安徽省滁州市定遠(yuǎn)重點中學(xué)2024-2025第二學(xué)期3月檢測高二物理卷（含解析）

第=page88頁，共=sectionpages1414頁2024-2025第二學(xué)期3月檢測高二物理一、單項選擇題：本大題共8小題，共32分。1.如圖所示，用兩絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、長為l的直導(dǎo)線懸掛于O、O'兩點。導(dǎo)線中通有如圖所示的電流I，在直導(dǎo)線所在空間加上勻強(qiáng)磁場，直導(dǎo)線穩(wěn)定時絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，重力加速度大小為g?？臻g所加勻強(qiáng)磁場最弱時(

)

A.磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為mgsinθIl，方向沿細(xì)線向下

B.磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為mgsinθIl，方向沿細(xì)線向上

C.磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為mg2.如圖所示，電阻均勻的豎直圓環(huán)固定于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，PQ是直徑，圓弧MGN對應(yīng)的圓心角為90°.當(dāng)M、N與內(nèi)阻不計的直流電源相連時，圓環(huán)所受的安培力大小為F;當(dāng)P、Q與該電源相連時，圓環(huán)所受的安培力大小為(

)

A.324F B.233.如圖所示，平行長直金屬導(dǎo)軌AB、CD水平放置，間距為d，電阻值不計。左側(cè)接電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源。導(dǎo)體棒靜止放在導(dǎo)軌上，與軌道CD間的夾角為θ，MN兩點間電阻為R且與軌道接觸良好。導(dǎo)軌所在區(qū)域有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。則以下說法中正確的是(

)

A.導(dǎo)體棒所受安培力的方向水平向右

B.導(dǎo)體棒所受安培力的方向垂直于MN向左上方

C.導(dǎo)體棒所受安培力大小為BEdR+r

D.導(dǎo)體棒所受安培力大小為4.如圖所示，帶正電的物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ(μ<tanθ)，斜面絕緣足夠長且所在A.物體沿斜面向下做勻加速運(yùn)動

B.物體沿斜面先加速后減速，最后靜止在斜面上

C.物體沿斜面運(yùn)動時，加速度將一直增大

D.物體最終勻速運(yùn)動5.如圖，在平面直角坐標(biāo)系Oxy的第一象限內(nèi)，存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一個質(zhì)量為m、電量為q的粒子從y軸上的P(0,3L)點射入磁場，入射速度方向與y軸正方的夾角為α=150°，粒子垂直A.粒子一定帶負(fù)電

B.粒子離開磁場的位置到O點的距離為(23-3)L

C.粒子入射速率為6.回旋加速器的原理如圖所示，加速器由兩個間距很小的半圓形金屬盒D1、D2構(gòu)成，兩個金屬盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中，感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，粒子源置于盒的圓心，帶電粒子在兩盒之間被電場加速?，F(xiàn)粒子源產(chǎn)生某種帶電粒子在加速器中恰能被周期性加速。已知交流電源的頻率為f，帶電粒子的電荷量為q，則下列說法正確的是(

)

A.帶電粒子的質(zhì)量為qB2πf

B.電源的電壓越大，帶電粒子最終射出加速器的速度越大

C.帶電粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動的周期隨半徑的增大而增大

D.該回旋加速器接頻率為27.某化工廠的排污管末端安裝如圖所示的電磁流量計。流量計處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，其測量管由絕緣材料制成，長為L、直徑為D，左右兩端開口，在前后兩個內(nèi)側(cè)面a、c固定有金屬板作為電極。當(dāng)污水(含有大量的正、負(fù)離子)充滿管口從左向右流經(jīng)該測量管時，穩(wěn)定后a、c兩端的電壓為U，顯示儀器顯示污水流量為Q(單位時間內(nèi)排出的污水體積)A.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=πDU4Q

