山西省山大附中2022学年高二物理下学期3月月考试卷

山西大学附中高二年级2022年3月物理模块诊断一、单选题（每题4分，共24分）1．如图所示为两组同心闭合线圈的俯视图，若内线圈的电流I1为图中所示的方向，则当I1增大时，外线圈中的感应电流I2的方向及I2受到的安培力F的方向为()A．I2顺时针方向，F沿半径指向圆心B．I2顺时针方向，F沿半径背离圆心向外C．I2逆时针方向，F沿半径指向圆心D．I2逆时针方向，F沿半径背离圆心向外2．如图所示为质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2，平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述错误的是（）A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/BC．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷q/m越大D．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里3．如图所示为一个质量为m、带电荷量为＋q的小圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆于磁感应强度为B的匀强磁场中。现给圆环向左的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度—时间图象可能是图乙中的()4．如图所示，A、B为不同金属制成的质量相等的正方形线框，A的边长是B的2倍，A的电阻是B的4倍，当它们的下边在同一高度竖直下落，垂直进入如图所示的磁场中，A框恰能匀速下落，那么()A．B框一定匀速下落B．进入磁场后，A、B中感应电流强度之比是2：1C．两线框全部进入磁场的过程中，通过截面的电量不相等D．两线框全部进入磁场的过程中，消耗的电能之比为1：15.用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud．下列判断正确的是（　　）Ua＜Ub＜Uc＜UdB．Ua＜Ub＜Ud＜UcC．Ua=Ub＜Uc=UdD．Ub＜Ua＜Ud＜Uc6-11-\n．如图甲所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，磁场区域在x轴方向宽度均为a，在y轴方向足够宽。现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。若以逆时针方向为电流的正方向，在图乙中，线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是（）Dxi3aa-I02aI0O2I0Ai3aa-I02aI0OxBi3aa-I02aI0OxCx-2I0i3aa2aI0O乙二、多选题（共7题，每题5分；全部选对得5分，选对但不全得3分，有错或不选得0分）7.如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关。关于三盏灯泡，下列说法正确的是()A．合上开关，c、b先亮，a后亮B．合上开关一会后，a、b一样亮C．断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭D．断开开关，c马上熄灭，b闪一下后和a一起缓慢熄灭8．半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v0平行于直径CD向右做匀速直线运动。杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示。则（）A．θ=0时，杆产生的电动势为2BavB．θ=时，杆产生的电动势为C．θ=时，杆受的安培力大小为D．θ=0时，杆受的安培力大小为9．如图所示，x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场.有两个质量相同，电荷量也相同的带正、负电的离子（不计重力），以相同速度从O点射入磁场中，射入方向与x轴均夹θ角.则正、负离子在磁场中()A.运动时间相同B.运动轨道半径相同-11-\nC.重新回到x轴时速度大小和方向均相同D.重新回到x轴时距O点的距离相同10．如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B，有一个带正电小球(电量为+q，质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球不可能沿直线通过下列哪个混合场()11．如图所示，水平的平行虚线间距为d，其间有磁感应强度为B的匀强磁场。一个正方形线框边长为l（d>l），质量为m，电阻为R。开始时，线框的下边缘到磁场上边缘的距离为h。将线框由静止释放，其下边缘刚进入磁场时，线框的加速度恰为零。则线框进入磁场过程和从磁场下边穿出磁场过程相比较，有()A．产生的感应电流的方向相同B．所受的安培力的方向相反C．进入磁场的过程中产生的热量小于穿出磁场的过程中产生的热量D．进入磁场过程所用的时间大于穿出磁场过程中所用的时间12．为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法正确的是()A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关C．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D．电压表示数U与污水流量Q成正比，与a、b无关13.如图所示，宽h=4cm的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向内，现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r=10cm，则（）A．右边界:-8cm<y<8cm有粒子射出B．右边界:y<8cm有粒子射出C．左边界:y>8cm有粒子射出D．左边界:0<y<16cm有粒子射出-11-\n三、计算题（14题13分，15、16题各14分；请写出具体的解题步骤）14.如图所示的坐标系，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向.