安徽省定远县民族中学2024-2025学年高二（下）4月检测物理试题（含解析）

2024-2025学年高二（下）4月检测物理试题
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.如图所示为电流天平，可用来测定磁感应强度天平的右臂上挂有一匝数为的矩形线圈，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当线圈中通有顺时针方向的电流时，发现天平的左端低右端高，下列调整方案有可能使天平水平平衡的是( )
A. 仅减小电流大小 B. 仅改变电流方向 C. 仅将磁场反向 D. 仅增加线圈的匝数
2.高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的极靠近一块正在逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向内，铝盘随即减速，如图所示。图中磁铁左方铝盘的甲区域虚线区域朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域虚线区域朝离开磁铁方向运动。下列有关铝盘刹车的说法正确的是( )
A. 铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场
B. 铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场
C. 磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力，都会使铝盘减速
D. 若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘的作用力更大
3.如图所示，电路中开关闭合稳定后，流过线圈的电流为，流过灯泡的电流为现将断开，下列图中能正确表示断开前后流过灯泡电流随时间变化关系的是( )
A. B.
C. D.
4.霍尔效应的应用非常广泛。如图所示，金属片长度为，宽度为，厚度为，水平放置于方向竖直向下，磁感应强度大小为的匀强磁场中，金属片左右两端与电动势为的直流电源及滑动变阻器构成闭合回路，金属片前后两端接理想电压表。不计电源内阻及金属片电阻，闭合电键，下列说法正确的是( )
A. 金属片的前端的电势低于后端的电势
B. 仅减小磁感应强度，电压表示数增大
C. 仅增大滑动变阻器的阻值，电压表示数减小
D. 仅增大金属片的长度，电压表示数减小
5.如图所示装置中，当杆运动时，杆中的电流方向由向，则杆的运动可能是( )
A. 向右加速运动 B. 向右减速运动 C. 向左匀速运动 D. 向左减速运动
6.如图所示，半径为的圆形金属导轨的圆心为，在圆导轨内存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场。现将一长度为、阻值也为的导体棒置于磁场中，让其一端点与圆心重合，另一端与圆形导轨良好接触。在点与导轨间接入一阻值为的电阻，导体棒以角速度绕点沿逆时针方向做匀速圆周运动，其他部分电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 导体棒点的电势比点的电势高
B. 电阻两端的电压为
C. 在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻的电荷量为
D. 在导体棒旋转一周的时间内，电路中产生的焦耳热为
7.竖直平行导轨上端接有电阻，金属杆质量为，电阻也为，跨在平行导轨间的长度为，垂直导轨平面的水平匀强磁场方向向里，不计导轨电阻，不计摩擦，且与导轨接触良好，如图所示。若杆在竖直方向上的外力作用下匀速上升，则下列说法正确的是( )
A. 金属杆克服安培力所做的功等于电阻上产生的焦耳热
B. 拉力与金属杆克服安培力所做的功之和等于金属杆机械能的增加量
C. 拉力与重力做功的代数和等于金属杆上产生的焦耳热
D. 拉力与安培力的合力所做的功大于
8.如图，在平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场。一带电粒子从轴上的点射入磁场，速度方向与轴正方向的夹角。粒子经过磁场偏转后垂直穿过轴。已知，粒子电荷量为，质量为，重力不计。则( )
A. 粒子带正电荷 B. 粒子运动的轨道半径为
C. 粒子速度的大小为 D. 粒子在磁场中运动时间为
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.将离子注入竖直放置的硅片，其原理如图，甲、乙两离子，在处先后无初速度“飘入”加速电场，经过加速电场加速后，从点沿半径方向进入垂直于纸面向外的圆形匀强磁场区域，经磁场偏转后，甲离子垂直注入硅片，乙离子与竖直方向成夹角斜向上注入硅片则甲、乙两离子( )
A. 均为正电荷 B. 比荷相同
C. 注入前瞬间的速率之比为 D. 在磁场中运动的时间之比为
10.足够长的两根平行金属导轨和弯折成如图所示的形状，导轨段水平且光滑，导轨段竖直且粗糙，导轨间距为。整个空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。质量为、电阻为、长度也为的金属棒垂直导轨放置，另一根与完全相同的金属棒置于的外侧，棒距离足够远，棒与间的动摩擦因数为。现给棒一个向左的初速度，同时由静止释放棒，运动过程中两金属棒始终与所在的导轨垂直且接触良好，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，则下列正确的是
A. 初始，流过棒的电流方向由到
B. 从初始到棒刚要开始运动时，金属棒向左移动的位移是
