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湖北省荆州中学2023-2024学年高二物理上学期10月月考试题（Word版附解析）
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这是一份湖北省荆州中学2023-2024学年高二物理上学期10月月考试题（Word版附解析），共20页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一个选项符合题目要求，第8~10题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不选全得2分，有选错的得0分。
1.智能手机可以测量任意位置的地球磁场，如图所示，已知手机前端为y轴正方向，垂直手机屏向上为z轴正方向，手机右端为x轴正方向。某智能手机测量荆州中学所在的地球磁场，现将手机平放，屏幕朝上且前端对准正北方向，手机不受地磁场以外磁场的干扰，则手机所测位置的磁感应强度（x轴分量、y轴分量、z轴分量）可能为（ ）
A.（0，-33.2μT，-23.6μT）
B.（-33.2μT，0，-23.6μT）
C.（0，33.2μT，-23.6μT）
D.（0，33.2μT，0）
2.如图所示，在一垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一轻质圆形铝环，电阻为R，面积为S。现将其拧成两个面积相等的小圆环，CD段在AB段上方，两段交点不接触。则铝环（ ）
有感应电流产生，方向为A→B→C→D→A
此过程中，磁通量的变化量为12BS
此过程中，通过铝环横截面的电荷量为0
此时磁通量大小为BS
3.如图所示，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，A、B是两个完全相同的灯泡，它们的额定电压和电源电动势相等，电源内阻可忽略。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S时，A、B灯同时亮且都正常发光
B．闭合开关S，待电路稳定时，A灯比B灯亮
C．闭合开关S，待电路稳定时，B灯比A灯亮
D．断开开关S时，A、B两灯同时缓慢熄灭
4.如图所示，圆形区域内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿直径AB方向从A点射入磁场中，分别从圆弧上的P、Q两点射出，下列说法正确的是（ ）
A．两粒子分别从A到P、Q经历时间之比为3∶1
B．粒子在磁场中做匀速圆周运动周期之比为2∶1
C．粒子在磁场中速率之比为1∶3
D．粒子在磁场中运动轨道半径之比为3∶1
5.一直径为d、电阻为r的均匀光滑金属圆环水平放置在方向竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，如图所示。一根长为d、电阻为的金属棒ab始终在圆环上以速度v（方向与棒垂直）匀速平动，与圆环接触良好。当ab棒运动到圆环的直径位置时，ab棒中的电流为（ ）
B．C．D．
6.某同学在学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一S极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。下列说法正确的是（ ）
A．将磁铁加速靠近线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视）
B．将磁铁匀速靠近线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视）
C．将磁铁加速远离线圈的过程中，电子秤的示数小于m0
D．将磁铁匀速远离线圈的过程中，电子秤的示数等于m0
7.如图所示，在一光滑地面上有A、B、C、D四个同样形状的光滑小球，质量分别为mA=1 kg、mB=2 kg、mC=2 kg、mD=10 kg，小球A以3 m/s的速度向右运动，与B球发生弹性碰撞，此后所有碰撞均为弹性碰撞，从A开始运动起，四个小球一共发生几次碰撞（ ）
3次 B. 4次 C. 5次 D. 6次
8.霍尔电流传感器是利用霍尔效应测量电流大小的元件，具有测量范围宽，精度高的特点。如图所示，用该元件测量某通电直导线的电流大小，已知通电直导线在周围产生的磁感应强度大小为kIr，其中r为空间中该点到直导线的距离，I为通电直导线的电流大小。在距直导线r处放置一个霍尔电流传感器，由于距离足够远，传感器所在位置的磁场可视为匀强磁场。该元件长、宽、高分别为a、b、c，载流子带电量大小为q，载流子浓度为n，通入如图所示方向的恒定电流I’，经过一段时间，元件上下表面形成霍尔电压U。则（ ）
若该元件载流子带负电，则上表面比下表面电势高
若该元件载流子带正电，则上表面比下表面电势高
增大元件的高度c，可以提高测量电流的范围
该通电直导线电流大小为rnqUbkI'
9.如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小分别为B、2B，磁场方向分别为垂直纸面向外、向里，两磁场边界均与x轴垂直且宽度均为L，在y轴方向足够长。现有一边长为22L的正方形导线框，从图示位置开始，在外力F的作用下沿x轴正方向匀速穿过磁场区域，在运动过程中，对角线ab始终与x轴平行。线框中感应电动势的大小为E、感应电流i的大小、线框所受安培力的大小为F安。下列关于E、i、F安随线框向右匀速运动距离x的图像正确的是（ ）
A. B.
C.D.
