精品解析：黑龙江省哈尔滨市第三中学校2025-2026学年高二上学期12月月考物理（选考 ）试题

哈三中2025—2026学年度上学期 高二学年12月月考物理试卷（选考） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，1~7小题只有一个选项正确，每小题4分。8~10小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的不得分） 1. 在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　） A. 奥斯特认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，提出了带电粒子所受磁场力公式 B. 库仑首先提出了场的概念，并创造性地用“力线”形象地描述“场” C. 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说 D. 法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 2. 下列关于磁场的相关知识说法正确的是（　　） A. 甲图中，通电螺线管内部小磁针静止时N极水平向左 B. 乙图中，小磁针正上方的直导线中通有电流时，小磁针的S极会垂直纸面向里转动 C. 丙图中，a、b为两个同心放置且共面的金属圆环，圆柱形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，通过两环的磁通量大小关系为 D. 丁图中，同向通电直导线之间的作用力是相互吸引的 3. 汽车地感线圈测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一矩形金属线圈abcd，埋在地下的线圈通有逆时针（俯视）方向恒定的电流，当汽车经过地下线圈时（　　） A. 电流在地下线圈内部产生的磁场方向竖直向下 B. 汽车进入地下线圈过程产生感应电流方向为abcd C. 汽车进入地下线圈过程不会产生感应电流 D. 汽车离开地下线圈过程产生感应电流方向为abcd 4. 如图所示，甲、乙两个带等量异种电荷而质量不同的带电粒子，以相同速率经小孔垂直磁场边界进入方向垂直纸面向外的匀强磁场。粒子在磁场中做匀速圆周运动，并垂直磁场边界射出磁场，运动轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力、空气阻力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 甲带负电荷，乙带正电荷 B. 甲、乙在磁场中运动的时间相同 C. 洛伦兹力对甲、乙均做正功 D. 甲的质量大于乙的质量 5. 如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片电路组成。当饭卡处于感应区域时，会在线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为，某次刷卡时线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内。在感应时间内，磁感应强度方向向里且由增大到，此过程中（　　） A. 线圈有扩张的趋势 B. 线圈的AB边与CD边所受安培力均相同 C. 线圈的AC边受安培力方向向下 D. 线圈的BD边受安培力方向向下 6. 我国研制的世界首套磁聚焦霍尔推进系统已经完成了全部在轨飞行验证工作，可作为太空发动机使用，带电粒子流的磁聚焦是其中的关键技术之一，如图所示，两个圆形区域内存在垂直于纸面的匀强磁场I、Ⅱ，磁感应强度分别为，。两圆半径分别为、且相切于点。一束宽度为的带电粒子流沿轴正方向射入后都汇聚到坐标原点。已知粒子的质量均为、电荷量均为、进入磁场的速度均为，不计带电粒子的重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A. B1的大小为 B. 从O点进入磁场Ⅱ的粒子速度仍相同 C. 若B2=2B1，则所有粒子经磁场I、Ⅱ偏转射出磁场Ⅱ后的轨迹彼此平行 D. 若B2=2B1，则所有粒子从开始进入磁场I到离开磁场Ⅱ所用的时间均相同 7. 如图所示，点处有一粒子源，以不同速率发射某种质量为、电荷量为的带正电粒子，粒子沿纸面以与成角的方向射入正方形匀强磁场区域内，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里，正方形的边长为，点是边的中点。