精品解析：北京市清华大学附属中学2025-2026学年高三上学期12月月考物理试题

高23级物理试卷 第一部分 本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把正确的答案填涂在答题纸上。 1. 用安培定则分析下列现象，正确的是（　　） A. 甲图中小磁针静止时的位置如图，则通电直导线的电流向上 B. 乙图中金属圆环通以逆时针方向的电流时，小磁针静止时N极垂直纸面向里 C. 丙图中小磁针静止时的位置如图所示，则电源左侧为正极 D. 丁图中，假设地磁场是由绕地轴的环形电流产生的，那么环形电流的方向如图所示 2. 如图所示，下列电场中，A、B 两点电场强度相同的是（ ） A. B. C. D. 3. 如图所示，老师上课做演示实验时，用绝缘细线吊起一个轻质闭合铝环，当手持磁铁使其N极突然向右沿铝环轴线靠近铝环过程中，下列说法正确的是（　　） A. 铝环起先向右摆动 B. 铝环有扩张的趋势 C. 铝环对磁铁的作用力对磁铁做正功 D. 从左向右看，铝环中有顺时针方向电流 4. 磁电式电流表是实验室中常用的电学实验器材，图为其结构示意图，其线圈绕在一个与指针、转轴固连的铝框骨架上，并处在极靴和铁质圆柱间的磁场中。线圈未通电时，指针竖直指在表盘中央；线圈通电时指针随之偏转，由此就能确定电流的大小。下列说法正确的是（　　） A. 线圈通电时指针随之偏转，这是利用电磁感应原理 B. 极靴和铁质圆柱的作用是使磁场分布近似辐向 C. 运输时要把电流表的正、负接线柱用导线连在一起从而保护电表指针，其原理和法拉第圆盘相同 D. 将铝框改用塑料框不仅可以使整个电流表更轻便，还可以更灵敏 5. 如图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面且相邻等势面的电势差相等。在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，是其路径上的两点，不计液滴重力，下列说法正确的是（　　） A. 液滴带正电，点电场强度比点大 B. 液滴带正电，点电场强度比点大 C. 液滴带负电，点电场强度比点大 D. 液滴带负电，点电场强度比点大 6. 如图所示，把一根柔软的铜制弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，再将a、b端分别与一直流电源两极相连；发现弹簧开始上下振动，电路交替通断。则下列说法正确的是（　　） A. 通入电流时，弹簧各相邻线圈之间相互排斥 B. 将a、b端的极性对调，弹簧将不再上下振动 C. 换用交流电，无法使弹簧上下振动 D. 增大电流，弹簧下端离开水银液面的最大高度一定变大 7. 为模拟空气净化过程，设计了如图甲和乙所示的两种密闭除尘桶。在甲圆桶顶部和底面间加上恒定电压，沿圆桶的轴线方向会形成一片匀强电场，初速度为零的带电尘粒的运动方向如图甲箭头方向所示：而在乙圆桶轴线处放一直导线，在导线与桶壁间也加上恒定电压，会形成沿半径方向的辐向电场，初速度为零的带电尘粒的运动方向如图乙箭头方向所示。已知带电尘粒运动时受到的空气阻力大小与其速度大小成正比，假设每个尘粒的质量和带电荷量均相同，带电尘粒的重力忽略不计，则（　　） A. 甲、乙两桶中，甲桶中的电场力对单个尘粒做功的最大值更大 B. 甲、乙两桶中，电场力对单个尘粒做功的最大值相等 C. 在乙桶中，尘粒在向桶壁运动过程中，尘粒所受电场力变大 D. 在乙桶中，尘粒在向桶壁运动过程中，尘粒所受电场力变小 8. 如图甲，为某地新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙，为其内部电路简化原理图，电源电动势为，内阻为，为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。现减少光照强度，灯泡电阻不变，则下列判断正确的是（　　） A. A、B灯都变暗 B. A、B灯都变亮 C. 电源的总功率变大 D. 电源的效率变小 9. 如图（a）所示为洛伦兹力演示仪，学生演示带电粒子在匀强磁场中的运动时发现，有时玻璃泡中的电子束在强磁场中的运动轨迹呈螺旋状。为了研究该螺旋状轨迹情况，现将这一现象简化成如图（b）所示的情景来讨论：在空间存在平行于x轴磁感应强度大小为B的匀强磁场，在平面内，由坐标原点以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入电子束，得到轴线平行于x轴的螺旋状电子运动轨迹，电子的比荷为，则（　　） A. 