10.如图所示，一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带负电的小球，置于水平向左的匀强电场和垂直纸面里的匀强磁场中。已知绳长L，小球质量为m，电荷量为q，磁感应强度大小为m2gL4qL，现把小球从A点静止释放，刚好沿着圆弧AB到达最高点B处，其中csθ=725、sinθ=2425，重力加速度为g，已知cs37°=45、sin37°=35，则小球（ ）
从A到B的过程中，小球的机械能一直增大
小球所受的电场力是重力的247倍
从A到B过程中，小球的最大速度为2gL2
从A到B过程中，绳子的最大拉力为重力的32倍
二、非选择题：本题共5小题。共60分。
11.（8分）小佳同学用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。
（1）该同学用螺旋测微器测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，可知遮光条的宽度 ，随后将两块宽度均为d的遮光条安装到两滑块上。
（2）安装好气垫导轨和光电门，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，轻推滑块使滑块获得一个初速度，使它从轨道左端向右运动，若滑块通过北电门1的时间 （填“>”，“<”或“=”）通过光电门2的时间，则可以认为导轨水平。
（3）用托盘天平测得滑块A、B的质量（均包括遮光条）分别为mA、mB，调整好气垫导轨后，将滑块A
向左推出，与静止的滑块B发生碰撞，碰后两滑块没有粘连，与光电门1相连的计时器先后两次显示的挡光吋间分别记为∆t1和∆t2，与光电门2相连的计时器显示的挡光时间为∆t3。从实验结果可知两滑块的质量满足mA （填“”、“”或“”）mB，则验证碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用题中涉及的物理量符号表示）。
12.（10分）用半偏法测电流表G的内阻Rg的电路如图所示。待测电流表满偏电流Ig=1mA，内阻100Ω左右，电源A（电动势E1=10.0V，内阻很小），电源B（电动势E2=1.5V，内阻很小），电阻箱R'（电阻范围0∼300.0Ω），滑动变阻器R10∼2000Ω，滑动变阻器R20∼10000Ω。
（1）本实验步骤如下：
①按图连接好电路；
②断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器R的阻值，使电流表G指针满偏；
③保持开关S1闭合，并保持 ，闭合开关S2，调节电阻箱R'的阻值，使电流表G指针半偏；
④读出电阻箱R'的阻值是96.5Ω，则待测电流表的内阻是 Ω。
（2）为了尽可能减小实验误差，电路中电源应该选择 （填“A”或“B”）；滑动变阻器应该选择 （填“R1”或“R2”）。
（3）用本方法测量的电流表内阻的测量值 真实值（填“等于”“大于”或“小于”）。
13.（12分）如图甲所示，轻质细线吊着一质量m为0.6 kg，边长l为0.2 m，匝数n为100匝的正方形线圈，其总电阻r为2 Ω正方形线圈中间位置以下区域处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，重力加速度g取，求：
（1）3秒末通过正方形线圈的电流大小及方向；
（2）t=2s时，细线对线圈的拉力的大小。
14.（14分）如图所示，将一个质量为M=1.99 kg的砂箱，用长为的轻绳悬挂在光滑的圆环上，圆环套在一个光滑的固定杆上，圆环质量为，一颗质量为m0=10 g的子弹水平射入砂箱，砂箱发生摆动，若子弹射击砂箱时的速度为v=600 m/s，求：
（1）子弹刚打入砂箱时，它们共同速度的大小；
（2）子弹刚打入砂箱时，砂箱对细绳作用力的大小；
（3）子弹与砂箱共同上摆过程中，摆过的最大角度的余弦值。
15.（16分）如图所示的环形区域中存在垂直于纸面向外的匀强磁场，已知外圆半径是内圆半径的3倍，内圆半径为R。MN为磁场外圆边界的直径，一群均匀分布、质量为m、带电荷量为+q的粒子垂直MN以速度v平行射入磁场区域，粒子入射范围的宽度等于MN的长度。已知正对圆心O入射的粒子恰好没有射入内圆，不计粒子重力及粒子间的相互作用。求：
（1）磁场的磁感应强度大小；
（2）若某粒子可以经过O点，则该粒子从进入磁场到内圆边界所需的时间；
（3）从M点射入的粒子第一次在环形磁场中速度偏转角的余弦值。
参考答案
（每空2分）（1） 0.6118~0.6122均可 （2） = （3）< mAΔt1=mBΔt3-mAΔt2
（每空2分）（1）滑动变阻器滑片位置不变 96.5 （2）A R2 （3）小于
13.【答案】（1）1 A；（2）46 N
【详解】（1）由图乙可知3s末磁通量变化率的绝对值为
