安徽省滁州市定远县民族中学2024-2025学年下学期4月检测物理试题（含解析）

定远县民族中学2024-2025学年下学期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，是自感系数很大的线圈，其自身的电阻与灯泡相同。和是两个相同的小灯泡，忽略温度对灯泡电阻的影响。则
A. 当开关由断开变为闭合时，立即变亮，慢慢变亮
B. 当开关由断开变为闭合时，和均慢慢变亮
C. 当开关由闭合变为断开时，立即熄灭
D. 当开关由闭合变为断开时，闪亮后熄灭
2.回旋加速器的原理如图所示，加速器由两个间距很小的半圆形金属盒、构成，两个金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为，交变电源通过Ⅰ、Ⅱ分别与、相连，仅在、缝隙间的狭窄区域产生周期性交变电场。粒子源置于盒的圆心，第一次将粒子由静止释放后每次通过电场时恰能被加速，其经多次加速和偏转后离开回旋加速器，第二次粒子由静止释放，在运动过程中与静止于磁场中的不带电粒子发生碰撞并结合为一个新粒子，仅改变电场的周期，使粒子依然能加速通过电场，不计所有粒子的重力，不计粒子在电场中的运动时间，下列说法正确的是( )
A. 要使粒子能够在碰撞后经电场时依然被加速，则需减小交变电压的周期
B. 粒子与粒子在回旋加速器中加速的总次数比粒子少
C. 粒子与粒子在回旋加速器中运动的总时间比粒子长
D. 粒子离开回旋加速器时的动能比粒子大
3.如图所示，间距为的粗糙平行金属导轨水平固定放置，处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角斜向上，一质量为的金属杆垂直放在金属导轨上并保持良好接触，当闭合开关时，通过金属杆的电流为，金属杆保持静止，重力加速度为，下列关于金属杆受力情况的说法正确的是
A. 安培力大小为
B. 支持力大小为
C. 安培力和摩擦力的合力方向竖直向上
D. 若仅将磁场反向，金属杆仍能静止，则摩擦力减小
4.如图所示，中空长方体是边长为、、的发电导管，前、后两个侧面是绝缘体，上、下两个侧面是电阻可以忽略的导体电极，通过导线与电容为、板间距为的平行板电容器连接，右侧通过开关与阻值为的负载连接。发电导管处于磁感应强度大小为、方向与前、后平面垂直的匀强磁场中。当断开时，有电阻率为、电荷量绝对值相同的正、负离子组成的等离子束不计重力，始终沿着导管方向以恒定速率由左端连续射入，电路达到稳定后，电容器里一质量为、电荷量为的颗粒恰好静止在电容器中央，重力加速度为，下列说法正确的是
A. 电容器中的颗粒带正电
B. 等离子体的流速为
C. 闭合开关，电容器里的颗粒仍然悬停在电容器中
D. 闭合开关，稳定后流过电阻的电流为
5.如图为一个质量为、电荷量为的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为的匀强磁场中，现给圆环向右的初速度，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象不可能是图中的( )
A. B.
C. D.
6.在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈相接，如图所示．导轨上放一根导线，磁感线垂直于导轨所在平面．当导线向右加速运动时，所包围的小闭合线圈产生的感应电流方向，及所具有的形变趋势是( )
A. 有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势 B. 有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势
C. 有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势 D. 有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
7.上海中心大厦顶部的阻尼器确保了整栋大厦在台风中的稳定。阻尼器简化原理如图所示，当楼体在风力作用下摆动时，携带有永磁体的质量块由于惯性产生反向摆动，在金属地板内产生涡流，从而使大厦减振减摆。则( )
A. 涡流由外部电源产生
B. 地板电阻率越大，产生涡流越大
C. 永磁体摆动速率越大，产生涡流越大
D. 质量块下方的永磁体只有下端为极上端为极，才会有较好的阻尼效果
8.如图所示，相距为的两水平直线和分别是水平向里的匀强磁场的上、下边界，磁场的磁感应强度为，正方形线框边长为、质量为将线框在磁场上方距的高度为处由静止开始释放，当边进入磁场时速度为，边刚穿出磁场时速度也为则从边刚进入磁场到边刚穿出磁场的整个过程中( )
A. 线框一直都有感应电流 B. 线框一定有减速运动的过程
C. 线框不可能有匀速运动的过程 D. 线框产生的总热量为
