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甘肃省张掖市某校2023-2024学年高三下学期模拟考试物理试题
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这是一份甘肃省张掖市某校2023-2024学年高三下学期模拟考试物理试题，共17页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷（选择题 共60分）
一、选择题：本题共10小题，每小题6分，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1∼6题只有一项符合题目要求，第7∼10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．如图所示，A、B、C、D、E、F分别为正六边形的六个顶点，O为正六边形的中心。两根分别固定在A、D两点且均垂直于正六边形所在平面的长直导线（图中未画出），通有大小相等、方向相反的恒定电流。则与B点磁感应强度相同的点是（ ）
A．O点B．C点C．E点D．F点
2．如图所示的电路中，在开关S闭合的状态下，有一带电油滴静止在电容器两极板中间，下列判断正确的是（ ）
A．保持开关闭合，若增大电容器两极板间的距离，则油滴将保持静止
B．保持开关闭合，若将滑动变阻器的滑片向下移动，则油滴将向下运动
C．断开开关S后，油滴将保持静止
D．断开开关S后，电阻上始终没有电流通过
3．在如图所示的图像中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某阻值为R的定值电阻的电压与电流的关系。现将电源与定值电阻连接成闭合电路，由图可知（ ）
A．电源的输出功率为6.0W
B．电源的路端电压为4.0V，电源的效率为66.7%
C．该电源的电动势为6.0V，电源内阻因发热损耗的功率为3.0W
D．用阻值比R大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率可能增大
4．如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电离子）沿垂直于磁场的方向射入磁场。把P、Q与定值电阻相连，下列说法正确的是（ ）
A．Q板的电势高于P板的电势
B．定值电阻中的电流由b流向a
C．若只改变磁场的强弱，则定值电阻中电流保持不变
D．若只增大离子的入射速度，则定值电阻中的电流增大
5．如图所示，一个正点电荷Q静止在正方形的一个顶点上，另一个带电质点P射入该区域时，仅受电场力的作用恰好能依次经过正方形的另外三个顶点a、b、c，则有（ ）
A．质点在a、b、c三处的加速度大小之比是
B．质点由a到b过程电势能减小，由b到c过程电场力做负功，在b点时动能最小
C．a、b、c三点电势高低及电场强度的大小关系是，
D．若改变带电质点在a处的速度大小和方向，则有可能使其在该电场中做类平抛运动
6．我国的超导托卡马克实验装置EAST（磁约束装置）在全球首次实现了上百秒的稳态高约束运行模式，为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。磁约束示意图如图所示，空间中存在磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场。时刻，带正电粒子由磁场中A点沿纸面内与水平方向成37°角、斜向右上方以大小为v的速度射入磁场。已知粒子的质量为m、电荷量为q，忽略粒子的重力，，。若粒子在磁场中做圆周运动的周期，则时刻粒子的位置至A点的距离为（ ）
A．B．C．D．
7．如图所示是判断检测电流大小是否发生变化的装置，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流成正比。现给金属材料制成的霍尔元件（其长、宽、高分别为a、b、d）通以恒定工作电流I，通过与霍尔元件连接的电压表的示数来判断的大小是否发生变化，下列说法正确的是（ ）
A．M端应与电压表的“负”接线柱相连
B．若要提高检测的灵敏度，可适当减小d
C．若要提高检测的灵敏度，可适当增大工作电流I
D．当霍尔元件尺寸和工作电流I不变时，电压表的示数变大，说明检测电流变小
8．如图所示，电荷量分别为、、、的4个点电荷固定于菱形的4个顶点上。以该菱形对角线的交点O为圆心的圆与其对角线相交于M、P、N、Q点。已知b、d之间的距离小于a、c之间的距离，则（ ）
A．M、N两点的电场强度相同
B．N点的电势高于P点的电势
C．N、P之间的电势差与P、M之间的电势差相等，即
D．电性为负的试探电荷在M点的电势能大于其在N点的电势能
9．如图所示，带正电的粒子以一定的初速度沿M、N两板的中线进入水平放置的带电平行金属板内，恰好沿N板的右边缘飞出，最终打在金属板右侧的屏幕上。已知金属板的长度及金属板右边缘至屏幕的水平距离均为L，M、N两板间距离为d，两板之间中线的延长线与屏幕的交点为O，带电粒子的质量为m、电荷量为q，不计粒子的重力。则（ ）
A．两板之间的电压为
B．粒子经过N板右边缘处的速度大小为
C．粒子在两板间运动的前一半时间和后一半时间内，电场力做功之比为
D．粒子打到屏幕上的位置与O点之间的距离为