ΔBΔt=44T/s=1T/s 2’
正方形线圈中产生的感应电动势为
E=nΔBΔtS=100×1×12×0.2×0.2 V=2 V 2’
根据欧姆定律可知，3s末通过正方形线圈的电流大小
I=Er=22 A=1 A 2’
根据安培定则可知电流方向为顺时针； 2’
（2）根据共点力平衡条件有
F-nBIL-mg=0 2’
由图像可知t=2s时的磁感应强度为
B=2.0 T
代入数据解得
F=46 N 2’
14.（1）3 m/s；（2）56 N；（3）0.7
【解析】（1）子弹水平射入砂箱过程，据动量守恒定律可得
m0v=(m0+M)v1 2’
解得
v1=3 m/s 1’
（2）子弹刚打入砂箱时，据牛顿第二定律可得
F-(m0+M)g=(m0+M)v12L 3’
解得
F=56 N 1’
由牛顿第三定律得，砂箱对细绳的作用力大小F'=F=56 N 1’
子弹与砂箱共同上摆过程中，设最大摆角为θ，此时圆环与子弹和砂箱共速，设速度为v2，由动量守恒定律得
(m0+M)v1=(m0+m+M)v2 2’
据机械能守恒定律可得
12(m0+M)v12=(m0+M)gL(1-csθ)+12(m0+m+M)v22 2’
解得
csθ=0.7 2’
15．（1）；（2）；（3）
【解析】（1）正对圆心O入射的粒子恰好没有射入内圆，轨迹图如图1所示，根据几何关系有
2’
解得
1’
根据洛伦兹力提供向心力有
2’
磁场的磁感应强度大小为
1’
（2）粒子可以垂直射入内圆，轨迹图如图2所示，打在内圆的点设为，轨迹圆圆心为，则三角形为等腰直角三角形，可得
2’
故轨迹的圆心角为
2’
粒子从进入磁场到内圆所需的时间为
2’
（3）从M点射入的粒子第一次在环形磁场中，轨迹图如图3所示，点为轨迹圆圆心，根据几何关系可知三角形为等腰三角形，有
2’
从M点射入的粒子第一次在环形磁场中速度偏转角的余弦值为
2’
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
A
D
D
B
C
C
BD
AD
AC
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一个选项符合题目要求，第8~10题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不选全得2分，有选错的得0分。
1.智能手机可以测量任意位置的地球磁场，如图所示，已知手机前端为y轴正方向，垂直手机屏向上为z轴正方向，手机右端为x轴正方向。某智能手机测量荆州中学所在的地球磁场，现将手机平放，屏幕朝上且前端对准正北方向，手机不受地磁场以外磁场的干扰，则手机所测位置的磁感应强度（x轴分量、y轴分量、z轴分量）可能为（ ）
A.（0，-33.2μT，-23.6μT）
B.（-33.2μT，0，-23.6μT）
C.（0，33.2μT，-23.6μT）
D.（0，33.2μT，0）
2.如图所示，在一垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一轻质圆形铝环，电阻为R，面积为S。现将其拧成两个面积相等的小圆环，CD段在AB段上方，两段交点不接触。则铝环（ ）
有感应电流产生，方向为A→B→C→D→A
此过程中，磁通量的变化量为12BS
此过程中，通过铝环横截面的电荷量为0
此时磁通量大小为BS
3.如图所示，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，A、B是两个完全相同的灯泡，它们的额定电压和电源电动势相等，电源内阻可忽略。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S时，A、B灯同时亮且都正常发光
B．闭合开关S，待电路稳定时，A灯比B灯亮
C．闭合开关S，待电路稳定时，B灯比A灯亮
D．断开开关S时，A、B两灯同时缓慢熄灭
4.如图所示，圆形区域内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿直径AB方向从A点射入磁场中，分别从圆弧上的P、Q两点射出，下列说法正确的是（ ）
A．两粒子分别从A到P、Q经历时间之比为3∶1
B．粒子在磁场中做匀速圆周运动周期之比为2∶1
C．粒子在磁场中速率之比为1∶3
D．粒子在磁场中运动轨道半径之比为3∶1
5.一直径为d、电阻为r的均匀光滑金属圆环水平放置在方向竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，如图所示。一根长为d、电阻为的金属棒ab始终在圆环上以速度v（方向与棒垂直）匀速平动，与圆环接触良好。当ab棒运动到圆环的直径位置时，ab棒中的电流为（ ）
B．C．D．