B.a側(cè)電勢比c側(cè)電勢低

C.污水中離子濃度越高，顯示儀器的示數(shù)越大

D.污水流量Q與U8.如圖是一種回旋式加速器的簡化模型圖，半徑為R的真空圓形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓心O正下方P點處有一極窄的平行金屬板，兩板間加有脈沖電壓(大小為U)用于加速某質(zhì)量為m，電荷量為q的正電荷，粒子由金屬板間右側(cè)小孔飄入(初速度視為零)，經(jīng)加速后，水平向左射入磁場，當(dāng)粒子加速到需要的速度時，通過磁屏蔽導(dǎo)流管MN將粒子沿導(dǎo)流管軸線引出。導(dǎo)流管可沿PQ直線平移，其N端始終在PQ線上，PQ與水平線EF之間的夾角為θ。OP=35R，不計粒子重力、粒子加速時間及其做圓周運(yùn)動產(chǎn)生的電磁輻射，不考慮相對論效應(yīng)。則下列說法正確的是A.為使粒子在經(jīng)過平行金屬板間時總能被加速，板間電場方向應(yīng)隨時間發(fā)生周期性變化

B.粒子能獲得的最大速度vm=qBRm

C.粒子加速完后導(dǎo)出時導(dǎo)流管MN與水平線EF之間的夾角為二、多項選擇題：本大題共2小題，共10分。9.如圖所示為某科技愛好者設(shè)計的電磁炮模型示意圖，水平發(fā)射軌道寬1.5?m，長7.5?m，發(fā)射的炮彈(含相關(guān)附件)總質(zhì)量為50?g，磁場方向如圖所示，電路中的電流恒為20?AA.電流從a端流入b端流出

B.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1×103T

C.炮彈(含相關(guān)附件)所受安培力的功率保持不變10.如圖所示，在直角△ABC區(qū)域內(nèi)存在垂直于三角形平面向里的勻強(qiáng)磁場，∠A=90°，AC=d，BC=2d。在頂點A處有一粒子源，可以在垂直磁場的平面內(nèi)，向∠CAB區(qū)域內(nèi)各個方向均勻射入比荷為k、速率為vA.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為23v3kd B.粒子在磁場中運(yùn)動的最短時間為3πd3v

C.三、實驗題：本大題共2小題，共18分。11.如圖所示，用洛倫茲力演示儀可以觀察電子在磁場中的運(yùn)動軌跡。圖甲是洛倫茲力演示儀的實物圖，圖乙是其結(jié)構(gòu)示意圖。勵磁線圈通電后可以產(chǎn)生垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，勵磁線圈中的電流越大，產(chǎn)生的磁場越強(qiáng)。圖乙中，電子經(jīng)電子槍中的加速電場加速后水平向右垂直于磁感線方向射入磁場。圖丙是勵磁線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。(1)要使電子形成如圖乙所示的運(yùn)動軌跡，圖乙中的勵磁線圈應(yīng)通以(沿垂直于紙面向里方向觀察)

(選填“逆時針”或“順時針”)方向的電流。(2)若僅增大勵磁線圈中的電流，則電子束軌跡的半徑

(選填“變小”“變大”或“不變”)。(3)若僅增大電子槍中加速電場的電壓，則電子束軌跡的半徑

，電子做勻速圓周運(yùn)動的周期

。(均選填“變小”“變大”或“不變”)12.某實驗小組用圖示電路測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。實驗器材如下：邊長為L、匝數(shù)為N的正方形線圈(a、b為引出端)一個，天平一臺，各種質(zhì)量砝碼若干，直流電源一個，靈敏電流計一個，定值電阻一個，開關(guān)、導(dǎo)線等若干。實驗步驟如下：

(1)實驗開始時，左、右砝碼盤均未放置砝碼，現(xiàn)將線圈懸掛在天平右臂，在左盤添加合適質(zhì)量的砝碼，使天平平衡。將a與c連接、b與d連接，閉合開關(guān)S，在

(選填“左盤”“右盤”)中添加合適質(zhì)量的砝碼，使天平再次平衡，記錄

(填物理量名稱及符號);(2)斷開開關(guān)S，將a與d連接、b與c連接，再次閉合開關(guān)S，這時需要在天平的

(選填“左盤”“右盤”)中放入質(zhì)量為Δm的砝碼，仍舊使天平平衡;(3)已知重力加速度大小為g，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B=

