卷子答案网-一个不只有答案的网站靖江市重点中学2023-2024学年高二上学期9月月考
物理试卷
一、单项选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。
1. 磁场中某区域的磁感线如图所示，则（ ）
A. a处的磁感应强度比b点小
B. 两处的磁感应强度方向相同
C. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D. 同一闭合线圈放在a处时磁通量一定大
2. 在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N。现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度大小为（ ）
A. 零 B. 2 T C. 0.1 T D. 10 T
3. 把一根长直导线平行地放在如图所示磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转。下列说法正确的是（ ）
A. 首先观察到这个实验现象的物理学家是法拉第
B. 导线通以图示方向强电流，磁针S极转向纸面内
C. 导线若南北方向放置，通电后磁针最容易发生偏转
D. 该实验说明变化的磁场在导线中产生电流
4. 在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将（ ）
A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向纸里偏转 D. 向纸外偏转
5. 如图，在x>0、y>0的空间有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B，现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子，由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场，其出射方向如图所示，不计重力的影响，则（ ）
A. 初速度最大的粒子是沿①方向射出的粒子
B. 初速度最大粒子是沿②方向射出的粒子
C. 在磁场中运动时间最长的是沿③方向射出的粒子
D. 在磁场中运动时间最短的是沿④方向射出的粒子
6. 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器．如图为美国试验所采用的电磁轨道，该轨道长7.5m，宽1.5m。若发射质量为50g的炮弹从轨道左端以初速度为零开始加速，当回路中的电流恒为20A时，最大速度可达3km/s。轨道间所加磁场为匀强磁场，不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 磁场方向为竖直向下
B. 磁场方向为水平向右
C. 磁感应强度的大小为103T
D. 电磁炮的加速度大小为3×105m/s2
7. 如图所示，空间存在四分之一圆形磁场区域，半径为，磁感应强度为，磁场方向垂直纸面向外。电子以初速度从圆心O沿OC方向射入磁场，恰好由A点射出。弧AD对应的圆心角为60°，要使电子从弧AD之间射出，电子从O点射入的初速度可能是（不计电子的重力（ ）
A. B. C. D.
8. 在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区内的竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断该带电质点（ ）
A. 带有电荷量为的正电荷 B. 沿圆周逆时针运动
C. 运动的角速度为 D. 运动的速率为
9. 质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场．如图3所示为质谱仪的原理图．设想有一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子(不计重力)，经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中，带电粒子打到底片上的P点，设OP＝x，则在图4中能正确反映x与U之间的函数关系的是 ( )
A.
B.
C.
D
10. 如图所示，空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场垂直于纸面向里，一个带电小球进入此空间后做直线运动，速度方向垂直磁场斜向右上方，与电场方向夹角。已知小球质量为，电量为，匀强磁场的磁感应强度为，重力加速度为，则（ ）
A. 小球带负电
B. 小球运动的速度大小为
C. 匀强电场的电场强度大小为
D. 小球运动到图中点时，撤去磁场，小球运动到与点等高位置所用时间为
11. 利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD，下列说法中正确的是（ ）
A. 电势差UCD仅与材料有关
B. 若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD＜0
C. 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
D. 仅增大磁感应强度时，电势差UCD变小
12. 图甲是回旋加速器的示意图，两金属D形盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。在加速带电粒子时，带电粒子从静止开始运动，其速率v随时间t的变化如图乙，已知tn时刻粒子恰好射出回旋加速器，粒子穿过狭缝的时间不可忽略，不考虑相对论效应及粒子的重力，下列判断不正确的是（ ）
