江苏省江阴市某校2023-2024学年高二下学期3月阶段检测试题 物理 Word版含解析.docx

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2023-2024学年度高二春学期3月学情调研试卷物理试题一、单选题(4分×12=48分)1．如图所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置有两个相同的条形磁铁，磁铁的N极正对，在两磁铁竖直对称轴上的C点处固定垂直于纸面的长直导线，并通以垂直于纸面向里的恒定电流，木板和磁铁始终静止：下列说法正确的是（　　）A．导线受到的安培力竖直向上，木板对地面的压力大小大于磁铁和木板的重力之和的大小B．导线受到的安培力竖直向下，木板对地面的压力大小小于磁铁和木板的重力之和的大小C．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向右D．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向左2．在电视机的显像管中，电子束的扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图所示，电子从电子枪射出，向右射入圆形区域内的偏转磁场，磁场方向垂直于圆面，设磁场方向向里时磁感应强度为正值，当不加磁场时，电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点，为了使屏幕上出现一条以M点为中点，并从P点向Q点逐次扫描的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律应是图中的（）A．B．C．D．3．下图中标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是（　　）A．B．C．D．4．如图所示，两根相互平行的长直导线A和B通有大小和方向都相同的电流，一带电粒子以一定的初速度平行纸面从A导线附近的a点开始运动，经过一段时间运动到图示的b点，此粒子由a点运动到b 点的过程中，粒子的运动轨迹曲线可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替，圆半径即为曲率半径。不计阻力和带电粒子的重力，下列说法中正确的是（　　）A．该粒子运动轨迹曲线的曲率半径逐渐变大，加速度逐渐变小B．该粒子运动轨迹曲线的曲率半径逐渐变大，加速度逐渐变大C．该粒子运动轨迹曲线的曲率半径逐渐变小，加速度逐渐变小D．该粒子运动轨迹曲线的曲率半径逐渐变小，加速度逐渐变大5．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B=0.1T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度L=0.2m，导线中电流I=2A，该导线所受安培力F的大小和方向为（　　）A．0.02N，向下B．，向上C．0.04N，向上D．，向下6．某空间存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向水平向里，电场方向竖直向下。一个带电粒子（不计重力）以一定初速度水平向右射入该空间后，做匀速直线运动。若仅撤除电场，则该粒子做（　　）A．匀加速直线运动B．匀速圆周运动C．变速直线运动D．加速度不变的曲线运动7．如图所示，某带电粒子（重力不计）由M点以垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为，磁场的磁感应强度大小为B。由此推断该带电粒子（　　）A．带负电且动能不变B．运动轨迹为抛物线C．电荷量与质量的比值为D．穿越磁场的时间为8．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒以某一速度水平抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）A．金属棒a端的电势高于b端的电势B．金属棒a端的电势低于b端的电势C．金属棒中有a到b的感应电流D．金属棒中有b到a的感应电流9．在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，某学生接成如图所示的实验电路，该同学将线圈B放置在线圈A中，闭合、断开开关时，电流计指针都没有偏转，其可能原因是（　　） A．螺线管A和B绕向一致B．线圈B中未放入铁芯C．开关接在A线圈电路中D．导线接电池组时，接线柱正负极接反10．如图所示，通入电流为I的导体板放在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流与磁场方向垂直时，导体板上、下面A、间产生一定的电势差，这种现象称为霍尔效应。导体板中自由电子电荷量为e，导体板的宽度为d，厚度为h，下列说法正确的是（  ）A．A面电势比面电势高B．仅改变I，与h成正比C．仅改变d，与d成正比D．电势差稳定后，电子受到的洛伦兹力大小为11．如图所示，和为水平平行放置的两光滑金属导轨，两导轨相距，导体棒质量为，垂直放在导轨上，导体棒的中点用承受力足够大的轻绳经光滑定滑轮与放在水平面上的物体相连，细绳一部分与导轨共面且平行，另一部分与导轨所在平面垂直，磁场的磁感应强度与时间的关系为，方向竖直向下。现给导体棒通入的恒定电流，使导体棒最终向左运动，重力加速度大小为，下列描述符合事实的是（　　）A．棒上通入的电流方向为从向B．在第1s末物体恰好离开地面C．第4.5s末棒的加速度为D．棒运动过程中安培力做的功等于导体棒与物体组成系统动能的增加量12．在高能物理研究中，回旋加速器起着重要作用，其原理如图所示。和是两中空的、半径为的半圆金属盒，它们处于与盒面垂直的、磁感应强度大小为的匀强磁场中且与频率为的交流电源连接。位于盒圆心处的粒子源能产生质子，质子在两盒狭缝间运动时被电场加速。（忽略质子的初速度和在电场中的加速时间）。根据相对论理论，粒子的质量与速率有的关系，其中 c 为光速，为粒子静止时（）的质量，这一关系当 时近似回到牛顿力学“m与v无关”的结论。已知质子的静止质量为，电荷量为q。下列说法正确的是（　）A．在时，两盒间电压越大，质子离开加速器时的动能就越大B．在时，若只将质子源换成粒子（质量为，电荷量为）源，则粒子也能一直被加速离开加速器C．考虑相对论效应时，为使质子一直被电场加速，可以仅让交流电源的频率随粒子加速而适当减小D．考虑相对论效应时，为使质子一直被电场加速，可以仅让轨道处的磁场随半径变大而逐渐减小二、解答题（52分）13．（12分）如图所示，一根质量的导体棒MN静止于宽度的水平导轨上，通过导体棒MN的电流，匀强磁场的磁感应强度大小，方向斜向下与导轨平面成角。已知重力加速度，求导体棒MN所受的支持力和摩擦力的大小。14．（12分）如图所示，一束质量、电荷量的带负电的粒子以某一速率通过一个矩形空间的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T；速度方向与磁感线垂直，带电粒子从A点沿AD方向射入，已知AB=DC=0.4m，AD=BC=，求：（1）若带电粒子的运动速率为，则其在磁场中运动半径R1为多少？（2）若带电粒子恰好从C点离开磁场，则其在磁场中运动半径R2和速率v2各为多少？ 15．（12分）离子注入是芯片制造中的一道重要工序，简化的注入过程原理如图所示。静止于A处的离子质量为m，电荷量为q经电压为U的电场加速后，沿图中圆弧虚线通过磁分析器，然后从M点垂直CD进入矩形CDQS有界匀强电场中，最后恰好打在Q点。已知磁分析器截面是四分之一圆环，内部为匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里；匀强电场沿水平方向，，。整个装置处于真空中，离子重力不计。（1）在图中标出匀强电场的场强方向，并简要说明判断依据；（2）求离子在此分析器中轨迹的半径R；（3）求矩形区域内匀强电场场强大小E。16．（16分）如图所示，xOy坐标系的第四象限内有一边界OM与x轴的夹角为30°、OM与x轴之间有垂直于xOy平面向外的匀强磁场，一个电荷量为q、质量为m的带正电的粒子以初速度v从P点沿y轴负方向射出，从D点进入磁场，而后垂直OM边界离开，OD的距离为d。若在第一象限加上沿x轴正方向的匀强电场，其他条件不变，粒子从x轴上的Q点（未画出）进入磁场，进入磁场时速度的方向与OM平行，粒子在磁场中运动的时间是没加电场时粒子在磁场中运动时间的3倍。不计粒子重力，求：（1）匀强磁场的磁感应强度大小；（2）DQ两点的距离；（3）P点的坐标及匀强电场的大小。 参考答案：1．C2．C3．C4．A5．C6．B7．D8．B9.C10.D11.C12.C13．；【详解】导体棒MN处于平衡状态，受力分析如下图所示，根据平衡条件有根据公式，导体棒所受安培力为联立上式，代入数据解得，14．（1）R1=0.2m；（2）R2=0.8m，【详解】（1）根据牛顿第二定律得解得R1=0.2m（2）由几何关系得解得R2=0.8m 根据牛顿第二定律得解得15．【答案】（1）离子经过磁分析器的过程中用左手定则可知，离子带正电；当离子进入匀强电场后打在Q点，说明离子受力方向向左，故可判断匀强电场的场强方向向左，如图所示（2）（3）16．（1）；（2）；（3），【详解】（1）未加电场时，粒子从D点射入，垂直OM射出，可知，在磁场中可得（2）做出轨迹图像，如图所示 粒子在第一象限做类平抛运动，沿y轴方向速度不变，x轴方向做加速运动，设进入磁场时速度为，则有由可得做圆周运动的半径为粒子在磁场中运动的时间为加上电场后，时间变为原来的三倍，可知，即为圆心，可得由几何关系可得即（3）设粒子在电场中运动的时间为，进入磁场时沿x方向的分速度为，则有根据匀变速直线运动公式，有，，整理可得 即故P点的坐标为，由上述可得则其中联立解得