河北省大名县第一中学2022-2023高二下学期3月月考物理试卷（答案）

河北省大名县第一中学2022-2023学年高二下学期3月月考物理试卷
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1、图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面积位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相等的电流，方向如图所示。一带负电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向里运动，它所受洛伦兹力的方向是( )
A.向左 B.向右 C.向上 D.向下
2、如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角（）以速率v发射一个带正电的粒子（重力不计）。则下列说法正确的是( )
A.若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
B.若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大
C.若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
D.若v一定，θ越大，则粒子在离开磁场的位置距O点越远
3、图所示，重力为G的水平铜棒AC用绝缘丝线悬挂，静止在水平螺线管的正上方，铜棒中通入从A到C方向的恒定电流，螺线管与干电池、开关S串联成一个回路。当开关S闭合后一小段时间内，下列判断正确的( )
A.丝线的拉力等于G B.丝线的拉力小于G
C.从上向下看，铜棒沿逆时针方向转动 D.从上向下看，铜棒沿顺时针方向转动
4、如图所示，材料相同、粗细均匀的金属丝构成的正方形线框ABCD固定在垂直纸面向里的匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，A、B两点连接在直流电源两端，已知AB边受到的安培力大小为F，则整个线框受到的安培力的合力大小为( )
A. B.4F C. D.2F
5、如图，阻值不计的平行光滑金属导轨与水平面夹角为θ，导轨间距为d，下端接一阻值为R的定值电阻，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上。质量为m的金属杆由静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大。已知接入电路的电阻为r，始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g，则在此过程中( )
A.通过定值电阻的电荷量为
B.金属杆中的电流由M流向N
C.金属杆与定值电阻产生的热量之比为
D.金属杆运动的最大速度为
6、如图所示，L是直流电阻不计的带铁芯线圈，D为理想二极管，R为电阻，和是三个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是( )
A.闭合S瞬间，三个灯立即亮
B.闭合S瞬间，灯比灯先亮
C.断开S瞬间，灯闪亮后慢慢熄灭
D.断开S瞬间，灯闪亮后慢慢熄灭
7、一闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕在线圈平面内且垂直于磁场方向的转轴匀速转动，所产生的感应电动势的最大值为，从中性面开始旋转90°的过程中平均感应电动势为，从中性面开始旋转30°时的瞬时感应电动势为，则、和的大小关系是( )
A. B. C. D.
二、多选题
8、速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中。不考虑粒子间的相互作用，下列说法正确的是( )
A.甲束粒子带正电，乙束粒子带负电
B.甲、乙两束粒子的比荷之比为2:3
C.能通过狭缝的带电粒子的速率为
D.若两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为2:3
9、如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，所加磁场的磁感应强度为B，用来加速质量为m、电荷量为q的质子，质子从下半盒的质子源由静止出发，加速到最大能量E后由A孔射出，则下列说法正确的是( )
A.回旋加速器不能无限加速粒子
B.增大交变电压U，则质子在加速器中运行时间将变短
C.回旋加速器所加交变电压的频率为
D.下半盒内部质子的轨道半径之比（由内到外）为
10、如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在的平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向里为磁场的正方向，逆时针方向为感应电流i的正方向，水平向右为ad边所受安培力F的正方向。下图正确的是( )
A. B.
C. D.
三、实验题
11、徐同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验。他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。
（1）实验中使用的电源应为_________。
A.低压直流电源 B.高压直流电源 C.低压交流电源 D.高压交流电源
（2）该同学把交流电源接在原线圈两端，调节学生电源使输出电压为30V，用多用电表交流电压“10V”挡测得副线圈两端的电压为7.5V，若将实验中使用的变压器视为理想变压器，则原、副线圈的匝数比为_________。
