精品解析：湖北省武汉市第六中学2025-2026学年高二上学期第3次月考物理试卷

武汉六中 2025~2026 学年度高二上学期第3次月考 物理试题 考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分 ★沉着冷静 规范答题 端正考风 严禁舞弊★ 一、选择题：（共10题，1-7每题只一个选项正确，选对得4分，错选不得分。8-10每题有多个选项正确，全部选对得4分，选对不全得2分，错选不得分。共40分） 1. 下列各图所描述的物理情境中，说法正确的是（　　） A. 如图甲所示，如果长为、通过电流为的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为，则该处磁感应强度大小一定为 B. 图乙是法拉第通过实验研究，发现了电流的磁效应 C. 铜盘在磁场中按图丙所示方向转动产生感应电流 D. 如图丁所示，右侧铁钉吸附小铁钉更多，说明右侧线圈中通过的电流大 【答案】C 【解析】 【详解】A．若导线与磁场垂直，则，图中未指出导线与磁场的位置关系，则该处磁感应强度大小不一定为，故A错误； B．奥斯特通过实验研究，发现了电流的磁效应，故B错误； C．铜盘在磁场中按图丙所示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，产生感应电流，故C正确； D．串联电路中电流处处相等，右侧铁钉磁性强是因为右侧线圈匝数多，故D错误。 故选C。 2. 如图所示的电路中有L1和L2两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（　　） A. 闭合S时，L1先亮，L2后亮，最后一样亮 B. 断开S时，L2立刻熄灭，L1过一会熄灭 C. 断开S过程中L2中的电流从d到c D. 闭合、断开S过程中L1中的电流始终从b到a 【答案】D 【解析】 【详解】A．闭合S时，由于线圈的自感，使得通过线圈所在支路的电流由0增加到稳定值，可知，L2先亮，L1后亮，最后一样亮，故A错误； B．断开S时，由于线圈的自感，线圈相当于一个等效电源，其与两个灯泡构成了新的回路，线圈中的电流在新回路中由先前的稳定值逐渐减为0，可知，L1与L2均将过一会熄灭，故B错误； C．闭合S后，通过L1的电流方向从b到a，断开S时，线圈相当于一个等效电源，线圈中的电流在新回路中由先前的稳定值逐渐减为0，电流方向仍然从b到a，即断开S过程中L2中的电流从c到d，故C错误； D．结合上述可知，闭合、断开S过程中L1中的电流始终从b到a，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，等腰直角三角形内部存在着垂直纸面向里的均匀磁场，它的边在轴上且长为，纸面内一边长为的正方形导线框的一条边在轴上，且导线框沿轴正方向以恒定的速度穿过磁场区域，在时该导线框恰好位于图甲中所示的位置。现规定逆时针方向为导线框中感应电流的正方向，在图乙所示的四个图象中，能正确表示感应电流随导线框位移变化关系的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】线框进入磁场，0-L内有效切割长度恒定，产生恒定的电动势 当全部进入磁场后瞬时感应电动势为零，且电流方向发生改变；线框向右匀速运动，L-2L内，有效切割长度均匀增大，感应电流也均匀增大，当线框运动2L时，感应电流达到最大值，继续向右匀速运动，2L-3L内，有效切割长度均匀减小，感应电流也均匀减小，运动3L时，瞬时感应电流减为零。 故选B。 4. 如图所示，电源电动势E、内阻r恒定，定值电阻的阻值等于r，定值电阻的阻值等于2r，闭合开关S，平行板电容器两板间有一带电液滴刚好处于静止状态。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表、、的示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表A示数变化量的绝对值为，下列说法错误的是（　　） A. 带电液滴将向下运动，定值电阻中有从a流向b的瞬间电流 B. C. 、、均不变 D. 电源的输出功率变大，电源效率变小 【答案】B 【解析】 【详解】A．