山东省鄄城县第一中学2022-2023学年高二下学期2月月考物理试题

2022—2023学年度第二学期第一次双周考

高二物理试题

一、选择题：本题共10小题，每题5分，共50分．

1．如图所示，MN的右侧存在范围足够大、磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，MN右侧到MN的距离为L的O处有一个粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力及粒子间的相互作用），速度均为，则粒子在磁场中运动的最短时间为（    ）

A． B． C． D．

2．如图所示，三根相互平行的固定长直导线a、b、c两两等距，截面构成等边三角形，长度均为L，均通有电流I。a中电流方向与c中的相同，与b中的相反。已知b中的电流在a导线位置处产生的磁场的磁感应强度大小为B0，则（    ）

A．b、c中电流在a导线处产生的合磁场磁感应强度为0

B．b、c中电流在a导线处产生的合磁场磁感应强度大小为2B0

C．a导线受到的安培力大小为

D．a导线受到的安培力大小为

3．如图所示，从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能带电粒子，这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但是由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用，那么（    ）

A．宇宙射线受到地磁场施加的与运动方向相反的排斥力

B．垂直射向地球表面的带电粒子在两极处受磁场的偏转作用最强

C．带正电的离子垂直射向赤道时会向东偏转

D．带负电的离子垂直射向赤道时会向南极偏转

4．如图所示，物体带正电，与斜面间的动摩擦因数为（），斜面足够长且所在空间均有图示方向的匀强磁场。现给物体一个沿斜面向上的初速度v0，使物体沿斜面向上运动。下列说法正确的是（    ）

A．物体可能匀速向上运动

B．物体向上运动时加速度越来越小，最后停在斜面上

C．物体在斜面上运动的过程中，加速度将一直增大

D．物体最终匀速运动

5．如图所示，平行板电容器所带电荷量为Q，一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子（重力忽略不计），从A点出发经电场加速后，垂直于磁感应强度方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，粒子打到P点，如果适当调整板间距离d，保持其他条件不变，用x表示OP间的距离，则能正确反映x与d之间关系的是（    ）

A．x与d成反比 B．x与成反比 C．x与d2成正比 D．x与成正比

6．如图所示为电磁炮的简化原理示意图，它由两条水平放置的平行光滑长直轨道组成。轨道间放置一个导体滑块作为弹头。当电流从一条轨道流入，经弹头从另一条轨道流回时，在两轨道间产生磁场，弹头就在安培力推动下以很大的速度射出去。不计空气阻力，将该过程中安培力近似处理为恒力，为了使弹头获得更大的速度，可适当（    ）

A．减小平行轨道间距 B．增大轨道中的电流

C．缩短轨道的长度 D．增大弹头的质量

7．（多选）如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨迹半径为R，已知该电场的电场强度为E，方向竖直向下，该磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，不计空气阻力，重力加速度为g，则（    ）

A．液滴带正电

B．液滴的比荷

C．液滴沿顺时针方向运动

D．液滴运动速度大小

8．（多选）某一种污水流量计工作原理可以简化为如图所示模型，废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（    ）

A．带电离子所受洛伦兹力方向由M指向N

B．M点的电势低于N点的电势

C．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速

D．只需要测量M、N两点间的电压就能够推算废液的流量

9．（多选）如图所示，在Oxy平面第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角θ＝45°。粒子经过磁场偏转后在N点（未画出）垂直穿过x轴。已知OM＝a，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则（    ）

A．粒子带负电荷 B．粒子速度大小为

C．粒子在磁场中运动的轨道半径为a D．N与O点相距

10．（多选）如图所示，直线MN与水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B。一粒子源位于MN上的a点，能水平向右发射不同速率、质量为m（重力不计）、电荷量为q（q＞0）的同种粒子，所有粒子均能通过MN上的b点，已知ab＝L，则粒子的速度可能是（    ）