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图，在区域内存在与平面垂直的匀强磁场，磁感应强度为。在时刻，一位于坐标原点的粒子源向轴右侧平面各方向均匀发射出大量相同的带电粒子，所有粒子的初速度大小相同。已知沿轴正方向发射的粒子在时刻刚好从磁场边界上点离开磁场，不计粒子重力，不考虑粒子间的相互作用。则下列说法正确的是
A. 粒子在磁场中做圆周运动的半径为
B. 粒子的比荷为
C. 第一个离开磁场的粒子所用的时间要大于
D. 时刻已经离开磁场的粒子数与仍在磁场中的粒子数之比为：
10.如图甲所示，电阻不计且间距的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值的电阻，虚线下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场现将质量、电阻不计的金属杆从上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平，已知金属杆进入磁场时的速度，下落的过程中加速度与下落距离的关系图像如图乙所示，已知当下落高度时，恰好减小为，取，则( )
A. 匀强磁场的磁感应强度大小为
B. 金属杆下落时的速度大小为
C. 金属杆下落的过程中上产生的热量为
D. 金属杆下落的过程中通过的电荷量为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了一个实验来测量带电物体所带电量。如图所示，他将一由绝缘材料制成的小物块放在足够长的木板上，打点计时器固定在长木板末端，物块靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块相连，请结合下列操作步骤回答问题。
为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块，使其沿着长木板向下运动。多次调整倾角，直至打出的纸带上点迹均匀，测出此时木板与水平面间的倾角，记为。
如图所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定滑轮将物块与不带电物块相连，绳与滑轮的摩擦不计。给物块带上一定量的正电荷，保持倾角不变，接通打点计时器，由静止释放小物块，该过程可近似认为物块的带电量不变。下列关于纸带上点迹的分析正确的是( )
A.纸带上的点迹间距先增加后减小至零
B.纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值
C. 纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变
D.纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变
为了测定物块所带电量，除倾角，磁感应强度，物块的质量外，本实验还必须测量的物理量有__________写出物理量的名称及对应的符号；
用重力加速度、磁感应强度，倾角和所测得的物理量，可得出的表达式为__________。
12.为探究影响感应电流方向的因素，某组同学们做了如下的实验。
同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。将条形磁铁按如图甲方式极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向_______填“相同”或“相反”
同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的极向下的条形磁铁快速_______选填“向下插入”或“向上拔出”。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_______选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”的增大而增大。
实验结束后，实验小组的同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器可以测出电流大小，且内阻忽略不计，已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知：
流过灯泡的电流是________选填“”或“”；
线圈的直流电阻_______选填“大于”“等于”或“小于”灯泡电阻。

另一组同学用如图所示是测定自感系数很大的线圈直流电阻的电路，两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路解体时应____________
A.先拆除电流表 先断开
C.先拆除哪个器件都可以 先断开