A. B.
C. D. 粒子在电场中加速次数为
二、解答题（本题共5小题，共52分）
13. 如图所示，间距为的平行金属导轨固定在绝缘水平桌面上，导轨左端连接有电动势为，内阻的电源。质量的金属棒垂直放在导轨上，导轨处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场与金属棒垂直，方向与导轨平面成斜向右上。绕过桌边光滑定滑轮的一根细线，一端系在金属棒的中点，另一端吊着一个重物，拉着金属棒的细线水平且与金属棒垂直，金属棒处于静止状态且刚好不向左滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，金属棒接入电路的电阻，导轨电阻不计，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，，，求：
（1）金属棒受到的安培力的大小；
（2）悬吊重物的质量。
14. 如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里．P为屏上的一个小孔，PC与MN垂直．一群质量为m、带电荷量为－q的粒子（不计重力），以相同的速率v从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域．粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内．若不计粒子间的相互作用力，求：
（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的最长时间与最短时间之差
（2）带电粒子打在屏MN上的区域长度
15. 如图所示，半径为R的圆形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，一带负电的粒子（不计重力）沿水平方向以速度v正对圆心入射，通过磁场区域后速度方向偏转了60°。
（1）求粒子的比荷及粒子在磁场中的运动时间t；
（2）如果想使粒子通过磁场区域后速度方向的偏转角度最大，在保持原入射速度的基础上，需将粒子的入射点沿圆弧向上平移的距离d为多少？
16. 如图所示，在直角三角形ADC区域内存在垂直于纸面向外，磁感应强度为B匀强磁场（包含边界）中，∠ACD=。现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子，以某一速度v从D点沿DA边射入磁场，垂直于AC边射出磁场，粒子的重力可忽略不计。求：
(1)带电粒子在磁场中运动半径R；
(2)带电粒子在三角形ADC区域内运动的时间t；
(3)带电粒子从CD边射出的最大速度v′。
17. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第I象限有沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限有垂直于纸面向外的匀强磁场。现有一质量为m带电荷量为q的正粒子（不计重力）从坐标为[ （2 +）L，L]的P点以初速度v0沿x轴负方向开始运动，接着进入磁场后由坐标原点O射出，射出时速度方向与x轴负方向夹角为60° ，不计重力，求∶
（1）粒子从O点射出时的速度大小v；
（2）电场强度E的大小；
（3）粒子从P点运动到O点所用的时间。
靖江市重点中学2023-2024学年高二上学期9月月考
物理试卷 答案解析
一、单项选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。
1. 磁场中某区域的磁感线如图所示，则（ ）
A. a处的磁感应强度比b点小
B. 两处的磁感应强度方向相同
C. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D. 同一闭合线圈放在a处时磁通量一定大
【答案】A
【解析】
【详解】A．磁感线越密集的地方磁感应强度越大，而a处的磁感线比b处的稀疏，因此可知，a处的磁感应强度比b点小，故A正确；
B．磁场中某点的磁感应强度的方向沿着该点的磁感线切线的方向，根据a、b两处磁感线的分布情况可知，两处的磁感应强度方向不同，故B错误；
C．通电导线在磁场中的受力与通电导线中电流的方向和磁场方向之间的夹角有关，即
其中为磁场方向与电流方向之间的夹角，因此同一通电导线放在a、b两处时的受力情况无法判断，故C错误；
D．根据磁通量的计算式
式中为线圈平面与磁场方向之间夹角，因此可知，同一闭合线圈放在a处时磁通量不一定大，故D错误。
故选A。
2. 在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N。现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度大小为（ ）
A. 零 B. 2 T C. 0.1 T D. 10 T
【答案】D
【解析】
【详解】ABCD.导体受到的是最大磁场力F＝1.0 N，由
解得：B＝10T。撤走导线后，P处的磁感应强度不变，仍为10 T。ABC错误，D正确；
故选D。
3. 把一根长直导线平行地放在如图所示磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转。下列说法正确的是（ ）
A. 首先观察到这个实验现象的物理学家是法拉第
B. 导线通以图示方向强电流，磁针S极转向纸面内
C. 导线若南北方向放置，通电后磁针最容易发生偏转
D. 该实验说明变化的磁场在导线中产生电流
【答案】C
【解析】
【详解】A．首先观察图中实验现象的是丹麦物理学家奥斯特，故A错误；
B．根据安培定则可以判断，电流在小磁针处产生的磁场垂直纸面向里，所以N极转向纸面里，S极转向纸面外，故B错误；
C．通电导线若南北放置，根据安培定则可判断，在导线下方处产生磁场方向沿东西方向，与地磁场的合磁场方向北偏西，则易观察到小磁针的运动，故C正确；
D．该实验说明电流周围可以产生磁场，故D错误。
故选C。
4. 在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将（ ）
A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向纸里偏转 D. 向纸外偏转
【答案】B
【解析】
【详解】由安培定则可知，通电指导线在阴极射线处产生的磁场方向垂直纸面向里，电子带负电，向右运动，由左手定则判定电子流所受洛伦兹力方向向下，因此电子将会向下偏转，故选B。