将滑动变阻器滑片向下滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻变小，由闭合电路欧姆定律 可知电路电流增大，根据 可知电容器极板间电压减小，根据 可知电容器的电荷量减少，电容器放电，所以定值电阻中有从a流向b的瞬间电流，由 可知极板间匀强电场的电场强度减小，向上的电场力减小，则带电液滴将向下运动。A正确； BC．理想电压表测量定值电阻两端的电压，根据欧姆定律可得 理想电压表测量电源的路端电压，根据闭合电路欧姆定律可得 理想电压表测量滑动变阻器两端的电压，根据闭合电路欧姆定律可得 则有，， 可知、、均不变，由于定值电阻的阻值等于，则有，B错误，C正确； D．电源的输出功率为 可知当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大；由于定值电阻的阻值等于电源内阻，则电路的外电阻大于内阻且在减小，则电源的输出功率变大；电源效率为 由于外电阻减小，则电源效率减小，D正确。 此题选择错误的，故选B。 5. 如图所示，半径为L的导电圆环（电阻不计）垂直磁场固定于磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场的左边界正好与圆环直径重合，电阻为2R的直金属棒ab以恒定的角速度ω绕过环心O的轴沿顺时针方向匀速转动，a、b端正好与圆环保持良好接触，圆环的边缘通过电刷P和导线与一个阻值为R的定值电阻相连，定值电阻R的另一端通过导线接在圆环的中心轴上，在金属棒匀速转动过程中，下列说法中正确的是（　　） A. 图示位置处O点电势高于a点电势 B. 定值电阻R两端的电压为 C. 转动一周，定值电阻R产生的热量为 D. 转动一周，金属棒产生的热量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．图示位置，金属棒Oa部分相当于一个等效电源，根据右手定则可知，感应电流方向由O指向a，则a端为等效电源的正极，可知，图示位置处O点电势低于a点电势，故A错误； B．金属棒转动垂直切割磁感线产生的感应电动势为 定值电阻R两端的电压为 解得，故B错误； C．由于金属棒始终有一半在切割磁感线，结合上述可知，回路中的电动势大小始终为 回路中的感应电流 转动一周，定值电阻R产生的热量为 其中 解得，故C正确； D．结合上述可知，转动一周，金属棒产生的热量为 解得，故D错误。 故选C。 6. 如图所示，由两个线段和一个半圆组成的边界CDEFG，E为圆弧边界最低点，其余四个点与圆心在同一直线上，边界及边界上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。C处有一个粒子源，能在纸面内发射速度方向与边界CD成60°角的各种速率的带负电粒子，圆弧半径及CD距离均为R，粒子比荷为k。不计粒子重力及粒子间相互作用力，下列说法正确的是（　　） A. 粒子的速度越大，则粒子在磁场中运动的时间越短 B. 粒子若从E点飞出磁场，则粒子在磁场中运动的时间最长 C. 粒子在磁场中运动的最长时间小于 D. 粒子能从圆弧边界射出的最大速率为 【答案】D 【解析】 【详解】A．粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，可得 其运动半径表达式为 根据圆周运动特点，可得到粒子在磁场中运动的时间满足 其中θ为圆心角，化简得 同一粒子在磁场中的时间t与速率无关，受圆心角影响，故A错误； BC．根据粒子在磁场中的运动时间表达式，可知使时间最长时，其在磁场中运动的圆心角最大，由几何关系，可得圆心角为弦切角的2倍，即弦切角最大时，圆心角最大； 不同速率的粒子在磁场中运动时，其弦切角如图所示： 结合运动轨迹的几何关系，v的方向与CM弦、CN弦、CP弦等不同弦的夹角中，可知在其圆周运动的轨迹弦CP与磁场的圆弧边界相切时，其弦切角最大； 由几何关系可知，轨迹圆的圆心在CP中垂线上，同时也在CP连线上，即轨迹圆的圆心在CP中点，则CP为轨迹圆的直径，轨迹圆的圆心角为π；即其在磁场中运动的时间最长时，时间满足，由几何关系，可知P与E不重合，故BC错误； D．由A选项分析，可知，可得最大速率的运动半径最大，由几何关系可知，其在圆弧边界射出时的位置为F点，粒子在磁场中做圆周运动时，结合几何关系，可知其离开磁场时的速度方向与FG夹角为60°；轨迹如图： 由几何关系可得：2rsin60°=3R 解得 联立解得，故D正确。 故选D。 7. 如图，一根固定的足够长的绝缘细杆竖直放置。质量为m、电荷量为+q的带电小球套在细杆上，已知小球与杆间的动摩擦因数为。