河北省衡水市安平中学2023-2024学年高二上学期第三次月考物理试题

这是一份河北省衡水市安平中学2023-2024学年高二上学期第三次月考物理试题，共11页。试卷主要包含了单选题，多项选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。

本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页。时量75分钟，满分100分。
一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.下列说法正确的是（ ）
A.一运动电荷在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
B.安培力的方向一定与通电导线垂直，但与磁场方向不一定垂直
C.洛伦兹力的方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向不一定与电荷速度方向垂直
D.由知，通电直导线垂直于磁场方向放置，B与通电直导线所受的安培力F成正比，与通电导线I、L的乘积成反比
2. 如图所示，电场中某区域的电场线分布，a、b是电场中的两点，则（ ）
A. a点的场强比b点小
B. 负的点电荷在a点具有的电势能一定为负值
C. 电子由a点运动到b点，电势能变大
D. 正电荷在a点由静止释放，它只在静电力作用下运动的轨迹与电场线一致
3.计算机键盘每个按键下面都连有两块小金属片，两块金属片之间有一定的空气间隙，组成一个可变电容器，如图所示。当键盘连接电源不断电，按下某个按键时，与之相连的电子线路就发出该按键相关的信号。松开按键时，则（ ）
电容器的电容变小
B.极板的电量变大
C.两极板间的电压变小
D.两极板间的场强变大
4.如图所示，“L”型导线abc固定并垂直于磁场放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中.已知ab=bc=l，ab垂直bc.导线通入恒定电流I时，导线abc受到的安培力大小为（ ）
A. BIlB. BIl
C. 2BIlD. BIl
5. 等腰梯形的顶点上分别固定了三个点电荷，电量及电性如图所示，梯形边长，则连线的中点处的场强大小为（静电力常数为）（ ）
0B.
C. D.
6．扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。下表是某款扫地机器人的一些重要参数。根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
A．扫地机器人正常工作时的电流约为2.25A
B．工作时电池把电能转化为化学能
C．扫地机器人充满电后一次工作时间约为1.7h
D．电池充满电时储存的电能大约为5200mAh
7．质量为m、电荷量为q的带正电小球，从倾角为的粗糙绝缘斜面（）上由静止下滑，斜面足够长，整个斜面置于方向垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，重力加速度为g。带电小球运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球在斜面上运动时做匀加速直线运动
B．小球在斜面上运动时做加速度减小的加速运动
C．小球在斜面上运动过程中最小加速度为gsinθ
D．小球在斜面上下滑过程中，小球的最大速率为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.在如图所示的电路中，将开关S闭合，灯泡正常工作，导线MM'与NN'互相平行，a点与两导线共面且到两导线距离相等，则下列说法正确的是（ ）
A.两段导线互相吸引
B.两段导线互相排斥
C.两段导线在a点处产生的磁场方向垂直两导线平面向下
D.两段导线在a点处产生的磁场方向垂直两导线平面向上
9.如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极接电源的正极做“旋转液体实验”，其中蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁铁上方为S极。电源的电动势，内阻未知，限流电阻。闭合开关S后，当导电液体旋转稳定时理想电压表的示数恒为3.5V，理想电流表示数为0.5A。则（ ）
从上往下看，液体顺时针旋转
B.玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为
C.电源的总电功率为1.75W
D.电源内阻为0.2Ω；
10．如图所示，厚度为h、宽度为d的某种半导体板，放在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．当电流通过导体板时，在导体板的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，上、下表面之间的电势差U、电流I和B的关系为，式中的比例系数k称为霍尔系数。设电流I（方向如图）是由带正电荷的空穴定向移动形成的，导体中单位体积中空穴的个数为n，空穴定向移动的速率为v，电荷量为e。下列说法正确的是（ ）
A．上表面的电势比下表面高B．导体板之间的电场强度
C．霍尔系数k的大小与d、h有关D．霍尔系数k的大小与n、e有关
二、实验题（本题共2小题，共15分）
11.（6分）如图所示，是研究电磁感应现象的实验装置，已知电流表的电流从正极流入时指针向右偏转，装置已完整连接且能正常工作.
（1）磁铁插入螺线管或从螺线管中拔出来的过程，可以看到，磁铁相对于螺线管运动的时候，电流表的指针 （选填“偏转”或“不偏转”），表明螺线管中 （选填“有电流”或“无电流”）产生.
（2）如图，N极向上抽出线圈的过程，电流表指针将 （选填“向右偏”转或“向左偏转”），感应电流在线圈中心产生的磁场方向为 （选填“向上”或“向下”），表明感应电流的磁场对原磁通的作用是 .
12.(9分)某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：
(1)用游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度L=___________mm；
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径D=___________mm；
(3)选用多用电表的电阻“×1”挡粗测电阻，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙所示，则该电阻的阻值为___________Ω.
(4)为了更精确地测量其电阻，可供选择的器材如下：
电流表A1量程300mA，内阻约为2Ω； 电流表A2量程150mA，内阻约为10Ω；
电压表V1量程1V，内阻为1000Ω； 电压表V2量程15V，内阻约为3000Ω；
定值电阻阻值R0=2000Ω
滑动变阻器R1最大阻值为5Ω
滑动变阻器R2最大阻值1000Ω
电源E(电动势约为4V，内阻r约为1Ω)
开关，导线若干.
为了使测量尽量准确，测量时要求电表读数不得小于其量程的13，请你选择合适的器材，并在线框内补全实验电路图(作图时要求写清楚器材代号).
(5)连接电路，测得电压表读数为U，电流表读数为I，则电阻率的表达式为ρ=___________(用题中所给物理量符号U、I、L、D表示，忽略电压表内阻造成的误差).
三、计算题（本题共3小题，共计39分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（12分）如图所示，在xOy坐标平面的第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.在y轴上OM区间有一个线状粒子收集器紧贴y轴放置，现有大量质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子从x轴上的P点沿y轴正方向以不同速率射入磁场.已知OM=OP=2d，不计粒子重力，不考虑粒子间的相互作用.求：
（1）一粒子刚好打到O点，则该粒子的入射速度大小；
（2）粒子能打到收集器上的最大速率的大小及此时粒子在磁场中运动的时间.
14. （12分）在“质子疗法”中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，杀死细胞。如图所示，质量为m、电荷量为q的质子从极板A处由静止加速，通过极板中间的小孔以射出，然后从坐标系中的B点（0，d）平行于x坐标轴进入区域，该区域充满沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为，OP与x轴夹角。质子在电场中偏转垂直击中边界OP的C点（图中未标出）。取质子比荷为，，不计重力作用。求：
（1）极板间的加速电压U；
（2）B、C两点电势差UBC；

15.（15分）.某离子实验装置的基本原理图如图所示，截面半径为R的圆柱腔分为两个工作区，Ⅰ区长度d＝4R，内有沿y轴正向的匀强电场，Ⅱ区内既有沿z轴负向的匀强磁场，又有沿z轴正向的匀强电场，电场强度与Ⅰ区电场强度等大．现有一正离子从左侧截面的最低点A处以初速度v0沿z轴正向进入Ⅰ区，经过两个区域分界面上的B点进入Ⅱ区，在以后的运动过程中恰好未从圆柱腔的侧面飞出，最终从右侧截面上的C点飞出，B点和C点均为所在截面处竖直半径的中点(如图中所示)，已知离子质量为m、电荷量为q，不计离子重力，求：
(1)电场强度的大小；
(2)离子到达B点时速度的大小；
(3)Ⅱ区中磁感应强度的大小；
(4)Ⅱ区的长度L应为多大．
参考答案
C 2. C 3. A 4. B 5. B 6. C 7. D 8. BD 9. BD 10. AD
（1）偏转（1分）有电流（1分）（2）向右偏转（1分）向下（1分）阻碍磁通量减小（2分）
12.【答案】(1)50.15或50.10；（1分） (2) 4.700； （1分） (3)22； （1分）
(4) （3分）； (5)3πUD24IL （3分）
【解析】(1)游标卡尺是20分度，精度为0.05mm，则其读数为L=50mm+0.05×3mm=50.15mm
(2)螺旋测微器的精度为0.01mm，测量直径的读数为D=4.5mm+0.01×20.0mm=4.700mm
(3)根据欧姆表的读数规则，该表盘的读数为22×1Ω=22Ω
(4)为了使测量数据的范围广泛一些，控制电路采用分压式，则滑动变阻器选择总阻值小一些的 R1 ，调节得到的数据的连续性强一些；电源电动势为4V，直接使用电压表V1，量程太小，为了使测量尽量准确，测量时电表读数不得小于其量程的 13 ，使用电压表V2量程又太大，可以把电压表V1与定值电阻 R0 串联，增大其量程进行实脸，故电压表选择V1，此时将1V电压表串联定值电阻 R0 ，将其改装成量程为4V的电压表，通过待测电阻最大电流I=422A≈180mA，电流表选择A2，又由于电压表的内阻远远大于电流表与待测电阻的阻值，因此选择电流表的外接法，电路图如图所示
(5)电压表读数为U，则待测电阻两端电压为3U，待测电阻为Rx=3UI
根据电阻与电阻率的关系有Rx=ρLS
圆柱体的横截面积S=πD22 ，解得ρ=3πUD24IL
13.解：（1）由几何关系可知，此时粒子半径为
由 解得
（2）由几何关系得恰好打到M点时粒子速度最大
此时半径为
由 解得
在磁场中运动时间
则
14.【答案】（1）；（2）；
【解析】
【详解】（1）质子在极板间加速，由动能定理可得
解得极板间的加速电压
（2）质子在电场中偏转垂直击中边界OP的C点，如图

则质子到达C点时速度
质子从B点到C点由动能定理得
解得B、C两点电势差
15.答案 (1)eq \f(3mv02,16Rq) (2)eq \f(5,4)v0 (3)eq \f(2mv0,qR) (4)nπR＋eq \f(3n2π2,32)R(n＝1,2,3，…)
解析 (1)离子在Ⅰ区做类平抛运动，根据类平抛运动的规律有4R＝v0t，eq \f(3R,2)＝eq \f(1,2)at2，根据牛顿第二定律有a＝eq \f(Eq,m)，解得电场强度的大小为E＝eq \f(3mv02,16Rq).
(2)类平抛过程由动能定理有eq \f(3EqR,2)＝eq \f(1,2)mv2－eq \f(1,2)mv02，解得离子到达B点时速度的大小为v＝eq \f(5,4)v0.
(3)离子在Ⅱ区内做复杂的旋进运动．将该运动分解为圆柱腔截面上的匀速圆周运动和z轴正方向的匀加速直线运动，根据题意可得，在圆柱腔截面上的匀速圆周运动轨迹如图所示．
设临界圆轨迹半径为r，根据几何知识有(R－r)2＝r2＋eq \f(R2,4)，解得离子的轨迹半径为 r＝eq \f(3,8)R，离子沿y轴正方向的速度为 vy＝eq \r(v2－v02)＝eq \f(3,4)v0，则根据洛伦兹力提供向心力有 qvyB＝eq \f(mvy2,r)
解得Ⅱ区中磁感应强度大小为B＝eq \f(2mv0,qR).
(4)离子在圆柱腔截面上做匀速圆周运动的周期为 T＝eq \f(2πr,vy)，由题意知离子在Ⅱ区运动的时间为T的整数倍，离子在z轴正方向上做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动的位移公式可得L＝v0nT＋eq \f(1,2)a(nT)2(n＝1,2,3，…)，联立解得 Ⅱ 区的长度为L＝nπR＋eq \f(3n2π2,32)R(n＝1,2,3，…额定电压
14.4V
额定功率
45W
电池输入
20V-2.25A
电池容量
5200mAh
充电时间
约2.5h