5. 如图，在x>0、y>0的空间有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B，现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子，由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场，其出射方向如图所示，不计重力的影响，则（ ）
A. 初速度最大的粒子是沿①方向射出的粒子
B. 初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子
C. 在磁场中运动时间最长的是沿③方向射出的粒子
D. 在磁场中运动时间最短的是沿④方向射出的粒子
【答案】A
【解析】
【详解】AB．由公式
得
R=
可知，速度越大半径越大，故A正确，B错误；
CD．由于粒子相同，由周期公式T=可知，粒子周期相同，运动时间取决于圆弧对应的圆心角，所以经历时间最长的是沿④方向出射的粒子，故CD错误。
故选A。
6. 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器．如图为美国试验所采用的电磁轨道，该轨道长7.5m，宽1.5m。若发射质量为50g的炮弹从轨道左端以初速度为零开始加速，当回路中的电流恒为20A时，最大速度可达3km/s。轨道间所加磁场为匀强磁场，不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 磁场方向为竖直向下
B. 磁场方向水平向右
C. 磁感应强度的大小为103T
D. 电磁炮的加速度大小为3×105m/s2
【答案】C
【解析】
【详解】AB．炮弹受到的安培力向右，根据左手定则可知，磁场方向为竖直向上，故AB错误；
CD．由速度位移公式
其中
解得电磁炮的加速度大小
根据牛顿第二定律
其中
解得
故C正确，D错误。
故选C。
7. 如图所示，空间存在四分之一圆形磁场区域，半径为，磁感应强度为，磁场方向垂直纸面向外。电子以初速度从圆心O沿OC方向射入磁场，恰好由A点射出。弧AD对应的圆心角为60°，要使电子从弧AD之间射出，电子从O点射入的初速度可能是（不计电子的重力（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意，速度为时，恰好由点射出，如图中轨迹I
由几何关系可得
由牛顿第二定律有
联立可得
要使电子恰好从点射出，如图中轨迹II，根据几何关系可得
则有
解得
要使电子从弧AD之间射出，电子从O点射入的初速度应大于，小于。
故选B。
8. 在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区内的竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断该带电质点（ ）
A. 带有电荷量为的正电荷 B. 沿圆周逆时针运动
C. 运动的角速度为 D. 运动的速率为
【答案】C
【解析】
【详解】做匀速的圆周运动，说明电场力和重力平衡，粒子带负电，电量为，A对．带负电粒子在最低点受洛伦兹力方向向上，根据左手定则可知，轨迹为顺时针B错．根据，，得，又因为，得，C对D错．
9. 质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场．如图3所示为质谱仪的原理图．设想有一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子(不计重力)，经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中，带电粒子打到底片上的P点，设OP＝x，则在图4中能正确反映x与U之间的函数关系的是 ( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】带电粒子先经加速电场加速，故qU＝mv2，进入磁场后偏转，OP＝x＝2r＝，两式联立得，OP＝x＝∝，所以B为正确答案．
10. 如图所示，空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场垂直于纸面向里，一个带电小球进入此空间后做直线运动，速度方向垂直磁场斜向右上方，与电场方向夹角。已知小球质量为，电量为，匀强磁场的磁感应强度为，重力加速度为，则（ ）
A. 小球带负电
B. 小球运动的速度大小为
C. 匀强电场的电场强度大小为
D. 小球运动到图中点时，撤去磁场，小球运动到与点等高位置所用时间为
【答案】D
【解析】
【详解】A．小球在电场、磁场、重力场的复合场中做直线运动，一定做的是匀速直线运动，对小球受力分析可知，小球只能带正电，故A错误；
B．由力的平衡可知
求得
故B错误；
C．由
可知
故C错误；
D．小球运动到点时，撤去磁场，小球只在重力和电场力的合力作用下做类平抛运动，则
求得
故D正确。
故选D。
11. 利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD，下列说法中正确的是（ ）
A 电势差UCD仅与材料有关
B. 若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD＜0
C. 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
D. 仅增大磁感应强度时，电势差UCD变小
【答案】B
【解析】
【详解】ABD．根据左手定则，电子向C侧面偏转，C表面带负电，D表面带正电，所以D表面的电势高，则，CD间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，则有
则有
故AD错误，B正确；
C．在测定地球两极上方地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过，故C错误。
故选B。
12. 图甲是回旋加速器的示意图，两金属D形盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。在加速带电粒子时，带电粒子从静止开始运动，其速率v随时间t的变化如图乙，已知tn时刻粒子恰好射出回旋加速器，粒子穿过狭缝的时间不可忽略，不考虑相对论效应及粒子的重力，下列判断不正确的是（ ）