小球始终处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直细杆所在的竖直平面，不计空气阻力。小球以初速度v0从O点沿细杆向上运动至最高点后又下降回到O点，回到O点前已经开始做匀速运动，已知重力加速度为g，则对小球上升到最高点又回到O点的过程，下列说法正确的是（　　） A. 小球运动的总时间为 B. 小球所受洛伦兹力的冲量大于零 C. 小球克服摩擦力所做的功为 D. 小球上升的运动时间等于小球下降的运动时间 【答案】A 【解析】 【详解】A．小球沿杆向上运动时，受到向左的洛伦兹力，滑动摩擦力方向向下，对这个过程列动量定理，有 小球沿杆向下运动时，最终能够做匀速运动，设此时的速度为，有 对向下运动的过程列动量定理，有 设上升的最大距离为h，则有 联立公式，可得到，故A正确； B．规定向左为洛伦兹力的正方向时，上升过程中洛伦兹力的冲量为 下降过程中的洛伦兹力冲量为 所以全程的洛伦兹力冲量和为零，故B错误； C．对运动的全程列动能定理，有 代入数据后得到克服摩擦力做的功为，故C错误； D．在上升过程中对小球列牛顿第二定律，有 在下降过程中，有 可知上升过程中的平均加速度大小要大于下降过程中的平均加速度大小，两个运动过程的位移大小是相等，所以上升的时间会比下降的时间短，故D错误。 故选A。 8. 霍尔元件是把磁学量转换为电学量的电学元件。如图所示，某霍尔元件的宽度为h，厚度为d，磁感应强度为B的磁场垂直于该元件的工作面向下，元件内通入图示方向的电流I，稳定后C、D两侧面间的电势差为U，设元件中能够自由移动的电荷带正电，电荷量为q，且元件单位体积内自由电荷的个数为n，则下列说法正确的是（　　） A. C侧面的电势低于D侧面的电势 B. 自由电荷受到的电场力为F= C. C、D两侧面电势差与磁感应强度的关系为U= D. 元件中自由电荷由正电荷变为负电荷，C、D两侧的电势高低不会发生变化 【答案】BC 【解析】 【详解】A．元件中的自由电荷带正电，根据左手定则，自由电荷向侧面偏转，侧面的电势高于侧面的电势，故A错误； B．之间的电场强度 自由电荷受到的电场力，故B正确； C．稳定后，自由电荷所受洛伦兹力的大小等于电场力的大小，即 根据电流微观表达式 又 联立可得，故C正确； D．元件中自由电荷由正电荷变为负电荷，根据左手定则，负电荷向侧面偏转，则侧面的电势低于侧面的电势，故D错误。 故选BC。 9. 如图所示，在xOy平面内存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，第一、二、四象限内的磁场方向垂直纸面向外，第三象限内的磁场方向垂直纸面向里。P（-L，0）、Q（0，-L）为坐标轴上的两个点。现有一电量大小为q、质量为m的带正电粒子（不计重力），以与x轴正向成45°角从P点射出，恰好经原点O到达Q点，则下列对PQ段运动描述正确的是（　　） A. 粒子运动的最短时间为 B. 粒子运动的总路程只能为或 C. 粒子在Q点速度方向与y轴正向的夹角只能为45° D. 粒子从P到O的时间与从O到Q的时间之比可能为1:3 【答案】BD 【解析】 【详解】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有， 解得 令粒子运动轨迹对应的圆心角之和为，则粒子运动时间 由于粒子以与x轴正向成45°角从P点射出，恰好经原点O到达Q点，可知，当粒子在第二象限做匀速圆周运动直接到达O点后到达Q点轨迹对应圆心角最小，作出轨迹如图所示 根据几何关系可知，最小圆心角 解得粒子运动的最短时间为，故A错误； B．结合上述，根据粒子运动轨迹的对称性可知，若粒子始终从第二象限到达O点，根据几何关系有（n=1，2，3…） 此种情景中，粒子从P运动到Q的轨迹对应的圆心角（n=1，2，3…） 则粒子运动的总路程 解得 若粒子始终从第三象限到达O点，作出该种情景最简单的轨迹，如图所示 根据粒子运动轨迹的对称性可知，若粒子始终从第三象限到达O点，根据几何关系有（n=1，2，3…） 此种情景中，粒子从P运动到Q的轨迹对应的圆心角（n=1，2，3…） 则粒子运动的总路程 解得 综合上述可知，粒子运动的总路程只能为或，故B正确； C．结合上述可知，当粒子始终从第二象限到达O点时，粒子在Q点速度方向与y轴负向的夹角为45°，当粒子始终从第三象限到达O点时，粒子在Q点速度方向与y轴正向的夹角为45°，故C错误； D．