2025届河北省张家口市第一中学高三下学期一模物理试题

第 1 页 共 3 页 参考答案： 题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答 案 C C B A D D B AD BC BC 1．C【详解】导体棒处在磁场中，由于导体棒中的电流方向未知，无法判断 ab棒的运动方向， 故 AB错误；若导体棒中的电流由 a到 b，根据左手定则可知导体棒受到的安培力向左，导体棒 向左运动，故 C正确，D错误． 2．C【详解】当通电导线为折线或曲线时其效果相当于由起点到终点的直线通以相同的电流， 根据安培力表达式 sinF BIL  可知，在 B、I、L相同的情况下，当导线有效长度与磁场垂直时 安培力最大。 3．B【详解】A．当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆 ab刚好处于静止状态，可知 sinmg BIL  因此减小磁感应强度 B，安培力减小，金属棒不可能沿斜面向上运动，故 A错误； B．将滑动变阻器触头 P向左移，滑动变阻器电阻变小，回路中电流增大，则安培力增大，金 属棒将向上运动，故 B正确； C．增大导轨平面与水平面间的夹角θ，则重力沿斜面向下的分力 sinmg BIL  金属棒向下运动，故 C错误； D．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变，安培力将沿斜面向下，金属棒将向下运动， 故 D错误。 4．A【详解】由安培定则可知，通电指导线 P、Q在 R处产生的磁场方向如图，则合磁场的方 向水平向右，即沿 x轴正方向，则 R处的磁场方向沿 x轴正方向； 由左手定则可知，通电直导线 R所受安培力垂直于 R指向 y轴负方向。选项 BCD错误，A正确。 5．D 【详解】在最高点时，甲球受洛仑兹力向下，乙球受洛仑兹力向上，而丙球不受洛仑兹力，三 球在最高点受合力不同，由牛顿第二定律得：F 合=m 2  v R ，由 F 合于不同 m、R相等，则三个小球 经过最高点时的速度不相等，故 A错误；由于经过最高点时甲球所受合力最大，甲球在最高点 的速度最大，故 B错误；甲球经过最高点时的速度最大，甲的机械能最大，小球在运动过程中 只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律可知，甲释放时的位置最高，故 C错误；洛伦 兹力不做功，小球在运动过程中只有重力做功，机械能守恒，故 D正确；故选 D． 点睛：本题应牢记洛仑兹力的性质，明确洛仑兹力永不做功，故三个小球在运动中机械能守恒， 但要注意恰好通过时三个小球的受力不同，故速度是不相同的． 6．D【详解】我国某地上空地磁场方向有向下的分量，大小为 yB ，当螺旋桨叶片在水平面内顺 时针匀速转动（俯视）时，根据右手定则可知，a端电势低于 b端电势；大小为 20 1 2 2y y LE B L B L   7．B【详解】A．由楞次定律可知矩形闭合回路中的感应电流方向为逆时针方向，A错误； B．矩形闭合回路中的感应电动势大小为 1 2 2 B S kSE t t       B正确； C．矩形闭合回路中的感应电流大小为 1 2 1 22( ) E kSI R R R R     C错误； D．a、b两点的电势差为   2 2 1 2 1 22 R kSRU E R R R R       D错误； 8．AC【详解】根据左手定则可知 N 带正电，M 带负电，A 正确；因 r＝ mv Bq ，而 M 的轨迹半径 大于 N 的轨迹半径，所以 M 的速率大于 N 的速率，B 错误；洛伦兹力不做功，C 正确；M 和 N 的运动时间都为 t＝ πm Bq ，D 错误． 9．AD【详解】B、D、带电粒子经过电场加速，磁场圆周，最后从磁场圆周离开，根据 2 m m vqv B m R  ， 解得 m qBRv m  ，带电粒子射出时的动能 2 2 2 21 2 2km m q B RE mv m   ,与加速的电压无关，与磁感应强 度的大小有关；故 B错误，D正确. 第 2 页 共 3页 A、C、交变电场的周期与带电粒子运动的周期相等，带电粒子在匀强磁场中运动的周期 2 mT qB   ， 与粒子的速度无关，所以加速后交变电场的周期不需改变，不同的带电粒子，在磁场中运动的 周期不等，所以加速不同的带电粒子，一般要调节交变电场的频率；故 A正确，C错误. 10．