内蒙古乌兰察布市蒙古族中学2022-2023学年高三上学期阶段考试物理试题及答案

内蒙古乌兰察布市蒙古族中学2022-2023学年高三上学期阶段考试物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．如图所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时，圆环的圆心处的磁场方向是（　　）

A．向左 B．向上 C．向下 D．向右

2．在如图所示电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中（　　）

A．电压表的示数增大，电流表的示数减小

B．电容器C所带电荷量减小。

C．R1的电功率增大

D．电源的输出功率一定增大

3．如图，光滑绝缘水平面上方存在着水平向右的匀强电场，水平面上放有两个带电小球a、b，小球a质量为m、电荷量为，小球b质量为、电荷量为，初始两小球锁定并处于静止，两小球间距离为，把两小球看作点电荷。现解除锁定，两小球在电场力的作用下由静止开始运动，一段时间后两小球间距离变为，此过程中（　　）

A．两小球组成的系统机械能守恒，动量守恒

B．两小球组成的系统机械能不守恒，动量不守恒

C．小球a的位移大小为

D．小球a的位移大小为

4．如图所示为两个点电荷的电场，虚线为一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b为轨迹上两点，下列说法中不正确的是（　　）

A．两个点电荷为左正右负，且左边电荷所带电荷量多

B．带电粒子在a点的电势能小于在b点的电势能

C．带电粒子带负电

D．带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度

5．如图所示，有一圆形匀强磁场区域，O为圆的圆心，磁场方向垂直纸面向里．两个正、负电子a、b，以不同的速率沿着PO方向进入磁场，运动轨迹如图所示，不计电子之间的相互作用及重力。a与b比较，下列判断正确的是(   )

A．a为正电子，b为负电子

B．b的速率较大

C．a在磁场中所受洛伦兹力较大

D．b在磁场中运动的时间较长

6．两根平行的通电长直导线、均垂直于纸面放置，其中的电流方向如图所示，电流分别为和。此时所受安培力大小为。若在、的上方再放置一根与之平行的通电长直导线，导线、、间的距离相等，此时所受安培力的合力的大小也是。则下列说法中正确的是（　　）

A．导线中的电流为

B．导线中的电流为

C．导线受到安培力的合力的大小为

D．导线受到安培力的合力的大小为

7．如图所示，由粒子源发出的带正电的粒子经过同一加速电场A加速后，形成粒子束进入同一偏转电场B中偏转．已知粒子源发出的粒子中包括有一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子，这些粒子离开粒子源时的初速度可视为零，空气阻力粒子的重力及粒子之间的相互作用力均可忽略不计．下列说法正确的是（　　）

A．它们始终为一股粒子束

B．它们会分离为两股粒子束

C．它们会分离为三股粒子束

D．它们会分离为无数股粒子束

8．霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的电学元件．其结构和原理如图所示，在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件． 在E、F 间通入恒定的电流 I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N 间出现了电压，称为霍尔电压UH．当磁场方向和电流方向如图所示时，关于M、N极板电势的高低，下列说法正确的是

A．不管载流子带电性质如何，电极N的电势一定高于电极M

B．不管载流子带电性质如何，电极N的电势一定低于电极M

C．只有当载流子为负电荷时，电极M的电势才高于电极N

D．只有当载流子为正电荷时，电极M的电势才高于电极N

二、多选题

9．如图所示，在一个圆形区域内有垂直于圆平面向里的匀强磁场，现有两个质量相等、所带电荷量大小也相等的带电粒子a和b，先后以不同的速率从圆边沿的A点对准圆形区域的圆心O射入圆形磁场区域，它们穿过磁场区域的运动轨迹如图所示。粒子之间的相互作用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计，下列问题中可以确定的是（　　）

A．a粒子带正电

B．a、b两粒子动能大小的关系

C．a、b两粒子穿过磁场区域的过程运动时间的长短

D．a、b两粒子受洛伦兹力大小的关系

10．如图所示的电路中，若把小型直流电动机接入电压为的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是；若把电动机接入的电路中，电动机正常工作，工作电流是，则（　　）