C. 棒刚要开始运动时，金属棒所受安培力的功率大小为
D. 当棒停止运动时，整个系统产生的热量为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图所示，用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动轨迹。图甲是洛伦兹力演示仪的实物图，图乙是其结构示意图。励磁线圈通电后可以产生垂直纸面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强。图乙中，电子经电子枪中的加速电场加速后水平向右垂直于磁感线方向射入磁场。图丙是励磁线圈的结构示意图。
要使电子形成如图乙所示的运动轨迹，图乙中的励磁线圈应通以沿垂直于纸面向里方向观察 选填“逆时针”或“顺时针”方向的电流。
若仅增大励磁线圈中的电流，则电子束轨迹的半径 选填“变小”“变大”或“不变”。
若仅增大电子枪中加速电场的电压，则电子束轨迹的半径 ，电子做匀速圆周运动的周期 。均选填“变小”“变大”或“不变”
12.下列是普通高中物理课程标准中列出的三个必做实验，请按要求完成相关实验内容．
在“用多用电表测量电学中的物理量”实验中，某次测量时，多用电表的刻度盘和指针位置如图甲所示，若选择开关位于电阻“”挡，则测量结果为 若选择开关位于直流挡，则测量结果为
图乙是“观察电容器充、放电现象”的实验电路图，图丙中已正确连接了部分电路，请完成实物图连线 当单刀双掷开关掷于 填“”或“”时，电容器放电．
图丁和图戊是“探究影响感应电流方向的因素”实验．
如图丁连接实验器材，闭合开关，观察并记录电流表指针偏转方向，对调电源正负极，重复以上操作该操作是为了获得电流表指针偏转方向与 方向的对应关系
如图戊，将实验操作的内容和观察到的指针偏转方向，记录在下表，由实验序号和 填实验序号可得出结论：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反．
实验序号 磁体的磁场方向 磁体运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向
向下 插入线圈 向左 向上
向下 拔出线圈 向右 向下
向上 插入线圈 向右 向下
向上 拔出线圈 向左 向上
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.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
14.某同学在学习了磁场对通电导线的作用力后产生想法，设计了一个简易的“电磁秤”。如图所示，两平行金属导轨、间距，与水平面夹角为，两导轨与电动势内阻不计的电源、电流表量程、开关、滑动变阻器阻值范围为相连。质量、电阻的金属棒垂直于导轨放置，空间施加竖直向上的匀强磁场，磁感应强度，垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后另一端接有秤盘。在秤盘中放入待测物体，闭合开关，调节滑动变阻器，当金属棒平衡时，通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量。已知秤盘中不放物体且金属棒静止时电流表读数其余电阻、摩擦以及轻绳质量均不计。导体棒全程未脱离导轨重力加速度，，。
求秤盘的质量
求此“电磁秤”能称量的最大质量及此时滑动电阻器接入电路的阻值
为了便于得出秤盘上物体质量的大小，请写出与的表达式。
15.如图所示，两条光滑平行导轨所在平面与水平地面的夹角为，两导轨间距为，导轨上端接有一电阻，阻值为，、、、四点在导轨上，两虚线、平行且与导轨垂直，两虚线、间距为，其间有匀强磁场，磁感应强度大小，方向垂直于导轨平面向上。在导轨上放置一质量、长为、阻值也为的金属棒，金属棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。让金属棒从离磁场上边界距离处由静止释放，进入磁场后在到达下边界前已匀速运动。已知重力加速度，，不计导轨电阻。求：
金属棒刚进入磁场时的速度的大小
金属棒刚进入磁场时的加速度
金属棒穿过磁场的过程中，金属棒上产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】天平是等臂杠杆，当线圈中通有电流时，根据左手定则，右端线圈受到的安培力竖直向下；
天平的左端低右端高，说明安培力偏小，要使天平水平平衡，必须增大安培力，根据知即增大匝数、电流、增大磁感应强度，故D正确，A错误。
若仅将磁场反向，或仅改变电流方向，根据左手定则，右端线圈受到的安培力竖直向上，右端会更高，故BC错误。
故选D。
2.【答案】
【解析】A.铝盘甲区域中的磁通量增大，由楞次定律可知，甲区域感应电流方向为逆时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向外，故A错误；
B.铝盘乙区域中的磁通量减小，由楞次定律可知，乙区域感应电流方向为顺时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向里，故B错误；
C.由“来拒去留”可知，磁铁与感应电流之间有相互阻碍的作用力，则会使铝盘减速，故C正确；
D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，这样会导致涡流产生的磁场减弱，则磁铁对空洞铝盘所产生的减速效果明显低于实心铝盘，故D错误。
3.【答案】