AB【详解】 解析 由题图知，穿过线圈的磁通量随时间均匀增加，根据楞次定律和安培定则可知，通过 定值电阻的感应电流方向向上，选项 A 正确；由 ΔB Δt ＝0.15 T/s 可知，磁通量的变化率为一 定值，回路中产生的感应电动势 E不变，则感应电流不变，选项 B正确；E＝n ΔB Δt S＝100×0.15 ×0.2 V＝3 V，则回路的电流 I＝ E R＋r ＝ 3 2＋1 A＝1 A，定值电阻消耗的电功率为 PR＝I 2R＝2 W， 选项 C 错误；定值电阻两端的电压 UR＝IR＝2 V，由楞次定律可知，感应电流方向为 b→R→a， 则φb－φa＝2 V，又φb＝0，可知φa＝－2 V，选项 D 错误． 11.（前三个空每空两分，后两个空每空一分）（1）低； （2） 1 ne （3） P mt （4）2 1 【详解】解：(1)导体或半导体中的电子定向移动形成电流，由左手定则判断，电子会偏向接线 端 3，使其电势低，同时相对的接线端 4的电势高，故接线端 3的电势比接线端 4的电势低； (2)由题意得： H H IBU R d = ，解得 HH H U d dR E L IB IB   ； 当电场力与洛伦兹力平衡时，有 HeE evB ，解得 HE vB ，又有电流的微观表达式：I=nevS， 联立解得 1 H d d LdR vBL vL IB nevS neS ne     ； (3) 由于在时间 t内，霍尔元件输出的脉冲数目为 P，则有： P mNt ，圆盘转速为： PN mt  ； (4) 要将图甲中的霍尔元件正确的接入电路中虚线框中四个接线端，则 a和 b分别连接线端“1 和 2”． 12．(1)向右 （两分） (2) 左 （每个空一分） (3)向右 （两分） 【详解】（1）通过实验得知，当电流从电流计的右侧正接线柱流入时，指针向右偏转，则当磁 体向下运动时，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，感应电流从电流计正接线柱 流入，所示其指针向右偏转。 （2）[1]将图中的实物连线，其如图所示 [2]为保护电路安全，所以其滑片应该在阻值最大端，即滑动变阻器滑片应该移动到最左端。 （3）开关闭合瞬间，电流计的指针向左偏转，穿过与电流计过程回路线圈的磁通量增加，将铁 芯从线圈中抽出时，则穿过电流计过程回路线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，指针向左偏 转。 13．（10分）(1) I r BLv R   BLvRU R r   ；(2) 2 2B L vF R r   【详解】(1) 感应电动势 E BLv 回路中感应电流 E BLvI R r R r     （3分） 导体棒两端的电压即路端电压 BLvRU IR R r    （3分） 第 3 页 共 3 页 (2) 导体棒向右匀速运动，有 2 2B L vF BIL R r    （4分） 14．（14分）（1） 2 m Bq  ；（2） 5 3 m Bq  ；（3） 3 3 BqL m 【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动过程中，由牛顿第二定律有 2mvBqv r  （2分） 根据圆周运动的周期公式 2 rT v   （2分） 联立解得 2 mT Bq   （3分） （2）根据题意，画出粒子的运动轨迹，如图所示 由图可知若粒子由边界 cd 离开磁场时，运动轨迹所对圆心角为 5 3   （2分） 其运动时间 2 t T   （2分） 联立可得 5 3 mt Bq   （3分） 15．（16分）(1)1 N；竖直向上；(2)2 T；(3)0.075 J 【详解】(1)由图象知，杆自由下落 0.1 s进入磁场以 v=1.0 m/s做匀速运动，重力与安培力平衡， 则安培力方向竖直向上，由平衡条件知，安培力大小为 F=mg=1 N （3分） (2)杆产生的电动势 E=BLv （2分） 杆中的电流 I= E R r （2分） 杆所受安培力 F 安=BIL （2分） 由平衡条件得 mg=F 安 （1分） 代入数据联立得 B=2 T （2分） (3)电阻 R产生的热量 Q=I2Rt （2分） 联立解得 Q=0.075 J （2分） 故杆在磁场中下落 0.1s的过程中电阻 R产生的热量 Q=0.075 J。 第 1 页 共 5 页 第 1 页 共 4 页 （时长：75分钟）（满分100分 物理试卷 ） 一、选择题（1—7 题为单选题，每小题4 分，错选或不选得0 分；8—10 题为多选 题，每小题6 分，全选对得18 分，选对但不全得3 分，错选或不选得0 分，共46 分） 一、单选题 1．研究磁场对电流作用的实验装置如图所示，光滑导体棒 ab垂直放置在两根平行的水平金属 导轨上，闭合电键，下列判断正确的是 A．导体棒 ab一定向左运动 B．导体棒 ab一定向右运动 C．若导体棒中的电流由 a到 b，导体棒向左运动 D．若导体棒中的电流由 a到 b，导体棒向右运动 2．