不计粒子的重力以及粒子间的相互作用，则下列说法正确的是（　　） A. 当粒子的速率大于时，粒子全部从边离开磁场 B. 当粒子的速率为时，粒子恰好从边离开磁场 C. 当粒子的速率为时，粒子从边离开磁场 D. 当粒子的速率由变为时，粒子在磁场中运动的时间变长 8. 如图所示，半径为的光滑半圆弧绝缘轨道固定在竖直面内，磁感应强度为的匀强磁场方向垂直于轨道平面向里。一可视为质点、质量为、电荷量大小为的带正电小球由轨道左端A点无初速度滑下，A、D与圆心O等高，C点为轨道的最低点，小球始终与轨道接触不脱离，重力加速度为。下列说法中正确的有（　　） A. 小球从A运动到D的过程中机械能不变 B. 小球在最低点C点的速度大小为 C. 小球在C点的速度向右时，对轨道的压力大小为 D. 小球在C点的速度向左时，对轨道的压力大小为 9. 1930年美国物理学家劳伦斯提出回旋加速器的设想，1932年研制成功。如图所示为两个半径为的中空半圆金属盒、置于真空中，、间接有电压为的交变电压对粒子加速，圆心处粒子源产生的粒子初速度为零、质量为、电荷量大小为的带正电粒子。匀强磁场垂直两盒面，磁感应强度大小为，不考虑电场的变化对磁场的影响，忽略粒子的重力及在两金属盒之间运动的时间，下列说法正确的是（　　） A. 交变电压的周期为 B. 粒子最终射出形盒时的动能为 C. 粒子第一次加速后和第二次加速后速率之比为 D. 粒子在两金属盒之间加速总次数为 10. 如图所示，半径为和的同心圆、将足够大的空间分隔为I、II、III区域，圆心为。I区存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场；II区存在沿半径方向向外的轴向电场；III区存在方向垂直纸面向外的匀强磁场（图中未标出）。一带电粒子从点沿半径方向以速度射入I区，偏转后从点离开I区，穿过II区后，以速率进入III区。已知，忽略带电粒子所受重力。则下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子带负电 B. 粒子的比荷为 C. 、之间的电势差 D. 若粒子从开始到第三次从Ⅱ区进入Ⅲ区之前能经过点，则Ⅲ区磁场磁感应强度大小可能为 二、实验题（共14分） 11. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下操作： （1）用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度L，再用螺旋测微器测量金属丝的直径D，如图甲所示，则______mm。 （2）该同学接着用欧姆表粗测该金属丝的电阻，他进行了如下操作：先用“”挡测量时发现指针偏转角度过大，则应该换用______（选填“”或“”）挡，正确换挡、重新欧姆调零后再进行测量，指针静止时位置如图乙所示，则该金属丝的电阻______。 （3）若用伏安法测量该金属丝的阻值，电路如图丙所示。除电源（电动势为4V，内阻不计）、电流表A（量程为30mA，内阻约）、待测金属丝、导线、开关外，电压表应选用______，滑动变阻器应选用______（以上两空均选填以下给定器材前的字母）。电压表的左端应与电路中的______（选填“a”或“b”）点相连。 A.电压表（量程为3V，内阻约） B.电压表（量程为15V，内阻约） C.滑动变阻器（总阻值为，额定电流为2A） D.滑动变阻器（总阻值为，额定电流为2A） （4）若某次测量中，电压表和电流表示数分别为U和I，请用上述直接测量的物理量（D、L、U、I）写出金属丝的电阻率的表达式，即______。 12. 用图甲所示的电路测定一节旧干电池的电动势和内阻，除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： 双量程电流表：（量程0~0.6A，）双量程电压表：（量程0~3V，） 滑动变阻器：（阻值范围0~20Ω，额定电流） （1）通过多次测量并记录对应的电流表示数和电压表示数，利用这些数据在图乙中画出了图线。由图像可以得出，此干电池的电动势______V，内阻______。 （2）引起该实验的系统误差的主要原因是______。 A. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小 B. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大 C. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小 D. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大 （3）根据实验测得的、数据。若令，，则由计算机拟合得出的图线应是图丙中的_____（选填“a”、“b”或“c”）。其余两条图线分别是令和得出的。根据前面测量得到的电源电动势和内阻的值，推测图中点的、坐标分别为_____A、_______W（结果均保留2位有效数字）。 三、解答题（共40分） 13. 如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面的夹角。现把一个质量的导体棒放在金属导轨上，它与导轨间的动摩擦因数，整个装置放在磁感应强度大小、垂直导轨平面向上的匀强磁场中，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直接触良好，回路中有恒定电流，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。求： （1）导体棒受到的摩擦力大小； （2）若磁感应强度的方向不变而大小可以变化，当导体棒匀速下滑时，求磁感应强度的大小。 14. 如图所示，虚线上方有方向竖直向下的匀强电场，虚线上下有相同的匀强磁场，磁感应强度为，方向垂直纸面向外。是一根长为的绝缘细杆，沿电场线放置在虚线上方的电场中，端恰在虚线上。将一套在杆上的带正电的电荷量大小为、质量为的小球（重力不计）从端由静止释放后，小球先做加速运动，后做匀速运动到达端，已知小球与绝缘杆间的动摩擦因数，当小球脱离杆进入虚线下方后，运动轨迹是半圆，其半径为。求： （1）小球到达点的速度的大小； （2）匀强电场的场强的大小。 15. 如图所示，在y轴两侧有垂直于纸面向外的匀强磁场，其磁感应强度大小分别为B1和B2，且B1=2B2=2B0。坐标原点O处有一个质量为M、处于静止状态的中性粒子，分裂为两个带电粒子a和b，其中带正电的粒子a的电荷量为q，质量m=kM（k可以取0~1的任意值）。分裂时释放的总能量为E，并且全部转化为两个粒子的动能。不计粒子重力和粒子之间的相互作用力，不计中性粒子分裂时间和质量亏损，不考虑相对论效应。分裂后瞬间a粒子的速度沿x轴正方向，求： （1）粒子a在磁场B1、B2中运动的半径之比； （2）k取多大时，粒子a在磁场B1中运动的半径最大，以及此时的最大半径； （3）k取多大时，两粒子会在以后的运动过程中相遇？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 哈三中2025—2026学年度上学期 高二学年12月月考物理试卷（选考） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，1~7小题只有一个选项正确，每小题4分。8~10小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的不得分） 1. 在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　） A. 奥斯特认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，提出了带电粒子所受磁场力公式 B. 库仑首先提出了场的概念，并创造性地用“力线”形象地描述“场” C. 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说 D. 法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 【答案】C 【解析】 【详解】A．带电粒子在磁场中所受的力为洛伦兹力，由洛伦兹提出，且奥斯特的时代尚未有“带电粒子”的概念，故A错误； B．场的概念及“力线”描述由法拉第首创，库仑主要贡献为库仑定律，故B错误； C．安培通过螺线管与条形磁铁磁场相似性提出分子电流假说，符合史实，故C正确； D．感应电流方向的规律（楞次定律）由楞次总结提出，法拉第发现电磁感应现象但未总结该定律，故D错误。 故选C。 2. 下列关于磁场的相关知识说法正确的是（　　） A. 甲图中，通电螺线管内部小磁针静止时N极水平向左 B. 乙图中，小磁针正上方的直导线中通有电流时，小磁针的S极会垂直纸面向里转动 C. 丙图中，a、b为两个同心放置且共面的金属圆环，圆柱形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，通过两环的磁通量大小关系为 D. 