（3）实验中由于变压器的铜损和铁损，因此原线圈与副线圈的电压之比一般_________（填“大于”、“小于”或“等于”）原线圈与副线圈的匝数之比。
12、 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）将图中所缺的导线补接完整_________________________。
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么合上开关后进行下述操作时可能出现的情况是：
①将通电线圈迅速插入感应线圈时，灵敏电流计指针将_________________。
②通电线圈插入感应线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，灵敏电流计指针将________。
（3）在实验时，如果感应线圈两端不接任何元件，则感应线圈电路中将______________。
A.因电路不闭合，无电磁感应现象
B.有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势
C不能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向
D.可以用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向
（4）如图所示，A、B分别表示通电线圈和感应线圈，若感应线圈B中产生顺时针方向的感应电流，可能是因为__________。
A.通电线圈中通入顺时针方向的电流，且正从感应线圈中取出
B.通电线圈中通入顺时针方向的电流，且其中的铁芯正被取出
C.通电线圈中通入顺时针方向的电流，且正将滑动变阻器接入电路的阻值调小
D.通电线圈中通入逆时针方向的电流，且正在断开电源
四、计算题
13、如图所示，某发电机的输出功率为，输出电压为250 V，输电线路总电阻，理想升压变压器的匝数比，为使用户获得220 V电压，求：
（1）输电线路损失的功率为多大？
（2）降压变压器的匝数比是多少？
14、如图所示，在倾角的斜面上，沿斜面向下铺两条平行的直导轨，导轨足够长，导轨间距，两导轨的底端a和b用的电阻相连，直导轨的其他部分电阻不计，有一范围足够大、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为，cd为金属杆，与导轨接触良好，电阻，杆与导轨间的动摩擦因数，杆沿导轨向下以做匀速直线运动，求：（取，，）
（1）金属杆cd哪端电势高？
（2）金属杆中电流大小；
（3）金属杆cd的质量；
（4）整个回路中电流的电功率。
15、如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为、质量为m的微粒从原点出发，以某一初速度沿与x轴正方向的夹角为45°的方向进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A（l，l）时，电场方向突然变为竖直向上（不计电场变化的时间），微粒继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场。不计一切阻力，重力加速度为g，求：
（1）电场强度E的大小；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）微粒在复合场中的运动时间。
参考答案
1、答案：D
解析：根据右手螺旋定则可知，a，c两导线在O点产生的磁感应强度方向均向左。b导线在O点产生的磁感应强度方向向上，d导线在O点产生的磁感应强度方向向下，b，d导线在O点产生的磁感应强度互相抵消。则O点实际磁感应强度方向向左，再根据左手定则可知，该粒子所受洛伦兹力方向向下。
故选D。
2、答案：C
解析：ABC.粒子运动周期，当θ一定时，粒子在磁场中运动时间，，由于t、ω均与v无关，AB错误，C正确；
D.当v一定时，由知，r一定；当θ从0变至的过程中，θ越大，粒子离开磁场的位置距O点越远；当θ大于时，θ越大，粒子离开磁场的位置距O点越近，D错误。
故选C。
3、答案：C
解析：CD.开关S闭合后，画出一条与AC相交的磁感线，设两交点处磁感应强度分别为B和，根据安培定则判断，磁感线方向如图所示：
分别将B和沿水平方向与竖直方向分解，根据左手定则判断知A端受到垂直纸面向外的安培力，C端受到垂直纸面向内的安培力，S闭合后的一小段时间内，从上向下看，铜棒沿逆时针方向转动，选项C正确，D错误；
AB.开关S闭合，铜棒转动后，将受到竖直向下的分安培力，丝线的拉力大于G，选项AB错误。
故选C。
4、答案：A
解析：由图可知，ADCB边与AB边并联接在整个电路中，电阻之比3:1，电流之比1:3，且ADCB边在磁场中的等效长度也为AB边长度，因为AB边受到的安培力大小为F，即
所以ADCB边受到的安培力大小为
则整个线框受到的安培力的合力大小为
故选A。
5、答案：D
解析：A.联立
可得通过定值电阻的电荷量
故A错误；
B.由右手定则可知，金属杆中的电流由N流向M，故B错误；
C.流过金属杆与电阻R的电流相同，由
可知金属杆与电阻R产生的热量之比为
故C错误；
D.金属杆运动的速度达到最大时，根据力的平衡条件有
且
解得金属杆运动的最大速度
故D正确。
故选D。
6、答案：D
解析：AB.S闭合瞬间，两灯泡立即亮，由于线圈的自感作用从而使灯泡慢慢变亮，故AB错误；
CD.断开开关瞬间，线圈产生自感电动势，于是线圈、与形成一个闭合电路，由于稳定时比亮（所在的支路的总电阻比所在的支路的总电阻小），所以灯将闪亮一下再慢慢熄灭，而二极管单向导通性能，所以灯立即熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
7、答案：A