6.某同学在学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一S极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。下列说法正确的是（ ）
A．将磁铁加速靠近线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视）
B．将磁铁匀速靠近线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视）
C．将磁铁加速远离线圈的过程中，电子秤的示数小于m0
D．将磁铁匀速远离线圈的过程中，电子秤的示数等于m0
7.如图所示，在一光滑地面上有A、B、C、D四个同样形状的光滑小球，质量分别为mA=1 kg、mB=2 kg、mC=2 kg、mD=10 kg，小球A以3 m/s的速度向右运动，与B球发生弹性碰撞，此后所有碰撞均为弹性碰撞，从A开始运动起，四个小球一共发生几次碰撞（ ）
3次 B. 4次 C. 5次 D. 6次
8.霍尔电流传感器是利用霍尔效应测量电流大小的元件，具有测量范围宽，精度高的特点。如图所示，用该元件测量某通电直导线的电流大小，已知通电直导线在周围产生的磁感应强度大小为kIr，其中r为空间中该点到直导线的距离，I为通电直导线的电流大小。在距直导线r处放置一个霍尔电流传感器，由于距离足够远，传感器所在位置的磁场可视为匀强磁场。该元件长、宽、高分别为a、b、c，载流子带电量大小为q，载流子浓度为n，通入如图所示方向的恒定电流I’，经过一段时间，元件上下表面形成霍尔电压U。则（ ）
若该元件载流子带负电，则上表面比下表面电势高
若该元件载流子带正电，则上表面比下表面电势高
增大元件的高度c，可以提高测量电流的范围
该通电直导线电流大小为rnqUbkI'
9.如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小分别为B、2B，磁场方向分别为垂直纸面向外、向里，两磁场边界均与x轴垂直且宽度均为L，在y轴方向足够长。现有一边长为22L的正方形导线框，从图示位置开始，在外力F的作用下沿x轴正方向匀速穿过磁场区域，在运动过程中，对角线ab始终与x轴平行。线框中感应电动势的大小为E、感应电流i的大小、线框所受安培力的大小为F安。下列关于E、i、F安随线框向右匀速运动距离x的图像正确的是（ ）
A. B.
C.D.
10.如图所示，一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带负电的小球，置于水平向左的匀强电场和垂直纸面里的匀强磁场中。已知绳长L，小球质量为m，电荷量为q，磁感应强度大小为m2gL4qL，现把小球从A点静止释放，刚好沿着圆弧AB到达最高点B处，其中csθ=725、sinθ=2425，重力加速度为g，已知cs37°=45、sin37°=35，则小球（ ）
从A到B的过程中，小球的机械能一直增大
小球所受的电场力是重力的247倍
从A到B过程中，小球的最大速度为2gL2
从A到B过程中，绳子的最大拉力为重力的32倍
二、非选择题：本题共5小题。共60分。
11.（8分）小佳同学用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。
（1）该同学用螺旋测微器测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，可知遮光条的宽度 ，随后将两块宽度均为d的遮光条安装到两滑块上。
（2）安装好气垫导轨和光电门，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，轻推滑块使滑块获得一个初速度，使它从轨道左端向右运动，若滑块通过北电门1的时间 （填“>”，“<”或“=”）通过光电门2的时间，则可以认为导轨水平。
（3）用托盘天平测得滑块A、B的质量（均包括遮光条）分别为mA、mB，调整好气垫导轨后，将滑块A
向左推出，与静止的滑块B发生碰撞，碰后两滑块没有粘连，与光电门1相连的计时器先后两次显示的挡光吋间分别记为∆t1和∆t2，与光电门2相连的计时器显示的挡光时间为∆t3。从实验结果可知两滑块的质量满足mA （填“”、“”或“”）mB，则验证碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用题中涉及的物理量符号表示）。
12.（10分）用半偏法测电流表G的内阻Rg的电路如图所示。待测电流表满偏电流Ig=1mA，内阻100Ω左右，电源A（电动势E1=10.0V，内阻很小），电源B（电动势E2=1.5V，内阻很小），电阻箱R'（电阻范围0∼300.0Ω），滑动变阻器R10∼2000Ω，滑动变阻器R20∼10000Ω。