A. B.
C. D. 粒子在电场中的加速次数为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据粒子在磁场中运动的周期
粒子回旋周期不变，在Ek-t图中应有
t2-t1=t4-t3= t6-t5
故A不符合题意；
B．粒子在电场中做匀加速运动，令加速位移为x，根据位移时间关系
前两次加速过程所用的时间为
前三次加速过程所用的时间为
则有
由图可知
所以
故B符合题意；
C．粒子在电场中做匀加速运动，令加速位移为x，根据速度位移时间关系
解得
前两次加速后的速度为
解得
前三次加速后的速度为
解得
联立可得
故C不符合题意；
D．设粒子被加速n次后的速度为vn，则由动能定理可知
粒子被第一次加速过程中，由动能定理可知
联立可得
故D不符合题意。
故选B。
二、解答题（本题共5小题，共52分）
13. 如图所示，间距为的平行金属导轨固定在绝缘水平桌面上，导轨左端连接有电动势为，内阻的电源。质量的金属棒垂直放在导轨上，导轨处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场与金属棒垂直，方向与导轨平面成斜向右上。绕过桌边光滑定滑轮的一根细线，一端系在金属棒的中点，另一端吊着一个重物，拉着金属棒的细线水平且与金属棒垂直，金属棒处于静止状态且刚好不向左滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，金属棒接入电路的电阻，导轨电阻不计，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，，，求：
（1）金属棒受到的安培力的大小；
（2）悬吊重物的质量。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可得通过金属棒的电流大小为
金属棒受到的安培力
（2）因为金属棒恰好不向左滑动，所以其所受最大静摩擦力方向向右，受力分析如图
对金属棒，根据平衡条件可得
由题意可知
对重物根据平衡条件可得
联立解得
14. 如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里．P为屏上的一个小孔，PC与MN垂直．一群质量为m、带电荷量为－q的粒子（不计重力），以相同的速率v从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域．粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内．若不计粒子间的相互作用力，求：
（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的最长时间与最短时间之差
（2）带电粒子打在屏MN上的区域长度
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由 得
由得
最长时间对应的圆心角为
最短时间对应的圆心角为
最长时间与最短时间之差为
（2）最远点距P点
2R
最近点距P点
带电粒子打在屏MN上的区域长度
15. 如图所示，半径为R的圆形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，一带负电的粒子（不计重力）沿水平方向以速度v正对圆心入射，通过磁场区域后速度方向偏转了60°。
（1）求粒子的比荷及粒子在磁场中的运动时间t；
（2）如果想使粒子通过磁场区域后速度方向的偏转角度最大，在保持原入射速度的基础上，需将粒子的入射点沿圆弧向上平移的距离d为多少？
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得
由几何关系可得
联立解得粒子的比荷为
粒子在磁场中的运动周期为
粒子在磁场中的运动时间
联立解得
（2）当粒子的入射点和出射点的连线是磁场圆的直径时，粒子速度偏转的角度最大，如图所示
由图可知
平移距离为
解得
16. 如图所示，在直角三角形ADC区域内存在垂直于纸面向外，磁感应强度为B的匀强磁场（包含边界）中，∠ACD=。现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子，以某一速度v从D点沿DA边射入磁场，垂直于AC边射出磁场，粒子的重力可忽略不计。求：
(1)带电粒子在磁场中的运动半径R；
(2)带电粒子在三角形ADC区域内运动的时间t；
(3)带电粒子从CD边射出的最大速度v′。
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得
得
(2)粒子轨迹对应的圆心角为，粒子在磁场中运动的周期，如解图1有
得
(3)设粒子速度为v′、运动半径为R′时，与AC线相切，如解图2可知，
又
得
17. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第I象限有沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限有垂直于纸面向外的匀强磁场。现有一质量为m带电荷量为q的正粒子（不计重力）从坐标为[ （2 +）L，L]的P点以初速度v0沿x轴负方向开始运动，接着进入磁场后由坐标原点O射出，射出时速度方向与x轴负方向夹角为60° ，不计重力，求∶
（1）粒子从O点射出时的速度大小v；
（2）电场强度E的大小；
（3）粒子从P点运动到O点所用的时间。
【答案】（1） ；（2） ；（3）
【解析】
【详解】解：（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，由Q点进入磁场，在磁场中做匀速圆周运动，最终由O点射出。（轨迹如图所示）
根据对称性可知，粒子在Q点时的速度大小与粒子在O点的速度大小相等，均为，方向与x轴负方向成60°角，则有
解得
（2）在P到Q过程中，由动能定理得
解得
（3）设粒子在电场中运动的时间为t1，则有
解得
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，由几何关系可得
粒子在磁场中的运动时间为
解得
粒子在由P到O过程中的总时间
联立解得
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