河北省部分学校2021-2022学年高二上学期12月第三次月考物理试题（Word版含答案）

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河北省部分学校2021-2022学年高二上学期12月第三次月考
物理
班级 姓名，
注意事项∶
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题∶本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.在物理学中，由基本物理量的单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫作导出单位。以下导出单位中不属于力的单位的是（　　）
A. B.
C. D.
2.如图所示，一段长铜管竖直放置，将一铁质圆柱体从铜管内部上端由静止释放，经过时间t1落到铜管下端，将相同质量的磁体从铜管内部上端由静止释放，经过时间t2落到铜管下端，则t1和t2的关系为（　　）
A. t1< t2 B. t1> t2
C. t1= t2 D.条件不足，无法判断
3.电磁船是利用安培力作为动力的一种环保新型船，简化原理如图所示，AB和CD是与电源相连的导体板，固定在船上的超导线圈在船体内部产生垂直纸面向里的匀强磁场，船体沉浸在海水中。下列说法正确的是
A.要使船前进，海水中的电流方向从CD板流向AB板
B.使船前进的力是磁场对海水的安培力
C.船所获得的推力大小与船体上电源的电动势的大小无关
D.船所获得的推力大小与超导线圈产生的磁场强弱有关
4.如图所示，两个不计重力的带电粒子M和N，同时由小孔S垂直进入有界匀强磁场中，又同时飞出磁场，其运动轨迹如图中虚线所示。忽略两粒子间的相互影响，下列表述正确的是
A. M带正电荷，N带负电荷
B.M在磁场中的运动周期大于N在磁场中的运动周期
C.M的比荷等于N的比荷
D.M的速率小于N的速率
5.洛伦兹力在现代科技中应用非常广泛。如图所示，图甲为速度选择器，P1、P2为平行金属板的上下两极板，极板间电场强度大小为E，磁感应强度大小为B1；图乙为回旋加速器，垂直穿过D型盒的磁场的磁感应强度大小为B，则有关这两种应用说法正确的是
A.图甲所示速度选择器要求能通过的粒子速度为
B.图甲所示速度选择器的P极板带正电
C.图乙所示回旋加速器中使带电粒子加速的能量来源于设备中的磁场
D.图乙所示回旋加速器中带电粒子的最大速度与D型盒的半径无关
6.如图所示，一质量为2.0 kg的导体棒ab置于倾角为37°的粗糙金属导轨上，导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.3，导体棒通过导轨与电源、定值电阻相连，该装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中（未画出）。已知电源电动势为6 V，定值电阻的阻值为15Ω，其他电阻均不计，导体棒接入电路中的长度为0.5 m，磁感应强度大小为3.0T。为了使导体棒ab保持静止，现给导体棒施加垂直导轨平面向下的压力F，则F的大小至少为（　　）
A.12 N B.18N C.24N D.26N
7.如图是磁流体发电机工作原理示意图。发电通道是长方体结构，其中空部分的长、高、宽分别为l，a、b，前后两个侧面是绝缘体材料，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极与负载电阻R相连。发电通道处于匀强磁场中，磁感应强度为B，方向如图所示。发电通道内有电阻率为ρ的高温等离子电离气体沿通道以速度v向右流动，运动的电离气体受到磁场作用，使上下表面间产生了电势差。下列说法正确的是
A.上侧面的导体电极可视为电源的负极
B.磁流体发电机的内阻为
C.作为电源，磁流体发电机的电动势为Bbv
D.闭合开关S，通过电阻R的电流为
二、多项选择题∶本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8，如图所示，一段软导线组成的正方形回路置于光滑水平面上，软导线所在空间存在竖直方向的匀强磁场。由于磁场发生了某种变化，导致回路形状变为圆形。关于该磁场的变化，下列说法可能正确的是
A.方向竖直向上，逐渐增强 B.方向竖直向上，逐渐减弱
C.方向竖直向下，逐渐增强 D.方向竖直向下，逐渐减弱
9.如图所示，导体棒ab与定值电阻、金属圆环组成闭合回路，导体棒在垂直纸面向里的匀强磁场中绕圆环中心顺时针匀速转动。已知磁场的磁感应强度大小为B.导体棒的长度为l、阻值为r，转动的角速度为，定值电阻阻值为R，其他部分电阻可忽略不计。下列说法正确的是
A.导体棉ab上的感应电流方向为 B.导体棒ab上的感应电流方向为a→b
C.定值电阻两端的电压为 D.定值电阻两端的电压为