丁图中，同向通电直导线之间的作用力是相互吸引的 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据安培定则，将右手四指沿电流方向弯曲，大拇指指向螺线管内部的磁场方向。在甲图中，电流从左端流入，右端流出。根据安培定则，螺线管内部的磁场方向是向右的。因此，小磁针的N极应水平向右，而不是水平向左，故A错误； B．在乙图中，直导线中的电流方向向右。根据安培定则，导线下方的磁场方向是垂直纸面向里的。小磁针的N极会指向磁场方向，即垂直纸面向里。因此，小磁针的N极会垂直纸面向里转动，S极会垂直纸面向外转动，故B错误； C．根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下，由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，由图可知a的面积小，抵消较小，则a磁通量较大，故C错误； D．在丁图中，两根平行导线中的电流方向相同。根据安培定则，左边导线在右边导线处产生的磁场方向是垂直纸面向里的。根据左手定则，右边导线受到的安培力方向向左，即指向左边导线。同理，右边导线在左边导线处产生的磁场方向是垂直纸面向外的，左边导线受到的安培力方向向右，即指向右边导线。因此，两根导线相互吸引，故D正确。 故选D。 3. 汽车地感线圈测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一矩形金属线圈abcd，埋在地下的线圈通有逆时针（俯视）方向恒定的电流，当汽车经过地下线圈时（　　） A. 电流在地下线圈内部产生的磁场方向竖直向下 B. 汽车进入地下线圈过程产生感应电流方向为abcd C. 汽车进入地下线圈过程不会产生感应电流 D. 汽车离开地下线圈过程产生感应电流方向为abcd 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据右手螺旋定则可知，地下线圈中的电流方向为逆时针（俯视），则地下线圈内部产生的磁场方向竖直向上，故A错误； BC．汽车线圈进入地下线圈时，穿过汽车线圈的磁通量增大，且竖直向上，则根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向应竖直向下，再由右手螺旋定则可判断汽车线圈中的感应电流方向为abcd，故B正确，C错误； D．汽车线圈离开地下线圈时，穿过汽车线圈的磁通量减小，且竖直向上，则根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向应竖直向上，再由右手螺旋定则可判断汽车线圈中的感应电流方向为adcb，故D错误。 故选B。 4. 如图所示，甲、乙两个带等量异种电荷而质量不同的带电粒子，以相同速率经小孔垂直磁场边界进入方向垂直纸面向外的匀强磁场。粒子在磁场中做匀速圆周运动，并垂直磁场边界射出磁场，运动轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力、空气阻力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 甲带负电荷，乙带正电荷 B. 甲、乙在磁场中运动的时间相同 C. 洛伦兹力对甲、乙均做正功 D. 甲的质量大于乙的质量 【答案】D 【解析】 【详解】A．在点，电荷速度向下，磁场向外，甲受向左的洛伦兹力，乙受到向右的洛伦兹力，根据左手定则，甲带正电荷，乙带负电荷，故A错误； D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有 可得 由于、、均相同，甲的轨道半径大于乙的轨道半径，说明甲的质量大于乙的质量，故D正确； B．根据带电粒子做圆周运动，有 又 可得周期 由于 故 由于、均相同，甲的质量大于乙的质量故甲运动时间大于乙运动的时间，故B错误； C．根据左手定则，洛伦兹力与速度垂直，故洛伦兹力永不做功，故C错误。 故选D。 5. 如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片电路组成。当饭卡处于感应区域时，会在线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为，某次刷卡时线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内。在感应时间内，磁感应强度方向向里且由增大到，此过程中（　　） A. 