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.如图所示，间距的平行光滑金属导轨倾斜放置，其与水平面的夹角，导轨上端接电动势为未知、内阻的直流电源，空间分布着磁感应强度大小、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。一质量的金属杆水平放置在导轨上恰好保持静止，已知金属杆接入电路的有效电阻，导轨电阻不计，重力加速度大小，
求金属杆受到的安培力的大小和方向
求电源的电动势
若匀强磁场的磁感应强度大小不变，方向突然改为竖直向上，求此时金属杆的加速度的大小不考虑磁场突然变化引起的电磁感应作用，结果可用根式表示。
14.如图所示的平面直角坐标系中，轴以下区域存在垂直于纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场，圆心坐标为、半径为的圆形区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场，第一象限中在轴、轴和过点的一段曲线所围成的区域内存在沿轴正方向的匀强电场图中未画，且电场和磁场不重合。现有大量质量为、电荷量为、带正电的粒子，以大小不同的速度从坐标原点沿轴负方向射入磁场，从轴上区域射入第一象限，所有粒子都将汇聚至轴上点。不计粒子间相互作用力和粒子的重力，求：
粒子从坐标原点沿轴负方向射入磁场的速度最大值
从原点射入磁场的粒子，速度为最大速度一半时，在圆形磁场中运动的时间
第一象限内电场的电场强度大小和电场曲线边界的方程。
15.如图所示，两根平行等高光滑四分之一圆弧轨道，半径为，轨道间距为，和分别为轨道的最低位置和最高位置，在轨道顶端连接一阻值为的电阻，轨道电阻不计，整个轨道被放置在竖直向上磁感应强度为的匀强磁场中。现用外力使一根长度稍大于、电阻为的金属棒，从位置开始计时，沿轨道以速度做匀速圆周运动，直至，在这一过程中：
判断流过电阻的电流方向。
求流过电阻的电荷量。
计算电阻上产生的热量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】当开关由断开变为闭合时，电源的电压同时加到两灯上，和同时亮，随着线圈中电流的增大，由于线圈的电阻与灯泡相同。电路总电阻减小，总电流增大，变得更亮一些，两端电压减小，故B变暗一些；故AB错误；
当开关由闭合变为断开时，线圈阻碍电流的减小，产生感应电动势，与线圈构成闭合回路，开关断开前通过线圈的电流等于的电流，故A立即熄灭，缓慢熄灭，故D错误，C正确。
2.【答案】
【解析】解析：根据粒子在磁场中运动的周期公式，可知碰后粒子的质量变大，电荷量不变，粒子在磁场中运动的周期变长，则电场的周期也应变长，A错误
粒子离开回旋加速器时有，离开回旋加速器时的动能 ，由于质量增大，则离开回旋加速器时的动能减小，D错误
碰撞后，粒子经电场加速后满足，可知：每加速一次，动能的增加量相同，由于离开回旋加速器时的动能减小，故可知：粒子与粒子在回旋加速器中加速的总次数比粒子少，故 B正确；
粒子与粒子在回旋加速器中运动的总时间，由于加速次数减少，周期变大，则粒子与粒子在回旋加速器中运动的总时间无法判断，故C错误。所以本题选 B。
3.【答案】
【解析】对金属杆进行受力分析如图所示：
、金属杆受重力、支持力、斜向下的安培力以及水平向左的摩擦力，，A错误
B、，B正确
C、安培力和摩擦力的合力方向竖直向下，C错误
D、当磁场方向反向时，摩擦力和安培力皆反向，摩擦力仍然等于安培力沿水平方向的分力，大小未变，所以D错误。
4.【答案】
【解析】A、根据左手定则，等离子体中的正离子受到的洛伦兹力方向向上，负离子受到的洛伦兹力方向向下，所以发电导管上端为正极，下端为负极，则电容器上极板为正极板，下极板为负极板，板间电场方向向下，电容器中的颗粒受到的电场力向上，则颗粒带负电，故A错误；
B、等离子体流速为，则，可得，
断开时，电容器板间电压为，则，
解得，故B正确；
C、导管内阻为，闭合开关后，根据闭合电路欧姆定律可知电容器板间电压变小，则颗粒受到的电场力变小，不能悬停，故C错误；
D、根据闭合电路欧姆定律，解得，故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，圆环受到竖直向下的重力、垂直细杆的弹力及向左的摩擦力，
A.当时，小环做匀速运动，此时图象为，故A正确；
B.当时，此时：，所以小环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，所以其图象的斜率应该逐渐增大，故B正确，C错误。
D.当时，，此时：，所以小环做加速度逐渐减小的减速运动，直到时，小环开始做匀速运动，故D正确．
故选C。
6.【答案】
【解析】向右运动时，由右手定则可知，感应电流由流向，
加速运动，感应电动势：变大，感应电流：变大，
由安培定则知的磁场垂直纸面向里增大，所以穿过的磁通量垂直纸面向里增大，为阻碍磁通量的增加，感应电流在内的磁场应垂直纸面向外，由安培定则知中感应电流为逆时针，原磁通量增大由楞次定律可知为阻碍磁通量的增加有收缩的趋势，故C正确，ABD错误。
