天津市2023-2024学年高二下学期阶段测试（一）物理试卷(含答案)

这是一份天津市2023-2024学年高二下学期阶段测试（一）物理试卷(含答案)，共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．下列说法正确的是( )
A.粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力永远不做功
B.通电直导线所受安培力一定对直导线不做功
C.若通电直导线所受安培力是0，则该处的磁感应强度一定是0
D.若运动电荷所受洛伦兹力是0，则该处的磁感应强度一定为0
2．一带电粒子在匀强磁场，匀强电场，重力场的复合场区域内运动，对于粒子的运动性质，下列说法正确的是( )
A.粒子在复合场区域受力一定不平衡
B.粒子可能做匀变速直线运动
C.若粒子做曲线运动，则一定是匀速圆周运动
D.若粒子做直线运动，则一定是匀速直线运动
3．如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作，已知线圈面积为S，共n匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到，此过程中( )
A.线框中磁通量变化率为
B.线框中产生周期性变化的顺时针方向的感应电流
C.边所受安培力方向向左
D.线框中感应电动势大小为
4．一带电粒子经加速电压U加速后进入匀强磁场区域，现仅将加速电压增大到原来的2倍后，粒子再次进入匀强磁场，则( )
A.运动的轨道半径变为原来的2倍B.运动的动能变为原来的2倍
C.运动周期变为原来的倍D.运动的角速度变为原来的倍
5．如图所示，在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，用外力拉动金属杆在平行金属导轨上向右以速度匀速滑动，金属导轨电阻不计，金属杆的电阻为，长度为L，间电阻为R，则( )
A.通过电阻R的电流方向为B.外力与速度方向同向且大小为
C.两端的电势差为D.金属棒所受安培力大小时刻发生改变
二、多选题
6．1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机。结构示意图如甲图，可等效为乙图所示圆盘中任意一个半径都在切割磁感线，在之间接上电阻R，已知转盘匀速转动的角速度为ω，的长度为L，每条半径对应的电阻都为r，匀强磁场的磁感应强度为B，下列说法正确的是( )
A.D点电势比C点高
B.通过电阻R的电流为
C.两端的电势差为
D.电阻R上消耗的电功率为
7．如图，一比荷为k的带电粒子从x轴上的点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，则( )
A.粒子带正电B.粒子在磁场中运动半径为
C.匀强磁场磁感应强度大小为D.粒子射出磁场时的坐标为
8．如图所示，氢原子的三个同位素粒子氕（），氘（），氚（）同时垂直于磁场左边界以速度射入磁场，经过一段时间后，三个粒子均从磁场左边界射出（射出点未画出），不记粒子所受重力，则( )
A.粒子所受合外力对三个粒子所做的功均为0
B.氕在磁场中运动的半径最大
C.氚在磁场中运动的时间最长
D.三个粒子的速度变化不同
三、计算题
9．如图所示，边长为L，匝数为n的正方形金属线框，它的质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘。金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为，绳子所能承受的最大拉力为，求：
（1）时刻线框所受安培力；
（2）时间内线框产生的焦耳热；
（3）绳子刚要断裂时的时刻t.
10．如图所示，在平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B，与x、y轴分别相切于A，C两点，第Ⅱ象限内有沿y轴负方向的匀强电场。一个带正电粒子从A点沿y轴正方向以射入磁场，经C点射入电场，最后从x轴上P点射出电场，已知距离与圆形匀强磁场直径长度相同，不计粒子的重力。求：
（1）匀强电场场强E的大小；
（2）粒子在磁场和电场中运动的时间之比。
（3）粒子从P点射出时的速度大小与方向。
11．如图所示，用恒力使四个边电阻均为r，边长均为的正方形线框穿过磁感应强度为B的匀强磁场区域（从边与磁场左边界重合到边与磁场右边界重合），线框会经历进入、浸没、走出匀强磁场的过程，已知线框进入磁场时做匀速直线运动且速度大小为，磁场区域宽度为。
（1）求恒力的大小并说明恒力的方向；
（2）求线框浸没在匀强磁场区域时运动的加速度大小；
（3）求边刚离开磁场时与边刚进入磁场时两端的电势差之比。
参考答案
1．答案：A
解析：A.粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力与速度方向垂直，则永远不做功，选项A正确；
B.通电直导线所受安培力方向与直导线垂直，则安培力对直导线可能做功，选项B错误；
C.若通电直导线所受安培力是0，可能是直导线与磁场方向平行，而该处的磁感应强度不一定是0，选项C错误；
D.若运动电荷所受洛伦兹力是0，可能是电荷的速度方向与磁场方向平行，而该处的磁感应强度不一定为0，选项D错误。
故选A。
2．答案：D
解析：
3．答案：C
解析：A.根据题意可知线框中磁通量变化率为，与线圈匝数无关，故A错误；
BD.设电路中总电阻为R，根据楞次定律可知磁感应强度向外均匀增大，由楞次定律可得感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知感应电流为顺时针方向，电动势大小为，感应电流大小可知，线圈中的感应电流为恒定电流而不是周期性变化的。故BD错误；
C.当感应电流方向为顺时针时，电流由，根据左手定则判断可知，AB边所受安培力方向向左。故C正确。
故选C.
4．答案：B
解析：B.带电粒子经过加速电场，由动能定理可得，可知当加速电压增大到原来的2倍后，运动的动能变为原来的2倍，故B正确；
A.带电粒子进入磁场时的速度，进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，带电粒子运动的轨道半径可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的轨道半径变为原来的倍，故A错误；
C.带电粒子运动的周期可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的周期不变，故C错误；
D.带电粒子运动的角速度可知，当加速电压增大到原来的2倍后，运动的角速度不变，故D错误。
故选B。
5．答案：C
解析：A.根据右手定则，通过电阻R的电流方向为，故A错误；
BD.通过金属杆的电流为，根据左手定则，金属杆受到的安培力与速度方向相反，金属杆做匀速直线运动，则外カ与速度方向同向，大小等于金属棒所受安培力大小，为，故金属棒所受安培力大小不变，故BD错误；
C.MN两端的电势差为，故C正确。
故选C。
6．答案：AD
解析：A、由右手定则可知，CD中产生的感应电流由C流向D，则D点电势比C点高，故A正确；
B.回路中的感应电动势为，通过电阻R的电流为，故B错误；
C.CD两端的电势差为，故C错误；
D.电阻R上消耗的电功率为，故D正确。
故选AD。
7．答案：BC
解析：A.由左手定则知粒子应该带负电。
BCD.由射入、射出点的速度方向可找出带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心，并由几何关系得出圆周半径为，由洛伦兹力提供向心力，可得，解得，由几何关系可知，射出点纵坐标为，则有射出点坐标为，故D错误，BC正确。
故选BC。
8．答案：AC
解析：A.粒子受到的洛伦兹力与粒子速度方向垂直，洛伦兹力不做功，故粒子所受合外力对三个粒子所做的功均为0，故A正确；
B.根据洛伦兹力提供向心力，粒子的运动的半径为，故氚在磁场中运动的半径最大，故B错误；
C.粒子在磁场中的运动周期为，三个粒子均从磁场左边界射出，可知三个粒子运动轨迹对应的圆心角均为180°，粒子在磁场中的运动时间为，故氚在磁场中运动的时间最长，故C正确；
D.以初速度为正方向，三个粒子的速度变化量为，故三个粒子的速度变化相同，故D错误。
故选AC。
9．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）
（2）
（3）
10．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）设粒子质量为m，电荷量为q
解得
（2）
（3）
11．答案：（1）见解析（2）（3）
解析：（1）
与速度反向相同。
（2）
则线框浸没在磁场区域时只受恒力F
（3）
刚离开：
同理得刚进入
解得