磁场的方向为沿x轴负方向 B. 此螺旋状轨迹的半径 C. 当时电子的运动轨迹是圆 D. 此螺旋状轨迹的螺距 10. 如图所示，在真空中xOy平面左侧宽L的区域内可分别或同时施加沿x轴或y轴方向、强度不同的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子以一定的初速度垂直于xOy平面射入该区域。若不加磁场时，粒子恰好经过坐标原点O；若只加沿x轴正方向、磁感应强度大小为的磁场，粒子在磁场中运动的时间为，经过xOy平面时的速度偏转角为；若只加沿y轴正方向、磁感应强度大小为的磁场，粒子在磁场中运动的时间为，经过xOy平面时的速度偏转角为；若同时施加沿x轴正方向和沿y轴正方向的磁场，粒子在磁场中运动的时间为，经过xOy平面上的P点（未画出）时的速度偏转角为，不计粒子受到的重力，下列判断正确的是（　　） A. B. C. D. P点的坐标为 第二部分 本部分共8题，共70分。 11. 某实验小组的同学将一电流表改装为简易欧姆表，改装电路图如图所示，其中电流表的满偏电流，内阻，电池的电动势，内阻，为可变电阻。是两只表笔。 （1）欧姆调零时，应先将________，调节滑动变阻器，使电流表示数为________。 （2）实验小组的同学把未知电阻接在改装好的欧姆表红黑表笔之间，进行探究性实验。图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色（填“红”或“黑”）。 （3）按照正确操作步骤，该同学发现欧姆表指针恰好指在电流刻度的处，则该电阻阻值为________。 （4）若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势不变、内阻略有增大，其他正常，按正确使用方法测量电阻时，测量结果与原测量结果相比会________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 12. 为了测量干电池组的电动势和内阻，某同学在实验室内选择了合适的器材组成了如图甲所示的电路。图中电流表的量程为，内阻；电流表的量程为，内阻，定值电阻。 （1）电路中将与电流表串联，将电流表改装成了量程为的电压表，则________Ω，电路中通过电池组的最大电流可能为________A； （2）闭合开关K前，应将图甲中滑动变阻器的滑片移到________（填“a”或“b”）端； （3）闭合开关K，多次调节滑动变阻器的滑片，测得多组电流表、的示数、，以为纵轴、为横轴，作图像如图乙所示，由图像可求得电池组的电动势________V，内阻________Ω（结果均保留三位有效数字）。 13. 如图所示，小球A、B均可视为点电荷，两球均带正电，固定的小球A的电荷量为Q，用绝缘细绳悬挂起来的小球B的质量为m、电荷量为q。当小球B静止时，两球心在同一高度，细绳与竖直方向的夹角，静电力常量为k，重力加速度大小为g，取，，求： （1）小球B所受电场力的大小F； （2）小球A在小球B处电场的电场强度大小E； （3）A、B两球间的距离r。 14. 如图所示，电阻Rab为0.1Ω的导体棒ab在外力F作用下，沿光滑导线框向右做匀速直线运动，线框中接有电阻R为0.4Ω。线框放在磁感应强度B为1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面向里。导体棒ab的长度l为0.4m，运动速度v为5m/s。线框的电阻不计。求： （1）导体棒ab两端的电压； （2）外力F的功率。 15. 质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具。如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从小孔S1飘入电势差为U的加速电场，初速度几乎为0。加速后从S2出射，再经过S3垂直进入匀强磁场中，最后打在荧光屏的中点，中点与S3的距离为D，荧光屏的宽度为d。求： （1）匀强磁场的磁感应强度大小； （2）若匀强磁场的磁感应强度从B0到2B0范围内可调，求能在荧光屏上检测到的粒子比荷的范围。 16. 