安徽省滁州市定远三中2024-2025学年第二学期高二第一次检测物理试题（含解析）

2024-2025学年第二学期高二第一次检测
物理试题
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.如图所示，通电导线在纸面内从位置绕其一端转至位置时，通电导线所受安培力的变化情况是( )
A. 方向大小均不变 B. 方向改变，大小不变
C. 方向不变，大小变小 D. 方向不变，大小变大
2.如图所示，在条形磁体的右侧放置一个可以自由运动的矩形通电线圈，线圈最初与条形磁体处于同一平面内，边、边与条形磁体的方向平行，且边、边中点的连线过条形磁体的中心。通以顺时针方向的电流后，该线圈的运动情况为( )
A. 边转向纸内，边转向纸外，同时靠近磁体
B. 边转向纸外，边转向纸内，同时靠近磁体
C. 边转向纸内，边转向纸外，同时远离磁体
D. 边转向纸外，边转向纸内，同时远离磁体
3.如图所示，质量为、长为的金属杆静止于水平导轨上，空间存在磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向与金属杆垂直且与导轨平面成角。若闭合开关，金属杆通过的电流大小为，金属杆仍静止，则( )
A. 金属杆受到的安培力为
B. 金属杆对轨道的压力为
C. 若磁场反向，金属杆对轨道的压力为
D. 若磁场反向，金属杆所受的摩擦力为
4.如图所示，水平地面上放一条形磁铁，磁铁极上方用弹簧吊着一水平导体棒与磁铁垂直，导体棒中通入垂直纸面向里的电流，且磁铁始终保持静止。则下列说法正确的是( )
A. 与导体棒未通电之前相比，弹簧的弹力变小
B. 与导体棒未通电之前相比，地面受到磁铁的压力变小
C. 与导体棒未通电之前相比，弹簧的弹力仍然沿竖直方向
D. 导体棒通电后，条形磁铁受到桌面的摩擦力的方向水平向左
5.如图所示，虚线的上方存在垂直纸面向外的匀强磁场。将一粗细均匀的电阻丝折成的正五边形导体框置于磁场中边水平，用导线将恒压电源连接在导体框的、两点。则下列说法正确的是( )
A. 边所受的安培力方向竖直向上
B. 部分与边所受的安培力大小之比为：
C. 边与边所受的安培力大小相等
D. 导体框所受的安培力为
6.如图所示，带正电小球在垂直纸面向外的匀强磁场中沿竖直光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动，它向左或向右运动通过最低点时( )
A. 速度相同
B. 所受洛伦兹力大小不相同
C. 加速度相同
D. 轨道给它的弹力向右运动时比向左运动时小
7.芯片制造过程中的重要工序之一是离子注入，速度选择器是离子注入机的重要组成部分。现将速度选择器简化如图所示模型，两平行金属板、水平放置，其间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场。将一质子重力不计从点沿水平方向射入到两金属板之间，质子恰好沿直线运动到点。则( )
A. 若撤掉磁场，质子将向极板偏转
B. 若撤掉电场，质子将向极板偏转
C. 若增大入射速度，质子运动轨迹仍为直线
D. 若将电子以相同速度从点射入，其运动轨迹仍为直线
8.如图所示，光滑的水平面上有竖直向下的匀强磁场，水平面上平放着一个试管，试管内壁光滑，底部有一个带电小球。现在对试管施加一个垂直于试管的水平拉力，在拉力作用下，试管向右做匀速运动，带电小球将从管口飞出。下列说法正确的是( )
A. 小球带负电 B. 小球离开试管前，洛伦兹力对小球做正功
C. 小球离开试管前的运动轨迹是一条抛物线 D. 维持试管做匀速运动的拉力应为恒力
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示，矩形区域的空间中存在一磁感应强度大小为的匀强磁场，方向垂直纸面向里，点为边的中点。一带电粒子由点沿平行于上下边界的方向射入磁场中，然后从点射出。若保持所有条件不变，在磁场区域再加上一电场强度大小为的匀强电场，该粒子入射后沿直线运动射出场区，已知，，不计粒子的重力，下列说法正确的是( )
A. 电场方向为平行于左右边界向下 B. 电场方向为平行于左右边界向上
C. 则该粒子的比荷为 D. 则该粒子的比荷为
10.一质量为、电量为的带电粒子以速度从轴上的点垂直轴射入第一象限，第一象限某区域存在磁感强度大小为的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，粒子离开第一象限时速度方向与轴正方向夹角。如图所示粒子仅受洛伦兹力，下列说法正确的是( )
A. 带电粒子带负电荷
B. 带电粒子在磁场中的做圆周运动的圆心角为
C. 如果该磁场区域是圆形，则该磁场的最小面积是
D. 如果该磁场区域是矩形，则该磁场的最小面积是
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互作用，此现象可通过以下实验证明：
如图所示是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下轴负方向偏转，在下列措施中可采用的是______填选项代号。
