2024-2025学年辽宁省沈阳市东北育才学校高二（上）调研物理试卷（含答案）

2024-2025学年辽宁省沈阳市东北育才学校高二（上）调研
物理试卷
一、单选题：本大题共9小题，共36分。
1.最早发现电与磁联系的物理学家是( )
A. 焦耳 B. 安培 C. 欧姆 D. 奥斯特
2.关于磁感应强度，下列说法正确的是( )
A. 磁感应强度的方向就是置于该点的小磁针极的受力方向
B. 一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零
C. 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
D. 根据磁感应强度的定义式可知，磁感应强度与成正比，与成反比
3.如图所示为三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，方向垂直纸面向里，且如果，则点的磁感应强度的方向为( )
A. 沿方向 B. 沿方向
C. 沿方向 D. 沿方向
4.水平地面上放条形磁铁，磁铁极上方吊着导线与磁铁垂直，导线中通入向纸内的电流如图所示。则下列结论正确的是( )
A. 弹簧的弹力变小
B. 地面受到磁铁的压力不受影响
C. 地面受到磁铁的压力变小
D. 条形磁铁受到桌面的摩擦力向左
5.如图，真空区域有宽度为、磁感应强度为的匀强磁场，方向如图所示，、是磁场的边界。质量为、电荷量为的正电荷粒子不计重力沿着与夹角为的方向射入磁场中，刚好没能从边界射出磁场。下列说法正确的是( )
A. 粒子射入磁场的速度大小为
B. 粒子射入磁场的速度大小为
C. 粒子在磁场中运动的时间为
D. 粒子在磁场中运动的时间为
6.质谱仪又称质谱计，分离和检测不同同位素的仪器。其示意图如图所示。从粒子源出来时的粒子速度很小，可以看作初速为零，粒子经过电场加速后从入口进入有界的垂直纸面向外的匀强磁场区域，并沿着半圆周运动而达到出口。现使磁感应强度大小加倍，要使粒子的运动轨迹不发生变化，仍沿着半圆周运动而达到出口，应该使加速电场的电压变为原来的( )
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
7.一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示。一带正电粒子以速度自点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动，所有粒子均不考虑重力的影响。则以下说法正确的是( )
A. 仅该变粒子的速度，粒子仍能够做匀速直线运动
B. 仅改变粒子的比荷，粒子仍能够做匀速直线运动
C. 仅改变电场的方向，粒子仍能够做匀速直线运动
D. 其他条件不变，改为自点沿中轴线射入，粒子仍能做匀速直线运动
8.利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示，将一厚度为的半导体薄片垂直置于磁场中，在薄片的两个侧面、间通以电流时，另外两侧、间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中定向移动形成电流的载流子受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，在、间产生霍尔电压。半导体的载流子有自由电子或空穴相当于正电荷两种类型。下列说法正确的是( )
A. 若该半导体是空穴导电，则侧的电势低于侧的电势
B. 若只增大半导体薄片的厚度，则霍尔电压将增大
C. 若只增大磁场的磁感应强度，则霍尔电压将增大
D. 若只增大电流，则霍尔电压将减小
9.如图所示为回旋加速器的主要结构，两个半径为的半圆形中空金属盒、置于真空中，两盒间留有一狭缝；在两盒的狭缝处加上大小为的高频交变电压，空间中存在着磁感应强度大小为、方向垂直向上穿过盒面的匀强磁场。从粒子源引出质量为、电荷量为的粒子，粒子初速度视为零，在狭缝间被电场加速，在形盒内做匀速圆周运动，最终从边缘的出口处引出。不考虑相对论效应，忽略粒子在狭缝间运动的时间，则( )
A. 仅提高加速电压，粒子最终获得的动能增大
B. 所需交变电压的频率与被加速粒子的比荷无关
C. 粒子第次通过狭缝后的速度大小为
D. 粒子通过狭缝的次数为
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
10.地磁场能抵御宇宙射线的侵入，赤道剖面外地磁场可简化为包围地球且厚度为地球半径的的匀强磁场，方向垂直该剖面，图中给出的速度在图示平面内，从点沿平行于垂直地面两个不同方向入射的、、三种比荷相同的带电粒子不计重力在地磁场中的三条运动轨迹，其中，、粒子入射速度方向与地面平行，粒子入射速度方向与地面垂直，且它们都恰不能到达地面。则下列相关说法中正确的是( )
A. 粒子带负电，、粒子带正电 B. 、粒子带负电，粒子带正电
C. ：： D. ：：
11.如图所示，半径为的圆形区域内存在匀强磁场，方向垂直于纸面向里。边界上点有一粒子源，可平行于纸面向磁场内任意方向发射质量为、电荷量为的带正电粒子，粒子速度大小均为。不计粒子重力以及粒子间的相互作用，所有粒子运动半径均为且离开磁场时速度方向均与平行，、为互相垂直的直径，则( )
A. 粒子离开磁场时速度方向平行向下
B. 磁感应强度大小为
C. 经过圆心的粒子在磁场中运动的时间为
D. 沿着方向射入的粒子在磁场中运动的时间为
12.如图所示，边长为的等边三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。底边中点处有一粒子源，可平行于纸面向磁场内任意方向均匀发射同种带正电的粒子，粒子质量均为，电荷量均为，速度大小均为。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 带电粒子可能垂直边出射 B. 带电粒子可能垂直边出射
C. 从边出射的粒子占总粒子数的 D. 从边出射的粒子占总粒子数的
13.长、高的矩形区域中，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。纸面内大量电荷量为、质量为的带负电粒子不计重力，从点以相等的速率沿各个方向射入磁场，为边中点，如图所示。则下列说法正确的是( )
A. 从点射出的粒子速度偏转角度最大 B. 区域没有粒子射出
C. 粒子在磁场运动的最大位移为 D. 粒子在磁场中运动的最长时间为
三、计算题：本大题共3小题，共40分。
14.一绝缘细棒处于磁感应强度为的匀强磁场中，棒与磁场垂直，磁感线垂直指向纸内，如图所示。棒上套一个可在其上滑动的带正电的小球，小球质量为，电荷量为，球与棒间动摩擦因数为。让小球从棒上端由静止下滑。求：
小球的最大加速度；
小球的最大速度。
15.如图所示，直线上方有垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场。正、负电子同时从同一点以与成角的同样速度射入磁场电子质量为，电荷量为，求：
它们从磁场中射出时相距多远？
它们射出的时间差是多少？
16.如图所示，在坐标系中，垂直于轴的虚线与轴之间存在磁感应强度大小为的匀强磁场含边界，磁场方向垂直平面向里。一质子束从坐标原点射入磁场，所有质子射入磁场的初速度大小不同但初速度方向都与轴正方向成角向下。是与轴平行的荧光屏质子打到荧光屏上不再反弹，、两点的坐标分别为，。已知质子比荷，。求：结果均可用分数、根号表示
质子在磁场中运动的最长时间是多少？
如果让荧光屏下表面有粒子打到的长度尽可能长且质子的运动轨迹未出磁场，质子初速度大小的取值范围是多少？
荧光屏下表面有粒子打到的长度为多长？
参考答案
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14.解：当小球的速度为时加速度最大，此时有
解得：，方向沿杆向下。
小球下滑时随着速度增大，与杆间的弹力在增大，摩擦力在增大，加速度在减小，当加速度为时，速度最大，此时有
解得：，方向沿杆向下。
答：小球的最大加速度为，方向沿杆向下；
小球的最大速度为，方向沿杆向下。
15.解：根据左手定则，可知正电子向右方偏转，负电子向左方偏转；
由洛伦兹力提供向心力可知：，解得：，两种电子只有电性不同，故其运动半径相同；
由几何关系可知，负电子的射出位置与射入位置的距离为：，正电子的射出位置：，
故两种电子的距离为：；
电子做圆周运动的周期为：，正电子在磁场中的运动时间为：，负电子在磁场中运动的时间为：，
化简得：，，它们射出的时间差为：。
答：它们从磁场中射出时相距；
它们射出的时间差为。
16.解：质子在磁场中做匀速圆周运动，质子能打到轴上时其轨迹圆心角最大，在磁场中运动的时间最长，如图所示：
由洛伦兹力提供向心力得：
质子圆周运动的周期为：
由几何关系可知图中的
粒子在磁场中运动的最长时间为：
解得
当质子轨迹与相切时，如图所示，设此时初速度为。由几何关系得：
由洛伦兹力提供向心力得：
解得
当粒子运动轨迹与磁场右边界相切时，如图所示，设此时初速度大小为，轨迹半径为。
由几何关系可得：
同理得：
解得
综上可得质子初速度大小的取值范围为
如图所示
图
轨迹与相切，根据几何关系可知
解得
如图所示
图
轨迹与右边界相切时有
则
荧光屏下表面有粒子打到的长度为
解得
答：质子在磁场中运动的最长时间是；
质子初速度大小的取值范围为；
荧光屏下表面有粒子打到的长度为。
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