2022-2023学年甘肃省张掖市重点校高三上学期期中检测 物理（解析版）

2022-2023学年甘肃省张掖市重点校高三上学期期中检测

物    理

第Ⅰ卷（选择题    共60分）

一、选择题：本题共10小题，每小题6分，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1. 如图所示，空间中有一不带电的金属球，现在金属球右侧沿球的水平直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆。金属球上感应电荷在球内水平直径上a、b、c三点产生的电场强度大小分别为、、，下列说法正确的是（　　）

A. 最大 B. 最大 C. 最大 D.

【答案】C

【解析】

【详解】静电平衡后，金属球内合场强处处为零，金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的场强大小相等，方向相反，相互抵消。c点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在c点处产生的场强最大，则金属球上感应电荷在a点处产生的场强最大，即最大，故C正确，ABD错误。

故选C。

2. 如图所示，真空中有三个点电荷a、b和c分别固定在直角三角形的三个顶点上，三角形的边长分别为cm，cm，cm，点电荷a所受库仑力的合力方向垂直于a、c连线，b、c所带电荷量的比值的绝对值为n，下列说法可能正确的是（　　）

A. a、b为同种电荷， B. a、b为异种电荷，

C. a、c为同种电荷， D. a、c为同种电荷，

【答案】B

【解析】

【详解】

若点电荷a所受库仑力的合力方向垂直于a、c连线向右，点电荷a的受力情况如图所示，根据电荷相互作用规律可知a、b为异种电荷，a、c为同种电荷；

若点电荷a所受库仑力的合力方向垂直于a、c连线向左，根据电荷相互作用规律可知a、b为同种电荷，a、c为异种电荷。

对a受力分析在竖直方向有

解得

b、c所带电荷量的比值的绝对值为

故B正确，A、C、D错误。

故选B。

3. 如图所示，三根长直通电导线互相平行，电流大小和方向均相同，它们的横截面处于顶角为的等腰的三个顶点，导线a在c处产生的磁场的磁感应强度大小为。已知通电长直导线周围磁感应强度大小满足（k为常量，I为电流大小，r为点到长直导线的距离），则（　　）

A. 导线a、b在c处产生的磁场的合磁感应强度大小为

B. 导线a、b在c处产生的磁场的合磁感应强度大小为

C. 导线b、c在a处产生的磁场的合磁感应强度大小为

D. 导线b、c在a处产生的磁场的合磁感应强度大小为

【答案】C

【解析】

【详解】AB．由右手螺旋定则和平行四边形定则可判断导线a、b在c处产生磁场的磁感应强度均为，如图所示

由几何知识得：两磁场方向夹角为，则磁场的磁感应强度大小为，方向平行ab向右，故AB错误；

CD．设ac之间的距离为r由题可得，c在a处产生的磁场磁感应强度为，设b在a处产生的磁场磁感应强度为由

联立解得

由几何关系知两磁场方向的夹角为，由平行四边形定则得导线b、c在a处产生的磁场的合磁感应强度大小为，故C正确，D错误。

故选C。

4. 如图所示为某静电除尘装置示意图，带电的烟尘微粒进入电极和集尘板间的电场后，在电场力作用下由a经b最终被吸附在集尘板上，其运动轨迹如图中虚线所示。不计烟尘微粒的重力，下列说法正确的是（　　）

A. 烟尘微粒在a点的电势能小于在b点的电势能

B. 烟尘微粒在a点的加速度小于在b点的加速度

C. 烟尘微粒在a点的加速度方向沿轨迹在该点的切线方向

D. 烟坐微粒刚好要打在集尘板上时，加速度方向一定与集尘板垂直

【答案】D

【解析】

【详解】A．由粒子的运动的轨迹可以知道，粒子受电场力的方向应该指向轨迹的内侧，即电场力的方向指向右下方，从a到b电场力的方向与位移方向之间的夹角为锐角，可知电场力做正功，所以带电粒子的电势能减小，即带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，故A错误；

B．电场线密的地方电场强度大，可知

根据

可知烟尘微粒在a点的加速度大于在b点的加速度，故B错误；

C．由图可知，烟尘微粒在a点的加速度方向沿着电场线切线方向，和运动轨迹的切线方向不是同一方向，故C错误；

D．由图可知烟坐微粒刚好要打在集尘板上时，电场线方向水平向左，则电场力的方向一定在水平方向上，故加速度方向一定在水平方向，一定与集尘板垂直，故D正确。

故选D。

5. 质量为、电荷量为的带电粒子仅在电场力作用下从A点沿直线运动到点，其速度随时间变化的图像如图所示，、分别是带电粒子到达A、两点对应的时刻，则（　　）

A. A处的电场强度小于处的电场强度

B. A处的电势小于处的电势

C. 该粒子在A处的电势能比在处的电势能小

D. A、两点的电势差为

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．根据速度时间图像的切线斜率等于加速度，由数学知识可以看出，从A点运动到B点的过程中带电粒子的加速度减小，由

可知，A处的电场强度大于处的电场强度，故A错误；

B．由于带电粒子的电性未知，无法判断电场方向，也就不能判断电势的高低，故B错误；

CD．带电粒子仅在电场力作用下从A点沿直线运动到点，由图可知带电粒子速度增大，电场力做正功为

则电势能降低，所以该粒子在A处的电势能比在处的电势能大，可得A、两点的电势差为

故D正确，C错误。

故选D。

6. 如图所示，空间内有一长方形区域，区域内存在平行于纸面方向的匀强电场（图中未画出），O、e分别为边、边的中点，边的长度，且边的长度为边长度的2倍，以边为直径的半圆内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场（边界上无磁场）。一质量为、电荷量为的带电粒子以速度沿垂直于边的方向从O点垂直于磁场射入电磁场区域，带电粒子刚好沿直线射出，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）

A. 电场强度大小为，方向平行于边向下

B. 若完全相同的粒子从的中点以相同速度沿垂直于边的方向射入磁场区域，粒子将从中点离开长方形区域

C. 若撤去电场仅剩磁场，粒子将从b点离开长方形区域

D. 若撤去磁场仅剩电场，粒子将从边中点离开长方形区域

【答案】D

【解析】

【详解】A．若从O点垂直于磁场射入电磁场区域，带电粒子刚好沿直线射出，则粒子所受洛伦兹力与电场力平衡，即

代入数据，解得

由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，所以电场力方向向下，因为粒子带正电，所以电场方向与边平行向下，A错误；

B．若完全相同的粒子从的中点以相同速度沿垂直于边的方向射入磁场区域，沿水平方向做匀速直线运动，但离开半圆形区域后在电场力的作用下向下偏转，故不可能从中点离开长方形区域，B错误；

C．若撤去电场仅剩磁场，粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据匀速圆周运动的公式，即

可得

代入数据解得

由几何知识可知粒子飞出磁场边界时与水平方向夹角为60o，故可得粒子将从b点下方离开长方形区域，C错误；

D．若撤去磁场仅剩电场，粒子在电场力的作用下做类平抛运动，则

水平方向有

竖直方向加速度有

竖直方向的位移为

代入数据，解得

故可得粒子将从边中点离开长方形区域，D正确。

故选D

7. 如图所示，电路图中小灯泡的额定电压为，额定电流为，电源电动势为，内阻为。闭合开关S，电路接通后，理想电压表示数为，理想电流表示数为。则电路接通后（　　）

A. 小灯泡消耗的电功率为0.75W

B. 滑动变阻器接入电路的阻值为6Ω

C. 电源的输出功率为0.56W

D. 若使滑动变阻器接入电路的阻值为1.5Ω，则小灯泡能正常发光

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．电路接通后，小灯泡实际消耗的电功率为

A错误；

B．根据闭合电路欧姆定律

可得滑动变阻器接入电路的阻值为

B正确；

C．电源的输出功率

C正确；

D．若使滑动变阻器接入电路的阻值为1.5Ω，假设灯正常发光，则回路电流为0.3A，灯泡分得的电压

假设不成立，D错误。

故选BC。

8. 如图所示，在直线上方存在着范围足够大、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一带电粒子从O点以速度沿垂直于方向进入磁场，经过t时间运动到磁场中的C点。已知O、C连线与初速度的夹角为，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）

A. 带电粒子从O点运动至C点的过程中，速度偏转角为

B. 带电粒子在磁场中运动的时间为

C. 带电粒子在磁场中运动的轨迹直径为

D. 若仅增大粒子的入射速度大小，经过时间粒子速度方向偏转的角度为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．作出粒子从O点运动至C点的轨迹如图所示

根据几何关系可知，粒子的速度偏向角等于圆心角

故A错误；

B．粒子在磁场中做匀速圆周运动，从O点运动至C点的时间为t，因此

且

联立解得

而带电粒子在磁场在磁场中运动的时间

故B正确；

C．根据

可得带电粒子在磁场中运动的半径

执行为，故C错误；

D．若仅增大粒子的入射速度大小，粒子在磁场中运动的切不变，经过t时间运动的圆弧对应的圆心角为，由A可知经过时间粒子速度方向偏转的角度为，故D正确。

故选BD。

9. 如图所示，空间中存在有界正交的匀强电场和匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，电场的电场强度大小为E，在电磁场上方某处有一个电荷量为 ，质量为m的小球，现将小球由静止释放，结果小球恰能沿直线通过电磁场区域，已知重力加速度为g，空气阻力不计，则（　　）

A. 小球穿过电磁场区域的过程中动能增大

B. 小球穿过电磁场区域的过程中电势能不变

C. 小球在电磁场区域受到的电场力大于重力

D. 小球进入电磁场区域前自由下落的高度为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．由于小球进入电磁场区域后沿直线运动，则一定做匀速直线运动，动能不变，故A错误；

B．由于电场力做负功，所以小球穿过电磁区域的过程中电势能增大，故B错误；

C．对小球受力分析可知，小球受到的洛伦兹力与重力垂直，且两个力的合力与电场力等大反向，因此电场力大于重力，故C正确；

D．设小球进入电磁场区域时的速度为v，由受力平衡可得

解得

因此小球进入电磁场区域前自由落体，由 可得

故D正确。

故选CD。

10. 如图所示，两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场E和匀强磁场B中，轨道两端在同一高度上，两个相同的带正电小球a、b同时从轨道左端最高点由静止释放，在运动中都能通过各自轨道的最低点M、N，则（　　）

A. 两小球每次到达轨道最低点时的速度都有

B. 两小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力都有

C. 小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达M点的时刻相同

D. 小球b能到达轨道的最右端，小球a不能到达轨道的最右端

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．小球a滑到M点的过程中重力做正功，电场力做负功，小球b滑到N点的过程中只有重力做正功，由动能定理，有

所以

故A正确。

B．设小球a、b受到的支持力大小分别为、，对M点，小球a经过M点时，有

由牛顿第三定律知，对轨道的压力

得

对N点，有

当小球b向右运动通过N点时

且由牛顿第三定律知，对轨道的压力

得

显然

但当小球b在磁场中向左运动通过N点时

得

由于与大小关系不能确定，所以FN与FM大小关系不能确定，故B错误。

C．电场力沿轨道切线分量阻碍小球a的下滑，则小球a第一次到达M点的时间大于小球b第一次到达N点的时间，故C错误。

D．小球b向右运动过程中机械能守恒，能到达轨道的最右端，小球a向右运动过程中机械能减小，不能到达轨道的最右端，故D正确。

故选AD。

第Ⅱ卷（非选择题    共50分）

二、非选择题：本题共5小题，共50分。

11. 在“探究电阻与导体长度、横截面积的关系”的实验中，用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图甲所示，金属丝的匝数为39，用刻度尺测出金属丝的长度为L，金属丝的阻值大约为，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后用控制变量法探究电阻与导体长度、横截面积的关系。

（1）从图中得出金属丝的直径为___________。（结果保留三位小数）

（2）实验室提供两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：

A．电压表（，内阻约为）

B．电压表（，内阻约为）

C．电流表（，内阻约为）

D．电流表（，内阻约为）

E．滑动变阻器（阻值为）

F．滑动变阻器（阻值为）

①要求较准确地测出金属丝的阻值，电压表应选___________，电流表应选___________，滑动变阻器应选___________。（均填器材前的字母符号）

②实验中某同学连接的实物图如图乙所示，请指出该同学实物图中的两处明显错误：___________和___________。

【答案】    ①. 0.646    ②. A    ③. C    ④. E    ⑤. 导线连接在滑动变阻器滑片上    ⑥. 采用了电流表内接法

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]由图可知，紧密绕制的金属丝的宽度为2.52cm，故直径为

（2）①[2][3][4]因为两节干电池的电动势约为3V，电压表选A；因为金属丝的电阻大小约为，如果把3V的电动势全部加在金属丝上，电流最大为0.6A，故电流表选C；金属丝的电阻约为，为了减小误差，滑动变阻器选E；

②[5]由图可知，其中一明显错误为导线连接在滑动变阻器滑片上；

[6]由题中数据可得

故电流表应采用外接法，所以错在采用了电流表内接法。

12. 某兴趣小组为了测量电动车上电池的电动势E（约为36V左右）和内阻r（约为10Ω左右），需要将一个量程为15V的电压表（内阻Rg约为10kΩ左右）改装成量程为45V的电压表，然后再测量电池的电动势和内阻。以下是该实验的操作过程。

（1）由于不知道该电压表内阻的确切值，该小组将一个最大阻值为50kΩ的电位器RP（可视为可变电阻）与电压表串联后，利用如图甲所示的电路进行改装，请完成③的填空

①将总阻值较小的滑动变阻器的滑片P移至最右端，同时将电位器的阻值调为零；

②闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P调到适当位置，使电压表的示数为9V；

③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，调节电位器，使电压表的示数为___________V；

④不再改变电位器的阻值，保持电压表和电位器串联，撤去其他电路，即可得到量程为45V的电压表。

（2）该小组利用一个电阻箱R（阻值范围0~999.9Ω）和改装后的电压表（电压表的表盘没有改变，读数记为U）连接成如图乙所示的测量电路来测量该电池的电动势和内阻。该小组首先得出了与的关系式为=___________（用E、r和U表示），然后根据测得的电阻值R和电压表的读数U作出~图像如图丙所示，则该电池的电动势E=___________V、内阻r=___________Ω；

（3）不考虑电压表改装时的误差。利用图乙所示电路测得的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比，E测___________E真，r测___________r真（填“大于”“等于”或“小于”）。

【答案】    ①. 3    ②.     ③. 36    ④. 8    ⑤. 小于    ⑥. 小于

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]由于电压表内阻不确定，所以不能采用教材提供的方法进行改装。但由于电压表的量程为15V，所以要想将电压表改装成量程为45V的电压表，电位器承担的电压应该是电压表电压的两倍，由于二者之间是串联关系，所以电位器的阻值应调节为电压表内阻的两倍因此，当电压表的示数为9V时，只需调节电位器，使电压表的示数变为3V即可；

（2）[2]由闭合电路欧姆定律可知

整理可得

[3][4]故由图像可得

解得

E=36V

r=8Ω

（3）[5][6]设电压表和电位器的总阻值为R′，则由闭合电路欧姆定律可得

整理得

而

故有

E测＜E真

r测＜r真

13. 如图所示，一质量为、带电荷量大小为的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线向左与竖直方向夹角为θ=37°。小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度g取。求：（，）

（1）该电荷带正电还是带负电？

（2）电场强度E的大小；

（3）若在某时刻将细线突然剪断，求经过1s时小球的速度大小v及方向。

（4）若撤去电场，求小球摆到最低点时细线的弹力的大小。

【答案】（1）带负电；（2）；（3）v=12.5m/s，方向与竖直方向夹角为37°斜向下；（4）

【解析】

【分析】

【详解】（1）由于小球静止时偏向左边，受电场力水平向左，所以该小球带负电；

（2）对小球，由平衡条件可得

qE=mgtanθ

解得电场强度E的大小为

（3）剪断细线后，小球只受重力和电场力，所以两力合力沿着绳的方向，小球做初速度为零的匀加速直线运动，小球受到的合力为

由牛顿第二定律得

F=ma

由速度-时间公式得

v=at

代入数据解得

v=12.5m/s

方向与竖直方向夹角为37°斜向下；

（4）若撤去电场

在最低点

解得

14. 如图所示，滑动变阻器的最大阻值为，定值电阻，电源的内阻，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片在中点位置时，电源的总功率为，电源的输出功率为。此时灯泡L正常发光，求：

（1）灯泡的电阻阻值；

（2）若开关S断开时，灯泡正常发光，求滑动变阻器接入电路的电阻。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）当开关S闭合时，由

得

由

得

路端电压为

通过的电流为

通过灯泡的电流为

故灯泡L的阻值为

（2）当开关S断开时，灯泡正常发光，灯泡的电流

则变阻器接入的阻值为

15. 如图所示，在平面内，有一电子源持续不断地沿x轴正方向每秒发射N个速率均为v的电子，形成宽为、在y轴方向均匀分布且关于x轴对称的电子流。电子流沿x轴正方向射入一个半径为R、圆心位于原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于平面向里，电子经过磁场偏转后均从y轴上的P点射出。在磁场区域的正下方有一对足够长且平行于x轴的平行金属板K和A，其中K板与P点的距离为d，中间开有宽度为且关于y轴对称的小孔。K板接地，A与K两板间加有方向和大小均可调节的电压，穿过K板小孔到达A板的所有电子被收集且导出，从而形成电流。已知，电子的质量为m，电荷量为e，忽略电子的重力和电子间的相互作用。

（1）求匀强磁场磁感应强度的大小；

（2）求电子流从P点射出时速度方向与y轴负方向的最大夹角；

（3）求进入K板小孔的电子数与电子源射出电子数的比值（，结果保留两位有效数字）。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由

由几何关系知，轨道半径

r = R

解得

（2）

上端和下端电子从P点射出时与负y轴所成夹角最大，设最大夹角为，由几何关系得

得

（3）进入小孔的电子速度与y轴间夹角正切值的最大为，则

得

此时对应的能够进入平行板内电子长度为，根据几何关系知

设每秒进入两极板间的电子数为n，则进入K板小孔的电子数与电子源射出电子数的比值为