天津市和平区2023-2024学年高三上学期第三次月考（暨期末）物理模拟试题（含答案）

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这是一份天津市和平区2023-2024学年高三上学期第三次月考（暨期末）物理模拟试题（含答案），共9页。试卷主要包含了如图甲是法拉第发明的铜盘发电机，霍尔元件可以制成位移传感器等内容，欢迎下载使用。

祝各位考生考试顺利!
第I卷
如图所示，关于带电粒子（不计重力）在以下四种器件中运动，下列说法正确的是（）
A．甲图中，含有大量正、负离子的废液从圆柱形容器甲右侧流入左侧流出，磁场B垂直纸面向里，只需测量磁感应强度大小B及M、N两点间电压U，就能够推算污水的流量
B．乙图中，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小
C．丙图中，等离子体进入A、B极板之间后，A极板电势低于B极板电势
D．丁图中，从左侧射入的带负电粒子，若速度满足v2．如图，直角坐标系xOy的x轴位于水平面内，一段长为L、电流为I的通电导线与x轴重合，电流方向沿着x轴正方向，匀强磁场也位于水平面内，与x轴正方向的夹角为，匀强磁场位于x轴、y轴决定的竖直面内，与y轴正方向的夹角也为。若匀强磁场和的磁感应强度大小相等，均为，则此段通电导线受到的安培力的合力大小为（）
B．C． D．
3．如图甲是法拉第发明的铜盘发电机。利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙。已知铜盘的半径为L，加在盘下侧的匀强磁场磁感应强度为B1，盘匀速转动的角速度为ω，每块平行板长度为d，板间距离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应强度为B2的匀强磁场，重力加速度为g。下列选项正确的是（）
A．若铜盘按照图示方向转动，那么平行板电容器C板电势低
B．铜盘产生的感应电动势为E感
C．若一电子（不计重力）从电容器两板中间水平向右射入，恰能匀速直线运动从右侧水平射出，则电子射入时速度为
D．若有一带电量为-q的小球从电容器两板中间水平向右射入，在复合场中做匀速圆周运动，则小球的质量为
4．国家为节约电能，引导用户错峰用电。建立如图所示的电网仅为3户家庭供电”模型，3户各有功率相同的用电器，采用两种方式用电：方式一为同时用电1小时，方式二为错开单独用电各1小时，若用户电压恒为220V，除了输电线总电阻以外不计其他电阻，变压器为理想变压器，则方式一和方式二用电时，（）
A．电网提供的总电能之比为
B．变压器原线圈中的电流之比为
C．变压器原线圈两端电压之比为
D．输电线路总电阻损耗的电能之比为
5.如图所示是磁电式电表的结构示意图。磁电式电表由固定的蹄形磁铁（图中只画出了一部分）、极靴、圆柱形铁芯、绕在铝框上的铜质线圈、下端带有平衡锤的指针等组成。指针与铝框固定在一起，可绕转轴转动。则（）
A．铝框转动时框内没有感应电流
B．圆柱形铁芯使得极靴间形成匀强磁场
C．比较电表接线柱连线与不连线时指针相对表盘的运动情况，可判断电表内部是否存在断路的故障
D．用电表测量时线圈左右两侧所受安培力方向不随线圈同步转动
6．霍尔元件可以制成位移传感器。如图，将其置于两块完全相同、同名磁极相对放置的磁体间隙中。物体在x轴方向有微小移动。在装置中心附近，磁感应强度的大小与位移成正比。电流沿方向且保持不变。下列说法正确的有（）
A．该传感器只能测量位移大小，不能测量位移方向
B．该传感器依据电压制作的位移刻度分布不均匀
C．若载流子为正电荷，元件在中心左侧，则下极板电势高于上极板
D．若载流子为负电荷，元件在中心右侧，则上极板电势高于下极板
7．如图，足够长的两平行光滑金属导轨MN、PQ水平放置，间距l=1m，导轨中间分布有磁感应强度为1T的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线。一粗细均匀的导体棒以10m/s的速度向右匀速滑动，定值电阻R的阻值为1Ω，导体棒接入电路的电阻也为1Ω，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，导轨电阻不计，下列说法正确的是（）
A. 理想电压表示数为52V
B．导体棒运动到图示位置时，有电流流过电阻R
C．导体棒上热功率为6.25W
D．流经电阻R的最大电流为10A
8.两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为，通过长为的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（）
A．与无关，与成反比
B．通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变
C．通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率等于系统重力势能的减少量
D．升高，同时调节，只要组合体仍能匀速通过磁场，则此过程中产生的热量不变
多项选择题（每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。）
9．一定质量的理想气体封闭在气缸中，气体由状态A经状态B、C最终变化到D，该过程中气体的V-T图像如图，O、A、D三点共线。下列说法正确的是（）
A．气体由A到B一定是从外界吸收热量
B．气体在状态A单位时间对单位面积器壁的冲量小于在状态B的冲量
C．气体由B到C从外界吸收热量
D．气体由C到D对外做的功大于从外界吸收的热量
10．如图甲所示，边长为L、电阻为R的正三角形金属框ACD由粗细均匀的金属棒组成，绝缘细线一端连接AC的中点G将金属框吊在天花板上的O点，金属框处于静止状态，金属框部分处于垂直金属框平面向外的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，金属框AD，CD边的中点E、F在磁场的水平边界上，重力加速度为g。现让磁感应强度按如图乙所示规律变化，图甲中磁场方向为正方向，t=0时刻悬线的拉力恰好为零，细线能承受的最大拉力为金属框重力的2倍，则下列判断正确的是（）
A．细线未断时，金属框中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向
B．时刻，线框中感应电流不为零，细线上拉力大小等于金属框重力
C．时刻细线断开
D．细线能承受的最大拉力等于
11．如图所示，在直角坐标系xy的第一象限中有一等腰直角三角形OAC区域，其内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，它的OC边在x轴上且长为L，边长也为L的正方形导线框的一条边也在x轴上。时刻，该线框恰好位于图中所示位置，此后线框在外力F的作用下沿x轴正方向以恒定的速度v通过磁场区域（不发生转动）。规定逆时针方向为导线框中电流的正方向，则线框通过磁场区域的过程中，线框中的感应电流i、外力F随时间t变化的图像中可能正确的是（）

A. B. C. D.
12．如图所示，边界与之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界上有一粒子源S。某一时刻，从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子（不计粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界射出磁场。已知，从边界穿出的粒子在磁场中运动的最长时间等于（为粒子在磁场中运动的周期），则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间的说法正确的是（）ABC
A．若，则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间最短为
B．若，则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间最短为
C．若，则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间最短为
D．从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间的长短与的大小无关
第II卷
三、填空实验题
13．某同学利用台秤（与磁铁间没有磁力作用）来测量蹄形磁铁磁极之间的磁感应强度，装置如图所示。该同学把台秤放在水平桌面上，再把磁铁、铁架台放在台秤上，在铁架台横梁上系两条绝缘细绳，把一根铜条水平吊在磁极之间，并让铜条与磁感线垂直。已知蓄电池的电动势为E，蓄电池内电阻为r，铜条的电阻为R，铜条在磁场中的长度为L。
按图连接好电路，闭合开关之前记录下台秤的示数为，闭合开关后发现台秤的示数没有变化，仍等于，不能测量出磁感应强度，经检查电路完好，请指出进一步操作正确的是（）
将铜条竖直悬挂 B.将铁架台从台秤上移下置于水平桌面上
C.将磁铁水平旋转180度 D.将电源正负极反向再次连入电路
（2）在（1）正确调试基础上，保证其它条件不变，闭合开关后，台秤示数为，根据图中的电源“+”“-”以及磁铁“N”“S”的标识，判断（填“>”或“<”）。
（3）匀强磁场的磁感应强度测量值为B= （由E、r、R、F1、F2、L表示）.
四、计算题
14．是两个可视为质点的小球，小球的质量mA=，小球的质量mB=，其中不带电，的电荷量q=。开始时，之间有一压缩的弹簧，弹簧与、均不相连，弹簧处于锁定状态，A，B保持静止。现解除锁定，弾簧完全伸展开后，A小球恰好能沿管道内运动到左边管的最高点（管道内径略大于A小球直径）。已知左边管是半径R=的半圆管，右边是一半径未知的半圆弧，圆弧区域有水平向左的、电场强度E=的匀强电场，不计一切摩擦阻力（重力加速度）。
（1）求开始时弹簧的弹性势能。
（2）若小球也能到达圆弧的最高点，求圆弧半径的最大值。
15．设在地面上方的真空室内，存在匀强电场和匀强磁场，已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的，电场强度的大小为E=4. 0V/m，磁感应强度的大小B=0.15T，磁感应强度B竖直分量向下、水平分量向北。此区域内有一带电的小球以v=20m/s的速度在水平面内沿东西方向做直线运动，重力加速度为，求：
（1）此带电小球的电性和运动方向？
（2）磁感应强度B的方向与竖直方向夹角θ的正切值？
（3）此带电小球的电量与质量之比？

16．如图所示，间距为L=1m的足够长的平行金属导轨PO1Q，MO2N固定放置，PO1、MO2部分倾斜且倾斜轨道平面倾角为θ=37°，其他部分水平，整个装置处在平行于倾斜轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1T；金属棒a静止在水平导轨上，金属棒b放在倾斜导轨上且在外力作用下处于静止状态，两金属棒接入回路的电阻均为R=1Ω；某时刻，给金属棒a施加一个水平向右F=7N的恒定拉力，使其由静止开始向右做直线运动，同时撤去作用在金属棒b上的外力。已知两金属棒与导轨间的动摩擦因数均为=0.5，导体棒的质量均为m=1.1kg，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨的电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
（1）对金属棒a施加拉力、同时撤去作用在金属棒b上的外力的一瞬间，金属棒a，b加速度大小？
（2）金属棒a沿导轨运动的最大速度？
（3）金属棒a运动达到稳态时电路的电功率？
答案和解析
1-5 CADBC
6-10 CCD
9 BC
10 BD
11 BC
12 ABC
13（1）B （2）< （3）
14.（1）；（2）
【详解】（1）A小球恰好能沿管道运动到左边管的最高点，此时速度为0，根据动能定理可得
，求得
两个小球在弹开过程中，动量守恒可得
由能量守恒可得
联立求得，
（2）对B球受力分析可知，重力与电场力的合力为
与竖直方向夹角为，
求得
若要小球也能到达圆弧的最高点，则由
从水平面上到等效最高点由动能定理可得
联立求得
15.（1）小球带负电，运动方向为自东向西；（2）；（3）
【详解】（1）根据带电小球做匀速直线运动的条件，得知此带电小球所受的重力、电场力和洛伦兹力的合力必定为零。由此推知此三个力在同一竖直平面内，如图所示

可知小球带负电，质点的速度为自西向东（垂直纸面向外）。
（2）由合力为零的条件可得
可得带电质点的电量与质量之比
（3）设磁场方向与重力方向之间夹角为，则有
可得
16.（1）m/s2、2m/s2；（2）25m/s，112.5W
【详解】（1）对金属棒a研究，解得m/s2
对金属棒b研究，解得=2m/s2
（2）当金属棒a达到最大速度时，
解得=25m/s
当金属棒a匀速运动时，回路中电流Ⅰ=7.5A
电路中的电功率=112.5W