如图所示，通电折线 abc的两段 ab⊥bc（且 ab<bc），匀强磁场水平向右，将此通电折线 abc 放入磁场中，图中哪种情况其所受安培力最大（ ） A． B． C． D． 3．如图所示，两根间距为 d的平行光滑金属导轨间接有电源，电动势为 E，导轨平面与水平面 间的夹角θ＝30°。金属杆 ab垂直于导轨放置，导轨与金属杆接触良好，整个装置处于磁感应强 度为 B的匀强磁场中．当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆 ab刚好处于静止状态．要使 金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是（ ） A．减小磁感应强度 B B．将滑动变阻器触头 P向左移 C．增大导轨平面与水平面间的夹角θ D．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变 4．如图所示，三根通电直导线 P、Q、R互相平行，位于等腰三角形的三个顶点，三条导线通 入大小相等，方向垂直纸面向里的电流，则通电直导线 P、Q在 R处产生的磁感应强度 B及通 电直导线 R所受的安培力 F的方向分别是（ ） A．B沿 x正轴方向，F垂直 R，指向 y轴负方向 B．B沿 x负轴方向，F垂直 R，指向 y轴正方向 C．B沿 y正轴方向，F垂直 R，指向 x轴正方向 D．B沿 y负轴方向，F垂直 R，指向 x轴负方向 5．如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中 AB为倾斜直轨道，BC为与 AB相切 的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．今有质量相同的甲、乙、 丙三个小球，其中甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电，现将三个小球在轨道 AB上分别从 不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道最高点，则 A．经过最高点时，三个小球的速度相等 B．经过最高点时，甲球的速度最小 C．乙球释放的位置最高 D．甲球下落过程中，机械能守恒 6．某国产直升机在我国某地上空悬停，长度为 L的导体螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转 动（俯视），转动角速度为。该处地磁场的水平分量为 xB ，竖直分量为 yB 。叶片的近轴端为 a，远轴端为 b。忽略转轴的尺寸，则叶片中感应电动势为（ ） 2024-2025学年度张家口市第一中学高三年级高考第一次模拟 第 2 页 共 4 页 A． 1 2 x B L，a端电势高于 b端电势 B． 2 1 2 x B L ，a端电势低于 b端电势 C． 2 1 2 y B L ，a端电势高于 b端电势 D． 2 1 2 y B L ，a端电势低于 b端电势 7．如图，两个阻值分别为 1R和 2R 的定值电阻与导线连接成面积为 S的矩形闭合回路MNPQ， 导线电阻不计。矩形闭合回路左半区域MabP内有垂直于纸面向里、磁感应强度随时间均匀增 大的匀强磁场，其变化率为 B k t    。下列说法正确的是（ ） A．矩形闭合回路中的感应电流方向为顺时针方向 B．矩形闭合回路中的感应电动势大小为 2 kSE  C．矩形闭合回路中的感应电流大小为 1 2 kSI R R   D．a、b两点的电势差为   1 1 2 kSRU R R   8．质量和电荷量都相等的带电粒子 M和 N，以不同的速率经小孔 S垂直进入匀强磁场并最 终打在金属板上，运动的半圆轨迹如图中虚线所示，不计重力，下列表述正确的是( ) A．M带负电，N带正电 B．M的速率小于 N的速率 C．洛伦兹力对M、N不做功 D．M的运动时间大于 N的运动时间 9．回旋加速器是获得高能带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源的两极相连的两 个 D形盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两 D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，关于回旋加速器的下列说法正确的是（ ） A．用同一回旋加速器分别加速比荷不同的带电粒子，需要调节交变电场的频率 B．磁场对带电粒子的洛仑兹力对粒子不做功，因此带电粒子从 D形盒射出时的动能与磁场的 强弱无关 C．带电粒子做一次圆周运动，要被加速两次，因此交变电场的周期应为圆周运动周期的二倍 D．狭缝间的电场对粒子起加速作用，但带电粒子从 D形盒射出时的动能与加速电压的大小无 关 10．如图所示，一个匝数为 100的圆形线圈，面积为 0.4 m2，电阻 r＝1 Ω.在线圈中存在 0.2 m2的垂直线圈平面向外的圆形匀强磁场区域，磁感应强度 B＝0.3＋0.15t (T)，t表示时间．将 线圈两端 a、b 与一个阻值为 R＝2 Ω的定值电阻相连接，b 端接地．则下列说法正确的是 ( ) A．通过定值电阻的感应电流方向向上 B．回路中的感应电流大小不变 C．定值电阻消耗的电功率为 3 W D．a端的电势为－3 V 第 3 页 共 4 页 二、实验题：本大题共2 小题，共14 分。 11．霍尔元件是一种重要的磁传感器，常应用在与磁场有关的自动化控制和测量系统中．如图 甲所示，在一矩形半导体薄片的 1、2间通入电流 I，同时外加与薄片垂直的磁场 B，当霍尔电 压 UH达到稳定值后，UH的大小与 I和 B以及霍尔元件厚度 d之间满足关系式 H H IBU R d = ,其中 比例系数 RH称为霍尔系数，仅与材料性质有关． （1）若半导体材料是电子导电，霍尔元件能通过如图甲所示电流 I，接线端 3的电势比接线端 4的电势 （填“高”或 “低”）； （2）已知的厚度为 d，宽度为 b，电流的大小为 I，磁感应强度大小为 B，电子电量为 e，单位 体积内电子的个数为 n，测量相应的 UH值，则霍尔系数 RH= ； （3）图乙是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着 m 个永磁体，相邻永磁体的极性相反．霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近．当圆盘匀速转动时， 霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图丙所示．若在时间 t内，霍尔元件输出的脉冲数目为 P， 请导出圆盘转速 N的表达式 ； （4）如图丁是测速仪的外围电路图，要将图甲中的霍尔元件正确的接入电路中虚线框中四个接 线端，则 a和 b分别连接 和 （填接线端“1和 2”或“3和 4”）． 12．某同学用如下实验探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素： (1)如图甲所示，已知电流从电流计的正接线柱流入时，指针向右偏转。则当图中磁体快速向下 运动时，可观察到电流计指针 （选填“不”、“向左”或“向右”）偏转。 (2)用如图乙所示的实物电路探究影响感应电流方向的因素，请先将图乙的实物连线补充完整。 在闭合开关前，滑动变阻器滑片应移至最 （选填“左”或“右”）端。 (3)若图乙实物电路连接正确，开关闭合瞬间，电流计的指针向左偏转，则将铁芯从线圈 P中快 速抽出时，可观察到电流计指针 （选填“不”、“向左”或“向右”）偏转。 三、计算题：本大题共3 小题，共40 分。 13．如图所示，足够长的 U形光滑导体框水平放置，宽度为 L，一端连接的电阻为 R。导体框 所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。电阻为 r的导体棒MN放在导体框 上，其长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好。其余电阻均可忽略不计。在水平拉力作 用下，导体棒向右匀速运动，速度大小为 v。 (1)求回路中感应电流 I和导体棒两端的电压 U； (2)求水平拉力 F多大？ 第 4 页 共 4 页 14．如图所示，边长为 L的正方形匀强磁场区域 abcd内的 P点处有一粒子源，可以发射不同速 率的质量为m、电荷量为 q的带正电的粒子，粒子沿纸面以与 Pd成 30°角的方向射入该匀强磁 场区域，磁场的磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向里， P点是 cd 边的中点。不计粒子的 重力以及粒子间的相互作用。 （1）求带电粒子在磁场中运动的周期T ； （2）若粒子由边界 cd 离开磁场，求该粒子在磁场中的运动时间 t； 15．如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为 L=1m，上端接有电阻 R=3Ω， 虚线 OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量 m=0.1kg、电阻 r=1Ω的金属杆 ab，从 OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的 v-t图象如图乙所示。（取 g=10 m/s2）求： (1)导体在磁场中受到的安培力大小及方向。 (2)求磁场磁感应强度的大小。 (3)导体棒在磁场中下落 0.1 s的过程中电阻 R产生的热量。 第 1 页 共 5 页