如图甲所示置于真空中的回旋加速器，D形盒半径为R，两盒间的狭缝间距为d，磁感应强度为B，在D形盒的上半边直径中间位置有一粒子发射源P，在（）内飘入质量为m、电荷量为+q的带电粒子进入狭缝，带电粒子的初速度和重力不计。带电粒子在狭缝中被如图乙所示的交变电场（加速电压为U0）加速，经过足够的时间，最后从D形盒上的A点沿切线水平向右飞出（切线方向与平行），然后进入粒子速度散射器C，散射器C不改变粒子的速度大小，但可使粒子速度方向变成任意方向，粒子从散射器C的小孔D出射后立即进入右侧方向垂直纸面向外的匀强磁场中，该磁场有两条竖直边界M、N，宽度为R（与回旋加速器半径相等），磁感强度为0.5B，对于进入该磁场中的粒子，只考虑在纸面内的各种入射方向，不考虑粒子间的相互作用。已知A、C间距离为，如图丙所示，不计粒子在散射器中的运动时间。求： （1）若不计带电粒子在回旋加速器狭缝中的运动时间： ①粒子从A点射出时的速度大小； ②粒子从产生到边界N所用时间的最大值。 （2）若粒子在回旋加速器的狭缝中运动时间不可忽略，要使飘入狭缝的粒子中有超过98%能从A点射出，d应满足的条件。 17. 图（a）中磁铁安装在半径为R的自行车前轮辐条上，磁铁到前轮圆心的距离为r。磁铁每次靠近固定在前叉上的霍尔传感器，传感器就输出一个电压信号到速度计上。 （1）自行车作匀变速直线运动的某段时间内测得电压信号强度D随时间t的变化如图（b）所示，则自行车在做___________运动（选填“加速”或“减速”），加速度的大小a=___________。 （2）霍尔传感器简化的工作原理如图（c），电流从上往下通过霍尔元件A（自由电荷为电子），当磁铁C沿图示方向运动经过霍尔元件的过程中（磁场如图（c）所示，忽略空间磁场变化激发的电场）___________。 A. 磁铁C的N极靠近元件且Uab>0 B. 磁铁C的S极靠近元件且Uab>0 C. 磁铁C的N极靠近元件且Uab<0 D. 磁铁C的S极靠近元件且Uab<0 （3）如图所示，已知某霍尔元件的尺寸信息（a、b、c），载流子的电量为q，载流子单位体积内的个数为n，用该霍尔元器件测量在z方向上线性变化的磁场。小明想了一个方案，来测量该磁场随空间的变化率k——利用该元件测量z方向上两个位置处的霍尔电压UH，他按霍尔元件所在处的磁场近似匀强磁场计算出两位置磁感应强度的大小，得到差值△B，并测量出两个位置的间距△z，即可得到k=。小红对此提出了质疑：在霍尔元件内的磁场并非匀强磁场，UH与B的关系理论上应该进行修正，她在小明的两个位置处的霍尔电压UH的基础上通过自己的推导，也计算出磁场的空间变化率k。请通过计算论证k与的关系。 18. 宇航员抵达一颗未知星球后，为了测量该星球的基本参数，使用质量为m的小物块在星球表面附近进行了实验。宇航员将一质量也为m、带电量为+q的小物块以初速度v0竖直向上抛出，测得此次它在空中的运动时间为，落地时偏离抛出点的水平距离为s，落地前瞬间它在竖直方向的速度大小为v1。若星球表面的磁场可视为方向沿南北方向的匀强磁场，测得星球的重力加速度为，忽略自转效应，则 （1）忽略空气阻力，试求该星球表面磁场的磁感应强度B的大小； （2）实际上该星球表面存在静止大气。空气阻力的大小可视为f=kv（k为已知常数，v 为物体相对空气运动速度的大小），方向与物体相对空气的运动方向相反。若考虑空气阻力的影响， （a）求实验过程空气阻力对小物块做的功； （b）请通过计算分析说明，第（1）问计算得到的B相比真实值是偏大、偏小还是不变？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高23级物理试卷 第一部分 本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把正确的答案填涂在答题纸上。 1. 用安培定则分析下列现象，正确的是（　　） A. 甲图中小磁针静止时的位置如图，则通电直导线的电流向上 B. 乙图中金属圆环通以逆时针方向的电流时，小磁针静止时N极垂直纸面向里 C. 丙图中小磁针静止时的位置如图所示，则电源左侧为正极 D. 丁图中，假设地磁场是由绕地轴的环形电流产生的，那么环形电流的方向如图所示 【答案】D 【解析】 【详解】A．甲图中小磁针静止时位置如图，磁场为顺时针方向，根据安培定则可知，通电直导线的电流向下，故A错误； B．乙图中金属圆环通以逆时针电流时，根据安培定则可知，磁场垂直纸面向外，小磁针静止时N 极垂直纸面向外，故B错误； C．