7.【答案】
【解析】解：阻尼器摆动时，永磁铁在金属地板板上方摆动，磁通量发生变化，从而在金属地板内产生涡电流，属于电磁感应现象，不是外部电源产生的电流，故A错误；
B.金属地板电阻率越大，电阻越大，根据欧姆定律可知涡电流越小，故B错误；
C.永磁体摆动的速率越大，穿过导体板的磁通量变化越快，根据法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势就越大，则涡电流也越大，故C正确；
D.在这种利用电磁阻尼的结构中，只要永磁体在摆动时能使金属地板中的磁通量发生变化，就能产生涡流，进而起到阻尼作用。永磁体的磁极方向不影响磁通量变化这一本质。无论永磁体下端是极上端是极，还是下端是极上端是极，当质量块携带永磁体相对金属地板摆动时，穿过金属地板的磁通量都会发生改变，从而在金属地板内产生涡流，实现减振减摆的阻尼效果。所以并不是只有永磁体下端为极上端为极才有较好的阻尼效果，故D错误。
8.【答案】
【解析】A.线框完全在磁场中运动时，磁通量不变，没有感应电流产生，故A错误；
线框进入磁场过程，可能做匀速运动、加速运动和减速运动，完全在磁场中做匀加速运动，由于边进入磁场时速度和边刚穿出磁场时速度都是，则线框出磁场过程一定有减速运动，故B正确，C错误；
D.边进入磁场到边刚穿出磁场的过程，根据能量守恒定律得，故D错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】A.沿轴正方向发射的粒子运动轨迹如图中的弧所示，其圆心为，由几何
关系可得，解得，故A错误
B.由题给条件可以得出，所以粒子飞出磁场所用的时间为，由，解得，联立以上各式得，故B正确；
C.在磁场中飞行时间最短的粒子从坐标射出磁场，设圆心角为由几何关系可知，，，即，所以最短的时间要大于，故C正确
D.由几何关系可得，在磁场中飞行时间最长的粒子运动轨迹应与磁场右边界相切，如右图所示，由几何关系可知此粒子转过的圆心角是，由以上分析可知仍然留在磁场中的粒子与轴正方向的角度范围为，由于粒子发射均匀的，所以离开磁场的粒子数与仍在磁场中的粒子之比是，故 D正确。
10.【答案】
【解析】A.进入磁场后，根据右手定则判断可知金属杆中电流的方向由到由左手定则知，杆所受的安培力竖直向上。
由乙图知，刚进入磁场时，金属杆的加速度大小，方向竖直向上。由牛顿第二定律得：，设杆刚进入磁场时的速度为，则有，联立得：，代入数据，解得：，故A正确；
B.通过图象知当，，表明金属杆受到的重力与安培力平衡，有，解得：即杆下落时金属杆的速度为故B错误；
C.从开始到下落的过程中，由能的转化和守恒定律有：，代入数值有：，故C错误；
D.金属杆自由下落的高度，下落的过程中，通过的电荷量：，故D正确。
11.【答案】；两物块最终的速度；。
【解析】设的质量为，的质量为，没有磁场时，由平衡条件可得：，，可得，当存在磁场时，以、整体为研究对象，由牛顿第二定律可得：，由此式可知和是变量，其他都是不变的量，所以、一起做加速度减小的加速运动，直到加速度减为零后做匀速运动，即速度在增大，加速度在减小，最后速度不变。所以纸带上的点迹间距逐渐增加，说明速度增大，由于加速度减小，根据逐差公式，可知相邻两点间的距离之差逐渐减少，匀速运动时，间距不变，故选D。
根据，当加速度减为零时，速度最大，设最大速度为，则有，可得，把代入，得，可知为了测定物块所带电量，除倾角，磁感应强度，物块的质量外，本实验还必须测量的物理量有：两物块最终的速度。
根据问分析可知，的表达式为。
12.【答案】 相反
向下插入磁通量的变化率
小于
。

13.【解析】分析金属杆受力，在沿导轨方向，有，
解得，
方向平行于导轨向上。
根据安培力公式，
由闭合电路欧姆定律，
解得。
磁场方向改变时，分析金属杆受力，在沿导轨方向，由牛顿第二定律，
解得。
14.【解析】由题意可知，带电粒子在第四象限做圆周运动的最大半径为：，
由洛伦兹力提供向心力，有：，
可得：。
速度为最大速度一半的粒子从轴上处射入第一象限，所有粒子汇聚至轴上点，由几何关系可知在圆形磁场区域粒子运动的半径：，
做圆周运动的圆心角：，
有：，
粒子在圆形磁场区域运动的周期为：，
则粒子在圆形磁场中运动的时间：，
解得：．
由上分析可知，所有粒子沿轴正方向进入圆磁场的速度均为，
设粒子进入第一象限的坐标为，则：，
设粒子出电场曲线边界点的纵坐标为，则：，
联立可得：，
又曲线过点，故当时，可得：，
故电场曲线边界的方程为：。
15.【解析】由右手定则知流过电阻的电流方向为方向
由法拉第电磁感应定律，对该回路有：
由闭合电路的欧姆定律，得：
又
联立以上各式，解得：
导体棒以速度做匀速圆周运动，角速度
时刻导体棒切割磁感线产生的感应电动势大小为，
因此回路中产生正弦式交变电流，式中
则其有效值
设金属棒从位置运动至位置所用时间为，由匀速圆周运动得
由有效值定义及焦耳定律可知，电阻上产生的热量
联立以上各式，解得：
第1页，共1页