A．电动机线圈内阻为 B．电动机正常工作时的输入功率为

C．电动机正常工作时的热功率为 D．电动机正常工作时的输出功率为

11．2021年2月，“天问一号”火星探测器经三次近火制动后，进入运行周期为的椭圆形火星停泊轨道，轨道到火星表面的最近距离与最远距离之和为，火星半径为。假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为，引力常量为。依据以上条件可求得（　　）

A．飞船和“天问一号”探测器的质量 B．飞船绕火星飞行的半径为

C．火星的质量为 D．火星的密度为

12．为了保证乘客的安全，通常情况下在进入火车站前应对旅客携带的物品安检。如图甲所示，安检时将物品无初速度地放到水平向右传送的运输带一端，运输带以恒定的速度匀速传动，整个过程中物品的速度随时间变化的规律如图乙所示。已知物品可视为质点，且质量为，运输带两端间的总长度为，经测量该物品在运输带上留下了一条长为的划痕，重力加速度取。则下列说法正确的是（　　）

A．

B．

C．物品与传送带间的动摩擦因数为0.25

D．整个过程因传送该物品多消耗的电能为10J

三、实验题

13．某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置完成了机械能守恒定律的验证，小球的释放点、光电门1、光电门2在同一条竖直线上，实验时首先用游标卡尺测量小球的直径，结果如图乙所示，保持光电门1到小球释放点的距离不变，改变光电门2到光电门1的距离h，并记录小球通过光电门2的挡光时间t，记录多组实验数据。

回答下列问题：

（1）由图乙可知小球的直径为________；

（2）小球经过光电门2时的速度可以用表示，用该方法计算的速度___________（填“大于”“等于”或“小于”）小球球心经过光电门的实际速度；

（3）根据测量的数据描绘出如图丙所示的图像，结合图丙，若有表达式___________成立，则小球下落过程中机械能守恒。（用、、表示）

14．晓宇为了较精确地测量出一节干电池的电动势和内电阻，实验室为其提供了如下的实验器材：

①电压表V（量程3V，内阻约为10）

②电流表A（量程3，内阻）

③滑动变阻器（0~10Ω，额定电流2A）

④电阻箱（0~99.9Ω）

⑤开关S和导线若干

回答下列问题：

（1）由于电流表量程太小，实验时，将电阻箱与电流表并联扩大量程，电阻箱阻值调为，改装后电流表的量程为___________A（结果保留两位有效数字）；

（2）请设计合理的电路，并将电路图画在虚线框内___________；

（3）保持第（1）问中电阻箱的示数不变，调节滑动变阻器的滑动触头，记录相应的电压表以及电流表的示数，根据记录的实验数据，描绘出如图所示的图像，则电源的电动势为___________V，电源的内阻___________Ω。（结果均保留两位有效数字）

四、解答题

15．如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x轴负方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。有以下三种磁感应强度方向：沿z轴正方向、沿y轴正方向、沿悬线向上。请判断哪些是可能的，可能时其磁感应强度大小是多少？如果不可能，请说明原因。

16．如图所示，小物块A、B的质量均为，B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度与B碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出。抛出点距离水平地面的竖直高度为，两物块落地点距离轨道末端的水平距离为，取重力加速度。求：

（1）两物块碰前A的速度的大小；

（2）两物块碰撞过程中损失的机械能。

17．下图为回旋加速器的工作原理图。和是两个半径为的中空半圆金属盒，分别和一高频交流电源两极相连。两盒处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面。位于盒圆心附近的处有一个粒子源，产生质量为、电荷量为的带电粒子。不计粒子的初速度、重力和粒子通过两盒间的缝隙的时间，加速过程中不考虑相对论效应。

（1）求交流电源电压的频率；

（2）设粒子在狭缝中加速度次数为，高频电源的电压大小为不变。有同学提出，粒子在加速器中获得的最大动能应与加速电压和加速次数成正比。请通过计算分析说明。

18．平面直角坐标系第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第四象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，如图所示。质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从y轴上的M点，以垂直于y轴的初速度射入电场，经由x轴上的N点进入磁场，最终粒子在P点垂直y轴离开磁场。已知M、N两点到原点距离分别为，，不计粒子重力。

