2023-2024学年河北省保定市高二上册第三次月考（期中）物理试题（附答案）

这是一份2023-2024学年河北省保定市高二上册第三次月考（期中）物理试题（附答案），共12页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分，第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1、以下装置中都涉及到磁场的具体应用，关于这些装置的说法正确的是（ ）
A. 甲图为回旋加速器，增加电压U可增大粒子的最大动能
B. 乙图为磁流体发电机，可判断出A极板是发电机的正极
C. 丙图为质谱仪，打到照相底片D同一位置粒子的比荷相同
D. 丁图为速度选择器，特定速率的粒子从左右两侧沿轴线进入后都做直线运动
2、两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与在一条直线上，与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为（ ）
A. B、0B. 0、2BC. 2B、2BD. B、B
3、如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为（ ）
A. B. C. D.
4、如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，正、负电子分别以相同速度沿与 x 轴成 30°角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为（ ）

A. 1：2 B. 2：1 C. 1： D. 1：1
5、如图所示，两个线圈套在同一铁芯上，左侧线圈与导轨相连接，导体棒可在导轨上滑动，磁场方向垂直纸面向里，以下说法正确的是（ ）
棒匀速向右滑，、两点中点电势高
B．棒匀加速右滑，、两点中点电势高
C．棒匀减速右滑，、两点中点电势高
D．棒匀加向左滑，、两点中点电势高
6、如图甲所示，10匝的线圈两端M、N与一个理想电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。下列说法正确的是（ ）
A．线圈中产生的感生电场沿顺时针方向B．电压表的正接线柱接线圈的N端
C．线圈中磁通量的变化率为D．电表的读数为
7、如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中，绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计) ( )
A.由c到d，I=Br2ωR B.由d到c，I=Br2ωR
C.由c到d，I=Br2ω2R D.由d到c，I=Br2ω2R
8、(多选)如图所示，电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，现使磁铁开始自由下落，在N极靠近线圈上端的过程中，关于流过电阻R的电流方向和电容器C极板的带电情况是（ ）
A．流过电阻R的电流方向由a→b B．流过电阻R的电流方向由b→a
C．电容器C上极板带正电 D．电容器C下极板带正电
(多选)如图，虚线MN的右侧有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，两电荷量相同的粒子P、Q从磁场边界的M点先后射入磁场，在纸面内运动。射入磁场时，P的速度vP垂直于磁场边界，Q的速度vQ与磁场边界的夹角为45°。已知两粒子均从N点射出磁场，且在磁场中运动的时间相同，则( )
A．P和Q的质量之比为1∶2 B．P和Q的质量之比为 eq \r(2) ∶1
C．P和Q的速度大小之比为 eq \r(2) ∶1 D．P和Q的速度大小之比为2∶1
10(多选)粗细相同且由同种材料制成的A、B两线圈分别按图甲、乙两种方式放入匀强磁场中，甲、乙两图中的磁场方向均垂直于线圈平面，A、B线圈的匝数之比为2∶1，半径之比为2∶3。当两图中的磁场都随时间均匀变化时 ( )
A.甲图中，A、B两线圈中电动势之比为2∶3
B.甲图中，A、B两线圈中电流之比为3∶2
C.乙图中，A、B两线圈中电动势之比为8∶9
D.乙图中，A、B两线圈中电流之比为2∶3
二、非选择题(本题共5小题，共54分)
11、（5分）某实验小组用图示电路测量匀强磁场的磁感应强度。实验器材如下：边长为L、匝数为N的正方形线圈（a、b为引出端）一个天平一台，各种质量砝码若干，直流电源一个，灵敏电流计一个，定值电阻一个，开关、导线等若干实验步骤如下：
（1）将a与c连接、b与d连接，闭合开关S，记录________（填物理量名称及符号），在天平的________（填“左盘”或“右盘”）中放入合适质量的砝码，使天平平衡；
（2）断开开关S，将a与d连接、b与c连接，再次闭合开关S，这时需要在天平的________（选填“左盘”“右盘”）中放入质量为的砝码，使天平再次平衡；
（3）已知重力加速度大小为g，则磁感应强度的大小为B=_____________（用上述物理量表示）。
12、（4分）如图所示，在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，电荷量为q的液滴在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动。已知电场强度大小为E，磁感应强度大小为B，重力加速度为g，则液滴带________（选填“正”或“负”）电，转动方向为________（选填“顺时针”或“逆时针”），环绕速度大小为________。
