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四川省宜宾市第四中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题（Word版附解析）
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这是一份四川省宜宾市第四中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题（Word版附解析），共22页。试卷主要包含了 电源电动势的大小反映的是等内容，欢迎下载使用。
第一部分 选择题（共48分）
一．选择题（本题共11小题，1~7题每小题4分，每小题给出的四个选项中只有一个是正确的；8~11题有多个选项符合要求，全部选对得5分，不全得3分，有错选或不选得0分，共48分）
1. 电源电动势的大小反映的是（ ）
A. 1C电荷量通过电源时，有多少焦耳的电能转化为其他形式的能
B. 1C电荷量通过电源时，有多少焦耳的其他形式能转化为电能
C. 电源单位时间内传送电荷量的多少
D. 电流做功快慢
2. 如图所示，线圈平面与条形磁铁的轴线垂直，现保持条形磁铁不动，使线圈由A位置沿轴线移动到B位置，在此过程中，穿过线圈的磁通量将（ ）
A. 增大B. 减小C. 不变D. 先增大，后减小
3. 如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为l、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I，要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为（ ）
A. B. C. D.
4. 如图所示的电路中，a、b两端接入电压时，发现灯L1和L2都不亮，用电压表检查电路各段电压，测得，若电路中只有一处出现故障，则应是（ ）
A. 灯L1断路B. 灯L1短路C. 灯L2断路D. 灯L2短路
5. 如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的O轴自由转动的闭合矩形导线框，开始处于静止状态，当滑动变阻器R的滑片P自右向左滑动时，下列说法正确的是（ ）
A. 导线框将保持静止
B. 导线框将顺时针转动
C. 导线框将逆时针转动
D. 因电源极性不明，无法确定导线框转动方向
6. 如图所示，两根长直导线M、N垂直穿过光滑绝缘水平面P，与水平面的交点分别为a和b，两导线内通有大小相同、方向相反的电流，c、d是该平面内ab连线中垂线上的两点，一带正电的小球在水平面上以某一初速度运动，则带电小球运动情况是（ ）
A. 由c向d将做匀速直线运动B. 由d向c将做曲线运动
C. 由a向b将做匀速直线运动D. 由b向a将做匀速圆周运动
7. 如图所示，在正方形abcd区域内存在一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B1．一带电粒子从ad边的中点P垂直ad边射入磁场区域后，从cd边的中点Q射出磁场；若将磁场的磁感应强度大小变为B2后，该粒子仍从P点以相同的速度射入磁场，结果从c点射出磁场，则等于（ ）
A. B. C. D.
8. 下列各图中，已标出电流及电流所产生磁场的磁感应强度的方向，其中正确的是（ ）
A. 直线电流B. 直线电流
C. 环形电流D. 通电螺线管
9. 原子中的电子绕原子核的圆周运动可以等效为环形电流，设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核转动，周期为T，已知电子的电荷量为e、质量为m，静电力常量为k，则其等效电流大小为（ ）
A. B. C. D.
10. 如图甲所示是电磁炮发射过程的情境图。炮弹的炮弹能量是可调控的，未来可用于消防、军事等方面。其主要原理如图乙所示，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。可控电源提供强大的电流经导轨流入炮弹再流回电源，炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为处于磁感应强度为的匀强磁场中。已知两导轨内侧间距为，炮弹的质量为，炮弹在导轨间的电阻为，若炮弹滑行距离后获得的发射速度为。不计空气阻力、导轨电阻、电源内阻，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势。下列说法正确的是（ ）
A. 匀强磁场方向为竖直向下
B. 炮弹所受安培力大小为
C. 通过炮弹的电流为
D. 可控电源的电动势为
11. 质量为m，电量为q的带正电小物块在磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为μ的绝缘水平面以初速度v0开始向左运动，如图所示。经t时间运动距离S，物块停了下来，设此过程中，q不变，则（ ）
A.
B.
C.
D.