10.如图所示，直角三角形ABC区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B0，∠A=30°，OB=BC=L。质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子从AB边界上O点垂直于AB由射入磁场。若粒子射入磁场的速率为v0时，粒子从AC边中点D离开磁场，不计空气阻力和粒子重力。则下列说法正确的是
A.磁场的磁感应强度大小为
B.以v0速率入射的粒子在磁场中运动的时间
C.粒子以不同速率入射，粒子在磁场中运动的最长时间为
D.为使粒子不从AC边离开磁场，入射速率v需满足
三、非选择题∶本题共5小题，共54分。
11.（6分）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。水平面上固定有两根足够长的光滑平行金属导轨ab和a1b1，间距为d，两导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一长为L、质量为m的金属棒垂直静置于导轨上。已知电源电动势为E，电源内阻不计，金属棒电阻为R。
（1）在图中画出连线，完成实验电路；要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒向右运动。
（2）关于金属棒在导轨上运动时的图像描述可能正确的是 。
（3）关于金属棒的运动，下列说法正确的是 。
A.适当减小两导轨间的距离，可使金属棒最终的速度减小
B.换一根更长的金属棒，可使金属棒最终的速度增大
C.适当减小两导轨间的距离，可使金属棒最终的速度增大
D.适当减小金属棒的长度，可使金属棒最终的速度减小
12.（9分）小明在探究“电磁感应现象”和“影响感应电流方向的因素”实验中，按如图所示安装实验电路。
（1）实验时.他将线圈L1插入线圈L2中，闭合和断开开关的瞬间，观察到灵敏电流计的措针都发生了偏转，电路稳定时灵敏电流计指针无偏转，这个现象揭示的规律是∶通过闭合回路的 发生变化时，闭合回路中产生 。
（2）小明闭合开关时，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，然后保持开关闭合，他将线圈L1迅速从线圈L2拔出时，灵敏电流计指针 ；之后将线圈L1迅速向线圈L2插入，灵敏电流计指针 __；待电流稳定后，将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，灵敏电流计指针 （以上三空选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”）。
（3）小明将滑动变阻器的滑片从左端滑到右端时，第一次快速滑动，第二次缓慢滑动，发现两次灵敏电流计的指针摆动幅度大小不同，第一次比第二次的幅度 （填“大” 或“小”），原因是线圈中的 （填“磁通量”“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）第一次比第二次的大。
（4）本实验包括两个回路，其中线圈 （填“L1”或“L2"）相当于电源。
13.（10分）如图所示，半径为R的圆形区域内存在方向垂直于纸面向外（图中未标出）的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律为B= B0+ Kt（K是不为零的常量），两等边三角形闭合导电线圈I和II恰好分别内接和外接于圆形区域，求两线圈产生的感应电动势之比。
14.（13分）如图所示，足够长平行光滑金属导轨MN和PQ倾斜放置，倾角为θ，两导轨的长度为L，间距为d，在NQ和MP间分别接有相同的定值电阻，阻值为R。导轨电阻不计，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，已知重力加速度为g。
（1）求穿过MNQP所围区域的磁通量的大小；
（2）若将质量为m，长度为d的导体棒AB垂直放置在导轨间并由静止释放，经过一段时间后导体棒AB匀速运动，已知导体棒的电阻为R，求导体棒匀速运动时的速度大小。
15.（16分）如图所示，带正电的粒子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向从两板左侧中间位置射入偏转电场，并从平行金属板下边缘B点离开偏转电场，进入以平行金属板边缘AB连线为左边界的有界磁场中，磁场方向垂直纸面向里。已知加速电场电压为U。，偏转电场极板间电压未知，偏转电场板长和板间距离均为d，粒子质量为m、电荷量为q，粒子重力不计。
（1）求偏转电场极板间电压U的大小；
（2）为使粒子能沿水平方向返回O点，求磁感应强度B的大小和有界磁场的最小寬度L；
（3）若粒子垂直于磁场右边界穿出磁场，求粒子从进入偏转电场到离开磁场经历的时间t。
物理参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C A D C B D D BD BC AC
1.C 解析∶由安培力的表达式F=BIL，可得力的一种导出单位为T·A ·m，故C选项错误。
[命题意图]本题以力的单位，单位制为载体，考查学生对安培力、洛伦兹力、电场力公式的理解，强调了学生学习的整体性，考查了学生物理观念的建立。