10．如图所示，两根长度均为L的绝缘轻绳一端固定在O点，另一端分别与质量均为m的带电小球M、N相连。两小球均处于静止状态，与小球M相连的轻绳竖直，小球M紧靠在左侧竖直的绝缘墙壁上，其电荷量为Q，且保持不变；与小球N相连的轻绳与竖直方向成60°夹角，此时其电荷量为q。已知两小球均可视为点电荷，静电力常量为k，重力加速度为g。则（ ）
A．墙壁对小球M的弹力大小为mg
B．
C．若小球N的电荷量缓慢减少，M、N之间距离的平方与其电荷量成正比
D．若小球N的电荷量缓慢减少，当与小球N相连的轻绳与竖直方向的夹角为时，小球N的电荷量为
第Ⅱ卷（非选择题 共50分）
二、非选择题：本题共5小题，共50分。带﹡题目为能力提升题，分值不计入总分。
11．（6分）某物理学习小组欲组装一简易多用电表。所用电源电动势，内阻；表头的满偏电流，内阻；、、和是定值电阻，，（阻值范围）是滑动变阻器；A、B两端分别与红、黑表笔相连。该多用电表有5个挡位：直流电流和挡；“”的欧姆挡；直流电压0.6V挡和3V挡，其中3为欧姆挡，4为直流电压0.6V挡。
（1）请在图甲方框中将简易多用电表的电路图补充完整。
（2）根据题给条件可得______，______。
（3）关于该多用电表，下列说法正确的是______。（填正确答案标号）
A．每次使用多用电表更换挡位后均需调节指针定位螺丝，使电表指针对准直流电流的“0”刻度线
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整使电表指针指在表盘左侧“0”刻度线处
C．2挡电流表的内阻是1挡电流表内阻的2.5倍
D．5挡电压表的内阻是4挡电压表内阻的5倍
（4）已知表头电流为处对应欧姆表盘的刻度为“15”，则的阻值为______；某次测量电阻时该多用电表指针位置如图乙所示，则被测电阻的阻值为______。
12．（8分）某同学为测定一段粗细均匀、电阻率较小的电阻丝的电阻率，采用了如图甲所示的电路进行测量。
实验步骤如下：
a．改变电阻丝上的导电夹P的位置，重复测量，记录多组x、U、I的值。
b．用游标卡尺在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，求出平均值D。
c．调节电阻丝上的导电夹P的位置，用毫米刻度尺测量并记录导电夹P到电阻丝右端B的长度x；闭合开关S，记录电压表示数U、电流表示数I。
（1）上述实验步骤，正确的先后顺序应是______。
（2）若游标卡尺某次测量结果如图乙所示，其示数为______。
（3）根据多组测量得到的实验数据绘出图像如图丙所示，若图线斜率为k，则电阻丝的电阻率______（用已知或测量出的物理量的字母表示）；电流表内阻对电阻率的测量______（填“有”或“没有”）影响。
（4）用记录的数据绘制出图像如图丁所示，由图像可知电源的内阻______。（结果保留两位有效数字）
13．（10分）如图所示，时刻一质量为、电荷量为的带电粒子以大小为的速度从MN连线上的P点竖直向上射入水平向右的匀强电场中。时粒子运动至MN上的Q点（图中未标出）。已知与水平方向的夹角为，粒子的重力忽略不计，。求：
（1）电场强度的大小；
（2）粒子在Q点的速度v的大小及P、Q两点之间的电势差；
（3）粒子到达Q点之前，其运动轨迹与之间的最大距离d。
14．（12分）如图所示，直角三角形内存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场；直角三角形内存在竖直向下的匀强电场。时刻，一质量为m，电荷量为q的带正电粒子由AP上的K点以一定的初速度沿PA方向射入匀强电场，粒子经AC的中点N垂直于AC射入磁场区域且恰好未从MC边射出磁场。已知AM、PC边长均为L，AC边长为2L，不计粒子重力，各边界均为理想边界。求：
（1）粒子在磁场中运动时速度的大小；
（2）电场强度的大小；
（3）从时刻至粒子射出磁场所经历的时间。
15．（14分）科学研究的过程中常利用电磁场来控制带电粒子的轨迹。如图所示，在平面的第三象限内存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小，第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小，第四象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场，在x轴上N点处有一垂直x轴的足够长的挡板。质量为m、电荷量为q的带正电粒子从点由静止释放，经点进入第四象限，此后经点进入第一象限。不计粒子的重力，忽略粒子间的相互作用，粒子打在挡板上立即被吸收。
（1）求第四象限内匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）若带电粒子经过第一象限匀强电场偏转后直接垂直打在挡板上，求带电粒子从P点释放到垂直打在挡板上经历的时间t。
﹡在如图所示的平面直角坐标系中，第二象限有沿y轴负方向、电场强度大小为的匀强电场，一比荷为的带正电粒子以速度沿x轴正方向从P点进入第二象限的匀强电场，P点到y轴的距离为，粒子到达坐标原点O时速度方向与x轴正方向成30°并进入第四象限。第四象限有沿y轴正方向的匀强电场，其电场强度大小为。第一象限的范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场。已知坐标轴单位为米（m），不计粒子重力和电场、磁场的边际效应。
（1）求电场强度的大小；
（2）求粒子从坐标原点O进入第四象限后，第一次经过x轴时的坐标；
（3）若粒子要经过坐标为的Q点，则磁感应强度大小为多少?