A.加一磁场，磁场方向沿轴负方向
B.加一磁场，磁场方向沿轴正方向
C.加一电场，电场方向沿轴负方向
D.加一电场，电场方向沿轴正方向
如图所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互______填排斥或吸引；当通以相反方向的电流时，它们相互______填排斥或吸引。
12.某电流天平的示意图如图，它可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。该电流天平两臂长度相等，右臂挂着匝矩形线圈，线圈的水平边长为，微调旋钮使电流天平处于平衡状态。不考虑地磁场的影响，重力加速度为。
先通过轻质软导线使矩形线圈中通有如图所示的电流，则电流天平________选填“发生倾斜”或“保持平衡”。
再通过电磁铁在图中虚线框内形成垂直纸面向里的匀强磁场，则电流天平________选填“向左倾斜”或“向右倾斜”。
最后在电流天平适当的挂盘中放上质量为的砝码，恰能使两臂达到新的平衡，则可测得匀强磁场的磁感应强度大小________。用、、、和表示
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，相距的平行金属导轨所在平面与水平面夹角，现将一质量的金属棒放在导轨上，它与导轨间的动摩擦因数，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个装置处于磁感应强度为的竖直向上的匀强磁场中，导轨所接的电源电动势为，内阻不计，滑动变阻器的阻值满足要求，其他部分电阻不计，为了保证处于静止状态，求：
滑动变阻器的阻值的调节范围；
通入的电流为多大时金属棒与导轨间的摩擦力为零。
14.用一长为的绝缘细线将一质量为、带电荷量为的小球悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，如图所示。现将小球拉到使细线水平的位置由静止释放，小球在与磁场方向垂直的平面内运动，重力加速度为。求：
小球摆到最低点时的速度大小。
小球第一次摆到最低点时，细线的拉力大小。
小球第二次摆到最低点时，细线的拉力大小。
15.如图所示，有一对平行金属板，两板相距为电压为，两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里。图中右边有一半径为、圆心为的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里．一正离子从点沿平行于金属板面且垂直磁场方向射入，能沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的点射出．已知速度的偏向角，不计离子重力．求：
离子速度的大小；
离子的比荷；
离子在圆形磁场区域中运动时间结果可保留根号和
答案和解析
1.【答案】
【解析】根据左手定则可知，方向时刻在变，从转到位置时，导线还是与磁场垂直，故F不变，故B正确；
故选：。
2.【答案】
【解析】在图示位置时，根据左手定则可知边所受磁场力方向向内，边所受磁场力方向向外，所以边转向纸内，边转向纸外；从图示位置转过时，根据左手定则判断可知边所受磁场力方向水平向左，边所受磁场力方向水平向右，且边所受磁场力大于边所受磁场力，所以靠近磁铁。
故选A。
3.【答案】
【解析】由金属杆的电流方向在结合左手定则可知，安培力如图所示作出金属杆受力的主视图，
电流和磁场垂直，故F，
根据平衡条件得
故B正确，A错误；
若磁场反向，安培力反向，根据平衡条件得
摩擦力：
压力： ，故CD都错误。
4.【答案】
【解析】对通电导线受力分析，受重力、弹力和安培力，导线所在位置的磁场方向斜向右上方，由左手定则可知，安培力方向斜向右下，可知弹簧被拉伸增大，则弹力变大，弹簧的弹力不再是沿竖直方向，故AC错误；
导线受到的安培力方向斜向右下，由牛顿第三定律可得，条形磁铁受到左上方的作用力，所以条形磁铁对桌面压力减小，条形磁铁有向左的运动趋势，条形磁铁受桌面对它向右的摩擦力，故B正确，D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】A.由电路可知，流过边的电流方向由向，由左手定则可知边所受的安培力方向竖直向下，A错误
B.设导体框的边长为，单位长度的电阻为，由欧姆定律可得边的电流为，
流过边的电流为，又边与边在磁场中的有效长度相等，则由公式可知安培力的大小与电流成正比，则部分与边所受的安培力大小之比为，B正确
C.同理边与边所受的安培力大小之比为，C错误
D.整个导体框所受的安培力大小为，由左手定则可知安培力的方向竖直向下，D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】速度是矢量，向左或向右运动通过最低点时，速度的方向不同，故速度不同， A错误
小球沿圆弧做圆周运动，洛伦兹力不做功，机械能守恒，每次经过最低点时，速度大小相同，所受洛伦兹力大小相同， B错误