2.A解析∶由楞次定律可知，磁体的运动导致磁体周围的铜管磁通量变化，从而产生感应电流，阻碍磁体下落，故磁体下落的时间长，故A正确。
[命题意图]本题以磁体和金属体在铜管中下落为载体，通过两个物体下落时间的比较，考查学生对楞次定律的理解，考查了学生物理观念的建立。
3.D解析∶若海水的电流方向从AB板流向CD板，根据左手定则，海水所受的安培力向左，根据牛顿第三定律可知，海水对船的磁场力向右，使船前进，A错误；使船前进的力是海水对船的作用力，故B错误；根据F=BIL可知，船所获得的推力与通过海水的电流大小和超导线圈产生的磁场强弱有关，而通过海水的电流大小又受电源电动势的影响，所以电源电动势的改变也会使船获得的推力大小改变，C错误，D正确。
[命题意图]本题是一道情景类题目，以电磁船为载体，考查学生对安培力的掌握情况，要求学生能分析电磁船的工作原理，并能定性分析安培力的大小，考查了学生的科学思维能力。
4.C解析∶由左手定则判断出N带正电荷，M带负电荷，故A错误；粒子在磁场中运动半周，即运动时间为周期的一半，所以两粒子运动周期相同，故B错误；粒子在磁场中运动，运动周期为，则比荷为 ，即在周期相同的情况下，两粒子的比荷相等，故C正确；粒子在磁场中运动周期相等，而周期为T ，由题图可知，M在磁场中的运动半径大于N的运动半径，所以M的速率大于N的速率，故D错误。
[命题意图]本题以两个带电粒子在磁场中的运动为载体，考查两粒子的电性、周期、比荷和速率的比较，要求学生能全面分析粒子的运动规律，考查了学生的科学思维。
5.B解析∶由受力平衡可知，通过速度选择器的带电粒子（忽略粒子的重力）所受的电场力和洛伦兹力平衡，即qE=qvB1，解得，A错误；由受力平衡可知，速度选择器的P1极板带正电，B正确；回旋加速器中使带电粒子加速的能量来自电场，C错误∶回旋加速器中的粒子最大速度表达式为，可知与D型盒的半径有关，D错误。
[命題意图]本题考查电磁场的应用，以速度选择器和回旋加速器为载体，要求学生对两种应用能进行定性的分析，明白两种应用的工作原理，属于物理观念的考查。
6.D解析∶通电情况下，导体棒的受力情况如图所示，导体棒保持静止的临界状态受力为∶ ，解得F=26N，即时导体棒恰好可以保持静止，因此要使导体棒保持静止F≥26N，D正确。
[命題意图]本题以导体棒的受力平衡为载体，重点考查在安培力作用下的受力平衡问题，要求学生能掌握安培力方向的判断，大小的计算，并且能分析出导体棒平衡的临界状态。较好地考查了学生的科学思维。
7.D解析∶根据左手定则可知上侧面的导体电极为电源的正极，选项A错误；根据电阻定律可知发电机的内阻为，选项B错误；由可得∶E=Bav，选项C错误；根据闭合电路欧姆定律可知电流为，选项D正确。
[命题意图]本题以磁流体发电机模型为载体，考查带电粒子在磁场中运动的相关规律。考查了学生的科学思维水平。
8.BD解析∶同样周长情况下，圆形面积大于正方形，即回路面积增大了，根据楞次定律，感应电流的磁场会阻碍原磁场的磁通量变化，无论穿过回路的磁感线的方向如何，只要磁场逐渐减小，穿过回路的磁通量就会减小，回路的面积就将增大。B、D正确。
[命题意图]本题以软导线回路为载体，考查在磁场发生变化时，回路面积的变化情况，需要学生掌握楞次定律的内涵，并且在数学角度要明白周长相同的情况下，圆形面积最大，很好地考查了学生科学思维的能力。
9.BC解析∶导体棒ab顺时针转动，运用右手定则时，让磁感线穿过掌心，拇指指向导体ab运动方向，则导体ab.上的感应电流方向为a→b，A错误，B正确；导体棒旋转切割磁感线产生的电动势为 ，根据闭合电路欧姆定律，定值电阻两端的电压，C正确，D错误。
[命题意图]本题以导体旋转切割为载体，考查对法拉第电磁感应定律的深度理解，要求学生能理解旋转中导体平均速度的含义，同时需要学生对闭合电路欧姆定律熟悉，考查了学生的物理观念和科学思维。
10.AC解析∶粒子在磁场中所受的洛伦兹力提供向心力，做圆周运动，根据几何关系，以速率v0入射的粒子轨迹半径为L，所以，解得，选项A正确；以速率v0入射的粒子在磁场中的运动时间，选项B错误；粒子在磁场中转过的圆心角越大，运动时间越长，其中从AB边射出的粒子转过的圆心角最大，时间最长，，选项C正确；如图，如果粒子不从AC边离开磁场，临界条件为轨迹与AC相切，设粒子轨迹半径为r，由几何关系得∶，且，解得，选项D错误。
[命题意图]本题属于难题，以有界磁场为载体，考查学生对带电粒子在磁场中运动的定量计算，需要学生对磁场相关公式、几何关系有高层次的把握，考查学生的科学思维能力。
11.答案∶（每空2分）
（1）见解析 （2）BC （3）C
解析∶（1）根据题意应用左手定则判断通过金属棒的电流是从a流向a1，滑动变阻器采用限流式接法，连接实物图如图所示
（2）假设接入电路中除金属棒外的总电阻为R，根据闭合电路欧姆定律有，F=BId，a= ，可知金属棒做加速度减小的加速运动，故选BC。
（3）金属棒最终加速度a=0，即F=0，I=0，于是，可知d减小，v增加，L的长短不影响导轨间距d，故选C. .