A． B． C． D．

二、实验题：本题共1小题，共12分，每空3分

11．（12分）小明同学在探究通电直导线受到的安培力F和电流I的关系的过程中，设计了如图甲所示的实验装置。将匝数为N、底边长度为L1的线框与电流表、电源和滑动变阻器及开关组成一闭合回路，把线框用轻细绳挂在力传感器的下端，使线圈处在由磁铁产生的磁场中，保持线框底边与磁场方向垂直，磁铁磁极与线框平面平行方向的宽度为L2，且L1＞L2。接通电路，适当调节滑动变阻器，当电流表的示数为I时，观察并记录力传感器此时的读数F。经多次重复上述操作，可测出在滑动变阻器接入电路的不同阻值下所对应的多组I和F的数据，用描点法画出F－I图像如图乙所示，其中的F0、F1和I1均为已知量。由图像可以判定线框所受安培力方向_________（选填“竖直向上”或“竖直向下”）；通过线框底边电流方向_________（选填“指向纸内”或“指向纸外”）；线框所受重力的大小为_________；若认为两磁极间的磁场为匀强磁场，且在两磁极之间正对位置以外区域的磁场可忽略不计，则此匀强磁场的磁感应强度为_________。

三、计算题：本题共3小题，共38分

12．（10分）两平行金属导轨间的距离L＝0.40m，金属导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°，在导轨平面内分布着磁感应强度B＝0.5T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场，金属导轨的一端接有电动势E＝6V、内阻r＝1Ω的直流电源。现把一质量0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒静止于金属导轨上。导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R＝2Ω，金属导轨电阻不计，已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，g＝10m/s2。求：

（1）通过导体棒的电流；

（2）导体棒受到的摩擦力大小和方向。

13．（10分）一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，矩形区域的左边界ad宽为L，现从ad中点O垂直于磁场射入一带电粒子，速度大小为v0方向与ad边夹角为30°，如图所示。已知粒子的电荷量为q，质量为m（重力不计）。

（1）若粒子带负电，且恰能从d点射出磁场，求v0的大小；

（2）若粒子带正电，使粒子能从ad边射出磁场，求v0的最大值。

14．（18分）如图所示，在竖直的xOy平面内，在水平x轴上方存在场强大小、方向平行于x轴向右的匀强电场，在第二象限存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。在x轴下方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场和大小、方向均未知的匀强电场E2。一质量为m、带电荷量为q的正电小球从y轴上的P（0，L）位置无初速度释放，释放后小球经第一象限，由x轴上的A点（图中未画出）进入第四象限，在第四象限中能做匀速圆周运动，运动轨迹恰好与y轴相切。重力加速度为g。求：

（1）匀强电场E2大小与方向；

（2）x轴下方匀强磁场磁感应强度的B1的大小；

（3）若让小球从y轴上的Q点（图中未标出）无初速度释放，小球第二次穿过x轴后进入第二象限做直线运动，恰好又回到Q点。第二象限中匀强磁场的磁感应强度B2的大小。

2022—2023学年度第二学期第一次双周考

高二物理答案以及解析

1．答案：B

解析：由于，所以粒子在磁场中运动的半径为，粒子在磁场中运动时间最短，对应的弧长最短、弦长最短，由几何关系得，当弦长等于L时最短，此时弦切角为30°，圆心角为60°，运动的最短时间为，故B正确。

2．答案C  解析：导线a、b、c两两等距，截面构成等边三角形，均通有电流I，b中的电流在a导线位置处产生的磁场的磁感应强度大小为B0，导线c在导线a位置处产生的磁场的磁感应强度大小也为B0，b、c中电流在a导线处产生的磁场如图所示。

根据几何关系知其夹角为120°，合磁场的磁感应强度与一根导线在该处产生的磁场的磁感应强度大小相等，等于B0．则a导线受到的安培力大小为F＝B0IL，故选C．

3．答案C  解析：宇宙射线受到地磁场施加的力与运动方向垂直，当宇宙射线的运动方向与磁感应强度方向平行时，此时受到的洛伦兹力为零，故A错误；垂直射向地球表面的带电粒子在两极处运动方向几乎与磁场方向平行，故受到的洛伦兹力最小，故B错误；由左手定则可知，带正电的离子垂直射向赤道时会向东偏转，故C正确；带负电的离子垂直射向赤道时会向西偏转，故D错误。

4．【答案】D

【详解】物体重力沿斜面向下的分力为，物体速度发生变化，受到的洛伦兹力发生变化，物体不可能向上做匀速运动或匀减速运动，若，垂直于斜面方向，沿着斜面方向，物体向上减速，速度减小，洛伦兹力减小，则N增大，所以加速度变大，故物体沿斜面向上做加速度增大的减速运动。速度减为零后，由于，物体将沿斜面向下加速，此时，，物体向下加速，速度增大，洛伦兹力增大，则N增大，故加速度减小。所以物体将沿斜面向下做加速度减小的加速运动，最后匀速运动。故选D。