结合上述可知，当粒子始终从第二象限到达O点时，粒子从P到O对应轨迹的圆心角等于从O到Q对应轨迹的圆心角，此种情景中，粒子从P到O的时间与从O到Q的时间之比为1:1，当粒子始终从第三象限到达O点时，粒子从P到O对应轨迹的圆心角等于从O到Q对应轨迹的圆心角的，此种情景中，粒子从P到O的时间与从O到Q的时间之比为1:3，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，金属导轨左侧弯曲平滑连接右侧水平导轨，水平导轨固定于竖直向上的匀强磁场中，窄轨间距为，宽轨间距为L，两根完全相同的导体棒MN和PQ，其中PQ垂直于导轨静止放置并与导轨接触良好，两导体棒的长度均为L，质量均为m。现将金属棒MN自曲线导轨上h高度处由静止释放，到达水平轨道立即进入磁场区域，已知导体棒MN在到达宽窄导轨的连接处之前就已经匀速运动，经过足够长的时间，两根导体棒都在宽轨上又达到匀速运动，运动过程中两导体棒未发生碰撞，不考虑导体棒MN经过宽窄导轨的连接处时速度的变化，不计一切摩擦，重力加速度为g。则（　　） A. 导体棒MN进入磁场区域的瞬间，MN两端电压为 B. 导体棒MN第一次匀速运动时的速率为 C. 导体棒MN在水平窄轨上运动和在宽轨上运动的过程中通过回路的电荷量之比为1：3 D. 导体棒MN在窄轨上运动的过程中，回路中产生的焦耳热为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．设每根导体棒的电阻为R，导体棒MN进入磁场区域的瞬间的速度，此时MN产生的感应电动势大小 MN两端电压为，A正确； B．当导体棒MN在窄导轨上运动与导体棒PQ在宽轨上运动切割磁感线产生的感应电动势相等时，两导体棒匀速，则有 规定向右为正方向，对导体棒MN，根据动量定理，有 其中 对导体棒PQ，根据动量定理，有 联立解得导体棒MN第一次匀速运动的速率为，，，B错误； C．两棒第二次共速后由动量守恒 解得 对导体棒PQ由动量定理 解得 即导体棒MN在水平窄轨上运动和在宽轨上运动的过程中通过回路的电荷量之比为1：1，C错误； D．导体棒MN在窄轨上运动的过程中，回路中产生的焦耳热为，D正确。 故选AD。 二、实验题：（每空2分，共18分） 11. 为了测量某电源的电动势和内阻，并研究利用该电源为小灯泡供电的情况，某同学进行了如下实验： （1）该同学首先设计了如图（a）所示的实验电路，其中R为电阻箱，定值电阻，电压表可视为理想电表，实验过程中采集电压表和电阻箱的读数，并以为纵坐标，为横坐标，画出的关系图线，如图（b）所示（该图线为一条直线），根据图线求得该电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。（均保留两位有效数字） （2）在第（1）问的电路设计中，如果电压表不能视为理想电表，电源电动势和内阻的测量值存在系统误差，所测r测___________r真，E测___________E真。（均填“大于”“等于”或“小于”） （3）在进一步研究中，该同学测得的某型号小灯泡的伏安特性曲线如图（c）所示，如果把两个该型号的灯泡串联后再与R1=9Ω的定值电阻串联起来接在上述电源上（其电动势和内阻是第（1）问计算的结果），如图（d）所示，则每只小灯泡的实际功率约为___________W。（保留2位小数） 【答案】（1） ①. 5.0 ②. 1.0 （2） ①. 小于 ②. 小于 （3）0.27##0.28##0.29 【解析】 【小问1详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律，可写出 变形为 根据题干中给定的图像，可以求得斜率与截距的大小，其中截距 所以电动势 斜率为 解得内阻 【小问2详解】 [1][2]如果电压表不能视为理想电表，设内阻为，有 转化为 同样利用图像中的斜率和截距进行求解，可知 所以 同理有 解得 【小问3详解】 设电路中每个灯泡两端的电压为U，电路中的电流为I，根据闭合电路欧姆定律有 将此U-I关系画在小灯泡伏安特性曲线的图像中，交点即为电路中的实际电压和电流大小，如图所示 读取数据可知 12. 某同学从实验室找到一些器材自己动手制作了一个多用电表，他设计的电表电路如图甲所示。该同学设计初衷是①单刀双掷开关S1接b时，c、d端接入回路中作为量程分别为1mA和10mA的电流表使用；②单刀双掷开关S1接a时，可作为“×100”和“×1k”双量程的欧姆表使用。已知电流表G满偏电流，内阻；电源电动势为1.5V，内阻为1Ω。