[命题意图]本题以通电金属棒在磁场中的运动为载体，考查安培力，考查电路实物图连线，关键是明确实验原理，注意滑动变阻器的限流接法和电表的正负接线柱，确定金属棒中的电流方向是关键。本题还考查了图像问题，导体棒在磁场中的受力情况。
12.答案∶（除标注外，每空1分）
（1）磁通量感应电流 （2）向左偏 向右偏向左偏（3）大 磁通量的变化率 （4）L2（2 分）
解析∶（1）灵敏电流计指针发生偏转说明电路中产生了感应电流，根据电路中发生的变化可知实验所揭示的规律，即通过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路中产生感应电流。
（2）闭合开关时，穿过线圈的磁通量增加，灵敏电流计指针向右偏；将线團L1迅速从线圈L2拔出时，穿过线圈的磁通量减少，灵敏电流计指针向左偏；将线圈L1迅速向线圈L2插入，穿过线圈的磁通量增加，灵敏电流计指针向右偏；将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电路中电流变小，穿过线圈的磁通量减少，灵敏电流计指针将向左偏。
（3）将滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，第一次快速滑动，通过线圈L1的电流变化快，电流产生的磁场变化快，线圈L2的磁通量变化快，感应电动势大，感应电流大，灵敏电流计的指针摆动的幅度大；第二次缓慢滑动时，通过线圈L1的电流变化慢，线圈L2的磁通量变化慢，产生的感应电动势小，感应电流小，灵敏电流计的指针摆动的幅度小。
（4）在产生感应电流的回路中，线圈L2中的磁通量发生变化时，线圈L2中产生感应电动势，因此线圈L2相当于电源。
[命题意图]本题考查电磁感应现象和磁通量变化时感应电流方向。对于该实验注意两个回路的不同。考查了法拉第电磁感应定律，知道磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。解题时认真通过实验现象做出相应判断，体现了对物理科学思维的考查。
13.答案∶.
解析∶由法拉第电磁感应定律可知 （2分）
线圈I的有效面积 （3分）
线圈II的有效面积 （3分）
故电动势之比 （2分）
[命题意图]本题以变化磁场中的闭合线圈为载体，考查法拉第电磁感应定律，注意区分有效面积。根据法拉第电磁感应定律可求出电动势之比。体现了对基础知识和学生能力的考查，体现了物理观念，考查了学生的科学思维。
14.答案∶（1）BLd （2）
解析∶（1）由题意可知，磁感线垂直穿过MNQP所围区城，
根据磁通量定义 （2分）
得 （2分）
（2）匀速运动时对导体棒有，mgsin θ= BId （2分）
（2分）
E=Bdv （2分）
解得 （3分）
[命题意图]本题考查法拉第电磁感应定律，考查了闭合电路的欧姆定律，考查了牛顿第二定律。考查了学生利用所学知识解决问题的能力，考查了学生的科学思维。
15.答案∶（1）2U0 （2） （3）
解析∶（1）加速电场中，根据动能定理有∶ （1分）
偏转电场中，水平方向有∶ （1分）
竖直方向有∶ （1分）
联立解得∶U= 2U0 （2分）
（2）由于粒子在偏转电场中做类平抛运动，其速度的反向延长线应交于水平位移的中点，如图所示，E为OO'的中点，由几何关系可知θ=45° （1分）
粒子进入磁场时的速度 （1分）
故粒子在磁场中运动的半径 （1分）
粒子在磁场中运动由
得∶ （1分）
解得∶ （1分）
有界磁场的最小宽度 （1分）
（3）由（1）中可得t （1分）
粒子垂直于磁场右边界穿出时，在磁场中的偏转角θ=45° ，如图所示
粒子在磁场中运动的半径∶
粒子进入磁场时的速度∶
由于粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期满足∶ （1分）
粒子在磁场中运动的时间∶ （1分）
解得∶ （1分）
故所求总时间为 （1分）
[命题意图]本题关键明确粒子的运动规律，对电场中的运动，利用动能定理，类平抛列式。对磁场中的运动，确定圆心后结合几何关系得到轨道半径，再结合牛顿第二定律求解。体现了对学生能力的考查，考查了学生的科学思维水平。