丙图中小磁针静止时的位置如图所示，右侧为S极，左侧为N极，根据安培定则可知，则电源左侧为负极，故C错误； D．地理北极附近是地磁南极，根据安培定则可知，安培假设绕地轴的环形电流与图示相同，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，下列电场中，A、B 两点电场强度相同的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．这两个图中A、B 两点在同一圆上，电场线疏密程度相同，它们的电场强度大小相等，但方向不同，AB错误； C．图中为匀强电场，A、B 两点电场强度相同，C正确； D．图中A、B 两点电场强度方向不同，B处电场线密集，A处稀疏，，D错误。 故选C。 3. 如图所示，老师上课做演示实验时，用绝缘细线吊起一个轻质闭合铝环，当手持磁铁使其N极突然向右沿铝环轴线靠近铝环过程中，下列说法正确的是（　　） A. 铝环起先向右摆动 B. 铝环有扩张的趋势 C. 铝环对磁铁的作用力对磁铁做正功 D. 从左向右看，铝环中有顺时针方向电流 【答案】A 【解析】 【详解】D．手持磁铁使其N极突然向右沿铝环轴线靠近铝环过程中，穿过铝环的磁通量向右增加，根据楞次定律和安培定则可知，从左向右看，铝环中有逆时针方向电流，故D错误； AC．根据楞次定律推论“来拒去留”可知，铝环与磁铁之间有排斥力，则铝环起先向右摆动，铝环对磁铁的作用力对磁铁做负功，故A正确，C错误； B．穿过铝环的磁通量增加，根据楞次定律推论“增缩减扩”可知，铝环有收缩的趋势，故B错误。 故选A。 4. 磁电式电流表是实验室中常用的电学实验器材，图为其结构示意图，其线圈绕在一个与指针、转轴固连的铝框骨架上，并处在极靴和铁质圆柱间的磁场中。线圈未通电时，指针竖直指在表盘中央；线圈通电时指针随之偏转，由此就能确定电流的大小。下列说法正确的是（　　） A. 线圈通电时指针随之偏转，这是利用电磁感应原理 B. 极靴和铁质圆柱的作用是使磁场分布近似辐向 C. 运输时要把电流表的正、负接线柱用导线连在一起从而保护电表指针，其原理和法拉第圆盘相同 D. 将铝框改用塑料框不仅可以使整个电流表更轻便，还可以更灵敏 【答案】BC 【解析】 【详解】A．线圈通电时指针随之偏转，这是利用通电导线在磁场中受力运动的原理，A错误； B．极靴和铁质圆柱的作用是使磁场分布近似辐向，B正确； C．在运输过程中，由于振动会使指针不停摆动，可能使指针损坏，将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，所依据的原理和法拉第圆盘的电磁感应原理相同，故 C 正确； D．用金属铝做线圈框架，主要原因有：铝不导磁，用铝做框架可以减小对磁场的影响，保证仪表的准确性更高；铝材料较轻，电阻率较小，能更好地利用电磁阻尼现象，使指针迅速停下来，所以不能用塑料框，故D错误。 故选BC。 5. 如图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面且相邻等势面的电势差相等。在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，是其路径上的两点，不计液滴重力，下列说法正确的是（　　） A. 液滴带正电，点电场强度比点大 B. 液滴带正电，点电场强度比点大 C. 液滴带负电，点电场强度比点大 D. 液滴带负电，点电场强度比点大 【答案】A 【解析】 【详解】根据题意由图可知，发射极接正极，吸极接负极，则电场方向由发射极到吸极，一个带电液滴从发射极加速飞向吸极，可知电场力的方向和电场方向相同，则液滴带正电，等差等势线越密电场线越密，电场线越密电场强度越大，可知点电场强度大。 故选A。 6. 如图所示，把一根柔软的铜制弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，再将a、b端分别与一直流电源两极相连；发现弹簧开始上下振动，电路交替通断。则下列说法正确的是（　　） A. 通入电流时，弹簧各相邻线圈之间相互排斥 B. 将a、b端的极性对调，弹簧将不再上下振动 C. 换用交流电，无法使弹簧上下振动 D. 增大电流，弹簧下端离开水银液面的最大高度一定变大 【答案】D 【解析】 【详解】A．通入电流时，弹簧各相邻线圈中电流的方向相同，根据同向电流相互吸引可知，它们之间相互吸引，故A错误； B．