线圈有扩张的趋势 B. 线圈的AB边与CD边所受安培力均相同 C. 线圈的AC边受安培力方向向下 D. 线圈的BD边受安培力方向向下 【答案】C 【解析】 【详解】A．线圈平面的磁通量增加，根据楞次定律可知线圈有收缩的趋势，故A错误； B．线圈的AB边与CD边中电流方向相反，由左手定则可知，所受安培力方向相反，故B错误； C．线圈平面的磁通量向里增加，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场垂直线圈平面向外，根据安培定则可知感应电流为逆时针方向；根据左手定则可知，线圈的AC边受安培力方向向下，线圈的BD边受安培力方向向上，C正确，D错误。 故选C。 6. 我国研制的世界首套磁聚焦霍尔推进系统已经完成了全部在轨飞行验证工作，可作为太空发动机使用，带电粒子流的磁聚焦是其中的关键技术之一，如图所示，两个圆形区域内存在垂直于纸面的匀强磁场I、Ⅱ，磁感应强度分别为，。两圆半径分别为、且相切于点。一束宽度为的带电粒子流沿轴正方向射入后都汇聚到坐标原点。已知粒子的质量均为、电荷量均为、进入磁场的速度均为，不计带电粒子的重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A. B1的大小为 B. 从O点进入磁场Ⅱ的粒子速度仍相同 C. 若B2=2B1，则所有粒子经磁场I、Ⅱ偏转射出磁场Ⅱ后的轨迹彼此平行 D. 若B2=2B1，则所有粒子从开始进入磁场I到离开磁场Ⅱ所用的时间均相同 【答案】C 【解析】 【详解】A．一束带电粒子流沿轴正方向射入后都汇聚到坐标原点，满足磁聚焦的特点，则粒子在磁场中的运动轨迹半径与磁场圆的半径相等，带电粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有 解得，，故A错误； B．洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向不改变其速度的大小，其速度大小仍相同，但速度的方向不同，故B错误； C．带电粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有 若，则 圆形磁场Ⅱ的半径也为，与粒子的运动轨迹半径相等，满足磁发散的条件。如图所示，所有粒子经磁场Ⅰ、Ⅱ偏转射出磁场Ⅱ后的轨迹彼此平行，故C正确； D．由图可知，所有粒子经磁场Ⅰ、Ⅱ后偏转角度均为，又由可知，粒子在磁场中运动的角速度大小与轨迹半径成反比，因为 所以在磁场Ⅰ、Ⅱ中，粒子的角速度大小、满足 设粒子在磁场Ⅰ中偏转角度为，则粒子在磁场中运动时间为 因为粒子在磁场Ⅰ中偏转角度不同，所以粒子从开始进入磁场Ⅰ到离开磁场Ⅱ所用的时间不同，故D错误。 故选C。 【点睛】（1）一束带同种电荷的粒子流，以相同速率沿平行于轴的方向射入半径为的圆形匀强磁场区域，当粒子在磁场中的运动轨迹圆半径等于圆形磁场区域半径时，所有粒子将从磁场边界的同一点射出，形成聚焦，如图所示 取其中一条运动轨迹为研究对象，设磁场圆的圆心为，半径为。粒子运动轨迹圆的圆心为，半径为 连接入射点和轨迹圆心，则垂直于入射方向，连接、、，由几何关系可知，在四边形中， 因为磁场半径等于轨迹半径，即，所以四边形是菱形，所以垂直于轴，即所有粒子的出射点为轴与磁场边界的一个交点。 （2）大量带同种电荷的粒子，以相同速率从半径为的圆形匀强磁场边界与轴的一个交点向不同方向射入，当粒子在磁场中的运动轨迹圆半径等于圆形磁场区域半径时，所有粒子从磁场边界射出后的出射方向相互平行，实现发散，如图所示 取其中一条运动轨迹为研究对象，设磁场圆的圆心为，半径为。粒子运动轨迹圆的圆心为，半径为 连接入射点和轨迹圆心，则垂直于入射方向，连接、、，由几何关系可知，在四边形中， 因为磁场半径等于轨迹半径，即，所以四边形是菱形，所以平行于轴，又因为垂直于出射方向，所以出射方向平行于轴，即所有粒子从磁场边界射出后的出射方向相互平行。 7. 如图所示，点处有一粒子源，以不同速率发射某种质量为、电荷量为的带正电粒子，粒子沿纸面以与成角的方向射入正方形匀强磁场区域内，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里，正方形的边长为，点是边的中点。不计粒子的重力以及粒子间的相互作用，则下列说法正确的是（　　） A. 当粒子的速率大于时，粒子全部从边离开磁场 B. 当粒子的速率为时，粒子恰好从边离开磁场 C. 当粒子的速率为时，粒子从边离开磁场 D. 当粒子的速率由变为时，粒子在磁场中运动的时间变长 【答案】C 【解析】 【详解】AB．若粒子的运动轨迹与bc边相切时，如图中曲线③所示，由几何关系有 可得此时粒子的轨迹半径 根据 可得 若粒子的运动轨迹与ab边相切时，如图中曲线②所示，由几何关系有r2+r2cos30°=2a 联立可得 可知当粒子的速率时，粒子全部从边离开磁场；当粒子的速率为时，粒子恰好从边离开磁场，AB错误； C．设粒子的运动轨迹半径为r1时，粒子的轨迹与ad边相切，如图中曲线①所示,由图中的几何关系有 联立可解得 可知当粒子的速率时，粒子全部从ab边离开磁场，即当粒子的速率为时，粒子从边离开磁场，C正确； D．若粒子从cd离开磁场，则粒子的速度；当粒子的速率由变为时，粒子都是从cd离开磁场，在磁场中转过的角度相等，则粒子在磁场中运动的时间相等，D错误。 故选C。 8. 如图所示，半径为的光滑半圆弧绝缘轨道固定在竖直面内，磁感应强度为的匀强磁场方向垂直于轨道平面向里。一可视为质点、质量为、电荷量大小为的带正电小球由轨道左端A点无初速度滑下，A、D与圆心O等高，C点为轨道的最低点，小球始终与轨道接触不脱离，重力加速度为。下列说法中正确的有（　　） A. 小球从A运动到D的过程中机械能不变 B. 小球在最低点C点的速度大小为 C. 小球在C点的速度向右时，对轨道的压力大小为 D. 小球在C点的速度向左时，对轨道的压力大小为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．小球从A运动到D的过程中，由于洛伦兹力和轨道弹力总是与速度方向垂直，所以只有重力对小球做功，小球的机械能守恒，故A正确； B．小球从A运动到C的过程，根据动能定理可得 解得小球在最低点C点的速度大小为，故B错误； C．小球在C点的速度向右时，根据左手定则可知洛伦兹力方向向上，由牛顿第二定律得 解得 根据牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力大小为，故C正确； D．小球在C点的速度向左时，根据左手定则可知洛伦兹力方向向下，由牛顿第二定律得 解得 根据牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力大小为，故D错误。 故选AC。 9. 1930年美国物理学家劳伦斯提出回旋加速器的设想，1932年研制成功。如图所示为两个半径为的中空半圆金属盒、置于真空中，、间接有电压为的交变电压对粒子加速，圆心处粒子源产生的粒子初速度为零、质量为、电荷量大小为的带正电粒子。匀强磁场垂直两盒面，磁感应强度大小为，不考虑电场的变化对磁场的影响，忽略粒子的重力及在两金属盒之间运动的时间，下列说法正确的是（　　） A. 交变电压的周期为 B. 粒子最终射出形盒时的动能为 C. 粒子第一次加速后和第二次加速后速率之比为 D. 粒子在两金属盒之间加速总次数为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力 粒子速度为 粒子做圆周运动周期为 则交变电压的周期为，故A错误； B．设粒子最终速度为，最终运动圆周半径为R有 解得 动能为，故B正确； C．两次加速过程由动能定理得， 解得，故C正确； D．粒子加速过程，假设加速n次，由动能定理则有 则，故D错误。 故选BC。 10. 如图所示，半径为和的同心圆、将足够大的空间分隔为I、II、III区域，圆心为。I区存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场；II区存在沿半径方向向外的轴向电场；III区存在方向垂直纸面向外的匀强磁场（图中未标出）。一带电粒子从点沿半径方向以速度射入I区，偏转后从点离开I区，穿过II区后，以速率进入III区。已知，忽略带电粒子所受重力。则下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子带负电 B. 粒子的比荷为 C. 、之间的电势差 D. 若粒子从开始到第三次从Ⅱ区进入Ⅲ区之前能经过点，则Ⅲ区磁场磁感应强度大小可能为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．粒子从P点沿半径方向射入I区，偏转后从K点离开I区，根据左手定则可知，四指指向与粒子运动方向相反，则带电粒子带负电，故A正确； B．设带电粒子所带电量为-q，粒子在I区做匀速圆周运动的半径为r，作出粒子运动轨迹如图所示 根据几何关系有 粒子在I区做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 解得，故B错误； C．由题知，带电粒子在II区做减速直线运动，根据动能定理有 解得、之间的电势差 D．带电粒子在III区运动，设轨迹半径为，III区磁场磁感应强度大小，则有 解得 作出粒子运动轨迹，如图所示 设粒子在b圆面上射入III区，在点离开III区，令，在I区内运动次，III区内运动次后，回到P点，则有 其中、均为正整数，且有， 可知，粒子运动轨迹有三种可能性。 情况i：当，时，带电粒子在III区运动后，沿PO方向直接进入II区时，运动轨迹如图所示 根据几何关系有 联立解得， 情况ii：当，时，带电粒子在III区运动后，进入II区，又在I区运动后，沿OP方向回到P点时，运动轨迹如图所示 根据几何关系有 联立解得， 情况iii：当，时，带电粒子两次进入III区，又在I区运动后，沿OP方向回到P点时，轨迹如图所示 根据几何关系有 结合上述解得 综上分析，磁感应强度可能为，，，故D正确。 故选ACD 。 二、实验题（共14分） 11. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下操作： （1）用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度L，再用螺旋测微器测量金属丝的直径D，如图甲所示，则______mm。 （2）该同学接着用欧姆表粗测该金属丝的电阻，他进行了如下操作：先用“”挡测量时发现指针偏转角度过大，则应该换用______（选填“”或“”）挡，正确换挡、重新欧姆调零后再进行测量，指针静止时位置如图乙所示，则该金属丝的电阻______。 （3）若用伏安法测量该金属丝的阻值，电路如图丙所示。除电源（电动势为4V，内阻不计）、电流表A（量程为30mA，内阻约）、待测金属丝、导线、开关外，电压表应选用______，滑动变阻器应选用______（以上两空均选填以下给定器材前的字母）。电压表的左端应与电路中的______（选填“a”或“b”）点相连。 A.电压表（量程为3V，内阻约） B.电压表（量程为15V，内阻约） C.滑动变阻器（总阻值为，额定电流为2A） D.滑动变阻器（总阻值为，额定电流为2A） （4）若某次测量中，电压表和电流表示数分别为U和I，请用上述直接测量的物理量（D、L、U、I）写出金属丝的电阻率的表达式，即______。 【答案】 ①. 1.416（1.415~1.418） ②. ③. 17.0 ④. A ⑤. C ⑥. b ⑦. 【解析】 【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为 （2）[2]用“”挡测量时发现指针偏转角度过大，表明通过表头的电流过大，待测电阻较小，为了减小读数误差，应该使指针指在中央刻线附近，则需要换用小倍率，即应该换用挡； [3]根据欧姆表的读数规律，换挡后，该读数为 （3）[4]为了确保电压表的精度，所选电压表的量程应该与电源电动势接近的，即选择3V量程，可知，电压表选择A； [5]根据上述可知，待测电阻约为17.0Ω，电路中滑动变阻器采用限流式接法，若选择总阻值200Ω时，调节滑片时，获得的实验数据的连续性较弱，跳跃性较大，因此为了确保测量数据的连续性，减小实验误差，滑动变阻器选择总阻值为50Ω，即滑动变阻器选择C； [6]根据器材的阻值有 可知，实验时，电流表的分压影响大，实验中应该排除电流表的分压影响，即采用电流表外接法，即电压表的左端应与电路中的b点相连。 （4）[7]根据 ，， 解得 12. 用图甲所示的电路测定一节旧干电池的电动势和内阻，除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： 双量程电流表：（量程0~0.6A，）双量程电压表：（量程0~3V，） 滑动变阻器：（阻值范围0~20Ω，额定电流） （1）通过多次测量并记录对应的电流表示数和电压表示数，利用这些数据在图乙中画出了图线。由图像可以得出，此干电池的电动势______V，内阻______。 （2）引起该实验的系统误差的主要原因是______。 A. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小 B. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大 C. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小 D. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大 （3）根据实验测得的、数据。若令，，则由计算机拟合得出的图线应是图丙中的_____（选填“a”、“b”或“c”）。其余两条图线分别是令和得出的。根据前面测量得到的电源电动势和内阻的值，推测图中点的、坐标分别为_____A、_______W（结果均保留2位有效数字）。 【答案】（1） ①. 1.45 ②. 1.30 （2）A （3） ①. c ②. 1.1 ③. 1.6 【解析】 【小问1详解】 [1]由闭合电路欧姆定律可得 电源U-I图像与纵轴交点坐标值是电动势，图像斜率绝对值是电源内阻。由图像可知，电动势测量值 [2]电源内阻 【小问2详解】 电源实际输出的电流为干路电流，电流表所测为支路电流。电压表的分流产生了系统误差，造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小。 故选A。 【小问3详解】 [1]由功率与电流间的函数关系可知，a为电源的功率 b为电源的消耗功率 c为电源的输出功率 若令，，则y-x图线应是图中的c [2]图丙中A点表示电源短路，x为短路电流 [3]y为短路时电源的消耗功率 三、解答题（共40分） 13. 如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面的夹角。现把一个质量的导体棒放在金属导轨上，它与导轨间的动摩擦因数，整个装置放在磁感应强度大小、垂直导轨平面向上的匀强磁场中，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直接触良好，回路中有恒定电流，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。求： （1）导体棒受到的摩擦力大小； （2）若磁感应强度的方向不变而大小可以变化，当导体棒匀速下滑时，求磁感应强度的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 导体棒受到的安培力大小为 由左手定则可知，安培力沿斜面向上，则由平衡可得 解得 方向沿斜面向上。 【小问2详解】 最大静摩擦力为 当匀速下滑时，滑动摩擦力沿斜面向上，此时由平衡可知 解得 14. 如图所示，虚线上方有方向竖直向下的匀强电场，虚线上下有相同的匀强磁场，磁感应强度为，方向垂直纸面向外。是一根长为的绝缘细杆，沿电场线放置在虚线上方的电场中，端恰在虚线上。将一套在杆上的带正电的电荷量大小为、质量为的小球（重力不计）从端由静止释放后，小球先做加速运动，后做匀速运动到达端，已知小球与绝缘杆间的动摩擦因数，当小球脱离杆进入虚线下方后，运动轨迹是半圆，其半径为。求： （1）小球到达点的速度的大小； （2）匀强电场的场强的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 小球在磁场中做匀速圆周运动时，根据牛顿第二定律 ，又 解得小球到达点的速度 【小问2详解】 小球沿杆向下运动时，受力情况如图 受向左的洛伦兹力，向右的弹力，向下的电场力，向上的摩擦力； 当小球做匀速运动时 洛伦兹力 弹力 摩擦力 解得匀强电场的场强 15. 如图所示，在y轴两侧有垂直于纸面向外的匀强磁场，其磁感应强度大小分别为B1和B2，且B1=2B2=2B0。坐标原点O处有一个质量为M、处于静止状态的中性粒子，分裂为两个带电粒子a和b，其中带正电的粒子a的电荷量为q，质量m=kM（k可以取0~1的任意值）。分裂时释放的总能量为E，并且全部转化为两个粒子的动能。不计粒子重力和粒子之间的相互作用力，不计中性粒子分裂时间和质量亏损，不考虑相对论效应。分裂后瞬间a粒子的速度沿x轴正方向，求： （1）粒子a在磁场B1、B2中运动的半径之比； （2）k取多大时，粒子a在磁场B1中运动的半径最大，以及此时的最大半径； （3）k取多大时，两粒子会在以后的运动过程中相遇？ 【答案】（1） （2）， （3）或 【解析】 【小问1详解】 由洛伦兹力提供向心力 可得 粒子a在磁场中运动过程中比荷与速率都不会改变，所以磁场B1、B2中运动的半径之比与磁感应强度成反比，即 【小问2详解】 分裂过程由动量守恒得 根据能量守恒有 解得 则粒子a在右边磁场B1中运动的半径为 可知，当时，Ra1最大，其值为 【小问3详解】 a、b两粒子的运动轨迹如图所示 它们相遇的位置只有两个，分别为C点和D点，若在C点相遇，则 解得 若在D点相遇，由于三角形OCD为正三角形，所以 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $