2021年高二上学期月考物理试卷(10月份)(三区)含解析

2021年高二上学期月考物理试卷（10月份）（三区）含解析
一、选择题：（每小题5分，共50分，请将每小题正确答案的字母填入答卷的表格内）
1．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，对磁场认识正确的是（）A．磁感线有可能出现相交的情况
B．磁感线总是由N极出发指向S极
C．某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N极所指方向一致
D．若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零2．如图是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是（）
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
3．如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F．为使F=0，可能达到要求的方法是（）
A．加水平向右的磁场B．加水平向左的磁场
C．加垂直纸面向里的磁场 D．加垂直纸面向外的磁场
4．如图，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（）
A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸内偏转D．向纸外偏转
5．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图（b）所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（）
A．0 B．0.5B C．B D．2B
6．粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电．让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动．已知磁场方向垂直纸面向里．以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是（）
A．B．C．
D．
7．如图所示，长方形abcd长ad=0.6m，宽ab=0.3m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场（边界上无磁场），磁感应强度B=0.25T．一群不计重力、质量m=3×10﹣7kg、电荷量q=+2×10﹣3C的带电粒子以速度v=5×102m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域（）
A．从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边
B．从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边
C．从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边
D．从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和bc边
8．如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进人磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是（）
A．，正电荷B．，正电荷C．，负电荷D．，负电荷
9．如图所示，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能的是（）
A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转
B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转
C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转
D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转
10．如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示．现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则（）
A．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0
B．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0
C．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0
D．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0
二．填空题：（每空3分，共18分）
11．磁场对放入其中的长为l、电流强度为I、方向与磁场垂直的通电导线有力F的作用，可以用磁感应强度B描述磁场的力的性质，磁感应强度的大小B= ，在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的物理量还有等．
12．在磁感应强度B的匀强磁场中，垂直于磁场放入一段通电导线．若任意时刻该导线中有N 个以速度v做定向移动的电荷，每个电荷的电量为q．则每个电荷所受的洛伦兹力
f= ，该段导线所受的安培力为F= ．
13．边长为a的正方形，处于有界磁场如图，一束电子以v0水平射入磁场后，分别从A处和C处射出，则v A：v C= ；所经历的时间之比t A：t B= ．
三．计算题（14、15小题10分，16小题12分共32分．解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤）
14．据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示．炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离w=0.10m，导轨长L=5.0m，炮弹质量m=0.30kg．导轨上的电流I的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0T，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s，求通过导轨的电流I．忽略摩擦力与重力的影响．
15．如图所示，一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度v0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区，场区的宽度均为L，偏转角度均为α，求E：B．
16．质谱仪是用来测定带电粒子的质量和分析同位素的装置．如图所示，电容器两极板相距为d，两极板间电压为U，极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1，一束电荷量相同的带正电的粒子沿电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间的距离为x，粒子所带电荷量为q，不计重力．
（1）求粒子进入匀强磁场B2时的速度v的大小．
（2）打在a、b两点的粒子的质量之差△m为多少？
xx学年山东省滨州市邹平双语学校高二（上）月考物理试卷（10月份）（三区）
参考答案与试题解析
一、选择题：（每小题5分，共50分，请将每小题正确答案的字母填入答卷的表格内）
1．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，对磁场认识正确的是（）
A．磁感线有可能出现相交的情况
B．磁感线总是由N极出发指向S极
C．某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N极所指方向一致
D．若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零
【考点】磁感线及用磁感线描述磁场．
【分析】磁感线外部由N极流向S极，内部由S极流向N极，形成闭合曲线，磁感线不相交．磁场的方向为小磁针静止时N极的指向．
【解答】解：A、磁感线不会相交，因为相交，交点有两个切线方向，则同一点有两个磁场方向．故A错误．
B、磁感线外部由N极流向S极，内部由S极流向N极，形成闭合曲线．故B错误．
C、某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N极所指方向一致．故C正确．
D、通电导线不受磁场力，该处磁感应强度不一定为零，若电流的方向与磁场的方向平行，不受磁场力，但是磁感应强度不为零．故D错误．
故选C．
2．如图是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是（）
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
【考点】射线管的构造及其工作原理．
【分析】电子射线由阴极沿x轴方向射出，形成的亮线向下（z轴正方向）偏转，说明电子受到的洛伦兹力方向向下，将四个选项逐一代入，根据左手定则判断分析，选择可行的磁场方向．
【解答】解：A、若加一沿z轴负方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴负方向，亮线不偏转，不符合题意．故A错误．
B、若加一沿y轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿z轴负方向，亮线向下偏转，符合题意．故B正确．
C、若加一沿z轴负方向的电场，电子带负电，电场力方向沿z轴正方向，亮线向上偏转，不符合题意．故C错误．
D、若加一沿y轴正方向的电场，电子带负电，电场力方向沿y轴负方向，亮线不偏转，不符合题意．故D错误．
故选：B．
3．如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F．为使F=0，可能达到要求的方法是（）
A．加水平向右的磁场 B．加水平向左的磁场
C．加垂直纸面向里的磁场 D．加垂直纸面向外的磁场
【考点】安培力；共点力平衡的条件及其应用．
【分析】以直导线MN为研究对象，开始没有电流时重力和绳子拉力大小相等，若使绳子上的拉力为零，则可以在该空间中加上磁场，使MN所受安培力方向向上即可．
【解答】解：根据左手定则可知，在MN中通入电流，在空间加上垂直与纸面的磁场，可以使MN受到向上的安培力，这样可以使MN受到绳子拉力为零，具体根据左手定则有：当MN中通入从M到N的电流时，要使安培力向上，可以加上垂直纸面向里的磁场，故ABD错误，C正确．故选C．
4．如图，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（）
A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸内偏转D．向纸外偏转
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动．
【分析】首先由安培定则分析判断通电直导线周围产生的磁场方向，再由左手定则判断出电子流的受力方向，可知电子流的偏转方向．
【解答】解：由安培定则判断可知，通电直导线上方所产生的磁场方向向外，电子向右运动，运用左手定则可判断出电子流受到向上的洛伦兹力作用，所以电子流要向上偏转．故A正确，BCD错误．
故选：A
5．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图（b）所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（）
A．0 B．0.5B C．B D．2B
【考点】磁感应强度．
【分析】本题比较简单，考查了通电螺线管周围的磁场，弄清两图中电流以及导线的绕法的异同即可正确解答本题．
【解答】解：在图（b）中，由于两根导线中的电流方向相反，产生的磁场相互抵消，所以在b中螺线管内中部的磁感应强度大小为零，故BCD错误，A正确．
故选A．
6．粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电．让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动．已知磁场方向垂直纸面向里．以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是（）
A．B．C．
D．
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力；左手定则．
【分析】由洛仑兹力充当向心力可求得两粒子的半径关系，则由图可知两粒子的轨迹图；由左手定则可判断粒子的运动方向．
【解答】解：两粒子均带正电，以大小相等的速度在磁场中向相反的方向运动，都是由洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力．所以有，得到，因为粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，所以甲的半径为乙半径的2倍．根据左手定则，甲粒子做圆周运动的洛伦兹力指向圆心，运动方向一定为逆时针，所以A正确．
故选A．
7．如图所示，长方形abcd长ad=0.6m，宽ab=0.3m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场（边界上无磁场），磁感应强度B=0.25T．一群不计重力、质量m=3×10﹣7kg、电荷量q=+2×10﹣3C的带电粒子以速度v=5×102m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域（）
A．从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边
B．从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边
C．从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边
D．从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和bc边
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动．
【分析】粒子进入磁场后做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，先得到轨道半径，再找出圆心，确定半径并分析可能的轨迹．
【解答】解：粒子进入磁场后做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，得到
r===0.3m
由于初速度向右，故圆心在ao之间
AC、以O点为例，假设长方形完全被磁场覆盖，则按照轨迹会达到b点，但由于只有半圆内存在磁场，所以出了磁场后，由于不再受到洛伦兹力，所以无法偏转到b点，所以最终会落在bc边上；
故从Od边射入的粒子，出射点全部分布在ab、bc边上，故A错误，C错误；
BD、同理从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab、bc边上，故B错误，D正确；
故选：D．
8．如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进人磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是（）
A．，正电荷B．，正电荷C．，负电荷D．，负电荷
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动．
【分析】根据带电粒子的运动的情况，画出粒子的运动的轨迹，再根据粒子运动轨迹的几何关系和半径的公式可以求得该粒子的比荷．
【解答】解：由图意可知粒子沿顺时针方向运动，根据左手定则可得粒子带负电
粒子的运动轨迹如图中虚线，红色线段为圆的半径，由已知得进入磁场时，半径与x轴正方向的夹角为30°，所以有a=R+R=R，
洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力，所以有，所以有所以C正确．
故选C．
9．如图所示，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能的是（）
A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转
B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转
C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转
D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转
【考点】楞次定律；法拉第电磁感应定律．
【分析】当闭合电路的磁通量发生变化时，线圈中出现感应电流，从而会导致指针偏转．【解答】解：A、先闭合S2，构成闭合电路，当后闭合S1的瞬间时，通过线圈A的电流增大，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，从而产生感应电流，则指针发生偏转，故A正确；
B、当S1、S2闭合后，稳定后线圈B中没有磁通量的变化，因而线圈B中没有感应电流，在断开S2的瞬间，当然指针也不偏转，故B错误；
C、先闭合S1，后闭合S2的瞬间，穿过线圈B的磁通量没有变化，则不会产生感应电流，故C 错误；
D、当S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，因而出现感应电流，故D正确，
故选AD
10．如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示．现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则（）
A．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0
B．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0
C．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0
D．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．
【分析】负电荷在正电荷的库仑引力作用下做匀速圆周运动，当外加一垂直平面的匀强磁场时，负电质点还会受到洛伦兹力作用，轨道半径因不变，所以会导致周期发生变化．当磁场方向指向纸里时，负电荷受到的洛伦兹力与库仑力方向相反，所以周期变大；当磁场方向指向纸外时，负电荷受到的洛伦兹力与库仑力方向相同，所周期变小．
【解答】解：在未加磁场时，由库仑力提供向心力，根据牛顿第二定律和库仑定律得：
k=m r
A、B、在加磁场时，若磁场方向指向纸里，由左手定则可知：负电荷所受的洛伦兹力背离圆心向外，根据牛顿第二定律、库仑定律和洛仑兹力公式得：
k﹣qvB=m，则得 T＞T0，故A正确，B错误．
C、D、若磁场指向纸外，由左手定则可知：负电荷所受的洛伦兹力指向圆心向里，根据牛顿第二定律、库仑定律和洛仑兹力公式得：
k+qvB=m，则得 T＜T0，故C错误，D正确．
故选：AD
二．填空题：（每空3分，共18分）
11．磁场对放入其中的长为l、电流强度为I、方向与磁场垂直的通电导线有力F的作用，可以用磁感应强度B描述磁场的力的性质，磁感应强度的大小B= ，在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的物理量还有电场强度等．
【考点】磁感应强度；电场强度．
【分析】在物理学中有很多概念是采用比值法定义的如速度、加速度、电场强度、磁感应强度等概念，要正确理解这些概念的物理意义以及定义法特点．
【解答】解：根据磁场强度的定义可知：，是采用比值法定义的，B的大小与F、IL无关，由磁场决定的，物理中的很多概念是采用比值法定义的，如电场强度等．
故答案为：，电场强度．
12．在磁感应强度B的匀强磁场中，垂直于磁场放入一段通电导线．若任意时刻该导线中有N 个以速度v做定向移动的电荷，每个电荷的电量为q．则每个电荷所受的洛伦兹力f= qvB ，该段导线所受的安培力为F= NqvB ．
【考点】安培力的计算；洛仑兹力．
【分析】电荷定向运动时所受洛伦兹力的合力，表现为导体所受的安培力．按照这个思路，就可以推导出安培力和洛伦兹力之间的关系．
【解答】解：根据运动电荷在磁场中运动时所受洛伦兹力可知导体中电荷所受洛伦兹力为：f=qvB，导体中的运动电荷运动方向相同，故所受洛伦兹力方向相同，所以该段导线所受的安培力为：F=NqvB．
故答案为：qvB，NqvB．
13．边长为a的正方形，处于有界磁场如图，一束电子以v0水平射入磁场后，分别从A处和C处射出，则v A：v C= 1：2 ；所经历的时间之比t A：t B= 2：1 ．
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动．
【分析】由几何关系可知从两孔射出的粒子的运动半径，则由洛仑兹力充当向心力可得出粒子的速度关系；由周期公式及转过的角度可求得时间之比．
【解答】解：电子磁场中做匀速圆周运动，从A点射出时，OA中点为圆心，轨迹半径R A=a，轨迹的圆心角θA=π；
从C点射出时，A为圆心，轨迹半径R C=a，轨迹的圆心角θC=；
由轨迹半径公式R=，得：v A：v C=R A：R C=a：a=1：2；
电子在磁场中运动的周期T=，可知电子运动的周期与速度无关．电子在磁场中所经历的时间 t=T
则得t A：t B=θA：θC=π： =2：1
故答案为：1：2，2：1．
三．计算题（14、15小题10分，16小题12分共32分．解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤）
14．据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示．炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离w=0.10m，导轨长L=5.0m，炮弹质量m=0.30kg．导轨上的电流I的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0T，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s，求通过导轨的电流I．忽略摩擦力与重力的影响．
【考点】安培力；匀变速直线运动的速度与位移的关系；牛顿第二定律．
【分析】当导轨上通入电流后，炮弹在安培力的作用下，做初速度为零匀加速直线运动，因此根据牛顿第二定律求出加速度然后利用运动学公式即可求解．
【解答】解：在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为
F=IwB ①
设炮弹的加速度的大小为a，则有因而
F=ma ②
炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而v2=2aL ③
联立①②③代入题给数据得：I=6×105A
故通过导轨的电流I=6×105A．
15．如图所示，一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度v0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区，场区的宽度均为L，偏转角度均为α，求E：B．
【考点】带电粒子在混合场中的运动．
【分析】正离子在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速为零的匀加速直线运动，由牛顿第二定律和运动学公式结合得到偏转角正切tanα的表达式．在磁场中，离子由洛伦兹力提供向心力，由几何知识求出半径，由牛顿第二定律求出sinα．联立即可求得磁感应强度．
【解答】解：因宽度为L，只有电场时做类平抛运动，L=v0t，v y=at=
tanα==，
解得E=
当只有磁场存在时，带电粒子做匀速圆周运动：sinα=，
R=
解得B==
联立解得=．
答：则E：B之比为．
16．质谱仪是用来测定带电粒子的质量和分析同位素的装置．如图所示，电容器两极板相距为d，两极板间电压为U，极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1，一束电荷量相同的带正电的粒子沿电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间的距离为x，粒子所带电荷量为q，不计重力．
（1）求粒子进入匀强磁场B2时的速度v的大小．
（2）打在a、b两点的粒子的质量之差△m为多少？
【考点】质谱仪和回旋加速器的工作原理．
【分析】（1）根据粒子沿直线运动时电场力等于洛伦兹力求出速度的大小．
（2）根据带电粒子在磁场中的半径公式，抓住a、b两点的距离差求出粒子的质量之差．【解答】解：（1）粒子在电容器间做匀速直线运动，有：
解得v=．
（2）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，有：
解得R=．
则x=2R2﹣2R1=2
解得△m=m2﹣m1=．
答：（1）粒子进入匀强磁场B2时的速度v的大小为．（2）打在a、b两点的粒子的质量之差△m为．
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