（1）本实验步骤如下：
①按图连接好电路；
②断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器R的阻值，使电流表G指针满偏；
③保持开关S1闭合，并保持 ，闭合开关S2，调节电阻箱R'的阻值，使电流表G指针半偏；
④读出电阻箱R'的阻值是96.5Ω，则待测电流表的内阻是 Ω。
（2）为了尽可能减小实验误差，电路中电源应该选择 （填“A”或“B”）；滑动变阻器应该选择 （填“R1”或“R2”）。
（3）用本方法测量的电流表内阻的测量值 真实值（填“等于”“大于”或“小于”）。
13.（12分）如图甲所示，轻质细线吊着一质量m为0.6 kg，边长l为0.2 m，匝数n为100匝的正方形线圈，其总电阻r为2 Ω正方形线圈中间位置以下区域处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，重力加速度g取，求：
（1）3秒末通过正方形线圈的电流大小及方向；
（2）t=2s时，细线对线圈的拉力的大小。
14.（14分）如图所示，将一个质量为M=1.99 kg的砂箱，用长为的轻绳悬挂在光滑的圆环上，圆环套在一个光滑的固定杆上，圆环质量为，一颗质量为m0=10 g的子弹水平射入砂箱，砂箱发生摆动，若子弹射击砂箱时的速度为v=600 m/s，求：
（1）子弹刚打入砂箱时，它们共同速度的大小；
（2）子弹刚打入砂箱时，砂箱对细绳作用力的大小；
（3）子弹与砂箱共同上摆过程中，摆过的最大角度的余弦值。
15.（16分）如图所示的环形区域中存在垂直于纸面向外的匀强磁场，已知外圆半径是内圆半径的3倍，内圆半径为R。MN为磁场外圆边界的直径，一群均匀分布、质量为m、带电荷量为+q的粒子垂直MN以速度v平行射入磁场区域，粒子入射范围的宽度等于MN的长度。已知正对圆心O入射的粒子恰好没有射入内圆，不计粒子重力及粒子间的相互作用。求：
（1）磁场的磁感应强度大小；
（2）若某粒子可以经过O点，则该粒子从进入磁场到内圆边界所需的时间；
（3）从M点射入的粒子第一次在环形磁场中速度偏转角的余弦值。
参考答案
（每空2分）（1） 0.6118~0.6122均可 （2） = （3）< mAΔt1=mBΔt3-mAΔt2
（每空2分）（1）滑动变阻器滑片位置不变 96.5 （2）A R2 （3）小于
13.【答案】（1）1 A；（2）46 N
【详解】（1）由图乙可知3s末磁通量变化率的绝对值为
ΔBΔt=44T/s=1T/s 2’
正方形线圈中产生的感应电动势为
E=nΔBΔtS=100×1×12×0.2×0.2 V=2 V 2’
根据欧姆定律可知，3s末通过正方形线圈的电流大小
I=Er=22 A=1 A 2’
根据安培定则可知电流方向为顺时针； 2’
（2）根据共点力平衡条件有
F-nBIL-mg=0 2’
由图像可知t=2s时的磁感应强度为
B=2.0 T
代入数据解得
F=46 N 2’
14.（1）3 m/s；（2）56 N；（3）0.7
【解析】（1）子弹水平射入砂箱过程，据动量守恒定律可得
m0v=(m0+M)v1 2’
解得
v1=3 m/s 1’
（2）子弹刚打入砂箱时，据牛顿第二定律可得
F-(m0+M)g=(m0+M)v12L 3’
解得
F=56 N 1’
由牛顿第三定律得，砂箱对细绳的作用力大小F'=F=56 N 1’
子弹与砂箱共同上摆过程中，设最大摆角为θ，此时圆环与子弹和砂箱共速，设速度为v2，由动量守恒定律得
(m0+M)v1=(m0+m+M)v2 2’
据机械能守恒定律可得
12(m0+M)v12=(m0+M)gL(1-csθ)+12(m0+m+M)v22 2’
解得
csθ=0.7 2’
15．（1）；（2）；（3）
【解析】（1）正对圆心O入射的粒子恰好没有射入内圆，轨迹图如图1所示，根据几何关系有
2’
解得
1’
根据洛伦兹力提供向心力有
2’
磁场的磁感应强度大小为
1’
（2）粒子可以垂直射入内圆，轨迹图如图2所示，打在内圆的点设为，轨迹圆圆心为，则三角形为等腰直角三角形，可得
2’
故轨迹的圆心角为
2’
粒子从进入磁场到内圆所需的时间为
2’
（3）从M点射入的粒子第一次在环形磁场中，轨迹图如图3所示，点为轨迹圆圆心，根据几何关系可知三角形为等腰三角形，有
2’
从M点射入的粒子第一次在环形磁场中速度偏转角的余弦值为
2’
1
2
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5
6
7
8
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C
A
D
D
B
C
C
BD
AD
AC
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