【解析】闭合且稳定后流过电感线圈的电流是，流过灯泡的电流是，当断开后，灯泡原来的电流立即消失，线圈中电流要开始减小，将产生自感电动势，阻碍电流的减小，所以通过灯泡的电流不会立即消失，会从开始逐渐减小，根据楞次定律知，灯泡中电流方向与原来的电流方向相反，故A正确，BCD错误。
故选A。
4.【答案】
【解析】A、金属片内载流子为电子，根据左手定则知电子向端偏转，端电势低于端，A错误；
B、由得，仅减小磁感应强度，电压表示数减小，B错误；
C、由，得，仅增大滑动变阻器的阻值，电流减小，电压表示数减小，C正确；
D、由知，仅增大金属片的长度，电压表示数不变，D错误。
5.【答案】
【解析】匀速运动时，中感应电流恒定，中磁通量不变，穿过的磁通量不变化，中无感应电流产生，保持静止，C错误；
向右加速运动时，中的磁通量向下增大，该磁场向上通过，根据楞次定律，通过的电流方向向上，A错误；
B.向右减速运动，中的磁通量向下减小，该磁场向上通过，根据楞次定律，通过的电流方向向下，B正确；
D.向左减速运动，中的磁通量向上减小，该磁场向下通过，根据楞次定律，通过的电流方向向上，D错误。
6.【答案】
【解析】A.由右手定则可知，通过导体棒的电流方向由流向，由于导体棒相当于电源的内部，则导体棒点的电势比点的电势低，故A错误；
导体棒产生感应电动势为 ，则电路电流为
电阻两端的电压为 ，在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻的电荷量为 。在导体棒旋转一周的时间内，电路中产生的焦耳热为 。故B正确，CD错误。故选B。
7.【答案】
【解析】A.金属杆克服安培力所做的功等于整个电路产生的焦耳热，A错误；
B、根据功能关系，金属杆机械能的增加量等于除重力外其它力所做的功的代数和，所以拉力与金属杆克服安培力所做的功之和等于金属杆机械能的增加量，B正确；
C.根据功能关系，拉力和重力做功的代数和等于金属杆克服安培力做的功和杆动能的增加量，杆动能的增加量为零，金属杆克服安培力所做的功等于整个电路产生的焦耳热，大于金属杆上产生的焦耳热，C错误；
D.杆在竖直方向上的外力作用下匀速上升，由受力平衡可得，
所以，即拉力与安培力的合力所做的功等于，故D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】A.粒子进入磁场后沿顺时针方向做圆周运动，由左手定则可知，粒子带负电荷，故 A错误
粒子运动轨迹如图所示，
由几何知识可知，粒子做圆周运动的轨道半径，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得，解得，故B错误，C正确
D.粒子在场中的运动周期，粒子轨迹对应的圆心角为，粒子在磁场中运动的时间为，故D错误。
9.【答案】
【解析】离子进入磁场后均向右偏转，根据左手定则可知两离子均带正电荷，故A正确；
根据，，解得，，两离子的轨迹半径不同，所以比荷不同，故B错误；
设圆形磁场区域的半径为，根据几何关系，甲的轨迹半径为，乙的轨迹半径为，
即半径之比为：，则由可得比荷之比为，再由可得速率之比：，故C正确；
，，则，故D错误。
故选AC。
10.【答案】
【解析】解：．初始，棒向左运动，由右手定则可知，流过金属棒的电流方向由到，A正确
B、当棒刚要运动时有：，而此时电流：
代入数据解得：
从开始到棒刚要运动的过程，对金属棒研究，由动量定理得：
为该过程通过金属棒的电荷量，又有：
代入数据解得：，故B错误；
C、棒刚要开始运动时，安培力的功率为：，故C正确；
D、根据功能关系，棒克服安培力所做的功等于减少的动能为：，而克服安培力所做的功等于回路产生的焦耳热，但棒下降过程中与导轨之间还有摩擦生热，产生的总热量大于，故D错误。
故选：。
11.【答案】逆时针；变小；变大；不变。
【解析】根据电子进入磁场的方向，利用左手定则判断出电子受到的洛伦兹力正好指向圆心，所以磁场方向垂直纸面向外，根据安培定则可知，励磁线圈中应通以逆时针方向的电流；
若仅增大励磁线圈中的电流，则磁感应强度增大，根据公式，可得运动半径变小；
根据公式和可得，当仅增大电子枪中加速电场的电压时，电子的速度增加，所以电子的运动半径变大；根据公式可知，电子做匀速圆周运动的周期和速度大小无关，故周期不变。
12.【答案】
电流
【解析】若选择开关位于电阻“”挡，电阻的测量结果为；若选择开关位于直流挡，，电压的测量结果为。
连接电路图如下：
当单刀双掷开关掷于时，电容器放电。
实验操作是为了获得电流表指针偏转方向与电流方向的对应关系
序号插入线圈，向下的磁通量增大，感应电流的磁场向上，即相反；
序号插入线圈，向上的磁通量增大，感应电流的磁场向下，也是相反的。
故序号和可得出题中所述结论。
13.【解析】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。
14.【解析】秤盘中不放物体且金属棒静止时电流表读数为，对金属棒受力分析，根据平衡条件可得
代入数据解得
当电路中的电流最大时，称量物体的质量最大，电路中的最大电流为电流表的量程，即
代入数据解得
对金属棒以及所称物体、秤盘受力分析，根据平衡条件可得
代入数据解得
电流表示数 与所称物体的质量 满足关系式
代入数据解得


15.【解析】在金属棒进入磁场前下滑的过程中，只有重力做功，其机械能守恒，由机械能守恒定律得： ，解得：。
金属棒刚进入磁场时产生的感应电动势为
回路中感应电流大小为
金属棒受到的安培力大小为
解得，方向沿导轨向上
根据牛顿第二定律：
解得：，方向沿导轨向上。
设金属棒在磁场中匀速运动时的速度为，根据平衡条件有：
解得：
设金属棒穿过磁场过程中，整个回路产生的电热为
由能量守恒定律得：
金属棒上产生的电热：
联立解得：
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