（1）匀强电场的电场强度E的大小；

（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小。

参考答案：

1．B

【详解】通电的两个线圈可视为通电螺线管，两通电螺线管又可近似看成两个条形磁铁，其等效图如图所示

两个条形磁铁的下端均为极，因此，点的磁场方向向上。

故选B。

2．A

【详解】A．滑动变阻器的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中，R2阻值变大，电阻总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律知，总电流减小，电流表示数减小，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压

总电流减小，电压表示数增大，故A正确；

B．容器两端电压即电压表两端电压，电压增大，电容器所带电荷量增多，故B错误；

C．流过电阻R1的电流减小，由公式可知，消耗的功率变小，故C错误；

D．当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，题干中没有明确外电阻与内阻的关系，故滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中，电源的输出功率不一定增大，故D错误。

故选A。

3．C

【详解】AB．两小球组成的系统，受到匀强电场的合电场力为零，故系统动量守恒，由于电场力对两小球均做正功，系统电势能减小，系统机械能增加，AB错误；

CD．根据动量守恒定律有

对时间累积可得

即

解得

根据题意有

联立解得

C正确，D错误。

故选C。

4．B

【详解】A．由电场线的指向和电场线的密集程度可判断，左边电荷带正电，且所带电荷量多，故A正确；不符题意；

BC．根据粒子的轨迹一定夹在速度和加速度之间，可判断带电粒子受力方向与电场线相反，故粒子带负电，由于b点靠近正电荷所以b点电势更高，负电荷在电势高的地方所具有的电势能小，所以带电粒子在b点的电势能小，故B错误，符合题意；C正确，不符题意；

D．b处的电场线更加密集，电场强度较大所以带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度，D正确，不符题意。

本题选不正确的，故选B。

5．B

【详解】A．由a的运动轨迹可判断，刚进入磁场，所受洛伦兹力竖直向下，结合左手定则，结合速度方向，可判断a带负电，故A错误；

B．由运动轨迹可知，b的半径大，根据公式

且正负电子的比荷相等，可知，b的速率大，故B正确；

C．根据公式

f=qvB

结合B选项的结论可知，b受到的洛伦兹力大，故C错误；

D．由运动轨迹可知，a的圆心角大，根据公式

可知a运动的时间长，故D错误。

故选B。

6．B

【详解】AB．根据导线中同向电流两导线相互吸引，反向电流两导线相互排斥对导线进行受力分析如图，此时所受安培力的合力的大小也是，根据力的合成法则可得此时导线ac间安培力大小也为，可得导线中的电流也为，A错误，B正确；

CD．根据分析可得导线c在b处的磁感应强度大小与导线b在a处的磁感应强度大小相等，根据安培力公式

可得导线bc间安培力大小为，同时有

如图根据平行四边形法则结合余弦定理可得导线受到安培力的合力的大小为

CD错误。

故选B。

7．A

【详解】设加速电压为U1，偏转电压为U2，极板的长度为L，间距为d；离子经过同一加速电场由静止加速后，在加速电场中，根据动能定理得：，在偏转电场中，离子做类平抛运动，运动时间，偏转距离，联立以上各式得：，y与带电粒子的质量、电荷量无关，则一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子在偏转电场轨迹重合，所以它们不会分成三股，而是会聚为一束射出，故A正确，BCD错误．

8．C

【详解】当载流子为负电荷时，由左手定则可知，负电荷偏向电极N，则电极M的电势高于电极N；当载流子为正电荷时，由左手定则可知，正电荷偏向电极N，电极M的电势低于电极N；故选C.

