吉林省松原市实验高级中学2020-2021学年高二(下)第一次月考物理试题(A)

吉林省松原市实验高级中学2020-2021学年高二（下）第一
次月考物理试题（A）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．许多科学家在物理学发展过程中做出了重大贡献，下列表述正确的是（）A．奥斯特发现了电流的磁效应，并总结了右手螺旋定则
B．安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式
C．法拉第通过实验发现了电磁感应现象
D．库仑最早通过实验测得元电荷e的数值
2．在匀强磁场中，a、b是两条平行金属导轨，而c、d为连接有电流表、电压表的两金属棒，如图所示，两棒以相同的速度向右匀速运动，则以下结论正确的是（）
A．电压表有读数，电流表没有读数B．电压表有读数，电流表也有读数C．电压表无读数，电流表有读数D．电压表无读数，电流表也无读数3．如图所示，电子枪接入电路后发射电子，其正下方水平直导线内通有向右的电流，则（）
A．电子束从B射向A
B．电子束向上偏转，速率保持不变
C．电子束向上偏转，速率越来越小
D．电子束向下偏转，速率越来越大
4．通电直导线A、B与圆形通电导线环放在同一粗糙绝缘水平面上，O为导线环圆心，
导线A、B与导线环直径CD平行且到CD距离相等，当它们通有如图所示的电流后，均仍处于静止状态，则（）
A．O点磁感应强度为0
B．导线环受到向右的摩擦力
C．导线A受到的摩擦力一定向右
D．导线B受到的摩擦力一定向右
5．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构简图。

励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，磁场强弱由通过励磁线圈的电流来调节，在球形玻璃泡底部有一个可以升降的电子枪，从电子枪灯丝中发出电子的初速度可忽略不计，经过加速电压U（U可调节，且加速间距很小）后，沿水平方向从球形玻璃泡球心的正下方垂直磁场方向向右射入，电子束距离球形玻璃泡底部切线的高度为h（见图），已知球形玻璃泡的半径为R。

下列说法正确的是（）
A．仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹的半径变大
B．仅提高电子枪加速电压，电子束径迹的半径变小
C．电子束在玻璃泡内做完整圆周运动的最大半径为R-h
D．仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变小
6．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的交流电：i＝I m sin ωt，i－t图象如图乙所示．规定沿长直导线向上的电流为正方向．关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是()
A．由顺时针方向变为逆时针方向
B．由逆时针方向变为顺时针方向
C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向
D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向
7．如图甲所示，在倾角为θ的U形金属导轨上放置一根导体棒MN，开始时导体棒MN 处于静止状态。

今在导轨所在空间加一个垂直于导轨平面的磁场，图中磁场方向为正方向，磁感应强度大小变化情况如图乙所示，导体棒始终静止。

下列关于导体棒在0～t0内受到的摩擦力的大小的说法，正确的是（）
A．不断增大B．不断减小
C．先增大后减小D．先减小后增大
8．如图所示，带电小球P绕O点在竖直平面内做圆周运动，a、b连线为该圆竖直直径。

已知该空间匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场方向垂直纸面向里，则小球在做圆周运动过程中，下列判断正确的是（）
A．小球可能带正电
B．小球在运动过程中机械能不守恒
C．小球一定沿逆时针方向做匀速圆周运动
D．小球运动到a时的电势能大于运动到b时的电势能
二、多选题
9．磁悬浮高速列车在我国上海、青岛已投入正式运行。

如图是磁悬浮的原理，图中A 是圆柱形磁铁，且N极朝上，B是用超导材料制成的超导圆环。

在超导圆环B进入磁场时，则（）
A．B中将产生感应电流，当稳定后，感应电流消失
B．B中将产生感应电流，当稳定后，感应电流仍存在
C．B中感应电流的方向如图俯视为顺时针方向
D．B悬浮时感应电流产生的磁场方向与圆柱形磁铁A上端的磁场方向一致
10．真空中有一根导线中通有恒定电流。

一带电粒子从P点开始运动的部分轨迹如图中曲线PQ所示，轨迹与导线共面，则（）
A．若粒子带负电，电流方向从a到b
B．若粒子带正电，电流方向从a到b
C．若粒子带负电，电流方向从b到a
D．若粒子带正电，电流方向从b到a
11．如图所示，C、D、E、F、G是圆上的等分点，O为圆心，五角星顶角为36°。

圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。

质量为m，电荷量为－q的粒子（重力不计）以不同速率沿DG方向从D点射入磁场，则从F点射出的粒子（）
A．一定经过O点B．不一定经过O点
C．在磁场中运动的时间为
5
m qB
π
D．在磁场中运动的时间为2
5
m qB π
12．在如图所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律如图所示．边长为l、电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab边的发热功率为P，则下列说法正确的是()
A．磁感应强度
B=
B．线框中感应电流为
C．线框cd边的发热功率为P
D．a端电势高于b端电势
三、实验题
13．某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。

两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的S极位于两导轨的正上方，N 极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。

(1)在图中画出连线，完成实验电路______；要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的右方向运动；
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议： A ．适当减小两导轨间的距离 B ．换一根更长的金属棒 C ．适当增大金属棒中的电流
其中正确的是______（填入正确选项前的标号）；
(3)根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了______（填入正确选项前的标号）； A ．电动机 B ．回旋加速器 C ．电磁炮 D ．质谱仪
四、解答题
14．如图所示，先后以速度1v 和()2122v v v =，匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中，在先后两种情况下：
(1)线圈中的感应电流之比12I I ： (2)线圈中通过的电量之比12Q Q ： (3)拉力做功的功率之比12P P ：．
15．如图所示，将长为50 cm 、质量为10 g 的均匀金属棒ab 的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态，位于垂直于纸面向里的匀强磁场中。

当金属棒中通以0.4 A 的电流时，弹簧恰好不伸长。

g =10 m/s 2。

(1)求匀强磁场的磁感应强度的大小；
(2)当金属棒中通过大小为0.2 A、方向由a到b的电流时，弹簧伸长1 cm。

如果电流方向由b到a，而电流大小不变，则弹簧伸长又是多少？
16．如图所示，光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置，其间距d＝1 m，右端通过导线与阻值R L＝8 Ω的小灯泡L相连，CDEF矩形区域内有方向竖直向下、磁感应强度B＝1 T的匀强磁场，一质量m＝50 g、阻值为R＝2 Ω的金属棒在恒力F作用下从静止开始运动s＝2 m后进入磁场恰好做匀速直线运动．(不考虑导轨的电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触)．求：
（1）恒力F的大小；
（2）小灯泡发光时的电功率．
17．如图所示，空间存在垂直纸面向里的有界匀强磁场区域，磁感应强度大小为10－5 T，
m，P、虚线P A、DQ为其竖直边界，圆弧ACD为其半圆边界，圆心为O，半径为
5
Q、A、D与圆心O共线，PO＝。

在边界左侧平行于竖直边界放置一间距d＝0.02 m加速电场MN，N上有一粒子源，可产生比荷为1.8×1011 C/kg、带负电初速度为零的粒子，M上有一小孔，粒子源、小孔和P点正对，粒子可通过P点垂直边界P A射入磁场区域。

已知sin 0.2π＝0.6，忽略粒子间的相互作用，求：
（1）粒子在磁场中运动的最短时间（保留一位有效数字）；
（2）在磁场中运动时间最短的粒子对应的加速电场MN之间的电场强度。

参考答案
1．C
【详解】
A．丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，安培总结了右手螺旋定则，故A错误；B．磁场对运动电荷的作用力公式是由洛伦兹提出的，故B错误；
C．法拉第通过实验发现了电磁感应现象，故C正确；
D．密立根最早通过实验测得元电荷e的数值，故D错误。

故选C。

2．D
【详解】
以a、b、c、d四根导线围成的回路为研究对象，在两棒匀速运动时，回路磁通量没有变化，故电流表A、电压表V中没有电流，均无读数。

故选D。

3．B
【详解】
A．电子是由负极发射，则电子束从A射向B，A错误；
BCD．由安培定则可知，在电子枪处电流磁场方向垂直于纸面向外；电子束由左向右运动，由左手定则可知，电子束受到的洛伦兹力竖直向上，则电子束向上偏转；因洛伦兹力不做功，故电子速的速率保持不变，CD错误B正确。

故选B。

4．C
【详解】
A．使用右手定则，判断圆形通电导线产生的磁场，圆内沿纸面向外，圆外沿纸面向内。

导线B在O点感应磁场沿纸面向内，导线A在O点感应磁场沿纸面向外。

但题目未给出A、B及圆形导线电流大小，故O点有场强方向无法判断。

故A错误；
B．导线B在圆形导线感应磁场沿纸面向内，圆形导线左半圆受安培力向右，右半圆受安培力向左，但左半圆离导线B距离近，故B对圆形导线总安培力向右。

导线A在圆形导线感应磁场沿纸面向外，同理A对圆形导线总安培力向左。

但未知A、B导线电流大小，故无法判断圆形导线合力方向，故B错误；
C．圆形导线在A处产生磁场沿纸面向里，故A受到安培力向左。

导线B在A处产生磁场
沿纸面向里，故A 受到安培力向左。

故A 合力向左，则必定受向右摩擦力。

故C 正确； D ．圆形导线在B 处产生磁场沿纸面向里，故B 受到安培力向左。

导线A 在B 处产生磁场沿纸面向外，故B 受到安培力向右。

因未知圆形导线和A 导线电流大小，故B 导线受安培力方向无法判断。

故D 错误； 故选C 。

5．D 【详解】
A ．仅增大励磁线圈中电流，磁感应强度增大，根据半径公式mv
r Bq
=，磁感应强度增大，半径减小，所以A 错误； B ．仅提高电子枪加速电压，由
212
qU mv =
可知电子的速度增大，根据半径公式mv
r Bq
=
，半径增大，所以B 错误； C ．电子束在玻璃泡内做完整圆周运动的最大半径为
22
R h
-，所以C 错误； D ．仅增大励磁线圈中电流，磁感应强度增大，根据周期公式2m
T qB
π=，磁感应强度增大，周期减小，所以D 正确； 故选D 。

6．D 【详解】
据图乙可知，在四分之一周期内，电流变大，据右手螺旋定则可知，矩形线圈所处的磁场垂直面向里变大，即导致穿过线圈中的磁通量减大，由楞次定律可知，产生的感应电流方向为逆时针；同理分析可知，在T /4−3T /4时间内，矩形线圈产生的电流方向为顺时针；在3T/−T 时间内矩形线圈产生的感应电流方向逆时针；故ABC 错误，D 正确． 故选D ． 7．B 【详解】
在0～t 0内，磁感应强度均匀减小，由法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势恒定，
形成的感应电流由M到N，大小恒定，由左手定则可知，安培力F=BIL方向沿斜面向下、随磁感应强度B减小，由平衡条件知，摩擦力不断减小，B正确。

故选B。

8．B
【详解】
A．小球做圆周运动，则电场力与重力平衡，所以电场力竖直向上，因为电场竖直向下，所以小球带负电，故A错误；
B．小球在运动过程中电场力做功，所以机械能不守恒，故B正确；
C．小球运动过程中，洛伦兹力提供向心力，所以根据左手定则，小球沿顺时针方向运动，因为小球运动半径不变，所以小球的线速度大小不变，即小球做匀速圆周运动，故C错误；D．从a到b，电场力做负功，电势能增加，所以小球运动到a时的电势能小于运动到b时的电势能，故D错误。

故选B。

9．BC
【详解】
AB．在超导圆环B进入磁场的过程中，根据楞次定律不难判断出B中会产生感应电流，而因为B是超导体没有电阻，故即使B稳定后电磁感应现象消失，B中的电流也不会消失，A 错误，B正确；
CD．根据楞次定律可知，圆柱形磁铁的N极朝上，放入线圈时，线圈中的磁通量向上增大，则感应电流的磁场应向下，与A磁场方向相反，B中感应电流方向从上向下俯视看应为顺时针，C正确，D错误；
故选BC。

10．AD
【详解】
AC．若粒子带负电，根据左手定则，粒子运动处的磁场垂直纸面向内，再根据右手螺旋定则，导线中电流方向从a到b，A正确，C错误；
BD．若粒子带正电，根据左手定则，粒子运动处的磁场垂直纸面向外，再根据右手螺旋定则，导线中电流方向从b到a，B错误，D正确。

故选AD。

11．AD
【详解】
画出粒子的运动轨迹如图所示
AB ．粒子的入射方向是向着DG 方向，作F 点速度的反向延长线与入射速度的延长线交于H 点，轨迹的圆心为O′，若圆的半径为R ，则由几何关系知五角星一边对应的圆心角
23601445
θ=⨯︒=︒
则每一边的长 2sin72DF DG R ︒＝＝
当粒子的轨迹从F 点射出时，由几何关系求出粒子的轨迹半径r ＝DO′，很容易求出DH 、HO 、OO′等各段的长，同时证明OO′＝DO′，所以轨迹圆必通过磁场圆的圆心，故A 正确，B 错误；
CD ．由上述分析知，从F 点射出的粒子的偏转角
18036722
α︒-︒=
=︒ 所以运动时间 72223605m m t qB qB
ππ︒=
⨯=︒ 所以D 正确，C 错误。

故AD 正确。

12．BC
【详解】 AB ．由图看出，在每个周期内磁感应强度随时间均匀增大，线圈产生大小恒定的感应电流，设感应电流的大小为I ，则有对ab 边，
P =I 2•14R
得
I =2 由闭合电路欧姆定律得，感应电动势为
E=IR 根据法拉第电磁感应定律得： 212B E l t t Φ=
=⋅； 由图知， 02 B B t T = 联立以上三式得：
0B =
故A 错误，B 正确． C ．正方形四边的电阻相等，电流相等，则发热功率相等，都为P ，故C 正确．
D ．由楞次定律判断得知，线圈中感应电流方向沿逆时针，则a 端电势低于b 端电势．故D 错误．
故选BC ．
【点睛】
本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律、功率和楞次定律的综合应用，感应电动势与电路知识与电磁感应联系的纽带，计算时要注意运用线圈的有效面积，即处于磁场中的面积． 13． C AC
【详解】
(1)[1]电路连线如图；
(2) [2]AC、根据公式F=BIL可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理得
Fs-μmgs=1
2
mv2
则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，A错误、C正确；
B、若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度
v=
变小，故B错误；
故选C。

(3)[3]根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了电动机和电磁炮；回旋加速器和质谱仪都是根据带电粒子在磁场中做圆周运动制成的，故选AC。

14．(1)1：2 (2)1：1 (3)1：4
【分析】
感应电流根据
E
I
R
=、E BLv
=求解；热量根据焦耳定律列式求解；在恒力作用下，矩形
线圈以不同速度被匀速拉出，拉力与安培力大小相等，拉力做功等于拉力与位移的乘积，而
拉力功率等于拉力与速度的乘积.感应电荷量由q It
=求解．
【详解】
设线圈的长为a，宽为L
（1）线圈中感应电流
E BLv
I
R R
==，可知I v
∝，故感应电流之比是1：2．
（2）流过任一横截面感应电荷量
BLv a BLa
q It
R v R
==⋅=，可知q与v无关，所以感应电
荷量之比为1：1；
（3）由于线圈匀速运动，外力与安培力大小相等，为22B L v F BIL R
==，外力的功率为222
B L v P Fv R
==，2P v ∝，所以外力的功率之比为1：4． 【点睛】
要对两种情况下物理量进行比较，我们应该先把要比较的物理量表示出来再求解.关键要掌握安培力的推导方法和感应电荷量的表达式．
15．(1)0.5T ；(2)3cm
【详解】
(1)弹簧恰好不伸长时，ab 棒受到向上的安培力BIL 和向下的重力mg 大小相等，即
BIL =mg
解得
0.5T mg B IL
== (2)当大小为0.2 A 的电流由a 流向b 时，ab 棒受到两只弹簧向上的拉力2kx 1，及向上的安培力BI 1L 和向下的重力mg 作用，处于平衡状态。

根据平衡条件有
2kx 1＋BI 1L =mg
当电流反向后，ab 棒在两个弹簧向上的拉力2kx 2及向下的安培力BI 2L 和重力mg 作用下处于平衡状态。

根据平衡条件有
2kx 2=mg ＋BI 2L
联立解得
22113cm mg BI L x x mg BI L
+=
=- 16．(1) 0.8 N ；（2）5.12 W
【详解】
(1)对导体棒由动能定理得 Fs ＝
12
mv 2 因为导体棒进入磁场时恰好做匀速直线运动
所以
F ＝BId ＝B L
Bdv R R + d 代入数据，根据以上两式方程可解得
F ＝0.8 N
v ＝8 m/s
(2)小灯泡发光时的功率
P L ＝2()L
Bdv R R +·R L ＝5.12 W 本题综合考察了导体棒在磁场中的运动以及产生的电路知识，导体棒进入磁场后恰好匀速运动，说明受力平衡，说明拉力和产生的安培力大小相等方向相反，故可求出拉力大小，和进入磁场时的速度，小灯泡的发光功率可根据公式2P I R =,可得．
17．（1）1.0×10－6 s ；（2）900 V/m
【详解】
(1)过P 点作圆弧ACD 的切线PE （E 为切点），由题意可知，粒子沿以PE 为弦的圆弧在磁
场中运动时所用时间最短，由几何关系可得，轨迹圆的半径r =，轨迹所对的圆心角
0.20.20.6θππππ=--=
设粒子在磁场中运动的最短时间为t 1，则有
1r vt θ=
粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力
2
v qvB m r
= 联立解得
611.010s t ⨯－=
(2)带电粒子在电场中加速，由动能定理有
212
qU mv =
联立解得 18 V U ＝
则MN 之间的电场强度
900V/m U E d
==。