2024-2025学年陕西省西安市临潼区华清中学高新班高二（上）第一次月考物理试卷（含答案）

2024-2025学年西安市临潼区华清中学高新班高二（上）第一次月考
物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.下列有关磁感应强度的说法中正确的是( )
A. 若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
B. 若有一小段长度为、通以电流为的导体，在磁场中某处受到的磁场力为，则该处的磁感应强度大小一定是
C. 由可知，磁感应强度大小与磁场中通电导体的电流大小有关
D. 磁感应强度的方向就是该处小磁针静止时极所指的方向
2.行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是( )
A. 增加了司机单位面积的受力大小 B. 减少了碰撞前后司机动量的变化量
C. 将司机的动能全部转换成汽车的动能 D. 延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
3.竖直导线与水平面上放置的圆线圈有一小段距离，其中直导线固定，线圈可自由运动，当同时通以如图所示方向的电流时圆线圈内电流从上向下看是逆时针方向电流，则从左向右看，线圈将( )
A. 不动 B. 顺时针转动，同时靠近导线
C. 顺时针转动，同时离开导线 D. 逆时针转动，同时靠近导线
4.日常生活中常用高压水枪清洗汽车，某高压水枪喷口直径为，喷出水流的流速为，水柱垂直射向汽车表面后速度变为零。已知水的密度为。下列说法正确的是( )
A. 高压水枪单位时间内喷出的水的体积为
B. 高压水枪单位时间内喷出的水的质量为
C. 水柱对汽车的平均冲力为
D. 若高压水枪喷口的出水速度变为原来的倍，则水柱对汽车的平均冲力为原来的倍
5.某人在一只静止的小船上练习射击，船、人连同枪不包括子弹及靶的总质量为，枪内有颗子弹，每
颗子弹的质量为，枪口到靶的距离为，子弹水平射出枪口相对于地的速度为，在发射后一发子弹时，
前一发子弹已射入靶中，在射完颗子弹时，小船后退的距离为( )
A. B. C. D.
6.如图表示，在磁感应强度为的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水平面夹角为。一质量为、带电荷为的圆环套在棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为，且，现让圆环由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中圆环的最大速率为( )
A. B.
C. D.
7.如图所示，是一长为的矩形，其内存在垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为、带电量为的粒子从点以速度垂直射入磁场，速度方向与的夹角为，粒子刚好从点射出磁场，不计粒子的重力，则( )
A. 粒子一定带正电 B. 矩形磁场的宽度最小值为
C. 粒子从到所需的时间为 D. 匀强磁场的磁感应强度为
8.如图所示，在“子母球”表演中，让同一竖直线上的小球和小球，从距水平地面的高度为和的地方同时由静止释放，球的质量为，球的质量为，设所有碰撞都是弹性碰撞，重力加速度为，忽略球的直径、空气阻力及碰撞时间，则和第一次碰撞后球的速度大小为( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图，、、为三根与纸面垂直的固定长直导线，其截面位于等边三角形的三个顶点上，为三角形的中心点，沿水平方向，为中点，为中点，三根导线中均通有大小相等的电流，方向如图，则以下判断正确的有( )
A. 点的磁感应强度水平向右 B. 点的磁感应强度水平向右
C. 点的磁感应强度水平向左 D. 导线受到的安培力方向竖直向下
10.下列关于四种仪器的说法正确的是( )
A. 甲图中当加大加速极电压时，电子打在玻璃泡右侧上的位置将上移
B. 乙图中不改变质谱仪各区域的电场、磁场时，击中光屏同一位置的粒子比荷一定相同
C. 丙图中载流子为负电荷的霍尔元件有如图所示的电流和磁场时，侧电势低