请帮助该同学解决以下问题。 （1）电路中定值电阻R1=___________Ω。 （2）某次测电流时，单刀双掷开关S1接b，S2接1，表头示数如图乙所示，此时回路电流值___________mA。 （3）当单刀双掷开关S1接a，再将开关S2接1时，欧姆表的挡位为___________（选填“×100”或“×1k”），某次测量欧姆调零后将待测电阻Rx接在c、d间，发现挡位不合适，断开电路将开关S2接2欧姆调零后重新测量发现挡位合适，开关S2接2后再次欧姆调零时滑动变阻器R接入回路的阻值为___________Ω。 【答案】（1）8 （2）5.2 （3） ①. ×100 ②. 1427 【解析】 【小问1详解】 由电路图可知，接1时为电流表，接2时为电流表，则有， 联立解得， 【小问2详解】 当单刀双掷开关S1接b，再将开关S2接1时，多用电表为量程为10mA的电流表，由图乙可知，每个小格为0.2mA，所以读数为5.2mA。 【小问3详解】 [1]欧姆表需要进行欧姆调零，所以单刀双掷开关S1接a，S2接1时，欧姆表的内阻为 单刀双掷开关S1接a，S2接2时，欧姆表的内阻 由于欧姆表倍率越大，对应的欧姆内阻越大，所以S1接a，S2接1时为小倍率欧姆表，对应的欧姆表的挡位为×100； [2]某次测量欧姆调零后将待测电阻Rx接在c、d间，发现挡位不合适，断开电路将开关S2接2欧姆调零后重新测量发现挡位合适；开关S2接2时，电流表内阻为 欧姆调零时有 可得滑动变阻器接入回路的阻值为 三、解答题：（13题12分，14题14分，15题16分，共42分） 13. 如图所示，水平面上固定两根平行导轨，间距为L，导轨内部空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m，长为3L，电阻为3R的均匀金属棒恰好垂直对称静置在导轨上，如图中实线①所示，电源电动势为E，内阻也为R，闭合开关，导体棒恰好静止不动。重力加速度为g，其他处电阻忽略不计，求： （1）金属棒所受安培力的大小； （2）当将金属棒与导轨间夹角为37°静置如图中虚线②所示，闭合开关瞬间导体棒的加速度大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 当闭合开关时，接入电路的电阻为R，根据闭合电路欧姆定律有 安培力为 联立解得 【小问2详解】 当垂直放置时，导体棒恰好静止不动，二力平衡F1= f 当夹角为37°时，接入电路的电阻为，根据闭合电路欧姆定律有 此时安培力为 由牛顿第二定律得 联立解得 14. 如图所示，在xOy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的有界匀强电场，电场边界OD与x轴正方向成45°角，在第二象限的适当区域中加有垂直于坐标平面的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为B，A点在该磁场的边界上，O、A间距离为L。现有一群正离子在坐标平面内以不同的速率从A点沿垂直于x轴向上的方向射入磁场，并均能沿垂直于y轴的方向进入匀强电场，其中速度最大的离子从C点（也在磁场的边界上）进入电场后，恰好能垂直OD离开电场，离子质量均为m、电量均为q，不计重力和离子间的相互作用。求： （1）经过C点的离子的速度大小； （2）匀强电场的场强大小E； （3）有界磁场区域的最小面积S。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】(1)根据几何关系可知离子沿AC圆弧的运动轨迹半径 由 解得 (2)从C点进入电场的离子恰好垂直通过电场边界OD上的P点，设从C到P的水平位移为x，竖直位移为h，则有 为等腰直角三角形 所以有 即得 ， 离子在电场中的加速度 根据平抛运动有 ， 解得 (3)由于速度大小不同的离子均垂直通过y轴，设离开磁场时的出射点的坐标为，则满足 ， 可得 则它们从有界磁场飞出的位置在AC连线上，如图所示 因此磁场范围最小面积是由弧线ANC和虚线AC所围成的面积。扇形OAC的面积 的面积 所以 15. 如图所示，匝数N=50、截面积S=0.05m2的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场B1，其变化率k=0.8T/s。