5．答案：D

解析：根据题意，设两板间电压为U，粒子在电场中加速过程，由动能定理有，解得进入磁场后，由牛顿第二定律有解得由题意可知，OP间的距离为，由公式，可得可得当板间距离d改变，其它条件不变，则x与成正比。故选D。

6．答案：B．

解析：根据题意，安培力做的功等于弹头获得的动能。轨道间距减小，安培力减小，安培力做的功减小，弹头获得的动能减小，速度减小，故A错误；增大轨道中的电流，安培力增大，安培力做的功增大，弹头获得的动能增大，速度增大，故B正确；缩短轨道的长度，安培力做的功减小，弹头获得的动能减小，速度减小，故C错误；只增大弹头质量，安培力做的功不变，弹头获得的动能不变，所以速度减小，故D错误。

7．答案：BC  解析：带电液滴刚好做匀速圆周运动，应满足mg＝qE，电场力向上，与场强方向相反，液滴带负电，可得比荷为，A错误，B正确；由左手定则可判断，只有液滴沿顺时针方向运动，受到的洛伦兹力才指向圆心，C正确；由向心力公式可得，联立可得，D错误。

8．答案：BD

解析：AB．带电离子进入磁场后受到洛伦兹力作用，根据左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力向下，负离子受到的洛伦兹力向上，则M点的电势低于N点的电势．

C．不带电的液体在磁场中不受洛伦兹力，M、N两点间没有电势差，无法计算流速，故C错误；

D．最终带电离子受到的电场力和洛伦兹力平衡，有

解得液体的流速为是M、N两点间的电压，废液的流量为

B．d为己知量，则只需要测量M、N两点间的电压就能够推算废液的流量，故D正确。

9．答案：AD  解析：由左手定则可知，带电粒子带负电荷，A正确；作出粒子的轨迹示意图如图所示，假设轨迹的圆心为，则由几何关系得粒子的轨道半径为，则由得，B、C错误；由以上分析可知，，D正确。

10．【答案】AB

【详解】由题意可知粒子可能的运动轨迹如图所示，所有圆弧的圆心角均为120°，所以粒子运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力得，则，所以A、B正确。

11．答案：竖直向下；指向纸外；；

解析：随着电流的增大，根据可知，通电线框产生的安培力增大，绳子上的拉力增大，对线框分析可知，安培力竖直向下，根据左手定则可知通过线框底边的电流方向指向纸外；由题图乙可知，当电流为零时，线框内的安培力为零，此时绳子的拉力等于线框的重力，故为，当电流为I1时，对线框受力分析可知，解得。

12．答案（1）  （2），方向沿斜面向下

解析（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有。

（2）导体棒受到的安培力，

方向沿导轨面向上

导体棒所受重力沿斜面向下的分力为

由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力，根据共点力平衡条件有

解得，方向沿斜面向下。

13．答案：（1）  （2）

解析：（1）带电粒子带负电，其轨迹如图

由图可知，，则

（2）带电粒子带正电，当v0最大值恰好和ab边相切，轨迹如图

由几何关系得  得

则

14．【答案】（1），竖直向上  （2）  （3）

【详解】（1）小球在第四象限中能做匀速圆周运动，说明只有洛伦兹力提供向心力，则在竖直方向上电场力等于重力，有qE2＝mg，解得，依题意，小球带正电，可得第四象限的电场强度方向竖直向上。

（2）小球的运动轨迹如图1所示

       图1

小球在第一象限受重力和电场力作用，两个力均为恒力，所以小球在第一象限做静止开始的匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得

根据运动学公式，知离开第一象限时的速度

又，联立解得，

小球在第四象限中运动时，由几何关系可得

由洛伦兹力提供向心力可得

联立可得。

（3）小球轨迹如图2所示

     图2

设Q点纵坐标为，则小球离开第一象限的速度为

设其在x轴下方做匀速圆周运动的半径为，则有

由几何关系可知

小球在第二象限做直线运动，电场力和重力的合力与洛伦兹力大小相等，有

联立可得。