在x轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场；在第三象限，存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面（纸面）向里的匀强磁场；在第四象限，存在沿y轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场.一质量为m、电荷量为q的带电质点，从y轴上y=h处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限，然后经过x轴上x=-2h处的P2点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动.之后经过y轴上y=-2h处的P3点进入第四象限.已知重力加速度为g.求:（1）粒子到达P2点时速度的大小和方向；（2）第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小；（3）带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向.15.如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g。求：（1）导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；（2）导体棒匀速运动的速度大小v；（3）整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。16.如图甲所示，光滑绝缘水平面上，磁感应强度B=2T的匀强磁场以虚线MN为左边界，MN的左侧有一质量m=0.1kg，bc边长L1=0.2m，电阻R=2Ω的矩形线圈abcd。t=0时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间1s，线圈的bc边到达磁场边界MN，此时立即将拉力F改为变力，又经过1s，线圈恰好完全进入磁场。整个运动过程中，线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示．求：（1）求线圈bc边刚进入磁场时的速度v1；（2）写出第2s内变力F随时间t变化的关系式;（3）若从开始运动到线圈完全进入磁场，线圈中产生的热量为0.0875J，求此过程拉力所做的功。-11-\n山西大学附中高二年级2022年3月物理模块诊断（答案版）1．如图所示为两组同心闭合线圈的俯视图，若内线圈的电流I1为图中所示的方向，则当I1增大时，外线圈中的感应电流I2的方向及I2受到的安培力F的方向为()A．I2顺时针方向，F沿半径指向圆心B．I2顺时针方向，F沿半径背离圆心向外C．I2逆时针方向，F沿半径指向圆心D．I2逆时针方向，F沿半径背离圆心向外2．如图所示为质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2，平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述错误的是（）A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/BC．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷q/m越大D．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里3．如图所示为一个质量为m、带电荷量为＋q的小-11-\n圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆于磁感应强度为B的匀强磁场中。现给圆环向左的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度—时间图象可能是图乙中的(C)4．如图所示，A、B为不同金属制成的质量相等的正方形线框，A的边长是B的2倍，A的电阻是B的4倍，当它们的下边在同一高度竖直下落，垂直进入如图所示的磁场中，A框恰能匀速下落，那么()A．B框一定匀速下落B．进入磁场后，A、B中感应电流强度之比是2：1C．两线框全部进入磁场的过程中，通过截面的电量不相等D．两线框全部进入磁场的过程中，消耗的电能之比为1：15.用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud．下列判断正确的是（　　）Ua＜Ub＜Uc＜UdB．Ua＜Ub＜Ud＜UcC．Ua=Ub＜Uc=UdD．Ub＜Ua＜Ud＜Uc6．如图甲所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，磁场区域在x轴方向宽度均为a，在y轴方向足够宽。现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。若以逆时针方向为电流的正方向，在图乙中，线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是（）Dxi3aa-I02aI0O2I0Ai3aa-I02aI0OxBi3aa-I02aI0OxCx-2I0i3aa2aI0O乙-11-\n7.如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关。关于三盏灯泡，下列说法正确的是()A．合上开关，c、b先亮，a后亮B．合上开关一会后，a、b一样亮C．断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭D．断开开关，c马上熄灭，b闪一下后和a一起缓慢熄灭8．半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v0平行于直径CD向右做匀速直线运动。杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示。则（）A．θ=0时，杆产生的电动势为2BavB．θ=时，杆产生的电动势为C．θ=时，杆受的安培力大小为D．θ=0时，杆受的安培力大小为9．如图所示，x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场.有两个质量相同，电荷量也相同的带正、负电的离子（不计重力），以相同速度从O点射入磁场中，射入方向与x轴均夹θ角.则正、负离子在磁场中()A.运动时间相同B.运动轨道半径相同C.重新回到x轴时速度大小和方向均相同D.重新回到x轴时距O点的距离相同10．如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B，有一个带正电小球(电量为+q，质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球不可能沿直线通过下列哪个混合场(AB)11-11-\n．如图所示，水平的平行虚线间距为d，其间有磁感应强度为B的匀强磁场。一个正方形线框边长为l（d>l），质量为m，电阻为R。开始时，线框的下边缘到磁场上边缘的距离为h。将线框由静止释放，其下边缘刚进入磁场时，线框的加速度恰为零。则线框进入磁场过程和从磁场下边穿出磁场过程相比较，有()A．产生的感应电流的方向相同B．所受的安培力的方向相反C．进入磁场的过程中产生的热量小于穿出磁场的过程中产生的热量D．进入磁场过程所用的时间大于穿出磁场过程中所用的时间12．为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法正确的是()A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关C．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D．电压表示数U与污水流量Q成正比，与a、b无关13.如图所示，宽h=4cm的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向内，现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r=10cm，则（）A．右边界:-8cm<y<8cm有粒子射出B．右边界:y<8cm有粒子射出C．左边界:y>8cm有粒子射出D．左边界:0<y<16cm有粒子射出14.如图所示的坐标系，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向.在x轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场；在第三象限，存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面（纸面）向里的匀强磁场；在第四象限，存在沿y轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场.一质量为m、电荷量为q的带电质点，从y轴上y=h处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限，然后经过x轴上x=-2h处的P2点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动.之后经过y轴上y=-2h处的P3点进入第四象限.已知重力加速度为g.求:（1）粒子到达P2点时速度的大小和方向；（2）第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小；（3）带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向.-11-\n(1)2 与x轴负方向成45°角解析:(1)质点从P1到P2，由平抛运动规律h=gt2方向与x轴负方向成45°角.(2)质点从P2到P3，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力Eq=mg(3)质点进入第四象限，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动.当竖直方向的速度减小到0，此时质点速度最小，即v在水平方向的分量vmin=vcos45°=方向沿x轴正方向.-11-\n15.如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g。求：（1）导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；（2）导体棒匀速运动的速度大小v；（3）整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。(1)tanθ　(2)(3)2mgdsinθ－解析：(1)在绝缘涂层上受力平衡　mgsinθ＝μmgcosθ解得　μ＝tanθ(2)在光滑导轨上感应电动势　E ＝BLv　感应电流I＝安培力　F安＝BIL　受力平衡F安＝mgsinθ解得v＝(3)摩擦生热　QT＝μmgdcosθ能量守恒定律　3mgdsinθ＝Q＋QT＋mv2解得Q＝2mgdsinθ－16.如图甲所示，光滑绝缘水平面上，磁感应强度B=2T的匀强磁场以虚线MN为左边界，MN的左侧有一质量m=0.1kg，bc边长L1=0.2m，电阻R=2Ω的矩形线圈abcd。t=0时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间1s，线圈的bc边到达磁场边界MN，此时立即将拉力F改为变力，又经过1s，线圈恰好完全进入磁场。整个运动过程中，线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示．求：-11-\n（1）求线圈bc边刚进入磁场时的速度v1；（2）写出第2s内变力F随时间t变化的关系式;（3）若从开始运动到线圈完全进入磁场，线圈中产生的热量为0.0875J，求此过程拉力所做的功。【答案】（1）0.5m/s（2）F=F安+ma2=(0.08t+0.06)N.（3）【解析】试题分析：（1）由图乙可知，线圈刚进入磁场时的感应电流I1=0.1A，由及得(2)由图乙知,在第2s时间内,线圈中的电流随时间均匀增加,线圈中的速度随时间均匀增加,线圈所受安培力随时间均匀增加,且大小F安=BIL1=(0.08t-0.04)Nt=2s时线圈的速度v2==1.5m/s线圈在第2s时间内的加速度a2==1m/s2由牛顿定律得F=F安+ma2=(0.08t+0.06)N.（3）ad边进入磁场前瞬间感应电流I2=0.3A，时线圈的速度由能量守恒可知考点：法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律、能量转化与守恒定律-11-