广西钦州市第六中学2022-2023高二下学期第一次测试物理试卷（答案）考试试卷

钦州市第六中学2022-2023学年高二下学期第一次测试物理试卷
（考试时间：90分钟；赋分：100分）
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一、单选题（每小题3分，共24分）
1．如图所示，图中已标出磁场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安培力F的方向，其中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示，导体棒a、b的质量分别为、，两棒通有电流强度大小分别为、的反向电流，用四根绝缘轻绳将a、b棒吊起，静止时两棒互相平行且处于同一水平高度。已知悬挂a棒的两根轻绳与竖直方向的夹角均为，悬挂b棒的两根轻绳与竖直方向的夹角均为，。下列说法正确的是（　　）
A．一定大于 B．一定小于C．一定大于 D．一定小于
3．如图所示，一闭合导线框KLMN放在光滑桌面上，KN和LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧，O为圆心，KL和NM沿圆的半径方向。一固定圆环和KLMN在同一平面内，圆环的圆心也在O点，在圆环和线框KLMN中分别通以如图所示的恒定电流，则下列说法正确的是（　　）
A．圆环对KL段和对MN段的安培力等大反向 B．圆环对KN段圆弧产生排斥作用
C．线框KLMN将绕O点转动 D．线框KLMN将向左平动
4．在磁感应强度为的匀强磁场中，一段长为的通电导线放置方向如图所示。已知电流强度为，则它受到的安培力（　　）
A．大小为，方向北偏西 B．大小为，方向正北方
C．大小为，方向北偏西 D．大小为，方向东偏南
5．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由东向西的电流导线，则该导线所受安培力的方向为（　　）
A．向东 B．向西 C．竖直向上 D．竖直向下
6．Ioffe-Pritchard磁常用来约束带电粒子的运动。如图所示，在xOy平面内，以坐标原点O为中心，边长为2L的正方形的四个顶点上，垂直于平面放置四根通电长直导线，电流大小相等，方向已标出，“×”表示电流方向垂直纸面向里，“·”表示电流方向垂直纸面向外。已知电流为I的无限长通电直导线在距其r处的圆周上产生的磁感应强度大小为，k为比例系数。下列说法正确的是（　　）
A．直导线2、4相互排斥，直导线1、2相互吸引
B．直导线2、3在O点的合磁场的方向沿x轴正方向
C．直导线1、4在O点的合磁场的磁感应强度大小为
D．直导线2、4对直导线1的作用力是直导线3对直导线1的作用力大小的2倍
7．图所示，重力为G的水平铜棒AC用绝缘丝线悬挂，静止在水平螺线管的正上方，铜棒中通入从A到C方向的恒定电流，螺线管与干电池、开关S串联成一个回路。当开关S闭合后一小段时间内，下列判断正确的（　　）
A．丝线的拉力等于G B．丝线的拉力小于G
C．从上向下看，铜棒沿逆时针方向转动D．从上向下看，铜棒沿顺时针方向转动
8．如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，以下说法正确的是（　　）
A．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是S极
B．如果台秤的示数减小，说明磁铁右端是N极
C．无论如何台秤的示数都不可能变化
D．如果台秤的示数增大，台秤的示数随电流的增大而减小
二、多选题（每小题4分，共16分）
9．如图所示，表示磁场对直线电流的作用，其中正确的是（　　）
A．B．C．D．
10．在绝缘圆柱体上a、b两位置固定有两个金属圆环，当两环通有如图所示电流时，b处金属圆环受到的安培力为；若将b处金属圆环移到位置c，则通有电流为的金属圆环受到的安培力为。保持b处金属圆环位置不变，在位置c再放置一个同样的金属圆环，并通有与a处金属圆环同向、大小为的电流，则在a位置的金属圆环受到的安培力（　　）
A．大小为 B．大小为C．方向向右 D．方向向左
11．如图所示的天平可用来测定磁感应强度B。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平左、右两边加上质量各为、的砝码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。由此可知磁感应强度B（　　）
A．方向垂直纸面向里 B．方向垂直纸面向外C．大小为 D．大小为
12．如图所示，直导线a、b平行放置，通过的电流相等。虚线与导线垂直且交于A、B，O为AB的中点，下列说法正确的是（　　）
A．AB间O点处的磁感应强度最大B．ab间有相互作用的引力
C．若将小磁针放在AB间，小磁针N极受力垂直纸面向内
D．若将小磁针放在A点左侧的虚线上，小磁针N极受力垂直纸面向外
三、实验题（除特别说明外，每小空1分，共16分）
13．小明捡到了一根金属丝，用多用电表测得其电阻约为4 Ω。他想用伏安法测出金属丝较为准确的电阻，再根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。小明决定按图甲示电路图连接电路，他找到了以下器材：
A．直流电源：电动势约3 V，内阻很小； B．电流表A1：量程0～0.6 A，内阻0.01 Ω；
C．电流表A2：量程0～3.0 A，内阻0.05 Ω； D．电压表V：量程0～3 V，内阻3 kΩ；
E．滑动变阻器R1：最大阻值10 Ω； F．滑动变阻器R2：最大阻值1 000 Ω；
G．开关、导线等。