线圈通过开关S1连接两根相互平行、间距d=1.50m的倾斜光滑导轨EG、，倾斜导轨与水平面夹角为，下端矩形区域内有垂直导轨方向的匀强磁场B2（大小方向未知），F到G的距离L=4m，导轨间的电容C=0.2F和定值电阻R=12Ω可以通过单刀双掷开关与导轨连接。倾斜导轨底端与足够长水平光滑平行导轨GH、平滑连接，导轨间有竖直向上的匀强磁场B3=1T。t=0时S1闭合、S2接1，质量m=0.40kg、电阻r=6Ω的导体棒ab紧贴放置在磁场内恰好能静止。t=1s时将S2与1断开，再将S1断开，将S2接2，ab导体棒沿倾斜轨道向下运动到前已达到最大速度。导轨电阻、线圈电阻和各接触点接触电阻均不计。求： （1）矩形区域内匀强磁场B2的大小和方向； （2）①ab导体棒从开始运动到运动到所需时间； ②ab导体棒从开始运动到到达的过程中导体棒ab上产生的焦耳热； （3）若ab导体棒到达时将S2接1，则ab导体棒将做什么运动？最终速度是多少？ 【答案】（1）B2=4T，方向垂直倾斜轨道向下 （2）①4.2s ②2.6J （3）减速运动， 【解析】 【小问1详解】 对线圈分析，根据楞次定律 对导体棒受力分析 解得B2=4T 方向垂直倾斜轨道向下。 【小问2详解】 此时导体棒和定值电阻构成闭合回路，导体棒沿倾斜导轨向下做变加速运动，当速度达到最大时开始匀速。受力分析有 解得 ①对下滑过程分析，由动量定理 解得 ②由动能定理 解得 Q=7.8J 联立解得 【小问3详解】 导体棒在磁场中切割产生电动势，与电容器相连，构成闭合回路，如图所示 由于导体棒两端电动势大于电容器原来电压，所以接下来将给电容器充电，导体棒在安培力作用下做减速运动。设导体棒最终运动速度大小为v1，电容器两端电压开始时是 最终电压为 电容器两端电量的变化量 对导体棒分析，规定向右正方向，由动量定理有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 武汉六中 2025~2026 学年度高二上学期第3次月考 物理试题 考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分 ★沉着冷静 规范答题 端正考风 严禁舞弊★ 一、选择题：（共10题，1-7每题只一个选项正确，选对得4分，错选不得分。8-10每题有多个选项正确，全部选对得4分，选对不全得2分，错选不得分。共40分） 1. 下列各图所描述的物理情境中，说法正确的是（　　） A. 如图甲所示，如果长为、通过电流为的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为，则该处磁感应强度大小一定为 B. 图乙是法拉第通过实验研究，发现了电流的磁效应 C. 铜盘在磁场中按图丙所示方向转动产生感应电流 D. 如图丁所示，右侧铁钉吸附小铁钉更多，说明右侧线圈中通过的电流大 2. 如图所示的电路中有L1和L2两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（　　） A. 闭合S时，L1先亮，L2后亮，最后一样亮 B. 断开S时，L2立刻熄灭，L1过一会熄灭 C. 断开S过程中L2中的电流从d到c D. 闭合、断开S过程中L1中的电流始终从b到a 3. 如图所示，等腰直角三角形内部存在着垂直纸面向里的均匀磁场，它的边在轴上且长为，纸面内一边长为的正方形导线框的一条边在轴上，且导线框沿轴正方向以恒定的速度穿过磁场区域，在时该导线框恰好位于图甲中所示的位置。现规定逆时针方向为导线框中感应电流的正方向，在图乙所示的四个图象中，能正确表示感应电流随导线框位移变化关系的是（ ） A. B. C. D. 4. 如图所示，电源电动势E、内阻r恒定，定值电阻的阻值等于r，定值电阻的阻值等于2r，闭合开关S，平行板电容器两板间有一带电液滴刚好处于静止状态。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表、、的示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表A示数变化量的绝对值为，下列说法错误的是（　　） A. 带电液滴将向下运动，定值电阻中有从a流向b的瞬间电流 B. C. 、、均不变 D. 电源的输出功率变大，电源效率变小 5. 