参考答案
一、选择题
1．C 【解析】根据安培定则，固定在A点的导线在B点产生的磁感应强度与固定在D点的导线在E点产生的磁感应强度大小相同、方向相同；固定在D点的导线在B点产生的磁感应强度与固定在A点的导线在E点产生的磁感应强度大小相同、方向相同；根据磁场的叠加原理知，与B点磁感应强度相同的点是E点。同理可知，O点、C点、F点磁感应强度与B点磁感应强度不相同，C正确。
2．B 【解析】在初始状态下油滴保持静止，受到的电场力和重力是一对平衡力；保持开关闭合，两极板间的电势差恒定不变，若增大电容器两极板间的距离，根据可知两极板间的电场强度减小，则油受到的电场力减小，则重力大于电场力，合力向下，粒子将向下运动，A错误；保持开关闭合，若将滑动变阻器的滑片向下移动，R连入电路的电阻增大，总电阻增大，总电流减小，故两端电压减小，所以并联支路两端的电压增大，故通过的电流增大，而总电流减小，所以通过的电流减小，即两端电压减小，故滑动变阻器两极板间的电势差减小，根据可知两极板间的电场强度减小，则油滴受到的电场力减小，则重力大于电场力，合力向下，粒子将向下运动，B正确；断开开关S瞬间，电容器放电，与电容器能形成闭合回路，故中的电流不为零，电容器放电，两极板间的电场强度减小，油滴将向下运动，C、D错误。
3．B 【解析】交点坐标表示回路电流和电压，其对应的面积表示电源的输出功率，电源的输出功率为，A错误；电源的路端电压为，电源的效率为，B正确；该电源的电动势为6.0V，电源的内阻为，，C错误；根据图像，外电阻为，内电阻为，用阻值比R大的电阻与该电源组成闭合回路，外电阻大于电源的内阻，电源的输出功率减小，D错误。
4．D 【解析】根据左手定则可知，正电荷向上偏转，P板的电势高于Q板的电势，定值电阻中的电流由a流向b，A、B错误；发电机未接通时，内部的电场力与洛伦兹力平衡，有，因此电动势的大小，若只改变磁场的强弱，电动势的大小改变，定值电阻中的电流大小发生变化；若只增大离子的入射速度，电动势增大，定值电阻中的电流增大，C错误，D正确。
5．C 【解析】由图可知，代入库仑定律，可得；而a点与c点的电场力相等，由可知，加速度之比应为，A错误；电荷受到的合力指向轨迹的内侧，根据轨迹弯曲方向判断出粒子与固定在正方形一个顶点上的点电荷是异种电荷，它们之间存在引力，所以质点由a到b过程电场力做负功，电势能增加，动能减小；由b到c过程电场力做正功，动能增大，在b点时动能最小，B错误；根据点电荷的电场线的特点，Q与a、c距离相等，都小于Q与b的距离，故b点的电势低于a、c两点的电势，有，，C正确；因为是点电荷形成的电场，电场力是变力，所以带电粒子不可能做类平抛运动，D错误。
6．D 【解析】粒子在水平方向上做匀速直线运动，在垂直于纸面的方向上做匀速圆周运动，粒子的轨迹为螺旋线。时刻粒子在水平方向上的位移为；由题可知粒子在垂直于纸面方向上做圆周运动的周期为T，轨迹半径，时刻粒子在垂直于纸面方向的位移为，故粒子在此时至A点的距离为，D正确。
7．BC 【解析】根据右手螺旋定则可知检测电流产生的磁场方向向下，磁感线在磁芯中沿逆时针方向，可知霍尔元件所在位置的磁场方向向上，由于霍尔元件中的载流子为电子，可知电子移动方向与工作电流方向相反，根据左手定则可知，电子在N端积累，则N端为负极，故M端应与电压表的正接线柱相接，A错误；设霍尔元件单位体积内电子数量为n，电子移动速度为v，则时间内通过截面的电荷量为，得，由于M、N之间存在电势差，则M、N之间的电场强度为，电子所受沿b边方向的电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反，即，联立解得，因此若要提高灵敏度，则可适当减小d，增大工作电流I，B、C正确；当霍尔元件尺寸和工作电流I不变时，根据，可知电压表示数变大，磁感应强度B变大，则检测电流变大，D错误。
8．ABD 【解析】仅有a、c两点的点电荷单独作用时，M、N两点的电场强度大小方向均相同，仅有b、d两点的点电荷单独作用时，M、N两点的电场强度大小方向也相同，由此可知M、N两点的电场强度相同，A正确；N、O之间的电势差是由b、d两点的点电荷作用时产生的，P、O之间的电势差是由a、c两点的点电荷作用时产生的，b、d连线上N、O之间的平均电场强度大于a、c连线上P、O之间的平均电场强度，结合可知，故，B正确；当仅有b、d两点的点电荷单独作用时，当仅有a、c两点的点电荷单独作用时，，综上可得，C错误；由题可知N点的电势高于M点的电势，故负的试探电荷在M点的电势能大于其在N点的电势能，D正确。
9．BD 【解析】粒子在两板之间运动的时间为，粒子在竖直方向上有，解得，A错误；粒子在N板右边缘处速度在竖直方向上的分速度，在该点的速度为，B正确；粒子在两板间运动的过程中，前一半时间和后一半时间其竖直方向上的位移之比为，故电场力做功之比为，C错误；结合，解得，D正确。
10．BD 【解析】对N球受力分析可知最初M、N之间的库仑力大小为，对小球M受力分析可知，A错误；结合，得出，B正确；设M、N之间的距离为x，由力的三角形与几何三角形相似可知，存在，可得，可知小球N电荷量缓慢减少的过程中，其电荷量与M、N之间距离的立方成正比，C错误；当与小球N相连的轻绳与竖直方向的夹角为时，，故，D正确。
二、非选择题
11．（1）见解析图（1分）
（2）40（1分） 510（1分）
（3）D（1分）
（4）1409.9（1分） 1900（1分）
【解析】（1）简易多用电表由表头、电源、滑动变阻器等组成，要注意黑表笔连接电源的正极；4挡电压表的内阻为，5挡电压表的内阻为，由可知，应与4相连接，应与5相连接。电路图如图所示：
（2）由题可知，，则，，可知，；4挡上表头与、并联后的电阻为，故。
（3）使用多用电表之前，若指针未指在直流电流挡的0刻度线处，应进行机械调零，调节一次即可，A错误；欧姆调零应使电表指针指在表盘右侧“0”刻度线处，B错误；1挡电流表的内阻为，可知2挡电流表的内阻并非1挡电流表内阻的2.5倍，C错误；由（1）可知，D正确。
（4）由题可知中值电阻为，故欧姆表的内阻，则，得出，指针指到“19”刻度处，故被测电阻的阻值为。
12．（1）bca（2分）
（2）9.55（1分）
（3）（2分） 没有（1分）
（4）0.50（2分）
【解析】（1）实验步骤为先用游标卡尺在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，求出平均值D；然后调节电阻丝上的导电夹P的位置，用毫米刻度尺测量并记录导电夹P到电阻丝右端B的长度x；闭合开关S，记录电压表示数U、电流表示数I；再改变电阻丝上的导电夹P的位置，重复测量，记录多组x、U、I的值。顺序为bca。
（2）游标卡尺的示数为。
（3）由欧姆定律得，由电阻定律得，整理得，可得，则，根据，可知电流表的内阻对电阻率的测量没有影响。
（4）根据闭合电路欧姆定律得，可知图像斜率的绝对值表示电源内阻。
13．（1）
（2）
（3）
【解析】（1）设粒子在水平方向上的位移为x，在竖直方向上的位移为y，粒子在Q点的水平速度为，运动时间为t，则有
由几何关系得
由牛顿运动定律有 （2分）
可得（1分）
（2）根据（1分）
得出（1分）
由动能定理可知（1分）
解得（1分）
（3）将粒子的初速度、加速度分别沿和垂直于分解，设初速度在垂直于方向的分速度为，加速度沿垂直于方向的分量为，则有
结合运动学公式，有（2分）
解得（1分）
14．（1） （2） （3）
【解析】（1）由题可知粒子在磁场中的运动轨迹与边相切，设其运动轨迹圆心为O，，
由几何关系可知（1分）
解得（1分）
可知O与A点重合，粒子由M点射出磁场根据洛伦兹力提供向心力有（1分）
解得（1分）
（2）由题可知粒子由K点运动至N点，速度的偏转角为60°
由牛顿第二定律可知（1分）
由运动学规律有（1分）
解得（1分）
（3）设粒子在电场中运动的时间为，在磁场中运动的时间为
由（1分）
解得（1分）
粒子在磁场中运动的圆心角为60°
由 解得（1分）
（1分）
解得（1分）
15．（1） （2）
【解析】（1）粒子在第三象限做匀加速直线运动，由动能定理得（1分）
解得（1分）
作出带电粒子的运动轨迹如图所示
由几何关系得（2分）
解得（1分）
由洛伦兹力提供向心力得（1分）
解得（1分）
（2）带电粒子在第三象限内做匀加速直线运动，由动量定理有（1分）
解得（1分）
带电粒子在第四象限内做匀速圆周运动，由几何关系得（1分）
粒子做圆周运动的时间（1分）
带电粒子在第一象限内做匀变速曲线运动，由动量定理有（1分）
带电粒子从P点释放到垂直打在挡板上经历的时间（1分）
联立解得（1分）
﹡（1） （2）
（3）磁感应强度大小可以取，，，
【解析】（1）粒子沿x轴正方向从P点进入第二象限的匀强电场，粒子在电场中做类平抛运动，经原点O时速度方向与x轴正方向成30°，如图所示，由类平抛运动特点可知，在水平方向有
粒子运动到原点O的时间
在y轴方向，粒子沿y轴负方向做匀加速直线运动，则有
解得
（2）粒子在第四象限，沿x轴方向做匀速直线运动，沿y轴负方向先做匀减速直线运动，速度减到零，后沿y轴正方向做匀加速直线运动，运动到x轴时，竖直方向速度大小达到，则有
粒子返回到x轴所用时间
粒子在x轴方向的位移
则粒子第一次经x轴时的坐标是
（3）粒子离开第四象限时电场对粒子做功为0，则粒子速度大小不变
方向变为与x轴正方向夹角为30°，斜向右上。粒子从离开第四象限到磁场所用时间为
粒子在水平方向的位移
粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有
解得
由几何关系可知，粒子离开磁场时N点到M点间距
粒子要经过Q点，则粒子不能从磁场上边界射出，不能再射入第二象限，则
解得
（i）若粒子经过磁场偏转，从x轴上方经过Q点，有（，2，3，…）
解得（，2，3，…）
由于，则或者5
当时，磁感应强度大小为
当时，磁感应强度大小为
（ii）当粒子经过电场偏转，从x轴下方经过Q点时，有
（，2，3，…）
则（，2，3，…）
由于，则n可以取4，5，则磁感应强度大小分别为，
综上，磁感应强度大小可以取，，，
第Ⅰ卷（选择题 共60分）
一、选择题：本题共10小题，每小题6分，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1∼6题只有一项符合题目要求，第7∼10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．如图所示，A、B、C、D、E、F分别为正六边形的六个顶点，O为正六边形的中心。两根分别固定在A、D两点且均垂直于正六边形所在平面的长直导线（图中未画出），通有大小相等、方向相反的恒定电流。则与B点磁感应强度相同的点是（ ）
A．O点B．C点C．E点D．F点
2．如图所示的电路中，在开关S闭合的状态下，有一带电油滴静止在电容器两极板中间，下列判断正确的是（ ）
A．保持开关闭合，若增大电容器两极板间的距离，则油滴将保持静止
B．保持开关闭合，若将滑动变阻器的滑片向下移动，则油滴将向下运动
C．断开开关S后，油滴将保持静止
D．断开开关S后，电阻上始终没有电流通过
3．在如图所示的图像中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某阻值为R的定值电阻的电压与电流的关系。现将电源与定值电阻连接成闭合电路，由图可知（ ）
A．电源的输出功率为6.0W
B．电源的路端电压为4.0V，电源的效率为66.7%
C．该电源的电动势为6.0V，电源内阻因发热损耗的功率为3.0W
D．用阻值比R大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率可能增大
4．如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电离子）沿垂直于磁场的方向射入磁场。把P、Q与定值电阻相连，下列说法正确的是（ ）
A．Q板的电势高于P板的电势
B．定值电阻中的电流由b流向a
C．若只改变磁场的强弱，则定值电阻中电流保持不变
D．若只增大离子的入射速度，则定值电阻中的电流增大
5．如图所示，一个正点电荷Q静止在正方形的一个顶点上，另一个带电质点P射入该区域时，仅受电场力的作用恰好能依次经过正方形的另外三个顶点a、b、c，则有（ ）
A．质点在a、b、c三处的加速度大小之比是
B．质点由a到b过程电势能减小，由b到c过程电场力做负功，在b点时动能最小
C．a、b、c三点电势高低及电场强度的大小关系是，
D．若改变带电质点在a处的速度大小和方向，则有可能使其在该电场中做类平抛运动
6．我国的超导托卡马克实验装置EAST（磁约束装置）在全球首次实现了上百秒的稳态高约束运行模式，为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。磁约束示意图如图所示，空间中存在磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场。时刻，带正电粒子由磁场中A点沿纸面内与水平方向成37°角、斜向右上方以大小为v的速度射入磁场。已知粒子的质量为m、电荷量为q，忽略粒子的重力，，。若粒子在磁场中做圆周运动的周期，则时刻粒子的位置至A点的距离为（ ）
A．B．C．D．
7．如图所示是判断检测电流大小是否发生变化的装置，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流成正比。现给金属材料制成的霍尔元件（其长、宽、高分别为a、b、d）通以恒定工作电流I，通过与霍尔元件连接的电压表的示数来判断的大小是否发生变化，下列说法正确的是（ ）
A．M端应与电压表的“负”接线柱相连
B．若要提高检测的灵敏度，可适当减小d
C．若要提高检测的灵敏度，可适当增大工作电流I
D．当霍尔元件尺寸和工作电流I不变时，电压表的示数变大，说明检测电流变小
8．如图所示，电荷量分别为、、、的4个点电荷固定于菱形的4个顶点上。以该菱形对角线的交点O为圆心的圆与其对角线相交于M、P、N、Q点。已知b、d之间的距离小于a、c之间的距离，则（ ）
A．M、N两点的电场强度相同
B．N点的电势高于P点的电势
C．N、P之间的电势差与P、M之间的电势差相等，即
D．电性为负的试探电荷在M点的电势能大于其在N点的电势能
9．如图所示，带正电的粒子以一定的初速度沿M、N两板的中线进入水平放置的带电平行金属板内，恰好沿N板的右边缘飞出，最终打在金属板右侧的屏幕上。已知金属板的长度及金属板右边缘至屏幕的水平距离均为L，M、N两板间距离为d，两板之间中线的延长线与屏幕的交点为O，带电粒子的质量为m、电荷量为q，不计粒子的重力。则（ ）
A．两板之间的电压为
B．粒子经过N板右边缘处的速度大小为
C．粒子在两板间运动的前一半时间和后一半时间内，电场力做功之比为
D．粒子打到屏幕上的位置与O点之间的距离为
10．如图所示，两根长度均为L的绝缘轻绳一端固定在O点，另一端分别与质量均为m的带电小球M、N相连。两小球均处于静止状态，与小球M相连的轻绳竖直，小球M紧靠在左侧竖直的绝缘墙壁上，其电荷量为Q，且保持不变；与小球N相连的轻绳与竖直方向成60°夹角，此时其电荷量为q。已知两小球均可视为点电荷，静电力常量为k，重力加速度为g。则（ ）
A．墙壁对小球M的弹力大小为mg
B．
C．若小球N的电荷量缓慢减少，M、N之间距离的平方与其电荷量成正比
D．若小球N的电荷量缓慢减少，当与小球N相连的轻绳与竖直方向的夹角为时，小球N的电荷量为
第Ⅱ卷（非选择题 共50分）
二、非选择题：本题共5小题，共50分。带﹡题目为能力提升题，分值不计入总分。
11．（6分）某物理学习小组欲组装一简易多用电表。所用电源电动势，内阻；表头的满偏电流，内阻；、、和是定值电阻，，（阻值范围）是滑动变阻器；A、B两端分别与红、黑表笔相连。该多用电表有5个挡位：直流电流和挡；“”的欧姆挡；直流电压0.6V挡和3V挡，其中3为欧姆挡，4为直流电压0.6V挡。
（1）请在图甲方框中将简易多用电表的电路图补充完整。
（2）根据题给条件可得______，______。
（3）关于该多用电表，下列说法正确的是______。（填正确答案标号）
A．每次使用多用电表更换挡位后均需调节指针定位螺丝，使电表指针对准直流电流的“0”刻度线
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整使电表指针指在表盘左侧“0”刻度线处
C．2挡电流表的内阻是1挡电流表内阻的2.5倍
D．5挡电压表的内阻是4挡电压表内阻的5倍
（4）已知表头电流为处对应欧姆表盘的刻度为“15”，则的阻值为______；某次测量电阻时该多用电表指针位置如图乙所示，则被测电阻的阻值为______。
12．（8分）某同学为测定一段粗细均匀、电阻率较小的电阻丝的电阻率，采用了如图甲所示的电路进行测量。
实验步骤如下：
a．改变电阻丝上的导电夹P的位置，重复测量，记录多组x、U、I的值。
b．用游标卡尺在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，求出平均值D。
c．调节电阻丝上的导电夹P的位置，用毫米刻度尺测量并记录导电夹P到电阻丝右端B的长度x；闭合开关S，记录电压表示数U、电流表示数I。
（1）上述实验步骤，正确的先后顺序应是______。
（2）若游标卡尺某次测量结果如图乙所示，其示数为______。
（3）根据多组测量得到的实验数据绘出图像如图丙所示，若图线斜率为k，则电阻丝的电阻率______（用已知或测量出的物理量的字母表示）；电流表内阻对电阻率的测量______（填“有”或“没有”）影响。
（4）用记录的数据绘制出图像如图丁所示，由图像可知电源的内阻______。（结果保留两位有效数字）
13．（10分）如图所示，时刻一质量为、电荷量为的带电粒子以大小为的速度从MN连线上的P点竖直向上射入水平向右的匀强电场中。时粒子运动至MN上的Q点（图中未标出）。已知与水平方向的夹角为，粒子的重力忽略不计，。求：
（1）电场强度的大小；
（2）粒子在Q点的速度v的大小及P、Q两点之间的电势差；
（3）粒子到达Q点之前，其运动轨迹与之间的最大距离d。
14．（12分）如图所示，直角三角形内存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场；直角三角形内存在竖直向下的匀强电场。时刻，一质量为m，电荷量为q的带正电粒子由AP上的K点以一定的初速度沿PA方向射入匀强电场，粒子经AC的中点N垂直于AC射入磁场区域且恰好未从MC边射出磁场。已知AM、PC边长均为L，AC边长为2L，不计粒子重力，各边界均为理想边界。求：
（1）粒子在磁场中运动时速度的大小；
（2）电场强度的大小；
（3）从时刻至粒子射出磁场所经历的时间。
15．（14分）科学研究的过程中常利用电磁场来控制带电粒子的轨迹。如图所示，在平面的第三象限内存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小，第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小，第四象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场，在x轴上N点处有一垂直x轴的足够长的挡板。质量为m、电荷量为q的带正电粒子从点由静止释放，经点进入第四象限，此后经点进入第一象限。不计粒子的重力，忽略粒子间的相互作用，粒子打在挡板上立即被吸收。
（1）求第四象限内匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）若带电粒子经过第一象限匀强电场偏转后直接垂直打在挡板上，求带电粒子从P点释放到垂直打在挡板上经历的时间t。
﹡在如图所示的平面直角坐标系中，第二象限有沿y轴负方向、电场强度大小为的匀强电场，一比荷为的带正电粒子以速度沿x轴正方向从P点进入第二象限的匀强电场，P点到y轴的距离为，粒子到达坐标原点O时速度方向与x轴正方向成30°并进入第四象限。第四象限有沿y轴正方向的匀强电场，其电场强度大小为。第一象限的范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场。已知坐标轴单位为米（m），不计粒子重力和电场、磁场的边际效应。
（1）求电场强度的大小；
（2）求粒子从坐标原点O进入第四象限后，第一次经过x轴时的坐标；
（3）若粒子要经过坐标为的Q点，则磁感应强度大小为多少?
参考答案
一、选择题
1．C 【解析】根据安培定则，固定在A点的导线在B点产生的磁感应强度与固定在D点的导线在E点产生的磁感应强度大小相同、方向相同；固定在D点的导线在B点产生的磁感应强度与固定在A点的导线在E点产生的磁感应强度大小相同、方向相同；根据磁场的叠加原理知，与B点磁感应强度相同的点是E点。同理可知，O点、C点、F点磁感应强度与B点磁感应强度不相同，C正确。
2．B 【解析】在初始状态下油滴保持静止，受到的电场力和重力是一对平衡力；保持开关闭合，两极板间的电势差恒定不变，若增大电容器两极板间的距离，根据可知两极板间的电场强度减小，则油受到的电场力减小，则重力大于电场力，合力向下，粒子将向下运动，A错误；保持开关闭合，若将滑动变阻器的滑片向下移动，R连入电路的电阻增大，总电阻增大，总电流减小，故两端电压减小，所以并联支路两端的电压增大，故通过的电流增大，而总电流减小，所以通过的电流减小，即两端电压减小，故滑动变阻器两极板间的电势差减小，根据可知两极板间的电场强度减小，则油滴受到的电场力减小，则重力大于电场力，合力向下，粒子将向下运动，B正确；断开开关S瞬间，电容器放电，与电容器能形成闭合回路，故中的电流不为零，电容器放电，两极板间的电场强度减小，油滴将向下运动，C、D错误。
3．B 【解析】交点坐标表示回路电流和电压，其对应的面积表示电源的输出功率，电源的输出功率为，A错误；电源的路端电压为，电源的效率为，B正确；该电源的电动势为6.0V，电源的内阻为，，C错误；根据图像，外电阻为，内电阻为，用阻值比R大的电阻与该电源组成闭合回路，外电阻大于电源的内阻，电源的输出功率减小，D错误。
4．D 【解析】根据左手定则可知，正电荷向上偏转，P板的电势高于Q板的电势，定值电阻中的电流由a流向b，A、B错误；发电机未接通时，内部的电场力与洛伦兹力平衡，有，因此电动势的大小，若只改变磁场的强弱，电动势的大小改变，定值电阻中的电流大小发生变化；若只增大离子的入射速度，电动势增大，定值电阻中的电流增大，C错误，D正确。
5．C 【解析】由图可知，代入库仑定律，可得；而a点与c点的电场力相等，由可知，加速度之比应为，A错误；电荷受到的合力指向轨迹的内侧，根据轨迹弯曲方向判断出粒子与固定在正方形一个顶点上的点电荷是异种电荷，它们之间存在引力，所以质点由a到b过程电场力做负功，电势能增加，动能减小；由b到c过程电场力做正功，动能增大，在b点时动能最小，B错误；根据点电荷的电场线的特点，Q与a、c距离相等，都小于Q与b的距离，故b点的电势低于a、c两点的电势，有，，C正确；因为是点电荷形成的电场，电场力是变力，所以带电粒子不可能做类平抛运动，D错误。
6．D 【解析】粒子在水平方向上做匀速直线运动，在垂直于纸面的方向上做匀速圆周运动，粒子的轨迹为螺旋线。时刻粒子在水平方向上的位移为；由题可知粒子在垂直于纸面方向上做圆周运动的周期为T，轨迹半径，时刻粒子在垂直于纸面方向的位移为，故粒子在此时至A点的距离为，D正确。
7．BC 【解析】根据右手螺旋定则可知检测电流产生的磁场方向向下，磁感线在磁芯中沿逆时针方向，可知霍尔元件所在位置的磁场方向向上，由于霍尔元件中的载流子为电子，可知电子移动方向与工作电流方向相反，根据左手定则可知，电子在N端积累，则N端为负极，故M端应与电压表的正接线柱相接，A错误；设霍尔元件单位体积内电子数量为n，电子移动速度为v，则时间内通过截面的电荷量为，得，由于M、N之间存在电势差，则M、N之间的电场强度为，电子所受沿b边方向的电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反，即，联立解得，因此若要提高灵敏度，则可适当减小d，增大工作电流I，B、C正确；当霍尔元件尺寸和工作电流I不变时，根据，可知电压表示数变大，磁感应强度B变大，则检测电流变大，D错误。
8．ABD 【解析】仅有a、c两点的点电荷单独作用时，M、N两点的电场强度大小方向均相同，仅有b、d两点的点电荷单独作用时，M、N两点的电场强度大小方向也相同，由此可知M、N两点的电场强度相同，A正确；N、O之间的电势差是由b、d两点的点电荷作用时产生的，P、O之间的电势差是由a、c两点的点电荷作用时产生的，b、d连线上N、O之间的平均电场强度大于a、c连线上P、O之间的平均电场强度，结合可知，故，B正确；当仅有b、d两点的点电荷单独作用时，当仅有a、c两点的点电荷单独作用时，，综上可得，C错误；由题可知N点的电势高于M点的电势，故负的试探电荷在M点的电势能大于其在N点的电势能，D正确。
9．BD 【解析】粒子在两板之间运动的时间为，粒子在竖直方向上有，解得，A错误；粒子在N板右边缘处速度在竖直方向上的分速度，在该点的速度为，B正确；粒子在两板间运动的过程中，前一半时间和后一半时间其竖直方向上的位移之比为，故电场力做功之比为，C错误；结合，解得，D正确。
10．BD 【解析】对N球受力分析可知最初M、N之间的库仑力大小为，对小球M受力分析可知，A错误；结合，得出，B正确；设M、N之间的距离为x，由力的三角形与几何三角形相似可知，存在，可得，可知小球N电荷量缓慢减少的过程中，其电荷量与M、N之间距离的立方成正比，C错误；当与小球N相连的轻绳与竖直方向的夹角为时，，故，D正确。
二、非选择题
11．（1）见解析图（1分）
（2）40（1分） 510（1分）
（3）D（1分）
（4）1409.9（1分） 1900（1分）
【解析】（1）简易多用电表由表头、电源、滑动变阻器等组成，要注意黑表笔连接电源的正极；4挡电压表的内阻为，5挡电压表的内阻为，由可知，应与4相连接，应与5相连接。电路图如图所示：
（2）由题可知，，则，，可知，；4挡上表头与、并联后的电阻为，故。
（3）使用多用电表之前，若指针未指在直流电流挡的0刻度线处，应进行机械调零，调节一次即可，A错误；欧姆调零应使电表指针指在表盘右侧“0”刻度线处，B错误；1挡电流表的内阻为，可知2挡电流表的内阻并非1挡电流表内阻的2.5倍，C错误；由（1）可知，D正确。
（4）由题可知中值电阻为，故欧姆表的内阻，则，得出，指针指到“19”刻度处，故被测电阻的阻值为。
12．（1）bca（2分）
（2）9.55（1分）
（3）（2分） 没有（1分）
（4）0.50（2分）
【解析】（1）实验步骤为先用游标卡尺在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，求出平均值D；然后调节电阻丝上的导电夹P的位置，用毫米刻度尺测量并记录导电夹P到电阻丝右端B的长度x；闭合开关S，记录电压表示数U、电流表示数I；再改变电阻丝上的导电夹P的位置，重复测量，记录多组x、U、I的值。顺序为bca。
（2）游标卡尺的示数为。
（3）由欧姆定律得，由电阻定律得，整理得，可得，则，根据，可知电流表的内阻对电阻率的测量没有影响。
（4）根据闭合电路欧姆定律得，可知图像斜率的绝对值表示电源内阻。
13．（1）
（2）
（3）
【解析】（1）设粒子在水平方向上的位移为x，在竖直方向上的位移为y，粒子在Q点的水平速度为，运动时间为t，则有
由几何关系得
由牛顿运动定律有 （2分）
可得（1分）
（2）根据（1分）
得出（1分）
由动能定理可知（1分）
解得（1分）
（3）将粒子的初速度、加速度分别沿和垂直于分解，设初速度在垂直于方向的分速度为，加速度沿垂直于方向的分量为，则有
结合运动学公式，有（2分）
解得（1分）
14．（1） （2） （3）
【解析】（1）由题可知粒子在磁场中的运动轨迹与边相切，设其运动轨迹圆心为O，，
由几何关系可知（1分）
解得（1分）
可知O与A点重合，粒子由M点射出磁场根据洛伦兹力提供向心力有（1分）
解得（1分）
（2）由题可知粒子由K点运动至N点，速度的偏转角为60°
由牛顿第二定律可知（1分）
由运动学规律有（1分）
解得（1分）
（3）设粒子在电场中运动的时间为，在磁场中运动的时间为
由（1分）
解得（1分）
粒子在磁场中运动的圆心角为60°
由 解得（1分）
（1分）
解得（1分）
15．（1） （2）
【解析】（1）粒子在第三象限做匀加速直线运动，由动能定理得（1分）
解得（1分）
作出带电粒子的运动轨迹如图所示
由几何关系得（2分）
解得（1分）
由洛伦兹力提供向心力得（1分）
解得（1分）
（2）带电粒子在第三象限内做匀加速直线运动，由动量定理有（1分）
解得（1分）
带电粒子在第四象限内做匀速圆周运动，由几何关系得（1分）
粒子做圆周运动的时间（1分）
带电粒子在第一象限内做匀变速曲线运动，由动量定理有（1分）
带电粒子从P点释放到垂直打在挡板上经历的时间（1分）
联立解得（1分）
﹡（1） （2）
（3）磁感应强度大小可以取，，，
【解析】（1）粒子沿x轴正方向从P点进入第二象限的匀强电场，粒子在电场中做类平抛运动，经原点O时速度方向与x轴正方向成30°，如图所示，由类平抛运动特点可知，在水平方向有
粒子运动到原点O的时间
在y轴方向，粒子沿y轴负方向做匀加速直线运动，则有
解得
（2）粒子在第四象限，沿x轴方向做匀速直线运动，沿y轴负方向先做匀减速直线运动，速度减到零，后沿y轴正方向做匀加速直线运动，运动到x轴时，竖直方向速度大小达到，则有
粒子返回到x轴所用时间
粒子在x轴方向的位移
则粒子第一次经x轴时的坐标是
（3）粒子离开第四象限时电场对粒子做功为0，则粒子速度大小不变
方向变为与x轴正方向夹角为30°，斜向右上。粒子从离开第四象限到磁场所用时间为
粒子在水平方向的位移
粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有
解得
由几何关系可知，粒子离开磁场时N点到M点间距
粒子要经过Q点，则粒子不能从磁场上边界射出，不能再射入第二象限，则
解得
（i）若粒子经过磁场偏转，从x轴上方经过Q点，有（，2，3，…）
解得（，2，3，…）
由于，则或者5
当时，磁感应强度大小为
当时，磁感应强度大小为
（ii）当粒子经过电场偏转，从x轴下方经过Q点时，有
（，2，3，…）
则（，2，3，…）
由于，则n可以取4，5，则磁感应强度大小分别为，
综上，磁感应强度大小可以取，，，
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