最低点圆周运动，加速度指向圆心，向心加速度，速度大小相等，加速度大小相等，方向都指向圆心，故向左或向右运动通过最低点时，加速度相同， C正确
向左经过最低点时：对小球：，，
向右经过最低点时：对小球：，，故向右经过最低点时，轨道给球的弹力大些， D错误。
7.【答案】
【解析】A.撤去磁场，质子受到向下的电场力，向极板偏转，故A错误
B.撤去电场，质子在点受到向上的洛伦兹力，向极板偏转，故B错误
C.增大入射速度，质子受到向上的洛伦兹力将大于向下的电场力，从而向上偏转，轨迹为曲线，故C错误
D.电子以相同速度从点射入，仍满足，故运动轨迹仍为直线，故D正确。
8.【答案】
【解析】A、小球能从管口处飞出，说明小球受到指向管口洛伦兹力，根据左手定则判断，小球带正电。故A错误；
B、洛伦兹力方向与运动方向垂直，洛伦兹力不做功，故B错误；
C、设管子运动速度为，小球垂直于管子向右的分运动是匀速直线运动。小球沿管子方向受到洛伦兹力的分力，、、均不变，不变，则小球沿管子做匀加速直线运动。与平抛运动类似，小球运动的轨迹是一条抛物线。故C正确；
D、设小球沿管子的分速度大小为，则小球受到垂直管子向左的洛伦兹力的分力，增大，则增大，而拉力，则逐渐增大。故D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】、带电粒子由点沿平行于上下边界的方向射入磁场中，然后从点射出，由左手定则可知粒子带负电；在磁场区域再加上一电场强度大小为的匀强电场，粒子入射后沿直线运动射出场区，洛伦兹力方向向下，粒子做匀速直线运动，电场力向上；电场方向为平行于左右边界向下，故A正确，B错误；
、该粒子在磁场中做圆周运动，其运动的轨迹如图：
则：，则，由洛伦兹力提供向心力得：，
电场和磁场均存在时，粒子做匀速直线运动，联立解得，故C正确，D错误。
10.【答案】
【解析】A.磁场方向垂直于纸面向外，粒子在磁场中顺时针偏转，根据左手定则可知，带电粒子带正电荷，故A错误；
B.由题意可知粒子在磁场中速度方向改变了，则带电粒子在磁场中的做圆周运动的圆心角为，故B正确；
C.由洛伦兹力提供向心力得 ，
可得轨道半径为 ，
粒子的运动轨迹如图所示
若是圆形区域磁场，则以为直径的圆面积最小，根据几何关系可知 ，故最小面积为 ，
故C正确；
D.若是矩形区域磁场，则以为长，以圆弧最高点到的距离为宽，则矩形的面积最小；则有 ，
所以矩形区域磁场最小面积为 ，
故D正确。
故选BCD。
11.【答案】 吸引 排斥
【解析】解：、若加一沿轴负方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿轴负方向，亮线不偏转，不符合题意，故A错误；
B、若加一沿轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿轴负方向，亮线向下偏转，符合题意，故B正确；
C、若加一沿轴负方向的电场，电子带负电，电场力方向沿轴正方向，亮线向上偏转，不符合题意，故C错误；
D、若加一沿轴正方向的电场，电子带负电，电场力方向沿轴负方向，亮线不偏转，不符合题意，故D错误。
故选：；
图左图中，研究右导线的受力情况：将左导线看成场源电流，根据安培定则可知，它在右导线处产生的磁场方向向外，由左手定则判断可知，右导线所受的安培力方向向左；同理，将右导线看成场源电流，左导线受到的安培力向右，两导线要靠拢，说明电流方向相同时，两导线相互吸引；
同理可知：图右图中，当通入电流方向相反时，两导线远离，两导线相互排斥。
故答案为：；吸引，排斥。
12.【答案】保持平衡；
向右倾斜；
【解析】开始时，虚线框内没有磁场，矩形线圈中通电并不会改变其受力情况，故电流天平依然保持平衡。
通电线圈在磁场中受到方向向下的安培力，故使右侧挂盘向下运动，电流天平向右倾斜。
在左侧挂盘中放上质量为的砝码，电流天平两臂达到新的平衡，则有，可得．
13.【答案】当最小时，中电流最大，安培力最大，摩擦力沿斜面向下，
根据平衡条件得，
根据闭合电路欧姆定律得，
解得，
当最大时，中电流最小，安培力最小，摩擦力沿斜面向上，
根据平衡条件得，
根据闭合电路欧姆定律得，
解得。
滑动变阻器的阻值的调节范围是。
根据平衡条件得，
解得。

14.【答案】解：在小球运动过程中，洛伦兹力始终与小球的速度方向垂直，洛伦兹力对小球不做功，只有重力对小球做功，
由动能定理，得，
解得。
小球第一次摆到点时，由左手定则可知，洛伦兹力方向竖直向上，
由牛顿第二定律，有，
解得。
小球第二次摆到点时，由左手定则可知，洛伦兹力方向竖直向下，
由牛顿第二定律，有，
解得。
15.【答案】解：离子在平行金属板之间做匀速直线运动，洛仑兹力与电场力相等，即：
解得：
在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动，由洛仑兹力公式和牛顿第二定律有：
由几何关系有：
离子的比荷为：
弧对应圆心角为，离子在圆形磁场区域中运动时间
解得：
答：离子速度的大小为；
离子的比荷为；
离子在圆形磁场区域中运动时间为。