(用上述物理量表示)。四、計算題：本大題共3小題，共40分。13.如圖所示，兩足夠長平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場．金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源．現(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.040kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰能(1)導(dǎo)體棒里的電流大小和導(dǎo)體棒受到的安培力；(2)導(dǎo)體棒受到的摩擦力大??；(3)若只把勻強(qiáng)磁場B的方向改為豎直向上、大小改為1.0T，動摩擦因數(shù)為μ=0.214.如圖所示，平面直角坐標(biāo)系xOy中第一、二、四象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，第三象限存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從S點(-l,-l)由靜止釋放，進(jìn)入磁場區(qū)域運(yùn)動，恰好過x軸上P點(1)求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E大小;(2)粒子釋放開始計時，求粒子第1次到達(dá)y軸正半軸的時間t(3)粒子第3次過y軸時的坐標(biāo)。15.如圖為質(zhì)譜儀的原理示意圖，帶電粒子從粒子源A無初速度飄出，經(jīng)電壓U加速后穿過狹縫垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的磁場，并打在顯示屏上，顯示屏最左邊的點記為G，最右邊的點記為M，已知帶電粒子在磁場中形成的等效電流大小為I，顯示屏在狹縫的左側(cè)，其上的亮斑與狹縫距離為d。(不計帶電粒子的重力及粒子間的相互作用)

(1)求粒子的比荷qm(2)若粒子打在顯示屏上不反彈，求帶電粒子對顯示屏的作用力大小F；(3)在前面的討論中忽略了狹縫寬度的影響，實際裝置中狹縫具有一定寬度。如圖，狹縫左、右邊緣分別在S1、S2，S1S2=120d，G答案和解析1.A

【解析】直導(dǎo)線受到豎直向下的重力

mg

、沿細(xì)線方向的拉力，受力分析如圖所示當(dāng)安培力與細(xì)線拉力垂直時安培力有最小值，所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，由

BIl解得

B=

由左手定則可知磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向沿細(xì)線向下。故選A。2.A

【解析】由圖可知，當(dāng)M、N與電源相連時，圓環(huán)MGN和圓環(huán)的其余部分并聯(lián)，兩部分的長度之比為1:3，電阻之比為1:3，則通過的電流之比為3:1，設(shè)圓的半徑為r，通過圓環(huán)MGN的電流為I，則整個圓環(huán)所受的安培力大小F=BI?2r+B?I3?2r=43.D

【解析】導(dǎo)體棒中電流方向和磁場方向垂直，根據(jù)左手定則，導(dǎo)體棒所受安培力的方向垂直于MN向右下方，AB錯誤，；

導(dǎo)體棒連入電路的實際阻值即為R，所以I=ER+r，導(dǎo)體棒MN的長度L=dsinθ4.D

【解析】由于

μ<tan?θ，故mgsinθ>μmgcosθ，所以物體將沿斜面向下加速，此時

qvB+mgcos?5.B

【解析】A.根據(jù)題意可知粒子垂直x軸離開磁場，根據(jù)左手定則可知粒子帶正電，故A錯誤；CD.

α=150°

粒子運(yùn)動的半徑為r洛倫茲力提供向心力qvB解得粒子入射速率v軌跡對應(yīng)的圓心角為30°，粒子在磁場中運(yùn)動的時間為故CD錯誤；B.粒子離開磁場的位置到O點的距離為d故B正確。故選B。6.A

【解析】設(shè)D形盒的半徑為R，帶電粒子射出D形盒時的速度為v，則由洛倫茲力充當(dāng)向心力，有Bqv=mv2R，

可得：R=mvqB，帶電粒子在兩D形盒所加電場中加速，其做圓周運(yùn)動的周期與兩D形盒所加電壓的變化周期相同，粒子才能被同步加速，即T=1f，則由洛倫茲力充當(dāng)向心力，有Bqv=m4π2T2R，聯(lián)立以上各式解得：m=qB7.A