第二部分 非选择题（共52分）
注意事项：必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目指示区域内作答。
二．实验题（共14分）
12. 某兴趣小组在实验室完成了“测定金属电阻率”的实验．
（1）正确操作获得金属丝的直径以及电压表的读数如图所示，则它们的读数值依次是d=____mm、U=____V；
（2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0—10Ω，金属丝电阻约2Ω，电流表内阻几欧，电压表内阻约几十千欧．电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），其电动势E = 4.5V，内阻很小；请画出本次实验的电路图_______。
（3）用此电路测得的金属电阻率与真实值相比_________。（选填“偏大”、“偏小”或“相同”）
13. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图。先闭合开关，然后断开开关，观察开关断开时灯泡的亮度。
（1）开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时出现自感电动势。自感电动势使线圈L中的电流减小得______（填“更快”或“更慢”）些。
（2）该同学用电流传感器显示出在时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流，如图乙所示。所用电源的电动势，内阻不计，灯泡的阻值为6Ω，电阻R的阻值为2Ω，则线圈的直流电阻为______Ω，开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是______V。
（3）开关断开时，该同学观察到现象是____________。
三．计算题（写出必要的文字说明，3个小题，14题10分，15题12分，16题16分，共38分）
14. 玩具起重机的电路示意图如图所示，电源电动势，灯泡L的铭牌上标有“5V，3W”，理想电流表的示数，此时灯泡恰好正常发光。求：
（1）电动机的电功率；
（2）电源内阻r。
15. 如图所示，两足够长的平行粗糙金属导轨MN、PQ相距L = 1m，导轨平面与水平面夹角θ = 37°，导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E = 4.5V、内阻r = 0.5Ω的直流电源。现把一个质量m = 0.05kg的导体棒ab放在金属导轨上，闭合开关S，导体棒静止时受到的安培力F安 = 0.5N。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R = 4Ω已知sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，取g = 10m/s2。求：
（1）磁感应强度大小B；
（2）导体棒受到的摩擦力大小f。
16. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的Ⅰ象限中存在一个半径为R的圆形磁场区域，磁场边界与坐标轴相切，磁场方向垂直纸面向外。在Ⅱ象限中存在沿x轴正方向的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子从A点以的速度沿y轴正方向射入电场中，从y轴上的C点离开电场之后能够进入磁场，并从磁场中的D点离开磁场，且离开磁场时速度与磁场边界相切。已知A、C、D三点的坐标分别为、和.粒子重力不计，求：
（1）电场强度大小E；
（2）磁感应强度的大小B；
（3）若另一个质量为m、电荷量为的带电的粒子以的速度从D点沿y轴正方向射入磁场，求该粒子运动到x轴的时间。
宜宾四中高2022级高二上学期第三学月考试
物理试题
第一部分 选择题（共48分）
一．选择题（本题共11小题，1~7题每小题4分，每小题给出的四个选项中只有一个是正确的；8~11题有多个选项符合要求，全部选对得5分，不全得3分，有错选或不选得0分，共48分）
1. 电源电动势的大小反映的是（ ）
A. 1C电荷量通过电源时，有多少焦耳的电能转化为其他形式的能
B. 1C电荷量通过电源时，有多少焦耳的其他形式能转化为电能
C. 电源单位时间内传送电荷量多少
D. 电流做功的快慢
【答案】B
【解析】
【详解】电源电动势的物理意义表示电源把其他形式的能转化为电能的本领。电动势越大，电路中每通过1C的电荷量时，电源将其他形式的能转化为电能的数值就越多，故电动势的大小反映的是1C电荷量通过电源时，有多少焦耳的其他形式能转化为电能，故ACD错误，B正确。
故选B。
2. 如图所示，线圈平面与条形磁铁的轴线垂直，现保持条形磁铁不动，使线圈由A位置沿轴线移动到B位置，在此过程中，穿过线圈的磁通量将（ ）
A. 增大B. 减小C. 不变D. 先增大，后减小
【答案】B
【解析】
【详解】依题意，根据条形磁铁空间磁场的分布特点可知，线圈由A位置沿轴线移动到B位置，在此过程中，穿过线圈的磁感线条数减少，则磁通量将减小，故选B。
3. 如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为l、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I，要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】直导体棒受到重力mg，斜面支持力N的作用，由三角形定则可知，当安培力F与支持力垂直时取得最小值，如图所示
由平衡条件可得
解得外加匀强磁场的磁感应强度最小值为
故选A。
4. 如图所示的电路中，a、b两端接入电压时，发现灯L1和L2都不亮，用电压表检查电路各段电压，测得，若电路中只有一处出现故障，则应是（ ）
A. 灯L1断路B. 灯L1短路C. 灯L2断路D. 灯L2短路
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知电路为串联电路，a、b两端接入电压时，发现灯L1和L2都不亮，说明电路一定处于断路状态，而电路只有一处故障，结合选项可知一定是某一个灯泡处出现了断路，而不是短路。若L1断路，则，不符合题意；若L2断路，则，符合题意。综上所述，故选C。
故选C。
5. 如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的O轴自由转动的闭合矩形导线框，开始处于静止状态，当滑动变阻器R的滑片P自右向左滑动时，下列说法正确的是（ ）
A. 导线框将保持静止
B. 导线框将顺时针转动
C. 导线框将逆时针转动
D. 因电源极性不明，无法确定导线框转动的方向
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．当滑动变阻器的滑片向左滑动时，外电路的总电阻减小，通过电磁铁的电流增大，穿过导线框a的磁通量增大，为了阻碍磁通量增大，导线框ab必将逆时针方向转动，C正确，AB错误。
D．分析过程并未涉及电源的极性，所以结论与电源的极性无关，D错误。
故选C。
6. 如图所示，两根长直导线M、N垂直穿过光滑绝缘水平面P，与水平面的交点分别为a和b，两导线内通有大小相同、方向相反的电流，c、d是该平面内ab连线中垂线上的两点，一带正电的小球在水平面上以某一初速度运动，则带电小球运动情况是（ ）
A. 由c向d将做匀速直线运动B. 由d向c将做曲线运动
C. 由a向b将做匀速直线运动D. 由b向a将做匀速圆周运动
【答案】A
【解析】
【详解】AB．依题意根据安培定则结合磁场叠加原理：可判断知cd连线上的磁感线方向平行于cd，故带电小球由c向d或由d到c均不受洛伦兹力作用，小球所受重力与支持力平衡，所以将做匀速直线运动，故A正确，B错误；
CD．依题意根据安培定则结合磁场叠加原理：可判断知ab连线上的磁感线方向垂直于ab连线，且越靠近导线磁场越强并关于cd对称，所以小球由a向b或由b到a将会受到变化的洛伦兹力的作用，做非匀变速曲线运动，故CD错误。
故选A。
7. 如图所示，在正方形abcd区域内存在一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B1．一带电粒子从ad边的中点P垂直ad边射入磁场区域后，从cd边的中点Q射出磁场；若将磁场的磁感应强度大小变为B2后，该粒子仍从P点以相同的速度射入磁场，结果从c点射出磁场，则等于（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设正方形边长为L，根据几何知识，当从Q点射出时
当从c点射出时，根据几何知识可得
解得
粒子在磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，故有
解得
所以有
即
故A正确，BCD错误。
故选A。
【点睛】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题。
8. 下列各图中，已标出电流及电流所产生磁场的磁感应强度的方向，其中正确的是（ ）
A. 直线电流B. 直线电流
C. 环形电流D. 通电螺线管
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据安培定则，向外的直导线电流产生的磁场方向为逆时针同心圆，A错误；
B．根据安培定则，向下的直导线电流左侧磁场方向向里，右侧磁场方向向外，B正确；
C．根据安培定则，环形电流由右侧流入，内部的磁场方向应向上，C正确；
D．根据安培定则，通电螺线管内部磁场方向应向右，D错误；
故选BC。
9. 原子中的电子绕原子核的圆周运动可以等效为环形电流，设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核转动，周期为T，已知电子的电荷量为e、质量为m，静电力常量为k，则其等效电流大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．电子做匀速圆周运动的周期
其等效电流大小为
故B正确，A错误；
CD．电子做匀速圆周运动的向心力由库仑力提供，由向心力公式得
解得，电子做匀速圆周运动的周期
其等效电流大小为
故D正确，C错误。
故选BD。
10. 如图甲所示是电磁炮发射过程的情境图。炮弹的炮弹能量是可调控的，未来可用于消防、军事等方面。其主要原理如图乙所示，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。可控电源提供强大的电流经导轨流入炮弹再流回电源，炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为处于磁感应强度为的匀强磁场中。已知两导轨内侧间距为，炮弹的质量为，炮弹在导轨间的电阻为，若炮弹滑行距离后获得的发射速度为。不计空气阻力、导轨电阻、电源内阻，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势。下列说法正确的是（ ）
A. 匀强磁场方向为竖直向下
B. 炮弹所受安培力大小为
C. 通过炮弹的电流为
D. 可控电源的电动势为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据题意，由图乙可知，炮弹发射时受向右安培力，通过炮弹的电流方向为垂直纸面向里，根据左手定则可知，磁场方向为竖直向上，故A错误；
B．根据题意，由公式可得，炮弹发射过程中的加速度为
对炮弹受力分析，水平方向上所受合力为安培力，由牛顿第二定律可得，炮弹所受安培力大小为
故B正确；
C．根据题意，由安培力公式可得，流过炮弹的电流为
故C正确；
D．根据题意，由闭合回路欧姆定律可得，可控电源的电动势为
故D错误。
故选BC。
11. 质量为m，电量为q的带正电小物块在磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为μ的绝缘水平面以初速度v0开始向左运动，如图所示。经t时间运动距离S，物块停了下来，设此过程中，q不变，则（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．假设物块不受洛伦兹力。根据动能定理，得
解得
因为物块带正电，受到向下的洛伦兹力，摩擦力增大，滑行的距离减小，则
A错误，B正确；
CD．假设洛伦兹力恒力，大小为保持不变，则由动量定理，得
解得
物块做减速运动，所以洛伦兹力减小，合外力减小；因为动量改变量不变，所以滑行时间变长，故
C正确，D错误。
故选BC。
第二部分 非选择题（共52分）
注意事项：必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目指示区域内作答。
二．实验题（共14分）
12. 某兴趣小组在实验室完成了“测定金属电阻率”的实验．
（1）正确操作获得金属丝的直径以及电压表的读数如图所示，则它们的读数值依次是d=____mm、U=____V；
（2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0—10Ω，金属丝电阻约2Ω，电流表内阻几欧，电压表内阻约几十千欧．电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），其电动势E = 4.5V，内阻很小；请画出本次实验的电路图_______。
（3）用此电路测得的金属电阻率与真实值相比_________。（选填“偏大”、“偏小”或“相同”）
【答案】 ①. 0.996##0.997##0.998##0.999##1.000 ②. 2.25##2.26##2.27##2.28 ③. ④. 偏小
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器读数为
L=0.5mm+49.8×0.01mm=0.998mm
[2]电压表最小刻度为0.1V，则读数为U=2.28V
（2）[3]根据题意，因电源不宜在长时间、大功率状况下使用，故滑动变阻器不能用分压式应用限流式，又待测电阻阻值远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，测所设计电路图如图所示；
（3）[4]根据欧姆定律
知，由于电压表分流作用而使得电流的测量值偏大，则R测量值偏小。
13. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图。先闭合开关，然后断开开关，观察开关断开时灯泡的亮度。
（1）开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时出现自感电动势。自感电动势使线圈L中的电流减小得______（填“更快”或“更慢”）些。
（2）该同学用电流传感器显示出在时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流，如图乙所示。所用电源的电动势，内阻不计，灯泡的阻值为6Ω，电阻R的阻值为2Ω，则线圈的直流电阻为______Ω，开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是______V。
（3）开关断开时，该同学观察到的现象是____________。
【答案】 ①. 更慢 ②. 2 ③. 15 ④. 闪亮一下再逐渐熄灭
【解析】
【详解】（1）[1]自感电动势阻碍电流的变化，因此自感电动势使线圈L中的电流减小的更慢。
（2）[2]由图可知，零时刻通过电感线圈L的电流为1.5A，由欧姆定律
解得
[3]断开开关后，L相当于电源，断开瞬间，电流为1.5A，则感应电动势
（3）[4]开关闭合式电路中通过灯泡的电流
开关断开后流过灯泡的电流变大后逐渐减小，因此灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。
三．计算题（写出必要的文字说明，3个小题，14题10分，15题12分，16题16分，共38分）
14. 玩具起重机的电路示意图如图所示，电源电动势，灯泡L的铭牌上标有“5V，3W”，理想电流表的示数，此时灯泡恰好正常发光。求：
（1）电动机的电功率；
（2）电源的内阻r。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）流过灯泡的电流
流过电动机的电流
由电路图可知，灯泡与电动机并联，灯泡正常发光，并联电路的电压
电动机的电功率
解得
。
（2）根据闭合电路欧姆定律有
解得
。
15. 如图所示，两足够长的平行粗糙金属导轨MN、PQ相距L = 1m，导轨平面与水平面夹角θ = 37°，导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E = 4.5V、内阻r = 0.5Ω的直流电源。现把一个质量m = 0.05kg的导体棒ab放在金属导轨上，闭合开关S，导体棒静止时受到的安培力F安 = 0.5N。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R = 4Ω已知sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，取g = 10m/s2。求：
（1）磁感应强度大小B；
（2）导体棒受到的摩擦力大小f。
【答案】（1）B = 0.5T；（2）f = 0.2N
【解析】
【详解】（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有
导体棒受到的安培力
F安 = BIL
代入数据得磁感应强度
B = 0.5T
（2）导体棒所受重力沿导轨向下的分力为
mgx= mgsin37°
据左手定则，安培力方向沿导轨向上，由于mgx小于安培力，所以导体棒受沿导轨向下的摩擦力，根据共点力平衡条件得
mgsin37° + f = F安
解得
f = 0.2N
16. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的Ⅰ象限中存在一个半径为R的圆形磁场区域，磁场边界与坐标轴相切，磁场方向垂直纸面向外。在Ⅱ象限中存在沿x轴正方向的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子从A点以的速度沿y轴正方向射入电场中，从y轴上的C点离开电场之后能够进入磁场，并从磁场中的D点离开磁场，且离开磁场时速度与磁场边界相切。已知A、C、D三点的坐标分别为、和.粒子重力不计，求：
（1）电场强度的大小E；
（2）磁感应强度的大小B；
（3）若另一个质量为m、电荷量为的带电的粒子以的速度从D点沿y轴正方向射入磁场，求该粒子运动到x轴的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）带正电的粒子在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动的规律可得：
根据牛顿第二定律可得
联立解得
（2）设粒子从C点射出时速度方向偏向角为，位移方向偏向角为，如图所示
根据类平抛运动的规律可得
解得
粒子进入磁场速度为
在磁场中
设D点的切线方向与x轴负方向间的夹角为，则
得
则D点速度方向与y轴负方向间的夹角为60°，故由几何关系可得粒子轨迹圆半径
以上几式联立解得
（3）该负电荷在磁场中运动的半径为
由几何关系可知，该负电荷从磁场边界与y轴相切处进入电场，进入电场时的速度方向与y轴负方向之间的夹角为60°；在磁场中运动的圆心角为120°
负电荷在磁场中的周期
则负电荷在磁场中运动的时间为
粒子合速度与y轴负方向间夹角为60°，所以沿y轴负方向的速度分量为
则负电荷在电场中
故该粒子运动到x轴的总时间
第一部分 选择题（共48分）
一．选择题（本题共11小题，1~7题每小题4分，每小题给出的四个选项中只有一个是正确的；8~11题有多个选项符合要求，全部选对得5分，不全得3分，有错选或不选得0分，共48分）
1. 电源电动势的大小反映的是（ ）
A. 1C电荷量通过电源时，有多少焦耳的电能转化为其他形式的能
B. 1C电荷量通过电源时，有多少焦耳的其他形式能转化为电能
C. 电源单位时间内传送电荷量的多少
D. 电流做功快慢
2. 如图所示，线圈平面与条形磁铁的轴线垂直，现保持条形磁铁不动，使线圈由A位置沿轴线移动到B位置，在此过程中，穿过线圈的磁通量将（ ）
A. 增大B. 减小C. 不变D. 先增大，后减小
3. 如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为l、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I，要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为（ ）
A. B. C. D.
4. 如图所示的电路中，a、b两端接入电压时，发现灯L1和L2都不亮，用电压表检查电路各段电压，测得，若电路中只有一处出现故障，则应是（ ）
A. 灯L1断路B. 灯L1短路C. 灯L2断路D. 灯L2短路
5. 如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的O轴自由转动的闭合矩形导线框，开始处于静止状态，当滑动变阻器R的滑片P自右向左滑动时，下列说法正确的是（ ）
A. 导线框将保持静止
B. 导线框将顺时针转动
C. 导线框将逆时针转动
D. 因电源极性不明，无法确定导线框转动方向
6. 如图所示，两根长直导线M、N垂直穿过光滑绝缘水平面P，与水平面的交点分别为a和b，两导线内通有大小相同、方向相反的电流，c、d是该平面内ab连线中垂线上的两点，一带正电的小球在水平面上以某一初速度运动，则带电小球运动情况是（ ）
A. 由c向d将做匀速直线运动B. 由d向c将做曲线运动
C. 由a向b将做匀速直线运动D. 由b向a将做匀速圆周运动
7. 如图所示，在正方形abcd区域内存在一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B1．一带电粒子从ad边的中点P垂直ad边射入磁场区域后，从cd边的中点Q射出磁场；若将磁场的磁感应强度大小变为B2后，该粒子仍从P点以相同的速度射入磁场，结果从c点射出磁场，则等于（ ）
A. B. C. D.
8. 下列各图中，已标出电流及电流所产生磁场的磁感应强度的方向，其中正确的是（ ）
A. 直线电流B. 直线电流
C. 环形电流D. 通电螺线管
9. 原子中的电子绕原子核的圆周运动可以等效为环形电流，设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核转动，周期为T，已知电子的电荷量为e、质量为m，静电力常量为k，则其等效电流大小为（ ）
A. B. C. D.
10. 如图甲所示是电磁炮发射过程的情境图。炮弹的炮弹能量是可调控的，未来可用于消防、军事等方面。其主要原理如图乙所示，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。可控电源提供强大的电流经导轨流入炮弹再流回电源，炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为处于磁感应强度为的匀强磁场中。已知两导轨内侧间距为，炮弹的质量为，炮弹在导轨间的电阻为，若炮弹滑行距离后获得的发射速度为。不计空气阻力、导轨电阻、电源内阻，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势。下列说法正确的是（ ）
A. 匀强磁场方向为竖直向下
B. 炮弹所受安培力大小为
C. 通过炮弹的电流为
D. 可控电源的电动势为
11. 质量为m，电量为q的带正电小物块在磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为μ的绝缘水平面以初速度v0开始向左运动，如图所示。经t时间运动距离S，物块停了下来，设此过程中，q不变，则（ ）
A.
B.
C.
D.
第二部分 非选择题（共52分）
注意事项：必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目指示区域内作答。
二．实验题（共14分）
12. 某兴趣小组在实验室完成了“测定金属电阻率”的实验．
（1）正确操作获得金属丝的直径以及电压表的读数如图所示，则它们的读数值依次是d=____mm、U=____V；
（2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0—10Ω，金属丝电阻约2Ω，电流表内阻几欧，电压表内阻约几十千欧．电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），其电动势E = 4.5V，内阻很小；请画出本次实验的电路图_______。
（3）用此电路测得的金属电阻率与真实值相比_________。（选填“偏大”、“偏小”或“相同”）
13. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图。先闭合开关，然后断开开关，观察开关断开时灯泡的亮度。
（1）开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时出现自感电动势。自感电动势使线圈L中的电流减小得______（填“更快”或“更慢”）些。
（2）该同学用电流传感器显示出在时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流，如图乙所示。所用电源的电动势，内阻不计，灯泡的阻值为6Ω，电阻R的阻值为2Ω，则线圈的直流电阻为______Ω，开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是______V。
（3）开关断开时，该同学观察到现象是____________。
三．计算题（写出必要的文字说明，3个小题，14题10分，15题12分，16题16分，共38分）
14. 玩具起重机的电路示意图如图所示，电源电动势，灯泡L的铭牌上标有“5V，3W”，理想电流表的示数，此时灯泡恰好正常发光。求：
（1）电动机的电功率；
（2）电源内阻r。
15. 如图所示，两足够长的平行粗糙金属导轨MN、PQ相距L = 1m，导轨平面与水平面夹角θ = 37°，导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E = 4.5V、内阻r = 0.5Ω的直流电源。现把一个质量m = 0.05kg的导体棒ab放在金属导轨上，闭合开关S，导体棒静止时受到的安培力F安 = 0.5N。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R = 4Ω已知sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，取g = 10m/s2。求：
（1）磁感应强度大小B；
（2）导体棒受到的摩擦力大小f。
16. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的Ⅰ象限中存在一个半径为R的圆形磁场区域，磁场边界与坐标轴相切，磁场方向垂直纸面向外。在Ⅱ象限中存在沿x轴正方向的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子从A点以的速度沿y轴正方向射入电场中，从y轴上的C点离开电场之后能够进入磁场，并从磁场中的D点离开磁场，且离开磁场时速度与磁场边界相切。已知A、C、D三点的坐标分别为、和.粒子重力不计，求：
（1）电场强度大小E；
（2）磁感应强度的大小B；
（3）若另一个质量为m、电荷量为的带电的粒子以的速度从D点沿y轴正方向射入磁场，求该粒子运动到x轴的时间。
宜宾四中高2022级高二上学期第三学月考试
物理试题
第一部分 选择题（共48分）
一．选择题（本题共11小题，1~7题每小题4分，每小题给出的四个选项中只有一个是正确的；8~11题有多个选项符合要求，全部选对得5分，不全得3分，有错选或不选得0分，共48分）
1. 电源电动势的大小反映的是（ ）
A. 1C电荷量通过电源时，有多少焦耳的电能转化为其他形式的能
B. 1C电荷量通过电源时，有多少焦耳的其他形式能转化为电能
C. 电源单位时间内传送电荷量多少
D. 电流做功的快慢
【答案】B
【解析】
【详解】电源电动势的物理意义表示电源把其他形式的能转化为电能的本领。电动势越大，电路中每通过1C的电荷量时，电源将其他形式的能转化为电能的数值就越多，故电动势的大小反映的是1C电荷量通过电源时，有多少焦耳的其他形式能转化为电能，故ACD错误，B正确。
故选B。
2. 如图所示，线圈平面与条形磁铁的轴线垂直，现保持条形磁铁不动，使线圈由A位置沿轴线移动到B位置，在此过程中，穿过线圈的磁通量将（ ）
A. 增大B. 减小C. 不变D. 先增大，后减小
【答案】B
【解析】
【详解】依题意，根据条形磁铁空间磁场的分布特点可知，线圈由A位置沿轴线移动到B位置，在此过程中，穿过线圈的磁感线条数减少，则磁通量将减小，故选B。
3. 如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为l、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I，要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】直导体棒受到重力mg，斜面支持力N的作用，由三角形定则可知，当安培力F与支持力垂直时取得最小值，如图所示
由平衡条件可得
解得外加匀强磁场的磁感应强度最小值为
故选A。
4. 如图所示的电路中，a、b两端接入电压时，发现灯L1和L2都不亮，用电压表检查电路各段电压，测得，若电路中只有一处出现故障，则应是（ ）
A. 灯L1断路B. 灯L1短路C. 灯L2断路D. 灯L2短路
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知电路为串联电路，a、b两端接入电压时，发现灯L1和L2都不亮，说明电路一定处于断路状态，而电路只有一处故障，结合选项可知一定是某一个灯泡处出现了断路，而不是短路。若L1断路，则，不符合题意；若L2断路，则，符合题意。综上所述，故选C。
故选C。
5. 如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的O轴自由转动的闭合矩形导线框，开始处于静止状态，当滑动变阻器R的滑片P自右向左滑动时，下列说法正确的是（ ）
A. 导线框将保持静止
B. 导线框将顺时针转动
C. 导线框将逆时针转动
D. 因电源极性不明，无法确定导线框转动的方向
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．当滑动变阻器的滑片向左滑动时，外电路的总电阻减小，通过电磁铁的电流增大，穿过导线框a的磁通量增大，为了阻碍磁通量增大，导线框ab必将逆时针方向转动，C正确，AB错误。
D．分析过程并未涉及电源的极性，所以结论与电源的极性无关，D错误。
故选C。
6. 如图所示，两根长直导线M、N垂直穿过光滑绝缘水平面P，与水平面的交点分别为a和b，两导线内通有大小相同、方向相反的电流，c、d是该平面内ab连线中垂线上的两点，一带正电的小球在水平面上以某一初速度运动，则带电小球运动情况是（ ）
A. 由c向d将做匀速直线运动B. 由d向c将做曲线运动
C. 由a向b将做匀速直线运动D. 由b向a将做匀速圆周运动
【答案】A
【解析】
【详解】AB．依题意根据安培定则结合磁场叠加原理：可判断知cd连线上的磁感线方向平行于cd，故带电小球由c向d或由d到c均不受洛伦兹力作用，小球所受重力与支持力平衡，所以将做匀速直线运动，故A正确，B错误；
CD．依题意根据安培定则结合磁场叠加原理：可判断知ab连线上的磁感线方向垂直于ab连线，且越靠近导线磁场越强并关于cd对称，所以小球由a向b或由b到a将会受到变化的洛伦兹力的作用，做非匀变速曲线运动，故CD错误。
故选A。
7. 如图所示，在正方形abcd区域内存在一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B1．一带电粒子从ad边的中点P垂直ad边射入磁场区域后，从cd边的中点Q射出磁场；若将磁场的磁感应强度大小变为B2后，该粒子仍从P点以相同的速度射入磁场，结果从c点射出磁场，则等于（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设正方形边长为L，根据几何知识，当从Q点射出时
当从c点射出时，根据几何知识可得
解得
粒子在磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，故有
解得
所以有
即
故A正确，BCD错误。
故选A。
【点睛】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题。
8. 下列各图中，已标出电流及电流所产生磁场的磁感应强度的方向，其中正确的是（ ）
A. 直线电流B. 直线电流
C. 环形电流D. 通电螺线管
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据安培定则，向外的直导线电流产生的磁场方向为逆时针同心圆，A错误；
B．根据安培定则，向下的直导线电流左侧磁场方向向里，右侧磁场方向向外，B正确；
C．根据安培定则，环形电流由右侧流入，内部的磁场方向应向上，C正确；
D．根据安培定则，通电螺线管内部磁场方向应向右，D错误；
故选BC。
9. 原子中的电子绕原子核的圆周运动可以等效为环形电流，设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核转动，周期为T，已知电子的电荷量为e、质量为m，静电力常量为k，则其等效电流大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．电子做匀速圆周运动的周期
其等效电流大小为
故B正确，A错误；
CD．电子做匀速圆周运动的向心力由库仑力提供，由向心力公式得
解得，电子做匀速圆周运动的周期
其等效电流大小为
故D正确，C错误。
故选BD。
10. 如图甲所示是电磁炮发射过程的情境图。炮弹的炮弹能量是可调控的，未来可用于消防、军事等方面。其主要原理如图乙所示，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。可控电源提供强大的电流经导轨流入炮弹再流回电源，炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为处于磁感应强度为的匀强磁场中。已知两导轨内侧间距为，炮弹的质量为，炮弹在导轨间的电阻为，若炮弹滑行距离后获得的发射速度为。不计空气阻力、导轨电阻、电源内阻，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势。下列说法正确的是（ ）
A. 匀强磁场方向为竖直向下
B. 炮弹所受安培力大小为
C. 通过炮弹的电流为
D. 可控电源的电动势为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据题意，由图乙可知，炮弹发射时受向右安培力，通过炮弹的电流方向为垂直纸面向里，根据左手定则可知，磁场方向为竖直向上，故A错误；
B．根据题意，由公式可得，炮弹发射过程中的加速度为
对炮弹受力分析，水平方向上所受合力为安培力，由牛顿第二定律可得，炮弹所受安培力大小为
故B正确；
C．根据题意，由安培力公式可得，流过炮弹的电流为
故C正确；
D．根据题意，由闭合回路欧姆定律可得，可控电源的电动势为
故D错误。
故选BC。
11. 质量为m，电量为q的带正电小物块在磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为μ的绝缘水平面以初速度v0开始向左运动，如图所示。经t时间运动距离S，物块停了下来，设此过程中，q不变，则（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．假设物块不受洛伦兹力。根据动能定理，得
解得
因为物块带正电，受到向下的洛伦兹力，摩擦力增大，滑行的距离减小，则
A错误，B正确；
CD．假设洛伦兹力恒力，大小为保持不变，则由动量定理，得
解得
物块做减速运动，所以洛伦兹力减小，合外力减小；因为动量改变量不变，所以滑行时间变长，故
C正确，D错误。
故选BC。
第二部分 非选择题（共52分）
注意事项：必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目指示区域内作答。
二．实验题（共14分）
12. 某兴趣小组在实验室完成了“测定金属电阻率”的实验．
（1）正确操作获得金属丝的直径以及电压表的读数如图所示，则它们的读数值依次是d=____mm、U=____V；
（2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0—10Ω，金属丝电阻约2Ω，电流表内阻几欧，电压表内阻约几十千欧．电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），其电动势E = 4.5V，内阻很小；请画出本次实验的电路图_______。
（3）用此电路测得的金属电阻率与真实值相比_________。（选填“偏大”、“偏小”或“相同”）
【答案】 ①. 0.996##0.997##0.998##0.999##1.000 ②. 2.25##2.26##2.27##2.28 ③. ④. 偏小
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器读数为
L=0.5mm+49.8×0.01mm=0.998mm
[2]电压表最小刻度为0.1V，则读数为U=2.28V
（2）[3]根据题意，因电源不宜在长时间、大功率状况下使用，故滑动变阻器不能用分压式应用限流式，又待测电阻阻值远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，测所设计电路图如图所示；
（3）[4]根据欧姆定律
知，由于电压表分流作用而使得电流的测量值偏大，则R测量值偏小。
13. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图。先闭合开关，然后断开开关，观察开关断开时灯泡的亮度。
（1）开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时出现自感电动势。自感电动势使线圈L中的电流减小得______（填“更快”或“更慢”）些。
（2）该同学用电流传感器显示出在时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流，如图乙所示。所用电源的电动势，内阻不计，灯泡的阻值为6Ω，电阻R的阻值为2Ω，则线圈的直流电阻为______Ω，开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是______V。
（3）开关断开时，该同学观察到的现象是____________。
【答案】 ①. 更慢 ②. 2 ③. 15 ④. 闪亮一下再逐渐熄灭
【解析】
【详解】（1）[1]自感电动势阻碍电流的变化，因此自感电动势使线圈L中的电流减小的更慢。
（2）[2]由图可知，零时刻通过电感线圈L的电流为1.5A，由欧姆定律
解得
[3]断开开关后，L相当于电源，断开瞬间，电流为1.5A，则感应电动势
（3）[4]开关闭合式电路中通过灯泡的电流
开关断开后流过灯泡的电流变大后逐渐减小，因此灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。
三．计算题（写出必要的文字说明，3个小题，14题10分，15题12分，16题16分，共38分）
14. 玩具起重机的电路示意图如图所示，电源电动势，灯泡L的铭牌上标有“5V，3W”，理想电流表的示数，此时灯泡恰好正常发光。求：
（1）电动机的电功率；
（2）电源的内阻r。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）流过灯泡的电流
流过电动机的电流
由电路图可知，灯泡与电动机并联，灯泡正常发光，并联电路的电压
电动机的电功率
解得
。
（2）根据闭合电路欧姆定律有
解得
。
15. 如图所示，两足够长的平行粗糙金属导轨MN、PQ相距L = 1m，导轨平面与水平面夹角θ = 37°，导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E = 4.5V、内阻r = 0.5Ω的直流电源。现把一个质量m = 0.05kg的导体棒ab放在金属导轨上，闭合开关S，导体棒静止时受到的安培力F安 = 0.5N。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R = 4Ω已知sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，取g = 10m/s2。求：
（1）磁感应强度大小B；
（2）导体棒受到的摩擦力大小f。
【答案】（1）B = 0.5T；（2）f = 0.2N
【解析】
【详解】（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有
导体棒受到的安培力
F安 = BIL
代入数据得磁感应强度
B = 0.5T
（2）导体棒所受重力沿导轨向下的分力为
mgx= mgsin37°
据左手定则，安培力方向沿导轨向上，由于mgx小于安培力，所以导体棒受沿导轨向下的摩擦力，根据共点力平衡条件得
mgsin37° + f = F安
解得
f = 0.2N
16. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的Ⅰ象限中存在一个半径为R的圆形磁场区域，磁场边界与坐标轴相切，磁场方向垂直纸面向外。在Ⅱ象限中存在沿x轴正方向的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子从A点以的速度沿y轴正方向射入电场中，从y轴上的C点离开电场之后能够进入磁场，并从磁场中的D点离开磁场，且离开磁场时速度与磁场边界相切。已知A、C、D三点的坐标分别为、和.粒子重力不计，求：
（1）电场强度的大小E；
（2）磁感应强度的大小B；
（3）若另一个质量为m、电荷量为的带电的粒子以的速度从D点沿y轴正方向射入磁场，求该粒子运动到x轴的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）带正电的粒子在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动的规律可得：
根据牛顿第二定律可得
联立解得
（2）设粒子从C点射出时速度方向偏向角为，位移方向偏向角为，如图所示
根据类平抛运动的规律可得
解得
粒子进入磁场速度为
在磁场中
设D点的切线方向与x轴负方向间的夹角为，则
得
则D点速度方向与y轴负方向间的夹角为60°，故由几何关系可得粒子轨迹圆半径
以上几式联立解得
（3）该负电荷在磁场中运动的半径为
由几何关系可知，该负电荷从磁场边界与y轴相切处进入电场，进入电场时的速度方向与y轴负方向之间的夹角为60°；在磁场中运动的圆心角为120°
负电荷在磁场中的周期
则负电荷在磁场中运动的时间为
粒子合速度与y轴负方向间夹角为60°，所以沿y轴负方向的速度分量为
则负电荷在电场中
故该粒子运动到x轴的总时间
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