如图所示，半径为L的导电圆环（电阻不计）垂直磁场固定于磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场的左边界正好与圆环直径重合，电阻为2R的直金属棒ab以恒定的角速度ω绕过环心O的轴沿顺时针方向匀速转动，a、b端正好与圆环保持良好接触，圆环的边缘通过电刷P和导线与一个阻值为R的定值电阻相连，定值电阻R的另一端通过导线接在圆环的中心轴上，在金属棒匀速转动过程中，下列说法中正确的是（　　） A. 图示位置处O点电势高于a点电势 B. 定值电阻R两端的电压为 C. 转动一周，定值电阻R产生的热量为 D. 转动一周，金属棒产生的热量为 6. 如图所示，由两个线段和一个半圆组成的边界CDEFG，E为圆弧边界最低点，其余四个点与圆心在同一直线上，边界及边界上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。C处有一个粒子源，能在纸面内发射速度方向与边界CD成60°角的各种速率的带负电粒子，圆弧半径及CD距离均为R，粒子比荷为k。不计粒子重力及粒子间相互作用力，下列说法正确的是（　　） A. 粒子的速度越大，则粒子在磁场中运动的时间越短 B. 粒子若从E点飞出磁场，则粒子在磁场中运动的时间最长 C. 粒子在磁场中运动的最长时间小于 D. 粒子能从圆弧边界射出的最大速率为 7. 如图，一根固定的足够长的绝缘细杆竖直放置。质量为m、电荷量为+q的带电小球套在细杆上，已知小球与杆间的动摩擦因数为。小球始终处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直细杆所在的竖直平面，不计空气阻力。小球以初速度v0从O点沿细杆向上运动至最高点后又下降回到O点，回到O点前已经开始做匀速运动，已知重力加速度为g，则对小球上升到最高点又回到O点的过程，下列说法正确的是（　　） A. 小球运动的总时间为 B. 小球所受洛伦兹力的冲量大于零 C. 小球克服摩擦力所做的功为 D. 小球上升的运动时间等于小球下降的运动时间 8. 霍尔元件是把磁学量转换为电学量的电学元件。如图所示，某霍尔元件的宽度为h，厚度为d，磁感应强度为B的磁场垂直于该元件的工作面向下，元件内通入图示方向的电流I，稳定后C、D两侧面间的电势差为U，设元件中能够自由移动的电荷带正电，电荷量为q，且元件单位体积内自由电荷的个数为n，则下列说法正确的是（　　） A. C侧面的电势低于D侧面的电势 B. 自由电荷受到的电场力为F= C. C、D两侧面电势差与磁感应强度的关系为U= D. 元件中自由电荷由正电荷变为负电荷，C、D两侧的电势高低不会发生变化 9. 如图所示，在xOy平面内存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，第一、二、四象限内的磁场方向垂直纸面向外，第三象限内的磁场方向垂直纸面向里。P（-L，0）、Q（0，-L）为坐标轴上的两个点。现有一电量大小为q、质量为m的带正电粒子（不计重力），以与x轴正向成45°角从P点射出，恰好经原点O到达Q点，则下列对PQ段运动描述正确的是（　　） A. 粒子运动的最短时间为 B. 粒子运动的总路程只能为或 C. 粒子在Q点速度方向与y轴正向的夹角只能为45° D. 粒子从P到O的时间与从O到Q的时间之比可能为1:3 10. 如图所示，金属导轨左侧弯曲平滑连接右侧水平导轨，水平导轨固定于竖直向上的匀强磁场中，窄轨间距为，宽轨间距为L，两根完全相同的导体棒MN和PQ，其中PQ垂直于导轨静止放置并与导轨接触良好，两导体棒的长度均为L，质量均为m。现将金属棒MN自曲线导轨上h高度处由静止释放，到达水平轨道立即进入磁场区域，已知导体棒MN在到达宽窄导轨的连接处之前就已经匀速运动，经过足够长的时间，两根导体棒都在宽轨上又达到匀速运动，运动过程中两导体棒未发生碰撞，不考虑导体棒MN经过宽窄导轨的连接处时速度的变化，不计一切摩擦，重力加速度为g。则（　　） A. 导体棒MN进入磁场区域的瞬间，MN两端电压为 B. 导体棒MN第一次匀速运动时的速率为 C. 导体棒MN在水平窄轨上运动和在宽轨上运动的过程中通过回路的电荷量之比为1：3 D. 导体棒MN在窄轨上运动的过程中，回路中产生的焦耳热为 二、实验题：（每空2分，共18分） 11. 为了测量某电源的电动势和内阻，并研究利用该电源为小灯泡供电的情况，某同学进行了如下实验： （1）该同学首先设计了如图（a）所示的实验电路，其中R为电阻箱，定值电阻，电压表可视为理想电表，实验过程中采集电压表和电阻箱的读数，并以为纵坐标，为横坐标，画出的关系图线，如图（b）所示（该图线为一条直线），根据图线求得该电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。