解析：设线圈匝数为N，面积为S，转动角速度为ω，磁场的磁感应强度为B，则
线圈转动的角速度为
根据法拉第电磁感应定律可得
从线圈位于中性面开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式为
所以
综上所述可得
故选A。
8、答案：CD
解析：A.甲粒子在磁场中向上偏转，乙粒子在磁场中向下偏转，根据左手定则知甲粒子带负电，乙粒子带正电，故A错误；
C.能通过狭缝的带电粒子满足
即速率为
选项C正确；
B.根据洛伦兹力提供向心力
解得
由，则
两粒子穿过速度选择器的速度相同，则甲、乙两束粒子的比荷之比为3:2，故B错误；
D.粒子轨道半径，由题意可知v、q、B都相同，则
则甲、乙两束粒子的质量比为2:3，故D正确。
故选CD。
9、答案：ABC
解析：A.随着质子速度的增大，相对论效应逐渐显现，质子质量增大，做圆周运动的周期不能保持与所加电场变化的周期同步，从而不能再被加速，加速器不能无限加速质子，故A正确；
B.增大交变电压U，质子每次经电场时获得的动能增大，在磁场中运动的半径增大，加速次数和圆周运动的次数减少，运动时间变短，故B正确；
C.由圆周运动公式
联立解得
故C正确；
D.设下半盒第n个半圆的半径为，粒子速度，则
得
则从内向外半径之比为，故D错误。
故选ABC。
10、答案：AD
解析：AB.由图乙可知，0~1s内，磁场方向向里，磁场及磁通量均匀增大，根据楞次定律，判断感应电流方向为逆时针，为正方向；1~3s，磁感应强度B随时间t变化的斜率为负值，感应电流方向与0~1s内相反；同理，3~4s内，感应电流方向与0~1s内相同，故A正确，B错误；
CD.根据磁感应强度大小的变化规律，利用增缩减谢扩，可判断ad边所受安培力方向，0~1s内向右均匀增大，1~2s内向左均匀减小，2~3s内向右均匀增大，3~4s内向左均匀减小，故C错误，D正确。
故选AD。
11、答案：（1）C（2）4:1（3）大于
解析：（1）变压器工作原理为互感现象，故应选用交流电源，确保安全应选用低压，实验中使用的电源应为低压交流电源。
故选C。
（2）若将实验中使用的变压器视为理想变压器，则原、副线圈的匝数比为。
（3）根据可知，理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比；实验中由于变压器的铜损和铁损导致副线圈的电压较小，所以导致，因此原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。
12、答案：（1）（2）①向右偏转②向左偏转（3）BD（4）AB
解析：（1）连线如图所示
（2）①由题可知，在闭合开关时电流增大，磁通量增大，则灵敏电流表的指针向右偏转，由此可知，若磁通量减小，则灵敏电流表的指针向左偏转。所将通电线圈迅速插入感应线圈时通过的磁通量增大，故电流表指针向右偏转；
②通电线圈插入感应线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，滑动变阻器的有效电阻增大，通过线圈的电流减小，故磁通量也减小，故灵敏电流计指针将向左偏转。
（3）只要穿过感应线圈的磁通量发生变化，就会产生电磁感应现象，就有感应电动势，但电路不闭合，无感应电流。用楞次定律和安培定则可以判断感应电动势的方向。
故选BD。
（4）A.通电线圈中通入顺时针方向的电流，根据安培定则可知，A产生向里的磁场，此时若从感应线圈中取出，则通过B线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，感应线圈B中产生顺时针方向的感应电流，故A符合题意；
B.通电线圈中通入顺时针方向的电流，根据安培定则可知，A产生向里的磁场，此时取出其中的铁芯，则通过B线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，感应线圈B中产生顺时针方向的感应电流，故B符合题意；
C.通电线圈中通入顺时针方向的电流，根据安培定则可知，A产生向里的磁场，此时正将滑动变阻器接入电路的阻值调小，则通过A线圈的电流增大，产生向里的磁场增大，故通过B线圈磁通量增大，根据楞次定律可知，感应线圈B中产生逆时针方向的感应电流，故C不符合题意；
D.通电线圈中通入逆时针方向的电流，根据安培定则可知，A产生向外的磁场，此时正在断开电源，则通过B线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，感应线圈B中产生逆时针方向的感应电流，故D不符合题意。
故选AB。
13、答案：（1）（2）
解析：（1）根据变压器电压关系:得，，变压器功率关系：，输电线上的电流，输电线上的功率损失：
（2）降压变压器的输入电压： 根据降压变压器电压关系：
14、答案：（1）d端（2）0.4 A（3）0.1 kg（4）0.4 W
解析：（1）由右手定则可以判断金属杆中感应电流方向由c到d,金属杆切割磁感线，则杆相当于电源，则d端电势高。
（2）金属杆匀速运动时产生的感应电动势
①
由闭合电路欧姆定律得
②
由①②得
③
（3）杆做匀速直线运动,由平衡条件得
④
⑤
由③④⑤得
⑥
（4）整个回路中电流的电功率等于克服安培力做功的功率,即
15、答案：（1）（2）（3）
解析：（1）微粒到达A(l，l)之前做匀速直线运动，对微粒受力分析如图甲
可知
得.
（2）由平衡条件得
电场方向变化后，微粒所受重力与静电力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图乙
由几何知识可得
联立解得
解得
（3）微粒做匀速直线运动的时间
微粒做匀速圆周运动的时间
微粒在复合场中的运动时间

河北省大名县第一中学2022-2023高二下学期3月月考物理试卷（答案）