（1）在可供选择的器材中，应该选用的电流表是___________（填“A1”或“A2”），应该选用的滑动变阻器是___________（填“R1”或“R2”）。
（2）用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图乙所示，读出金属丝的直径d为________mm。
（3）用米尺测量金属丝的长度l=0.628 m，伏安法测得电阻丝的电阻Rx=4.0 Ω，则这种金属材料的电阻率ρ为________Ω·m。（保留二位有效数字）
（4）如图丙中虚线框内存在一沿水平方向、且垂直于纸面向里的匀强磁场，小明想用捡到的这根金属丝测量其磁感应强度的大小。所用器材已在图丙中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框（用这根金属丝弯折而成的），其底边水平、两侧边竖直且三边等长。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。实验步骤如下：
①调节滑动变阻器的滑片，使变阻器接入电路的阻值最大，闭合开关S；
②在托盘中加入适量细沙，使得D处于平衡状态；
③记录下此时电压表的读数U，用天平称出细沙质量m；
④调节滑片，重复②和③，得到多组m、U的数据；
⑤将m、U的数据填入表中，再绘制成图像，如图丁所示，发现图像可以很好地拟合成一条直线。直线的斜率为k，则磁感应强度的大小B=_______。（用金属丝的直径d、电阻率ρ和重力加速度g以及直线的斜率k等符号表示）
14．探究影响通电导线受力的因素：
（1）导线跟磁场垂直时，磁场对电流的作用力最_______;导线跟磁场平行时，磁场对电流作用力最_______。
（2）当导线跟磁场垂直时，磁场对电流的作用力跟电流大小和导线长度的关系。
实验装置如图所示：三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度。
①保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小，发现：电流越大，磁场对电流的作用力_______。
②保持电流不变时，磁场中的导线越_______，磁场对电流的作用力越_______;磁场中的导线越短，磁场对电流的作用力越小
③结论：磁场对电流的作用力跟_______成正比，跟导线_______成正比，引入比例系数B，写成等式为：F=_______。
15．某化工厂用体积巨大的绝缘容器盛放电解质溶液，容器竖直放置，为了方便溶液缓慢流出，设计了如图（剖面图）所示的装置，将容器置于垂直于剖面向里的强磁场中（图中未画出），容器中间用绝缘挡板分开，在容器底部内侧装有铂电极D，上方有铂电极漂浮在液面上，当液面下降时，铂电极会随液面下降，始终与液面良好接触。容器左侧盛放溶液，右侧盛放溶液。
（1）某次生产活动中需要使溶液从P管口流出，开关S应接________（填“a”或“b”），在同一水平面上，此时M点的电势_________（填“高于”“低于”或“等于”）N点的电势。
（2）若想加快电解质溶液流出的速度，可采取的措施为________（写出一项即可）。
四、计算题（共44分）
16．如图所示，电源电动势、，竖直导轨电阻可略，金属棒的质量，，它与导体轨道的动摩擦因数，有效长度为0.2m，靠在导轨的外面，为使金属棒不下滑，我们施一与纸面夹角为60°且与导线垂直向外的磁场，（）求：
（1）此磁场是斜向上还是斜向下？
（2）B的范围是多少？
17．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=1m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=30°，在导轨所在平面内，存在垂直于导轨所在平面向上，磁感应强度B=2T的匀强场。金属导轨的一端接有电动势E=6V、内阻r=1 的直流电源。现把一根质量m=0.4kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。若导体棒接入电路中电阻R0=2 ，导轨电阻不计，g取10m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
（1）导体棒受到的安培力大小；
（2）导体棒与轨道间的滑动摩擦因数。
18．如图，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源。现把一个质量的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨及其他电阻不计。已知，，重力加速度，求：
（1）导体棒受到的安培力的大小和方向；
（2）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。
19．如图所示，通电金属杆ab质量m=24g，电阻R=1.5Ω，水平地放置在倾角θ=30°的光滑金属导轨上。导轨宽度，导轨电阻、导轨与金属杆的接触电阻忽略不计，电源内阻r=0.5Ω。匀强磁场的方向竖直向上，磁感应强度B=0.2T，g=10m/s2，若金属杆ab恰能保持静止，求：
（1）金属杆ab受到的安培力大小；
（2）电源的电动势大小E。
参考答案：
1．C2．D3．D4．C5．D6．D7．C8．B9．ABD10．BD11．AD12．BD
13． A1 R1 0.518～0.522 1.4×10-6
14． 大 小 越大 长 大 电流大小 长度 BIl
15． b 等于 换用电动势更大的电源（增强磁场）16．（1）斜向下；（2）2.3T≤B≤3.8T
17．（1）4N；（2）18．（1），方向沿导轨向上；（2），方向沿导轨向上
19．（1）；（2）8.0V