陕西省西安八十五中2024-2025学年高二（上）月考物理试卷（12月份）（含答案）

陕西省西安八十五中2024-2025学年高二（上）月考物理试卷（12月份）
1.下列说法正确的是( )
A. 图甲中放在小磁针正上方直导线通图示电流时，极将垂直纸面向外转动
B. 图乙中将有开口的圆环从处移至处，圆环中有感应电动势，无感应电流
C. 丙图可以判断出只有带正电的粒子才能沿直线穿过速度选择器，带负电的粒子不行
D. 图丁中灵敏电流表在运输过程时总要用导体将两个接线柱连接起来，利用了电磁驱动的原理
2.电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是( )
A. 当天平示数为负时，两线圈电流方向相同
B. 当天平示数为正时，两线圈电流方向相同
C. 线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力
D. 线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力
3.一个电子以某速度从点出发，通过两个方向垂直纸面的有界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ到达点，路径如图所示，电子在每个区域内的轨迹都是半圆。下列说法正确的是( )
A. 两个磁场的方向相同
B. 电子在区域Ⅰ中运动的时间较短
C. 电子以相同的速度大小从点反向出发可返回点
D. 质子以与电子大小相同的动量从点反向出发可到达点
4.如图所示，圆心为、半径为的圆内有垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场图中未画出，为竖直方向的直径，为水平方向的直径，比荷相同、带正电的粒子，从圆形磁场边界上的点以大小不同的速度沿水平方向射入磁场，粒子射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向相反，粒子恰好从点射出。已知，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 粒子与粒子的速度大小之比为：
B. 粒子与粒子的速度大小之比为：
C. 粒子与粒子在磁场中的运动时间之比为：
D. 粒子与粒子在磁场中的运动时间之比为：
5.拓扑结构在现代物理学中具有广泛的应用。现有一条绝缘纸带，两条平行长边镶有铜丝，将纸带一端扭转，与另一端连接，形成拓扑结构的莫比乌斯环，如图所示。连接后，纸环边缘的铜丝形成闭合回路，纸环围合部分可近似为半径为的扁平圆柱。现有一匀强磁场从圆柱中心区域垂直其底面穿过，磁场区域的边界是半径为的圆。若磁感应强度大小随时间的变化关系为为常量，则回路中产生的感应电动势大小为( )
A. B. C. D.
6.竖直放置的平行光滑导轨，其电阻不计，磁场方向如图所示，磁感应强度大小为，导体及长均为，电阻均为，重均为，现用力向上推动导体，使之匀速上升与导轨接触良好，此时恰好静止不动，那么上升时，下列说法正确的是( )
A. 受到的推力大小为 B. 向上的速度为
C. 在内，推力做功转化的电能是 D. 在内，推力做功为
7.图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、、是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是( )
A. 图甲中，与的电阻相等
B. 图甲中，闭合开关，电路稳定后，通过的电流小于通过的电流
C. 图乙中，变阻器接入电路的电阻与的电阻相等
D. 图乙中，闭合开关瞬间，中电流与变阻器中电流相等
8.年建成了第一个回旋加速器，如图所示，它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒形盒隔开相对放置，形盒上加交变电压，交变电压大小为、周期为，形盒的半径为，磁感应强度的大小为，该回旋加速器为粒子加速器，不计粒子的初速度，已知粒子的质量为，电荷量为。粒子在形盒间隙运动的时间很短，一般可忽略，下列说法正确的是( )
A. 粒子最后从形盒被引出的速度大小为
B. 若将粒子换成电荷量为、质量为的粒子，则交流电源频率应变为原来的倍
C. 粒子第一次与第二次在磁场中运动的轨道半径之比为：
D. 粒子在形盒中运动的总时间为
9.在水平光滑绝缘桌面上有一边长为的正方形金属线框，被限制在沿方向的水平长直轨道自由滑动。边右侧有一直角三角形匀强磁场区域，直角边等于，边稍小于，边与边在同一直线上，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示。线框在水平拉力作用下向右匀速穿过磁场区域，若图示位置为时刻，设逆时针方向为电流的正方向，水平向右的拉力为正，磁场穿过线框向里时磁通量为正。则感应电流、外力、间的电势差、穿过线框的磁通量随位移变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
10.如图所示，足够长的光滑金属导轨和置于同一水平面内，与平行并相距为，是以为圆心的半径为的圆弧导轨。圆弧左侧和扇形内有方向如图的匀强磁场，磁感应强度大小均为，、间接有一个电容为的电容器，金属杆的端与点用导线相接，端与圆弧接触良好。初始时，可滑动的金属杆静止在平行导轨上，金属杆质量为，金属杆和电阻均为，其余部分电阻不计。若杆绕点在匀强磁场区内以角速度从到匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的是( )
A. 杆产生的感应电动势恒为
B. 电容器带电量恒为
C. 杆中的电流逐渐减小
D. 杆向左做匀加速直线运动，加速度大小为
11.某同学想应用楞次定律判断线圈缠绕方向，设计的实验装置原理图如图甲所示。选用的器材有：一个磁性很强的条形磁铁，两个发光二极管电压在至都可发光且保证安全，一只多用电表，导线若干。操作步骤如下：
用多用电表的欧姆挡测出二极管的正、负极；
把二极管、线圈按如图甲所示电路用导线连接成实验电路；
把条形磁铁插入线圈时，二极管发光；拔出时，二极管发光；
根据楞次定律判断出线圈的缠绕方向。
请回答下列问题：
线圈缠绕方向如图乙中的______填“”或“”。
条形磁铁运动越快，二极管发光的亮度就越大，这说明感应电动势随______的增大而增大填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”。
为进一步研究，该小组又做了以下实验：磁体从靠近线圈的上方静止下落。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流随时间的图像应该是图中的______。
A.
