順時(shí)針右擴(kuò)張【解析】（1）閉合開關(guān)瞬間，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn)了一下，說明穿過線圈B的磁通量增加時(shí)電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)；閉合開關(guān)穩(wěn)定后，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)過程中，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，通過線圈A中的電流變大，穿過線圈B的磁通量增加，此時(shí)靈敏電流計(jì)指針也應(yīng)向左偏轉(zhuǎn)。（2）[1]圖乙可知，根據(jù)右手螺旋定則可判斷螺線管磁場方向向右；當(dāng)光照減弱時(shí)，光敏電阻的阻值增加，回路中電流減小，穿過金屬環(huán)A的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生向右的感應(yīng)磁場，再由右手螺旋定則可知從左向右看，金屬環(huán)A中感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針；[2][3]因穿過金屬環(huán)A的磁通量減小，據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向與原電流磁場方向相同，故金屬環(huán)A與螺線管相互吸引，則金屬環(huán)A將向右運(yùn)動(dòng)，根據(jù)“增縮減擴(kuò)”可知，金屬環(huán)A有擴(kuò)張趨勢(shì)。三、計(jì)算題。（1）判斷通過電阻的電流方向；（2）求線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；（3）求電阻兩端的電壓?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】（1）根據(jù)圖像可知，線圈中垂直于紙面向里的磁場增大，為了阻礙線圈中磁通量的增大，根據(jù)楞次定律可知線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向外，根據(jù)安培定則可知線圈中的感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，所通過電阻的電流方向?yàn)?。?）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律（3）電阻兩端的電壓為路端電壓，根據(jù)分壓規(guī)律可知14.水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌MNPQ，寬度為L，N和P之間接入電動(dòng)勢(shì)為E的電源（不計(jì)內(nèi)阻）．現(xiàn)垂直導(dǎo)軌放置質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，并加范圍較大的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B勻強(qiáng)磁場，磁場方向與水平面夾角為θ且指向右上方，如圖所示．求：（1）當(dāng)ab棒靜止時(shí)，ab棒受到的支持力和摩擦力各為多少？（2）若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時(shí)B的方向如何？（3）若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，B的大小至少為多少？此時(shí)B的方向如何？【答案】（1），；（2），水平向右；（3），豎直方向夾角為【解析】（1）由左手定則可知，金屬棒受安培力指向左上方，與豎直方向夾角為，設(shè)金屬棒中的電流為，由閉合電路的歐姆定律和安培力公式得又設(shè)棒受到的支持力為、摩擦力為，由共點(diǎn)力的平衡條件得聯(lián)立解得：．（2）分析可知，當(dāng)棒受的支持力為零時(shí)，其靜摩擦力也必然為零，故最小的安培力應(yīng)豎直向上，對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為最小值，設(shè)為，由平衡條件得解得由左手定則判斷的方向應(yīng)水平向右；（3）當(dāng)安培力與水平方向成時(shí)，安培力最小，此時(shí)解得其中，由左手定則判斷的方向應(yīng)與豎直方向成角為15.如圖所示，在平面內(nèi)，直線與軸正方向夾角為45°，直線左側(cè)存在平行于軸的勻強(qiáng)電場，方向沿軸負(fù)方向。直線右側(cè)存在垂直平面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場。一帶電量為，質(zhì)量為帶正電的粒子（忽略重力）從原點(diǎn)沿軸正方向以速度射入磁場。當(dāng)粒子第三次經(jīng)過直線時(shí)，電場方向突然調(diào)整為垂直于直線斜向右下方，電場強(qiáng)度的大小不變，粒子恰好從電場中回到原點(diǎn)。粒子通過邊界時(shí)，其運(yùn)動(dòng)不受邊界的影響。求：（1）粒子第一次在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期；（2）勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度的大??；（3）從點(diǎn)射出至第一次回到點(diǎn)所用的時(shí)間?！敬鸢浮浚?），；（2）；（3）【解析】（1）帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得故可得（2）如圖所示，設(shè)粒子第一次經(jīng)過上的點(diǎn)為點(diǎn)，粒子第三次經(jīng)過上的點(diǎn)為點(diǎn)。由幾何關(guān)系可知過點(diǎn)后，粒子在新的電場中沿方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿方向的速度大小為粒子在新的電場中沿垂直于方向先做勻減速運(yùn)動(dòng)后做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。解得（3）根據(jù)軌跡圖可知，粒子在磁場中時(shí)間為粒子在舊電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為粒子在新電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，，粒子從點(diǎn)射出到第一次回到點(diǎn)的時(shí)間為16.如圖甲所示，空間存在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，MN、PQ是水平放置的平行長直導(dǎo)軌，其間距為L=1m，R1和R2是并聯(lián)在導(dǎo)軌一端的電阻，且R1=12Ω、R2=6Ω