13、（18分）如图，边长为的正方形abcd区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面（abcd所在平面）向外。ab边中点有一电子发射源O，可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为，。
（1）若使电子只从a点射出，求其射入磁场时速度大小和在磁场中运动的时间；
（2）若使电子只从d点射出，求其射入磁场时速度大小和在磁场中运动的时间；
（3）其它条件都不变，只改变入射角，使电子入射时的速度方向与Ob边成30°角。若要求电子只从ad边射出，求其射入磁场时速度大小的取值范围。
14、（12分）如图所示，平行边界M、N间有垂直边界向右的匀强电场，匀强电场的电场强度为，平行边界N、P间有垂直纸面向外的匀强磁场，相邻边界间距均为，一个质量为、电荷量为的带正电的粒子从电场中紧靠边界M的O点，以垂直电场方向向上、大小为的初速度射入电场，经电场偏转后，粒子进入磁场，粒子刚好不从磁场的边界P射出磁场。不计粒子的重力，求：
（1）粒子从O开始第一次运动到边界N时速度的大小；
（2）匀强磁场磁感应强度的大小；
（3）粒子第一次在磁场中运动的时间。
15、（15分）电磁感应现象的发现，给电磁的应用开辟了广阔的道路，其中发电机就是电磁感应最重要的应用成果之一。某种直流发电机的工作原理可以简化为如图所示的情景。在竖直向下的磁感应强度B = 0.5T的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN 和PQ固定在水平面上，轨道间距L= 0.2m。质量m= 0.1kg的金属杆ab置于轨道上，与轨道垂直。现用F=2N的水平向右的恒力拉ab杆，其使由静止开始运动。电阻R=0.04Ω，ab 杆的电阻 r =0.01Ω，其余电阻不计。求：
（1）判断流过电阻R的电流方向；
（2）ab杆的速度达到5m/s 时，ab杆的加速度多大；
（3）ab 杆可以达到的最大速度vm多大；
（4）当 ab杆达到最大速度后撤去外力F，此后电阻 R上产生的焦耳热。
期中考试题答案
（1） 灵敏电流计的读数I （1分） 左盘（1分）
右盘（1分）
（3） （2分）
【详解】
实验中闭合开关S，应记录灵敏电流计的读数I；
由左手定则可知闭合开关后线框所受的安培力向下，应在天平的左盘中放入合适质量的砝码，才能使天平平衡；
（2）断开开关S，将a与d连接、b与c连接，再次闭合开关S，由左手定则可知闭合开关后线框所受的安培力向上，应在天平的右盘中放入合适质量的砝码，才能使天平平衡；
（3）断开开关S，将a与d连接、b与c连接，再次闭合开关S，这时需要在天平的右盘中放入质量为的砝码使天平再次平衡，由平衡条件可知
解得
12、【正确答案】 正（1分） 逆时针（1分） （2分）
【详解】[1]液滴在复合场中做匀速圆周运动，则必有重力和电场力平衡，则有
电场力方向与重力方向相反，即电场力方向竖直向上，与电场方向相同，故液滴带正电。
[2][3]液滴做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，根据左手定则可知，液滴沿逆时针方向转动，根据牛顿第二定律可得
解得
13、（1），；（2），；（3）
【详解】（1）若使电子只从a点射出，电子运动轨迹如图所示
根据几何关系可得
（1分）
根据洛伦兹力提供向心力可得
（1分）
解得
（1分）
电子磁场中运动的时间为
（1分）
（2）若使电子只从d点射出，电子运动轨迹如图所示
根据几何关系可得
（1分）
解得
（1分）
根据洛伦兹力提供向心力可得
（1分）
解得
（1分）
由图中几何关系可知
（1分）
可得
（1分）
则电子磁场中运动的时间为
（1分）
（3）如图所示
要求电子只从ad边射出，速度最小时，轨迹与ad边相切，根据几何关系，此时半径满足
（1分）
由洛伦兹力提供向心力可得
（1分）
联立解得
（1分）
速度最大时，轨迹与cd相切，根据几何关系，此时半径满足
（1分）
由洛伦兹力提供向心力可得
（1分）
联立解得
（1分）
电子只从ad边射出，求其射入磁场时速度大小的取值范围为
（1分）
14、（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，根据动能定理有
（2分）
解得
（1分）
（2）做粒子得运动轨迹，如图所示
设粒子出电场时速度方向与N边界的夹角为，则
（1分）
解得
（1分）
设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，由几何关系有
（1分）
解得
（1分）
由牛顿第二定律有
（1分）
解得
（1分）
（3）在磁场中运动的圆心角为
（1分）
由于
（1分）
解得
（1分）
15、（1）方向为；（2）；（3）10m/s；（4）
【详解】（1）根据右手定则可知流过的电流方向为。（1分）
（2）当杆速度为时，感应电动势为
（2分）
回路感应电流为
（2分）
根据牛顿第二定律可得
（1分）
解得ab杆的加速度为
（1分）
（3）金属杆ab做加速度减小的加速运动，当ab杆速度最大时，加速度为0，根据受力平衡可得
（1分）
又
，（2分）
联立解得
（1分）
（4）当 ab杆达到最大速度后撤去外力 F，ab杆在安培力的作用下减速至0，根据能量守恒定律得全电路的焦耳热为
（2分）
则电阻R上产生的焦耳热为
（2分）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
B
B
A
B
C
D
AD
AC
BCD