B.
C.
D.
12.某研究性学习小组的同学，为检测某工厂排放污水的情况，制作了一个简易的电磁流量计，如图甲所示。该装置为中空的长方形管道，长、宽、高分别为，，左右两端开口，与排污管道联通。流量计的上下底面为绝缘体，前后两个侧面为导体，并分别固定两个电极、。在垂直于底面的方向加一竖直向下的匀强磁场，已知磁感应强度为。当含有正负离子的污水从左向右流经该装置时，、两电极间将产生电势差。
若使用多用电表的电压挡测量、电极间的电势差，则与图甲中相连的应是多用电表的 色表笔选填“红”或“黑”；
某次测量时，使用了多用电表量程的直流电压挡，表盘示数如图乙所示，则、电极间的电势差 ；
若多用电表使用直流电压挡时，可近似视为理想电压表，则根据中测得的电压值，可估算出污水的速度为 _____结果保留两位有效数字；
现把多用电表的换挡开关旋至量程适当的直流电流挡，把红黑表笔正确接至、两个电极，测得电流值为，并已知此时多用电表的内阻为。假定污水的流速恒定并且充满流量计的长方形管道，由此可估算出污水的电阻率___ ___。
13.如图甲所示，固定的两光滑导体圆环相距。在两圆环上放一导体棒，圆环通过导线与电源相连，电源的电动势为，内阻为导体棒质量为，接入电路的电阻为，圆环电阻不计，匀强磁场竖直向上。开关闭合后，棒可以静止在圆环上某位置，该位置对应的半径与水平方向的夹角为，如图乙所示，取求：
棒静止时受到的安培力的大小；
匀强磁场的磁感应强度的大小。
14.如图所示，光滑且足够长的金属导轨、平行地固定在同一绝缘水平面上，导轨上停放一质量的金属杆，两导轨间距，两导轨的左端接入电阻的定值电阻，位于两导轨之间的金属杆的电阻，导轨的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度大小的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。现用一外力水平向右拉金属杆，使之由静止开始向右做匀加速直线运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，金属杆开始运动经时，定值电阻两端的电压，此时，求：
金属杆的速率；
外力的大小；
在内经过金属杆的电荷量。
15.如图所示的平行板电容器中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里，电场强度大小为，为板间中线。紧靠平行板右侧边缘的坐标系的第一象限内，边界与轴的夹角，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，边界线的下方有竖直向上的匀强电场，电场强度大小为。一带电荷量为、质量为的正离子从点射入平行板间，沿中线做直线运动，穿出平行板后从轴上坐标为的点垂直轴射入磁场区，多次穿越边界线。不计离子重力，求：
离子在平行板间运动的速度大小；
离子从经过点到第二次穿越边界线所用的时间；
离子第四次穿越边界线时的速度大小。
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】 磁通量的变化率
12.【答案】黑

13.【答案】解：对导体棒进行受力分析，如图所示。
有：
解得：
由闭合电路欧姆定律，得：
解得：
由安培力的公式，得：
解得：
答：棒静止时受到的安培力的大小是；
匀强磁场的磁感应强度的大小是。
14.【答案】解：在时，定值电阻两端的电压，则通过金属杆的电流为
金属杆产生的感应电动势为
所以由可得，金属杆的速度大小为
金属杆运动的加速度为
金属杆受到的安培力大小为
末时，对金属杆，根据牛顿第二定律有
解得
根据法拉第电磁感应定律可得
经过金属杆的电荷量为
联立解得
答：金属杆的速率为；
外力的大小为；
在内经过金属杆的电荷量为。
15.【答案】解：正离子从点射入平行板间，沿中线做直线运动，则可知离子在该区域内所受电场力与洛伦兹力大小相等方向相反，离子处于平衡状态，沿着做匀速直线运动，则根据平衡条件得：
解得离子在平行板间运动的速度大小为：
离子进入第一象限磁场区域后在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，设其做圆周运动的轨迹半径为，根据洛伦兹力提供向心力得：
解得：
作出离子在第一象限的运动轨迹如下图所示：
离子在磁场中做圆周运动的周期为：
离子从点到第一次穿越的轨迹圆心角为，所用的时间为：
离子穿越后进入电场做匀减速直线运动直至速度减为零，然后反向加速，以第一次穿过的速度大小反向穿过，设离子在电场中运动的时间为，则根据速度时间关系可得：
解得：
离子从通过轴进入磁场到第二次穿越边界线所用的时间为：
根据离子的运动轨迹图分析可知，离子第二次穿越后在磁场中做圆周运动到第三次穿越所用时间等于，第三次穿越后在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，其位移的偏向角等于，则有：
解得：
则第四次穿过时竖直方向的分速度为：
由此可得离子第四次穿越边界线时的速度大小为：
答：离子在平行板间运动的速度大小为；
离子从经过点到第二次穿越边界线所用的时间为；
离子第四次穿越边界线时的速度大小为。
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