D. 丁图中长、宽、高分别为、、的电磁流量计在如图所示的匀强磁场中，若流量恒定，前后两个金属侧面的电压与、无关
11.如图，光滑水平地面上有质量分别为和的、两个滑块，初始时均处于静止状态，的左侧固定一水平轻弹簧。现使以速度水平向运动第一次压缩弹簧，当与弹簧分离后，与右侧的竖直墙壁相碰，已知碰撞时间极短且无能量损失，反弹后会追上第二次压缩弹簧。设弹簧第一次被压缩到最短时具有的弹性势能为，此时系统的总动量大小为；弹簧第二次被压缩到最短时具有的弹性势能为，此时系统的总动量大小为。下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
12.如图所示，质量为，带电量为的带电粒子，从原点以初速度沿轴正向射入第一象限内的电磁场区域，在，、为已知区域内有竖直向上的匀强电场，在区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，接收器足够长，平行于轴放置且点坐标为。当电场强度为时，带电粒子在磁场中偏转刚好打在点，已知粒子都能从射出，点坐标为，且从射入磁场后偏转打到接收器上，则( )
A. 磁感应强度的大小为
B. 电场强度的最大值为
C. 所有粒子在磁场中的偏转距离都相等
D. 粒子打到接收器上的最大纵坐标为
三、实验题：本大题共1小题，共8分。
13.某同学用如图甲所示实验装置来“验证动量守恒定律”，实验原理如图乙所示。图乙中点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让质量为的入射小球多次从斜轨上由静止释放，找到其平均落地点的位置，然后把质量为的被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上由静止释放，与小球相碰，并且多次重复，实验得到小球的落点的平均位置分别为、，测量、、分别为、、距点的水平距离。
关于本实验，下列说法正确的是______。
A.入射小球每次可由不同位置自由滚下
B.两小球的质量关系必须
C.斜槽轨道必须光滑
D.斜槽轨道末端必须水平
若测量数据近似满足关系式______用、、、、表示，则说明两小球碰撞过程动量守恒。
在验证动量守恒后，若测量数据满足表达式______仅用、、表示，则说明碰撞为弹性碰撞。
为了减少实验误差，本实验需要找、、各点的平均位置，请你写出找平均位置的方法：______。
四、计算题：本大题共4小题，共44分。
14.如图为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为，线圈的水平边长为，处于匀强磁场内，磁感应强度的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流的方向反向，如图所示，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。已知重力加速度为。
导出用、、、、表示磁感应强度的表达式。
当，，，，时，磁感应强度是多少？
15.排球运动是一项同学们喜欢的体育运动。为了了解排球的某些性能，某同学让排球从距地面高处自由落下，测出该排球从开始下落到第一次反弹到最高点所用时间为，第一次反弹的高度为。已知排球的质量为，取，不计空气阻力。求：
排球与地面的作用时间；
排球对地面的平均作用力的大小。
16.如图所示，光滑悬空轨道上静止一质量为的小车，用一段不可伸长的轻质细绳悬挂一质量为的木块一质量为的子弹以水平速度射入木块时间极短，在以后的运动过程中，摆线离开竖直方向的最大角度小于，不计空气阻力试求：
子弹射入木块时产生的热量；
木块能摆起的最大高度；
小车运动过程的最大速度。
17.如图所示，直角坐标系中，轴左侧有一半径为的圆形匀强磁场区域，与轴相切于点，点坐标为。第一象限内也存在着匀强磁场，两区域磁场的磁感应强度大小均为，方向垂直纸面向外。圆形磁场区域下方有两长度均为的金属极板、，两极板与轴平行放置且右端与轴齐平。现仅考虑纸面平面内，在极板的上表面均匀分布着相同的带电粒子，每个粒子的质量为，电量为。两极板加电压后，在板间产生的匀强电场使这些粒子从静止开始加速，并顺利从网状极板穿出，然后经过圆形磁场都从点进入第一象限。其中部分粒子打在放置于轴的感光板上，感光板的长度为，厚度不计，其左端点坐标为。打到感光板上的粒子立即被吸收，从第一象限磁场射出的粒子不再重新回到磁场中。不计粒子的重力和相互作用，忽略粒子与感光板碰撞的时间。
求两极板间的电压；
在感光板上某区域内的同一位置会先后两次接收到粒子，该区域称为“二度感光区”，求：
“二度感光区”的长度；
打在“二度感光区”的粒子数与打在整个感光板上的粒子数的比值：；
改变感光板材料，让它仅对垂直打来的粒子有反弹作用不考虑打在感光板边缘、两点的粒子，且每次反弹后速度方向相反，大小变为原来的一半，则该粒子在磁场中运动的总时间和总路程。
参考答案
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13. 用圆规画一尽可能小的圆，将所有落点圈进，其圆心代表平均落点。
14.解：设电流方向未改变时，等臂天平的左盘内砝码质量为，右盘内的质量为，有：
电流方向改变后，有：
两式相减，得：
解得：
将数据代入第问的表达式，解得：

答：导出用、、、、表示磁感应强度的表达式为。
磁感应强度是。
15.解：排球下落时间：
排球上升时间：
排球与地作用时间：
设平均作用力为，对全过程：
，
代入数据得：
答：排球与地面的作用时间为，
排球对地面的平均作用力的大小为。
16.解：子弹与瞬间水平的方向动量守恒，
由动量守恒定律得：，解得
设产生热量为，根据能量守恒有：。
木块到最高点、、三者有相同的水平速度，
根据水平方向动量守恒得：，
解得：，
由机械能守恒定律得：，
解得：。
当木块和子弹回到最低点时，小车速度最大，
根据水平方向动量守恒，设小车运动过程的最大速度为，
此时木块和子弹的速度为，
由动量守恒定律得：，
由能量守恒守恒定律得：，
解得：。
答：子弹射入木块时产生的热量为；
木块能摆起的最大高度为；
小车运动过程的最大速度为。
17.解：带电粒子在圆形匀强磁场区域中做匀速圆周运动，所有粒子平行射入此磁场均从点射出磁聚焦模型，可知粒子做圆周运动的轨道半径等于圆形匀强磁场区域的半径，即：。
由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
在匀强电场中被加速的过程，由动能定理得：
联立解得：
在点进入第一象限的粒子的速度方向与轴正方向的夹角在范围内，沿轴正方向射入的粒子打在感光板上的点，随着速度与轴夹角的增大，轨迹与感光板的交点先向右移动，离点最远的交点为点满足，再向左移动一直到点，之后就打不到感光板上了。可知为“二度感光区”，由几何关系得，当粒子打在点时轨迹圆的圆心恰好为点，则：
当粒子打在点时，，由勾股定理得：
则：
代入数据解得：
由图中几何关系可知，打在点的粒子轨迹圆的圆心为恰好在圆形磁场边界上的点，对应进入圆形磁场的位置在点，到恰好为半个圆周；打在点的粒子轨迹一个是从点入射，到也恰好为半个圆周，另一个是临界直接从点入射。可得打在段的粒子对应入射区域在之间，打在，即“二度感光区”的粒子对应入射区域在之间，由几何关系得：
，
可得打在“二度感光区”的粒子数与打在整个感光板上的粒子数的比值为：
：：：：
粒子在磁场中运动的半径，可知其它条件一定，与成正比，粒子每次反弹后速度大小变为原来的一半，故半径也变为原来的一半。
在图中可知，第一次打在点的粒子速度方向垂直感光板，此粒子能够在第一次被反弹，，即第一次打在距离点处，反弹后粒子运动半径为，第二次打在距离点处，再次反弹后粒子运动半径为，第三次落在离点处，第四次落在离点处，第五次落在离点处，超出感光板边缘离开第一象限，该粒子在磁场中一共运动了个圆周。
粒子在磁场中运动周期为：
该粒子在磁场中一共运动的总时间为：
该粒子从到的路程为：
从第一次反弹到第二次反弹的路程为：
从第二次反弹到第三次反弹的路程为：
从第三次反弹到第四次反弹的路程为：
从第四次反弹到离开磁场的路程为：
该粒子在磁场中运动的总路程为：
联立解得：．
答：两极板间的电压为；
“二度感光区”的长度为；
打在“二度感光区”的粒子数与打在整个感光板上的粒子数的比值：为：；
该粒子在磁场中运动的总时间为和总路程为。
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