将a、b端的极性对调，弹簧各相邻线圈中电流的方向仍然相同，它们之间相互吸引，导致弹簧收缩，下端离开水银液面，电路断开，电流消失，弹簧伸长，电路导通，重复上述过程，弹簧仍然上下振动，故B错误； C．弹簧的上下振动与电流的方向无关，用频率合适的交流电，也可使弹簧上下振动，故C错误； D．增大电流，弹簧各相邻线圈之间相互吸引力增大，下端离开水银液面的最大高度一定变大，故D正确。 故选D。 7. 为模拟空气净化过程，设计了如图甲和乙所示的两种密闭除尘桶。在甲圆桶顶部和底面间加上恒定电压，沿圆桶的轴线方向会形成一片匀强电场，初速度为零的带电尘粒的运动方向如图甲箭头方向所示：而在乙圆桶轴线处放一直导线，在导线与桶壁间也加上恒定电压，会形成沿半径方向的辐向电场，初速度为零的带电尘粒的运动方向如图乙箭头方向所示。已知带电尘粒运动时受到的空气阻力大小与其速度大小成正比，假设每个尘粒的质量和带电荷量均相同，带电尘粒的重力忽略不计，则（　　） A. 甲、乙两桶中，甲桶中的电场力对单个尘粒做功的最大值更大 B. 甲、乙两桶中，电场力对单个尘粒做功的最大值相等 C. 在乙桶中，尘粒在向桶壁运动过程中，尘粒所受电场力变大 D. 在乙桶中，尘粒在向桶壁运动过程中，尘粒所受电场力变小 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．根据电场力做功与电势差的关系，可知在甲、乙两桶中，电场对单个尘粒做功的最大值都等于，故A错误，B正确； CD．乙桶空间中的电场为放射状的，电场不是匀强电场，从导线到桶壁间场强逐渐减小，所以在乙桶中，尘粒在向桶壁运动过程中，根据可知，尘粒所受电场力变小，故C错误，D正确。 故选BD。 8. 如图甲，为某地新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙，为其内部电路简化原理图，电源电动势为，内阻为，为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。现减少光照强度，灯泡电阻不变，则下列判断正确的是（　　） A. A、B灯都变暗 B. A、B灯都变亮 C. 电源的总功率变大 D. 电源的效率变小 【答案】B 【解析】 【详解】AB．减少光照强度，增大，两个灯泡都可看作与成并联关系，根据“串反并同”，A、B灯都变亮，故A错误，B正确； C．增大，电路总电阻增大，干路电流减少，电源总功率减少，故C错误； D．干路电流减少，电源内阻对应的电压减小，路端电压增大，电源的效率增大，故D错误。 故选B。 【点睛】对“串反并同”的论证：减少光照强度，光敏电阻阻值变大，电路总电阻变大，故电路总电流减小，消耗在内阻上的电压减小，路端电压增大，通过A灯的电流增大，A灯变亮；电路总电流减小，A灯的电流增大，则通过的电流减小，两端的电压减小，B灯两端的电压增大，B灯变亮。 9. 如图（a）所示为洛伦兹力演示仪，学生演示带电粒子在匀强磁场中的运动时发现，有时玻璃泡中的电子束在强磁场中的运动轨迹呈螺旋状。为了研究该螺旋状轨迹情况，现将这一现象简化成如图（b）所示的情景来讨论：在空间存在平行于x轴磁感应强度大小为B的匀强磁场，在平面内，由坐标原点以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入电子束，得到轴线平行于x轴的螺旋状电子运动轨迹，电子的比荷为，则（　　） A. 磁场的方向为沿x轴负方向 B. 此螺旋状轨迹的半径 C. 当时电子的运动轨迹是圆 D. 此螺旋状轨迹的螺距 【答案】BC 【解析】 【详解】A．将电子的速度分解为沿x和沿y轴两个方向，有， 其中沿y轴分量的速度会在洛伦兹力的作用下使粒子做匀速圆周运动，根据左手定则，可知磁场的方向应沿着x轴的正方向，故A错误； B．沿y轴方向的速度分量会在洛伦兹力的作用下使粒子做匀速圆周运动，有 可解得，故B正确； C．当时，电子只在洛伦兹力作用下，在yOz平面内做匀速圆周运动，故C正确； D．电子做圆周运动的周期为 在一个周期内电子沿x轴的方向上运动的距离即为螺距，即，故D错误。 故选BC。 10. 如图所示，在真空中xOy平面左侧宽L的区域内可分别或同时施加沿x轴或y轴方向、强度不同的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子以一定的初速度垂直于xOy平面射入该区域。若不加磁场时，粒子恰好经过坐标原点O；若只加沿x轴正方向、磁感应强度大小为的磁场，粒子在磁场中运动的时间为，经过xOy平面时的速度偏转角为；若只加沿y轴正方向、磁感应强度大小为的磁场，粒子在磁场中运动的时间为，经过xOy平面时的速度偏转角为；若同时施加沿x轴正方向和沿y轴正方向的磁场，粒子在磁场中运动的时间为，经过xOy平面上的P点（未画出）时的速度偏转角为，不计粒子受到的重力，下列判断正确的是（　　） A. B. C. D. P点的坐标为 【答案】AD 【解析】 【详解】B．如图甲所示，只加沿轴正方向的磁场时粒子在竖直面内转动，由几何关系得 由牛顿第二定律可得 同理只加沿轴正方向的磁场时粒子在水平面内转动，如图乙所示，由几何关系得 由牛顿第二定律可得 解得 故B错误； AD．设点的坐标为，当同时施加两个磁场时，合磁感应强度大小 转动平面（如图丙所示）与合磁感应强度方向垂直，粒子经过平面时的位置如图丁所示，由牛顿第二定律可得 根据几何关系有，， 解得、、 故AD正确； C．在该三种情况下粒子转过的角度之比为，但粒子运动的半径不同，时间之比不等于，故C错误。 故选AD。 第二部分 本部分共8题，共70分。 11. 某实验小组的同学将一电流表改装为简易欧姆表，改装电路图如图所示，其中电流表的满偏电流，内阻，电池的电动势，内阻，为可变电阻。是两只表笔。 （1）欧姆调零时，应先将________，调节滑动变阻器，使电流表示数为________。 （2）实验小组的同学把未知电阻接在改装好的欧姆表红黑表笔之间，进行探究性实验。图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色（填“红”或“黑”）。 （3）按照正确操作步骤，该同学发现欧姆表指针恰好指在电流刻度的处，则该电阻阻值为________。 （4）若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势不变、内阻略有增大，其他正常，按正确使用方法测量电阻时，测量结果与原测量结果相比会________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】（1） ①. 短接 ②. 1 （2）红 （3）375 （4）不变 【解析】 【小问1详解】 [1][2]欧姆调零时，应先将红黑表笔短接，调节滑动变阻器，使电流表满偏，示数为1。 【小问2详解】 欧姆表电流方向为红进黑出，所以与接线柱A相连的是电源的负极，则与接线柱A相连的表笔颜色应是红色。 【小问3详解】 欧姆表的指针恰好指在电流刻度的0.80mA处，则 根据 【小问4详解】 电池电动势不变，内阻变大，欧姆表仍能调零 可知，总内阻不变，按正确使用方法在测电阻时，指针偏转角度与内阻较小时相同，其测量结果与原结果相比将不变。 12. 为了测量干电池组的电动势和内阻，某同学在实验室内选择了合适的器材组成了如图甲所示的电路。图中电流表的量程为，内阻；电流表的量程为，内阻，定值电阻。 （1）电路中将与电流表串联，将电流表改装成了量程为的电压表，则________Ω，电路中通过电池组的最大电流可能为________A； （2）闭合开关K前，应将图甲中滑动变阻器的滑片移到________（填“a”或“b”）端； （3）闭合开关K，多次调节滑动变阻器的滑片，测得多组电流表、的示数、，以为纵轴、为横轴，作图像如图乙所示，由图像可求得电池组的电动势________V，内阻________Ω（结果均保留三位有效数字）。 【答案】（1） ①. ②. 0.5A （2） （3） ①. 3.00 ②. 1.20 【解析】 【小问1详解】 根据电表改装原理可知的阻值为 电路中的电流最大值为 【小问2详解】 为保护电路闭合开关前，应将滑片移到端 【小问3详解】 [1][2]由闭合电路欧姆定律有 化简整理得 根据图像可得， 13. 如图所示，小球A、B均可视为点电荷，两球均带正电，固定的小球A的电荷量为Q，用绝缘细绳悬挂起来的小球B的质量为m、电荷量为q。当小球B静止时，两球心在同一高度，细绳与竖直方向的夹角，静电力常量为k，重力加速度大小为g，取，，求： （1）小球B所受电场力的大小F； （2）小球A在小球B处电场的电场强度大小E； （3）A、B两球间的距离r。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 （1 ）对小球B受力分析，根据共点力平衡条件有 解得 【小问2详解】 根据电场强度的定义公式有 解得 【小问3详解】 根据库仑定律有 解得 14. 如图所示，电阻Rab为0.1Ω的导体棒ab在外力F作用下，沿光滑导线框向右做匀速直线运动，线框中接有电阻R为0.4Ω。线框放在磁感应强度B为1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面向里。导体棒ab的长度l为0.4m，运动速度v为5m/s。线框的电阻不计。求： （1）导体棒ab两端的电压； （2）外力F的功率。 【答案】（1）1.6V （2）8W 【解析】 【小问1详解】 由法拉第电磁感应定律E=Blv 代入数据E=2V 又由串联电路分压关系 代入数据U=1.6V 【小问2详解】 由闭合回路，F=BIl，P=Fv 解得P=8W 15. 质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具。如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从小孔S1飘入电势差为U的加速电场，初速度几乎为0。加速后从S2出射，再经过S3垂直进入匀强磁场中，最后打在荧光屏的中点，中点与S3的距离为D，荧光屏的宽度为d。求： （1）匀强磁场的磁感应强度大小； （2）若匀强磁场的磁感应强度从B0到2B0范围内可调，求能在荧光屏上检测到的粒子比荷的范围。 【答案】（1） （2） 【解析】 【分析】（1）根据动能定理可求出粒子经加速电场后的速度，之后根据在磁场中洛伦兹力提供向心力可求出匀强磁场的磁感应强度大小。 （2）由（1）可以推导出粒子比荷，由此可知半径、磁感应强度两者最小时，比荷最大；半径、磁感应强度两者最大时，比荷最小。 【小问1详解】 在电场中由动能定理得 在磁场中，由牛顿第二定律得 联立以上各式解得 【小问2详解】 由（1）可以推导出 最小半径 且对应最小的磁感应强度时，比荷最大 最大半径 且对应最大的磁感应强度时，比荷最小 能在荧光屏上检测到的粒子比荷的范围 16. 如图甲所示置于真空中的回旋加速器，D形盒半径为R，两盒间的狭缝间距为d，磁感应强度为B，在D形盒的上半边直径中间位置有一粒子发射源P，在（）内飘入质量为m、电荷量为+q的带电粒子进入狭缝，带电粒子的初速度和重力不计。带电粒子在狭缝中被如图乙所示的交变电场（加速电压为U0）加速，经过足够的时间，最后从D形盒上的A点沿切线水平向右飞出（切线方向与平行），然后进入粒子速度散射器C，散射器C不改变粒子的速度大小，但可使粒子速度方向变成任意方向，粒子从散射器C的小孔D出射后立即进入右侧方向垂直纸面向外的匀强磁场中，该磁场有两条竖直边界M、N，宽度为R（与回旋加速器半径相等），磁感强度为0.5B，对于进入该磁场中的粒子，只考虑在纸面内的各种入射方向，不考虑粒子间的相互作用。已知A、C间距离为，如图丙所示，不计粒子在散射器中的运动时间。求： （1）若不计带电粒子在回旋加速器狭缝中的运动时间： ①粒子从A点射出时的速度大小； ②粒子从产生到边界N所用时间的最大值。 （2）若粒子在回旋加速器的狭缝中运动时间不可忽略，要使飘入狭缝的粒子中有超过98%能从A点射出，d应满足的条件。 【答案】（1）①；② （2） 【解析】 【小问1详解】 ①在回旋加速器中左手定则知洛伦兹力指向圆心，带正电荷粒子在磁场中做圆周运动，速度越快回旋半径越大，过快粒子会因半径大于R，离开回旋加速器，最大半径为R时，对应的速度vA最大，则 整理得线速度 回旋半径 周期等于周长除以线速度得 ②粒子每半圈被加速一次，动能增加qU0设在回旋加速器中共加速次，则 整理得加速次数 最后一次运动的时间为粒子从最后一次加速到飞出D形盒A点只需运动四分之一​圈，即 0.25T​，减一次半圆时间，加一次四分之一圆的时间，在回旋加速器中运动的时间代入 从A点到C点匀速运动时间 在间做匀速圆周运动，磁场强度降低一半回旋半径增加一倍，周期增加一倍，即， 左手定则知初速度右下的粒子受洛伦兹力向左下，有几何关系粒子要与边界N相切需​R=2Rcosθ 即cosθ=0.5(已知散射器C不改变粒子的速度大小，但可使粒子速度方向变成任意方向 ，60°入射的粒子，其轨迹与边界相切，即旋转角60°），此时粒子需偏转 60°，如下图所示：可得从边界到边界运动的最长时间 综上， 粒子从产生到边界N所用时间的最大值为三段时间之和 【小问2详解】 半周期0.5T​为粒子每完成半圈圆周运动，从一个狭缝到下一个狭缝所需的时间，设Δt是带电粒子在回旋加速器的狭缝中总的运动时间，其他时间在磁场中受洛伦兹力不会改变速度， 将离散脉冲在时间上“铺展”为连续过程，相当于从初速度为0开始，连续加速到vA，总位移，F=qE， 其中， 代入位移式 可得 整理得 根据 整理得 整理得 解得 17. 