【解析】ACD.流量Q=Sv=解得U=BDv

，U的大小與粒子濃度無關(guān)，所以流量Q=πDU4B，解得BB.磁場方向豎直向下，由左手定則，污水中的正離子聚集到

a

端，負(fù)離子聚集到

c

端，

a

側(cè)電勢比

c

側(cè)電勢高，B錯誤。故選A。8.D

【解析】A.因粒子每次過平行金屬板間都是自右向左通過，為使粒子都能加速，粒子每次過平行金屬板間電場方向均應(yīng)水平向左，故A錯誤；

B.由題意可知，當(dāng)粒子速度最大時，其做圓周運(yùn)動的最大半徑為rm=45R，

根據(jù)洛倫茲力提供向心力，有qvmB=mvm2rm，解得vm=4qBR5m，故B錯誤；

C.根據(jù)幾何關(guān)系可知，導(dǎo)流管MN與水平線EF之間的夾角為2θ，故C錯誤；

D.設(shè)加速電壓為U，粒子加速n次后達(dá)到9.BD

【解析】A.由左手定則可知，電流從b端流入a端流出，故A錯誤；

B.發(fā)射炮彈過程，只有安培力做功，由動能定理得BILx=12mv2-0，代入數(shù)據(jù)解得B=1×103T，故B正確；

C.發(fā)射炮彈過程，炮彈(含相關(guān)附件)10.AD

【解析】A、粒子源射出的粒子有23從AB邊射出，則速度方向與AB邊成90°×23=60°角范圍的粒子都從AB邊射出，如圖所示，當(dāng)粒子速度方向與AB邊成60°時，粒子軌跡與BC邊相切，其圓心為O1，由幾何關(guān)系可得粒子的軌道半徑為r=32d，又Bqv=mv2r，解得B=23v3kd，A正確;

B、所有粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑相同，軌跡對應(yīng)弦長越短，在磁場中運(yùn)動時間越短，運(yùn)動時間最短的粒子對應(yīng)弦垂直于BC，由幾何關(guān)系可得，軌跡對應(yīng)圓心O211.(1)逆時針；(2)變?。?3)變大；不變。

【解析】(1)根據(jù)電子進(jìn)入磁場的方向，利用左手定則判斷出電子受到的洛倫茲力正好指向圓心，所以磁場方向垂直紙面向外，根據(jù)安培定則可知，勵磁線圈中應(yīng)通以逆時針方向的電流；

(2)若僅增大勵磁線圈中的電流，則磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，根據(jù)公式Bqv=mv2r，可得運(yùn)動半徑變?。?/p>

(3)根據(jù)公式qU=12.左盤靈敏電流計的讀數(shù)I右盤△mg

【解析】(1)將a與c連接、b與d連接，閉合開關(guān)S，由左手定則可知閉合開關(guān)后線框所受的安培力向下，在天平的左盤中放入合適質(zhì)量的砝碼，使天平平衡；記錄靈敏電流計的讀數(shù)I；

(2)斷開開關(guān)S，將a與d連接、b與c連接，再次閉合開關(guān)S，由左手定則可知閉合開關(guān)后線框所受的安培力向上，這時需要在天平的右盤中放入質(zhì)量為Δm的砝碼，使天平再次平衡；

(3)設(shè)左側(cè)砝碼與盤的總質(zhì)量為m1，右側(cè)砝碼、盤、線框總質(zhì)量為m2，

由題意可知，第一次天平平衡時有：m1g=m2g+NBIL，

第二次天平平衡時有：13.【解析】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律得

I導(dǎo)體棒受到的安培力

F(2)對導(dǎo)體棒受力分析如圖將重力正交分解，沿導(dǎo)軌方向

F因為

F所以根據(jù)平衡條件

mg解得導(dǎo)體棒受到的摩擦力大小為

F(3)對導(dǎo)體棒受力分析如圖沿導(dǎo)軌方向由牛頓第二定律

B垂直于導(dǎo)軌方向

N其中

f聯(lián)立可得，導(dǎo)體棒運(yùn)動的加速度大小為

a

14.【解析】(1)粒子在電場中加速，由動能定理可得：Eql=12mv2，粒子進(jìn)入磁場中，由洛倫茲力提供向心力：qvB=mv2r?，由幾何關(guān)系可知，粒子在磁場中圓周運(yùn)動的半徑為：r=l，聯(lián)立解得勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大?。篍=qB2l2m；

(2