9．BCD

【详解】A．粒子向右运动，根据左手定则，b向上偏转，带正电荷，a向下偏转，带负电荷，故A错误，不符合题意；

B．由于洛伦兹力提供向心力，则

根据动能公式

解得

由图可知b粒子的半径大，则b粒子的动能大，故B正确，符合题意；

C．根据公式

两个质量相等、所带电荷量大小也相等的带电粒子a和b，则周期相同，根据

由图可知，a粒子的圆心角较大，则a粒子的运动时间较长，故C正确，符合题意；

D．由几何关系可知，a粒子的半径较小，由于洛伦兹力提供向心力，则

解得

可知a粒子的速度较小，根据洛伦兹力公式

可知，a粒子的洛伦兹力较小，故D正确，符合题意。

故选BCD。

10．AB

【详解】A．电动机不转时，电机为纯电阻，则线圈内阻为

故A正确；

B．由题意可得，电动机正常工作时的输入功率为

故B正确；

C．电动机正常工作时的热功率为

故C错误；

D．电动机正常工作时的输出功率为

故D错误。

故选AB。

11．BCD

【详解】B．探测器进入椭圆形火星停泊轨道时半长轴

假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，周期也为T,根据开普勒第三定律知

（定量）

飞船绕火星飞行的半径是，故B正确；

AC．设火星质量M，飞船和“天问一号”探测器的质量为m

由万有引力提供向心力

得

而m无法求出，故A错误，C正确；

D．分析知

故D正确。

故选BCD。

12．AC

【详解】A B C．在内物品加速的位移

物品匀速的位移

在内运输带的位移

又

即

联立解得

物品加速时的加速度大小

由牛顿第二定律

解得

故AC正确，B错误；

D．由能量守恒定律得因传送物品多消耗的电能

故D错误。

故选AC。

13．     9.6     小于    

【详解】（1）[1]游标卡尺分度值为0.1mm，根据读数规则，小球直径为

d=9mm+0.1mm×6=9.6mm

（2）[2]小球球心经过光电门的瞬时速度可视为中间位置的瞬时速度，为小球经过光电门的平均速度，根据中间时刻的瞬时速度等于平均速度，为中间时刻的瞬时速度，根据匀加速直线运动规律，中间时刻的速度小于中间位置的瞬时速度。

（3）[3]由题意及运动公式可得，小球经过光电门1的速度不变，记其速度为v1，则有

结合图形有

14．     0.75          1.5     0.40

【详解】（1）[1]改装后的电流表对应的量程是

（2）[2]电流表的内阻已知，电路图如图所示。

（3）[3]由第（1）问的解析可知，改装后的电流表量程为改装前的250倍，改装后的电流表内阻为

则根据闭合电路欧姆定律得

整理得

结合图像可知电源的电动势为

[4]图像的斜率为

即

解得电源的内阻为

15．见解析

【详解】导线保持静止，导线处于平衡状态，合力为0，若磁感应强度方向沿z轴正方向，导线受力示意图如图所示

可知导线合力能够为0，且此时有

解得

若磁感应强度方向沿y轴正方向，导线受力示意图如图所示

可知此时导线合力不可能为0，即磁感应强度不可能沿y轴正方向。若磁感应强度沿悬线向上，导线受力示意图如图所示

可知导线合力能够为0，且此时有

解得

16．（1）；（2）

【详解】（1）两物块在竖直方向为自由落体运动，根据

代入数据得

水平方向为匀速运动，设A、B碰后速度为，则根据

得

根据动量守恒定律

得

（2）两物体碰撞过程中损失的机械能

得

17．（1）；（2），故粒子最大动能与加速次数和加速电压无关

【详解】（1）回旋加速器持续加速粒子时

所以交流电源电压的频率为

（2）带点粒子在磁场运动中有

解得

速度越大，粒子运动半径越大，故当粒子运动到边缘时，速度达到最大；根据动能定理得

粒子加速次数为

在、、不变时，加速次数固定不变，所以粒子运动的最大速度为

最大动能为

则粒子最大动能与加速次数和加速电压无关。

18．（1）；（2）

【详解】（1）粒子在电场中运动时，y方向做匀加速运动

x轴方向有

解得

（2）离开电场时

粒子在N点速度

与x轴方向夹角

，

粒子在磁场中做圆周运动

由几何关系

解得