（均保留两位有效数字） （2）在第（1）问的电路设计中，如果电压表不能视为理想电表，电源电动势和内阻的测量值存在系统误差，所测r测___________r真，E测___________E真。（均填“大于”“等于”或“小于”） （3）在进一步研究中，该同学测得的某型号小灯泡的伏安特性曲线如图（c）所示，如果把两个该型号的灯泡串联后再与R1=9Ω的定值电阻串联起来接在上述电源上（其电动势和内阻是第（1）问计算的结果），如图（d）所示，则每只小灯泡的实际功率约为___________W。（保留2位小数） 12. 某同学从实验室找到一些器材自己动手制作了一个多用电表，他设计的电表电路如图甲所示。该同学设计初衷是①单刀双掷开关S1接b时，c、d端接入回路中作为量程分别为1mA和10mA的电流表使用；②单刀双掷开关S1接a时，可作为“×100”和“×1k”双量程的欧姆表使用。已知电流表G满偏电流，内阻；电源电动势为1.5V，内阻为1Ω。请帮助该同学解决以下问题。 （1）电路中定值电阻R1=___________Ω。 （2）某次测电流时，单刀双掷开关S1接b，S2接1，表头示数如图乙所示，此时回路电流值___________mA。 （3）当单刀双掷开关S1接a，再将开关S2接1时，欧姆表的挡位为___________（选填“×100”或“×1k”），某次测量欧姆调零后将待测电阻Rx接在c、d间，发现挡位不合适，断开电路将开关S2接2欧姆调零后重新测量发现挡位合适，开关S2接2后再次欧姆调零时滑动变阻器R接入回路的阻值为___________Ω。 三、解答题：（13题12分，14题14分，15题16分，共42分） 13. 如图所示，水平面上固定两根平行导轨，间距为L，导轨内部空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m，长为3L，电阻为3R的均匀金属棒恰好垂直对称静置在导轨上，如图中实线①所示，电源电动势为E，内阻也为R，闭合开关，导体棒恰好静止不动。重力加速度为g，其他处电阻忽略不计，求： （1）金属棒所受安培力的大小； （2）当将金属棒与导轨间夹角为37°静置如图中虚线②所示，闭合开关瞬间导体棒的加速度大小。 14. 如图所示，在xOy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的有界匀强电场，电场边界OD与x轴正方向成45°角，在第二象限的适当区域中加有垂直于坐标平面的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为B，A点在该磁场的边界上，O、A间距离为L。现有一群正离子在坐标平面内以不同的速率从A点沿垂直于x轴向上的方向射入磁场，并均能沿垂直于y轴的方向进入匀强电场，其中速度最大的离子从C点（也在磁场的边界上）进入电场后，恰好能垂直OD离开电场，离子质量均为m、电量均为q，不计重力和离子间的相互作用。求： （1）经过C点的离子的速度大小； （2）匀强电场的场强大小E； （3）有界磁场区域的最小面积S。 15. 如图所示，匝数N=50、截面积S=0.05m2的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场B1，其变化率k=0.8T/s。线圈通过开关S1连接两根相互平行、间距d=1.50m的倾斜光滑导轨EG、，倾斜导轨与水平面夹角为，下端矩形区域内有垂直导轨方向的匀强磁场B2（大小方向未知），F到G的距离L=4m，导轨间的电容C=0.2F和定值电阻R=12Ω可以通过单刀双掷开关与导轨连接。倾斜导轨底端与足够长水平光滑平行导轨GH、平滑连接，导轨间有竖直向上的匀强磁场B3=1T。t=0时S1闭合、S2接1，质量m=0.40kg、电阻r=6Ω的导体棒ab紧贴放置在磁场内恰好能静止。t=1s时将S2与1断开，再将S1断开，将S2接2，ab导体棒沿倾斜轨道向下运动到前已达到最大速度。导轨电阻、线圈电阻和各接触点接触电阻均不计。求： （1）矩形区域内匀强磁场B2的大小和方向； （2）①ab导体棒从开始运动到运动到所需时间； ②ab导体棒从开始运动到到达的过程中导体棒ab上产生的焦耳热； （3）若ab导体棒到达时将S2接1，则ab导体棒将做什么运动？最终速度是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $