天津市2023~2024學(xué)年高二下學(xué)期階段測(cè)試物理試卷（解析版）

高級(jí)中學(xué)名校試卷PAGE2024天津市高二下學(xué)期物理階段測(cè)試一1.下列說(shuō)法正確的是（）A.粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功B.通電直導(dǎo)線所受安培力一定對(duì)直導(dǎo)線不做功C.若通電直導(dǎo)線所受安培力是0，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定是0D.若運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力是0，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為0〖答案〗A〖解析〗A．粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受洛倫茲力與速度方向垂直，則永遠(yuǎn)不做功，選項(xiàng)A正確；B．通電直導(dǎo)線所受安培力方向與直導(dǎo)線垂直，則安培力對(duì)直導(dǎo)線可能做功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．若通電直導(dǎo)線所受安培力是0，可能是直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行，而該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定是0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．若運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力是0，可能是電荷的速度方向與磁場(chǎng)方向平行，而該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。2.一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)，重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，對(duì)于粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是（）A.粒子在復(fù)合場(chǎng)區(qū)域受力一定不平衡B.粒子可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)C.若粒子做曲線運(yùn)動(dòng)，則一定是勻速圓周運(yùn)動(dòng)D.若粒子做直線運(yùn)動(dòng)，則一定是勻速直線運(yùn)動(dòng)〖答案〗B〖解析〗A．粒子在復(fù)合場(chǎng)區(qū)域受到重力，電場(chǎng)力和洛倫茲力（若粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向共線，則不受洛倫茲力）共同作用，可能受力平衡。故A錯(cuò)誤；BD．若粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行則不受洛倫茲力，且若電場(chǎng)力和重力的合力方向與運(yùn)動(dòng)方向共線，則粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故B正確，D錯(cuò)誤；C．若粒子運(yùn)動(dòng)方向與重力，電場(chǎng)力和洛倫茲力的合力方向不共線，則會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng)，不一定是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。故C錯(cuò)誤。故選B3.如圖是學(xué)生常用的飯卡內(nèi)部實(shí)物圖，其由線圈和芯片組成電路，當(dāng)飯卡處于感應(yīng)區(qū)域時(shí)，刷卡機(jī)會(huì)激發(fā)變化的磁場(chǎng)，從而在飯卡內(nèi)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流來(lái)驅(qū)動(dòng)芯片工作，已知線圈面積為，共匝，某次刷卡時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)垂直，且全部處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，在感應(yīng)時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向外且由0均勻增大到，此過(guò)程中（）A.線框中磁通量變化率為B.線框中產(chǎn)生周期性變化的順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C.邊所受安培力方向向左D.線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為〖答案〗C〖解析〗A．根據(jù)題意可知線框中磁通量變化率與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；BD．設(shè)電路中總電阻為，根據(jù)楞次定律可知磁感應(yīng)強(qiáng)度向外均勻增大，由楞次定律可得感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直線圈平面向里，根據(jù)安培定則可知感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，電?dòng)勢(shì)大小為感應(yīng)電流大小可知，線圈中的感應(yīng)電流為恒定電流而不是周期性變化的。故BD錯(cuò)誤；C．當(dāng)感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，電流由，根據(jù)左手定則判斷可知，邊所受安培力方向向左。故C正確。故選C。4.一帶電粒子經(jīng)加速電壓U加速后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，現(xiàn)僅將加速電壓增大到原來(lái)的2倍后，粒子再次進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則（）A.運(yùn)動(dòng)的軌道半徑變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 B.運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的2倍C.運(yùn)動(dòng)周期變?yōu)樵瓉?lái)的倍 D.運(yùn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉?lái)的倍〖答案〗B〖解析〗B．帶電粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)，由動(dòng)能定理可得可知，當(dāng)加速電壓增大到原來(lái)的2倍后，運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，故B正確；A．帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑可知，當(dāng)加速電壓增大到原來(lái)的2倍后，運(yùn)動(dòng)的軌道半徑變?yōu)樵瓉?lái)的倍，故A錯(cuò)誤；C．帶電粒子運(yùn)動(dòng)的周期可知，當(dāng)加速電壓增大到原來(lái)的2倍后，運(yùn)動(dòng)的周期不變，故C錯(cuò)誤；D．帶電粒子運(yùn)動(dòng)的角速度可知，當(dāng)加速電壓增大到原來(lái)的2倍后，運(yùn)動(dòng)的角速度不變，故D錯(cuò)誤。故選B。5.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，用外力拉動(dòng)金屬桿在平行金屬導(dǎo)軌上向右以速度勻速滑動(dòng)，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，金屬桿的電阻為，長(zhǎng)度為，間電阻為，則（）A.通過(guò)電阻電流方向?yàn)锽.外力與速度方向同向且大小為C.兩端的電勢(shì)差為D.金屬棒所受安培力大小時(shí)刻發(fā)生改變〖答案〗C〖解析〗A．根據(jù)右手定則，通過(guò)電阻的電流方向?yàn)?，故A錯(cuò)誤；BD．通過(guò)金屬桿的電流為根據(jù)左手定則，金屬桿受到的安培力與與速度方向相反，金屬桿做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則外力與速度方向同向，大小等于金屬棒所受安培力大小，為故金屬棒所受安培力大小不變，故BD錯(cuò)誤；C．兩端的電勢(shì)差為故C正確。故選C。二、多項(xiàng)選擇題（本大題共3小題，每小題5分，共15分。每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中均有多個(gè)符合題意，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分）6.1831年10月28日，法拉第展示人類(lèi)歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)圓盤(pán)發(fā)電機(jī)。結(jié)構(gòu)示意圖如圖，可等效為圖所示圓盤(pán)中任意一個(gè)半徑都在切割磁感線，在之間接上電阻，已知轉(zhuǎn)盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，的長(zhǎng)度為，每條半徑對(duì)應(yīng)的電阻都為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，下列說(shuō)法正確的是（）A.點(diǎn)電勢(shì)比點(diǎn)高 B.通過(guò)電阻的電流為C.兩端的電勢(shì)差為 D.電阻上消耗的電功率為〖答案〗AD〖解析〗A．由右手定則可知，中產(chǎn)生的感應(yīng)電流由C流向D，則點(diǎn)電勢(shì)比點(diǎn)高，故A正確；B．回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為通過(guò)電阻的電流為故B錯(cuò)誤；C．兩端的電勢(shì)差為故C錯(cuò)誤；D．電阻上消耗的電功率為故D正確。故選AD。7.如圖，一比荷為的帶電粒子從軸上的點(diǎn)以速度，沿與正方向成60°的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并恰好垂直于軸射出第一象限，則（）A.粒子帶正電 B.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑為C.勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 D.粒子射出磁場(chǎng)時(shí)的坐標(biāo)為〖答案〗BC〖解析〗A.由左手定則知粒子應(yīng)該帶負(fù)電。BCD.由射入、射出點(diǎn)的速度方向可找出帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，并由幾何關(guān)系得得出圓周半徑為

由洛倫茲力提供向心力，可得解得由幾何關(guān)系可知，射出點(diǎn)縱坐標(biāo)為則有射出點(diǎn)坐標(biāo)故D錯(cuò)誤，BC正確。故選BC。8.如圖所示，氫原子的三個(gè)同位素粒子氕（），氘（），氚（）同時(shí)垂直于磁場(chǎng)左邊界以速度射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，三個(gè)粒子均從磁場(chǎng)左邊界射出（射出點(diǎn)未畫(huà)出），不記粒子所受重力，則（）A.粒子所受合外力對(duì)三個(gè)粒子所做的功均為0B.氕在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑最大C.氚在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)D.三個(gè)粒子的速度變化不同〖答案〗AC〖解析〗A．粒子受到的洛倫茲力與粒子速度方向垂直，洛倫茲力不做功，故粒子所受合外力對(duì)三個(gè)粒子所做的功均為0，故A正確；B．根據(jù)洛倫茲力提供向心力粒子的運(yùn)動(dòng)的半徑為故氚在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑最大，故B錯(cuò)誤；C．粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期為三個(gè)粒子均從磁場(chǎng)左邊界射出，可知三個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角均為，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為故氚在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，故C正確；D．以初速度為正方向，三個(gè)粒子的速度變化量為故三個(gè)粒子的速度變化相同，故D錯(cuò)誤。故選AC。三.解答題（本大題共3小題，每題20分，共60分）9.如圖所示，邊長(zhǎng)為，匝數(shù)為的正方形金屬線框，它的質(zhì)量為，電阻為，用細(xì)線把它懸掛于一個(gè)有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊緣。金屬框的上半部處于磁場(chǎng)內(nèi)，下半部處于磁場(chǎng)外，磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律為，繩子所能承受的最大拉力為，求：（1）時(shí)刻線框所受安培力；（2）時(shí)間內(nèi)線框產(chǎn)生的焦耳熱；（3）繩子剛要斷裂時(shí)的時(shí)刻?！即鸢浮剑?）；（2）；（3）〖解析〗（1）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流安培力（2）時(shí)間內(nèi)線框產(chǎn)生的焦耳熱（3）繩子剛要斷裂時(shí)解得10.如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系的第Ⅰ象限內(nèi)有一垂直紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，與、軸分別相切于，兩點(diǎn)，第Ⅱ象限內(nèi)有沿軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)帶正電粒子從點(diǎn)沿軸正方向以射入磁場(chǎng)，經(jīng)點(diǎn)射入電場(chǎng)，最后從軸上點(diǎn)射出電場(chǎng)，已知距離與圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)直徑長(zhǎng)度相同，不計(jì)粒子的重力。求：（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小；（2）粒子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比；（3）粒子從點(diǎn)射出時(shí)的速度大小與方向。〖答案〗（1）；（2）；（3），與x軸正方向成〖解析〗（1）設(shè)粒子質(zhì)量為，電荷量為，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有得粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋，有解得（2）粒子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為所以（3）粒子在電場(chǎng)中有所以11.如圖所示，用恒力使四個(gè)邊電阻均為，邊長(zhǎng)均為的正方形線框穿過(guò)磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域（從邊與磁場(chǎng)左邊界重合到邊與磁場(chǎng)右邊界重合），線框會(huì)經(jīng)歷進(jìn)入、浸沒(méi)、走出勻強(qiáng)磁場(chǎng)的過(guò)程，已知線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)且速度大小為，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾葹椋?）求恒力的