图（a）中磁铁安装在半径为R的自行车前轮辐条上，磁铁到前轮圆心的距离为r。磁铁每次靠近固定在前叉上的霍尔传感器，传感器就输出一个电压信号到速度计上。 （1）自行车作匀变速直线运动的某段时间内测得电压信号强度D随时间t的变化如图（b）所示，则自行车在做___________运动（选填“加速”或“减速”），加速度的大小a=___________。 （2）霍尔传感器简化的工作原理如图（c），电流从上往下通过霍尔元件A（自由电荷为电子），当磁铁C沿图示方向运动经过霍尔元件的过程中（磁场如图（c）所示，忽略空间磁场变化激发的电场）___________。 A. 磁铁C的N极靠近元件且Uab>0 B. 磁铁C的S极靠近元件且Uab>0 C. 磁铁C的N极靠近元件且Uab<0 D. 磁铁C的S极靠近元件且Uab<0 （3）如图所示，已知某霍尔元件的尺寸信息（a、b、c），载流子的电量为q，载流子单位体积内的个数为n，用该霍尔元器件测量在z方向上线性变化的磁场。小明想了一个方案，来测量该磁场随空间的变化率k——利用该元件测量z方向上两个位置处的霍尔电压UH，他按霍尔元件所在处的磁场近似匀强磁场计算出两位置磁感应强度的大小，得到差值△B，并测量出两个位置的间距△z，即可得到k=。小红对此提出了质疑：在霍尔元件内的磁场并非匀强磁场，UH与B的关系理论上应该进行修正，她在小明的两个位置处的霍尔电压UH的基础上通过自己的推导，也计算出磁场的空间变化率k。请通过计算论证k与的关系。 【答案】（1） ①. 减速 ②. （2）C （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 [1]由图（b）可知电压信号强度D随时间t的变化的间隔变大，故自行车在做减速运动； [2]前一个T0内的平均速度 后2T0内的平均速度 则有 故加速度的大小为。 【小问2详解】 由图（c）中磁场方向可知磁铁C的N极靠近元件；根据左手定则可知电子受到的洛伦兹力指向左侧面，左侧面积累电子，则有。 故选C。 【小问3详解】 由电流定义得 若采用小明的方法，则有 整理得 考虑B随z方向的变化关系，可得 若采用小红的方法，则有 由非静电力关系 设霍尔元件底边处磁感应强度大小为B0，则有 根据以上方程，整理得 考虑霍尔元件处于不同位置处B0的变化，依然有 所以有 18. 宇航员抵达一颗未知星球后，为了测量该星球的基本参数，使用质量为m的小物块在星球表面附近进行了实验。宇航员将一质量也为m、带电量为+q的小物块以初速度v0竖直向上抛出，测得此次它在空中的运动时间为，落地时偏离抛出点的水平距离为s，落地前瞬间它在竖直方向的速度大小为v1。若星球表面的磁场可视为方向沿南北方向的匀强磁场，测得星球的重力加速度为，忽略自转效应，则 （1）忽略空气阻力，试求该星球表面磁场的磁感应强度B的大小； （2）实际上该星球表面存在静止大气。空气阻力的大小可视为f=kv（k为已知常数，v 为物体相对空气运动速度的大小），方向与物体相对空气的运动方向相反。若考虑空气阻力的影响， （a）求实验过程空气阻力对小物块做的功； （b）请通过计算分析说明，第（1）问计算得到的B相比真实值是偏大、偏小还是不变？ 【答案】（1） （2）（a）；（b）不变 【解析】 【小问1详解】 对物块在空中的运动过程进行分析，以竖直向下为正方向，则竖直方向的动量定理方程为 整理得 解得该星球表面磁场的磁感应强度的大小为 【小问2详解】 （a）对物块在空中的运动过程进行分析，其水平方向的动量定理方程为 整理得 由于物块在空中的整个运动过程，重力做功为零，而洛伦兹力始终不做功，所以对物块在空中的运动过程列动能定理方程有 解得空气阻力对小物块做的功为 （b）若考虑空气阻力，则竖直方向的动量定理方程应为 整理得 与（1）中相同，故（1）问计算得到B与真实值相同。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $