安徽省滁州市定远重点中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理测试（含解析）
文档属性
| 名称 | 安徽省滁州市定远重点中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理测试（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-12-28 19:30:16 | ||
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文档简介
2023-2024学年高二上学期12月物理测试
评卷人得分
一、单选题（每小题4分，共24分）
1．如图所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态。为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为（ ）
A．，竖直向上
B．，竖直向下
C．，平行悬线向下
D．，平行悬线向上
2．利用智能手机中的传感器和相关软件可测量地磁场磁感应强度。如图所示，在水平放置的手机上建立三维坐标系，手机显示屏所在平面为面，竖直向上为轴正方向，测得 ，手机显示屏的面积约为，根据测量数据可知（ ）
A．测量地点位于赤道附近
B．测量地点位于北半球
C．通过手机显示屏的磁通量约为
D．通过手机显示屏的磁通量约为
3．如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面等边三角形abc框架，，长度为L的电阻丝电阻为r，框架与一电动势为E，内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为（ ）
A．0 B． C． D．
4．某同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。以下判断正确的是（ ）
A．电源的电动势，内阻
B．b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为，纵坐标之比一定为
C．电源的最大输出功率
D．在a、b、c三条图线上分取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系
5．（正对着并水平放置的两平行金属板连接在如图所示的电路中，板长l，板间距为d，在距离板的右端处有一竖直放置的光屏M。D为理想二极管（即正向电阻为0，反向电阻无穷大），R为滑动变阻器，为定值电阻。将滑片P置于滑动变阻器正中间，闭合开关S，让一带电量为q、质量为m的质点从两板左端连线的中点N以水平速度射入板间，质点未碰极板，最后垂直打在M上，在保持开关S闭合的情况下，下列分析或结论正确的是（ ）
A．质点在板间运动的过程中与它从板的右端运动到M的过程中速度变化相同
B．板间电场强度大小为
C．若仅将滑片P向下滑动一段，则质点不会垂直打在M上
D．若仅将两平行板的间距减小一些，则质点依然会垂直打在M上
6．用如图甲所示的电路给一电容器充电，通过电压传感器和电流传感器测得的电容器两端电压随时间变化的U-t图像以及电路中的充电电流随时间变化的i-t图像如图乙所示，实验后用透明方格薄膜覆盖于i-t图像上，根据图像可知此电容器的电容约为（ ）
A．3.3F B．33mF C．3.3mF D．330μF
评卷人得分
二、多选题（每小题5分，共20分）
7．在如图所示的电路中，定值电阻、、、，电容器的电容，电源的电动势，内阻不计。闭合开关、，电路稳定后，则（ ）
A．a、b两点的电势差
B．电容器所带电荷量为
C．断开开关，稳定后流过电阻的电流与断开前相比将不发生变化
D．断开开关，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为
8．如图A、B、C为匀强电场中的三点，它们的连线组成一个直角三角形，D点是AC的中点，且BC=4cm，AC=5cm。一电荷为q=2×10-9C的负点电荷从B点移到C点的过程中，电场力做功8×10-9J，而把该点电荷从A点移到B点需克服电场力做功8×10-9J， sin53 =0.8，cos53 =0.6，则下列说法正确的是（ ）
A．该电场的电场强度方向由B点指向D点
B．该电场的电场强度大小为
C．BC两点电势差
D．D点电势比A点电势高
9．如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。氦核（） 和质子（）先后从A 点沿AO的方向射入磁场，均从C点射出磁场，OA与OC的夹角为106°。氦核（）的质量为 、 电荷量为，不计粒子的重力，sin53°=0.8，下列说法正确的是（ ）
A．质子与氦核在磁场中运动的时间相等
B．氦核在磁场中运动的时间是质子的2 倍
C．氦核（ e） 的速度大小为
D．质子（） 的速度大小为
10．洛伦兹力演示仪的电子束在匀强磁场中的运动轨迹可以呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图所示的情景来讨论：在空间存在平行于某个坐标轴方向的匀强磁场，由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为，则下列说法中正确的是（ ）
A．匀强磁场的方向一定沿x轴正方向
B．若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，而螺距将减小
C．若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，而螺距不变
D．若仅增大角，则直径D增大，而螺距将减小
评卷人得分
三、实验题（共15分）
11．（本题9分）图a为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为100μA，内阻为450Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡。
（1）图a中的B端与 （填“红”或“黑”）色表笔相连接；
（2）根据题给条件可得R1＋R2= Ω。
（3）某次测量时该多用电表B端是与“1”相连的，指针位置如图b所示。则读数为 mA；
（4）某次利用多用电表欧姆挡探测一个不含电源的黑箱中元件，如图c，已知黑箱中只有两个元件，且分别在A、B和A、C之间。当红、黑表笔分别接在A、B时，指针首先向右摆动，然后又慢慢地向左回归至“∞”位置；将红、黑表笔分别接在A、C，指针指在“∞”位置，将红、黑表笔分别接在C、A，指针指在“0”刻线偏左一点。在图c的黑箱图中画出电学元件 。
12．（本题6分）小梦同学自制了一个两挡位（“×1”“×10”）的欧姆表，其内部结构如图所示。电流计G的内阻，满偏电流。电源电动势，内阻。为调零电阻，和为定值电阻，“①”、“②”为两接线柱。单刀双掷开关S与m接通时，欧姆表挡位为“×1”，此时经欧姆调零后，欧姆表内阻为20Ω。用此表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：
（1）小梦选择“×10”挡对进行测量。测量前，先短接、欧姆调零，短接时红表笔接接线柱①。调零后发现的滑片指向最上端。则调零电阻的最大阻值 Ω，定值电阻 Ω。
（2）选用“×10”挡测量时，指针偏转过大，说明待测电阻阻值较小，为使测量更加准确，应换用小倍率重新测量。小梦选择“×1”挡重新测量，测量前，先短接、欧姆调零，调零后调零电阻中与电流计G串联的部分的阻值为 Ω。
（3）选用“×1”挡测量时，电流表偏转，则待测电阻 Ω。
（4）自制欧姆表用了一段时间后，电源内阻r略微增大了一些，选用“×1”挡测量电阻时，测量值 真实值。（选填“>”“<”或“=”）。
评卷人得分
四、解答题（共41分）
13．（本题11分）如图所示，在倾角θ＝30°的斜面上固定间距L＝0.5 m的两平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，质量m＝200g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度B＝0.50T，垂直于斜面向上的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）。取g＝10 m/s2。
（1）若导轨光滑，要保持金属棒在导轨上静止，求金属棒受到的安培力大小；
（2）若金属棒ab与导轨间的动摩擦因数，金属棒要在导轨上保持静止，求滑动变阻器R接入电路中的阻值范围；
14．（本题14分）如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度为的处有一粒子源，盒内粒子以的初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为，电荷量为带电粒子，粒子最终落在金属板上。若不计粒子重力，求：
（1）从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围（所形成的面积）；
（2）若使比荷一定的带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过改变哪些物理量来实现？（答出两点即可）
15．（本题16分）如图所示，在坐标系xOy的第二、三象限存在沿x轴正方向的匀强电场，在第一、四象限存在垂直坐标系平面向外的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为的粒子以初速度从x轴上的P点沿y轴正方向开始运动，一段时间后粒子能返回P点。已知粒子经过y轴的两点间的距离为2L，P点到坐标原点O的距离为d，不计粒子受到的重力，求：
（1）匀强电场的电场强度大小E；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小B。
试卷第8页，共8页
参考答案：
1．D
【详解】要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值。如图
由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向线不变，有力的矢量三角形可知，安培力的最小值为安培力与绳子的拉力垂直，即
则
得
由左手定则知所加磁场的方向平行悬线向上。
故选D。
2．C
【详解】A．由于Bz=21μT，表明磁感应强度竖直方向上的分量不为零，而赤道上的地磁场方向沿水平方向，竖直方向上的分量为零，可知测量地点不是赤道位置，故A错误；
B．根据地磁场特征，穿过手机的磁通量有向上的分量，所以测量地点位于南半球，B错误；
CD．根据磁通量的定义可知，通过手机显示屏的磁通量约为
故C正确，D错误。
故选C。
3．B
【详解】根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，如图
ab、bc段先串联再与ac段并联，根据闭合电路欧姆定律和串并联知识可知，经过ab、bc段电流
经过ac段电流
ab、bc、ac段所受安培力大小为
各段受到的力中，和在左右方向的分量大小相等，方向相反，相互抵消，所以框架受到的安培力的合力大小为
故选B。
4．D
【详解】A．由电源消耗功率和电源内部消耗功率表达式
PE=EI，Pr=I2r
可知，a是直线，表示的是电源消耗的总电功率，b是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率，c表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR，由图可知，当短路时，电流为3A，总功率P=9W；则由
P=EI
可知
E=3V
内阻
故A错误；
BC．当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，此时即为b、c线的交点时的电流，此时电流的大小为
最大输出功率的大小为
a、b线的交点表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等，此时只有电源的内电阻，所以此时的电流的大小为
功率的大小为
所以横坐标之比为1：2，纵坐标之比为1：4，故BC错误；
D．在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr的和，所以这三点的纵坐标一定满足关系
故D正确。
故选D。
5．B
【详解】A．质点先在水平放置的平行金属板间做类平抛运动，要垂直打在M屏上，离开电场后，质点一定做斜上抛运动。质点在板间的类平抛运动和离开电场后的斜上抛运动水平方向都不受外力，都做匀速直线运动，水平方向速度都为，质点垂直打在M板上时速度也水平，根据质点的轨迹弯曲方向可知两个过程质点的合力方向相反，加速度方向相反，则速度变化量方向相反，故A错误；
B．质点的轨迹如图所示
设质点在板间运动的过程中加速度大小为，则质点离开电场时竖直分速度大小为
质点离开电场后运动过程其逆过程是平抛运动，则
联立解得
故B正确；
C．若仅将滑片P向下滑动一段后，R的电压减小，电容器的电压要减小，电量要减小，由于二极管具有单向导电性，所以电容器不能放电，电量不变，板间电压不变，所以质点的运动情况不变，再让该质点从N点以水平速度射入板间，质点依然会垂直打在光屏上，故C错误；
D．若仅将两平行板的间距变小一些，电容器电容增大，由知，U不变，电量要增大，二极管具有单向导电性，所以电容器不能放电，但是可以充电，所以电量增大，根据推论可知板间电场强度变大，所以质点的运动情况发生变化，再让该质点从N点以水平速度射入板间，质点不会垂直打在光屏上，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】由i-t图像知图线与时间轴围成的面积表示电荷量，数格子约为50格则
因为
代入得
故选B。
7．CD
【详解】A．设电源负极的电势为零，则a点的电势为
b点的电势为
a、b两点的电势差
故A错误；
B．电容器所带电荷量为
故B错误；
C．断开开关，稳定后流过电阻的电流与断开前相比将不发生变化，故C正确；
D．断开开关，稳定后a点的电势为
b点的电势为
a、b两点的电势差为
此时电容器上极板带正电，上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为
故D正确。
故选CD。
8．BC
【详解】C．因为
可得
C正确；
A．
可得
于是得
过B点做AC的垂线（即）可得电场的方向沿垂线由M指向B，A错误；
B．
B正确；
D．由于AC为等势线，D点在AC上，可得
D错误；
故选BC。
9．BC
【详解】AB．作出质子（）和氦核（）在磁场中的运动轨迹，如图所示
根据题意可知质子（）和氦核（）在磁场中运动的圆心角相等，运动周期为
运动时间为
可知氦核（）和质子（）在磁场中运动的时间之比为
故A错误，B正确；
CD．对质子（）和氦核（），根据几何关系可得
由
可得氦核（）的速度大小为
由于质子的质量和电荷量分别为
，
则质子（）的速度大小为
故C正确，故D错误。
故选BC。
10．AD
【详解】A．将电子的初速度沿x轴及y轴方向分解，沿x方向速度与磁场方向平行，做匀速直线运动且
沿y轴方向速度与磁场方向垂直，洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，由左手定则可知，磁场方向沿x轴正方向，故A正确；
BC．根据
解得
所以
所以，若仅增大磁感应强度B，则、均减小，若仅增大，则、皆按比例增大，故BC错误；
D．若仅增大，根据
可得D增大，根据
可得减小。故D正确。
故选AD。
11． 红 50 1.40
【详解】（1）[1]由图a可知，当B端与3相连时为欧姆挡，根据电源的正负极位置可知此时电流从B端流入，A端流出，所以B端与红色表笔相连接。
（2）[2]根据电表改装原理可知，与G并联的分流电阻越大，则改装后电流表量程越小，所以B端与2相连时，电表为直流电流1mA挡，则有
解得
（3）[3]根据前面分析可知，B端与1相连时，电表为直流电流2.5mA挡，此时图b中表盘分度值为0.05mA，需要估读到0.01mA，则读数为
（4）[4]当红、黑表笔分别接在A、B时，指针首先向右摆动，然后又慢慢地向左回归至“∞”位置，说明有电流先通过了电表，之后A、B之间处于断路状态，由此可推知A、B之间为电容器。将红、黑表笔分别接在A、C，指针指在“∞”位置，将红、黑表笔分别接在C、A，指针指在“0”刻线偏左一点，说明A、C之间的元件具有单向导通性，即二极管，又因为电流从黑表笔流出，且黑表笔接A时二极管导通，所以A为二极管的正极。综上所述作出黑箱中的元件如图所示。
12． 200 99.5 100 40 <
【详解】（1）[1][2]调零后发现的滑片指向最上端，说明电流计满偏、欧姆表内阻为200由此可知
联立解得
（2）[3] 选择“×1”挡重新测量，欧姆调零后，欧姆表内阻为20，与电流计串联电阻阻值为R，并联阻值为R0-R
联立解得
（3）[4] 选用“×1”挡测量时，电流表偏转，可得
解得
（4）[5]电源内阻增大了一些，会导致电流计不满偏，欧姆表调零时为了使其满偏，会将调零电阻向上滑，会导致欧姆表内阻增大，导致测量值偏小。
13．（1）1N；（2）1Ω~5Ω
【详解】（1）对金属棒进行受力分析，根据共点力平衡得
（2）导体棒所受的滑动摩擦力为
当摩擦力沿斜面向上时，根据共点力平衡得
代入数据解得
当摩擦力沿斜面向下时，根据共点力平衡得
代入数据解得
滑动变阻器R接入电路中的阻值范围为-之间。
14．（1）；
（2）减小离子源高度h或减小离子抛出速度v0或增大电场强度E来实现。
【详解】解：
(1)粒子源射出的粒子做类平抛运动，打在金属板上的范围以粒子水平位移为半径的圆。
由牛顿第二定律得加速度为
由平抛运动竖直方向位移公式，得离子运动时间为
平抛运动水平方向得出水平位移，即粒子打在金属板形成圆的半径R为
粒子打在金属板形成圆的面积为
联立上面4个式子可得
(2)由变形可得
根据上式可知，若使带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过减小离子源高度h，减小离子抛出速度v0或增大电场强度来实现。
15．（1）；（2）
【详解】（1）根据题意，做出粒子在磁场中运动的轨迹图如图所示
粒子在电场中做类平抛运动，设粒子出电场所用时间为，根据类平抛运动的研究方法可得
联立解得
（2）设粒子进入磁场时速度方向与竖直方向的夹角为，则可得
设粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为，根据几何关系有
解得
根据洛伦兹力充当向心力有
其中
联立解得
答案第12页，共12页
答案第11页，共12页
评卷人得分
一、单选题（每小题4分，共24分）
1．如图所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态。为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为（ ）
A．，竖直向上
B．，竖直向下
C．，平行悬线向下
D．，平行悬线向上
2．利用智能手机中的传感器和相关软件可测量地磁场磁感应强度。如图所示，在水平放置的手机上建立三维坐标系，手机显示屏所在平面为面，竖直向上为轴正方向，测得 ，手机显示屏的面积约为，根据测量数据可知（ ）
A．测量地点位于赤道附近
B．测量地点位于北半球
C．通过手机显示屏的磁通量约为
D．通过手机显示屏的磁通量约为
3．如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面等边三角形abc框架，，长度为L的电阻丝电阻为r，框架与一电动势为E，内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为（ ）
A．0 B． C． D．
4．某同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。以下判断正确的是（ ）
A．电源的电动势，内阻
B．b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为，纵坐标之比一定为
C．电源的最大输出功率
D．在a、b、c三条图线上分取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系
5．（正对着并水平放置的两平行金属板连接在如图所示的电路中，板长l，板间距为d，在距离板的右端处有一竖直放置的光屏M。D为理想二极管（即正向电阻为0，反向电阻无穷大），R为滑动变阻器，为定值电阻。将滑片P置于滑动变阻器正中间，闭合开关S，让一带电量为q、质量为m的质点从两板左端连线的中点N以水平速度射入板间，质点未碰极板，最后垂直打在M上，在保持开关S闭合的情况下，下列分析或结论正确的是（ ）
A．质点在板间运动的过程中与它从板的右端运动到M的过程中速度变化相同
B．板间电场强度大小为
C．若仅将滑片P向下滑动一段，则质点不会垂直打在M上
D．若仅将两平行板的间距减小一些，则质点依然会垂直打在M上
6．用如图甲所示的电路给一电容器充电，通过电压传感器和电流传感器测得的电容器两端电压随时间变化的U-t图像以及电路中的充电电流随时间变化的i-t图像如图乙所示，实验后用透明方格薄膜覆盖于i-t图像上，根据图像可知此电容器的电容约为（ ）
A．3.3F B．33mF C．3.3mF D．330μF
评卷人得分
二、多选题（每小题5分，共20分）
7．在如图所示的电路中，定值电阻、、、，电容器的电容，电源的电动势，内阻不计。闭合开关、，电路稳定后，则（ ）
A．a、b两点的电势差
B．电容器所带电荷量为
C．断开开关，稳定后流过电阻的电流与断开前相比将不发生变化
D．断开开关，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为
8．如图A、B、C为匀强电场中的三点，它们的连线组成一个直角三角形，D点是AC的中点，且BC=4cm，AC=5cm。一电荷为q=2×10-9C的负点电荷从B点移到C点的过程中，电场力做功8×10-9J，而把该点电荷从A点移到B点需克服电场力做功8×10-9J， sin53 =0.8，cos53 =0.6，则下列说法正确的是（ ）
A．该电场的电场强度方向由B点指向D点
B．该电场的电场强度大小为
C．BC两点电势差
D．D点电势比A点电势高
9．如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。氦核（） 和质子（）先后从A 点沿AO的方向射入磁场，均从C点射出磁场，OA与OC的夹角为106°。氦核（）的质量为 、 电荷量为，不计粒子的重力，sin53°=0.8，下列说法正确的是（ ）
A．质子与氦核在磁场中运动的时间相等
B．氦核在磁场中运动的时间是质子的2 倍
C．氦核（ e） 的速度大小为
D．质子（） 的速度大小为
10．洛伦兹力演示仪的电子束在匀强磁场中的运动轨迹可以呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图所示的情景来讨论：在空间存在平行于某个坐标轴方向的匀强磁场，由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为，则下列说法中正确的是（ ）
A．匀强磁场的方向一定沿x轴正方向
B．若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，而螺距将减小
C．若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，而螺距不变
D．若仅增大角，则直径D增大，而螺距将减小
评卷人得分
三、实验题（共15分）
11．（本题9分）图a为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为100μA，内阻为450Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡。
（1）图a中的B端与 （填“红”或“黑”）色表笔相连接；
（2）根据题给条件可得R1＋R2= Ω。
（3）某次测量时该多用电表B端是与“1”相连的，指针位置如图b所示。则读数为 mA；
（4）某次利用多用电表欧姆挡探测一个不含电源的黑箱中元件，如图c，已知黑箱中只有两个元件，且分别在A、B和A、C之间。当红、黑表笔分别接在A、B时，指针首先向右摆动，然后又慢慢地向左回归至“∞”位置；将红、黑表笔分别接在A、C，指针指在“∞”位置，将红、黑表笔分别接在C、A，指针指在“0”刻线偏左一点。在图c的黑箱图中画出电学元件 。
12．（本题6分）小梦同学自制了一个两挡位（“×1”“×10”）的欧姆表，其内部结构如图所示。电流计G的内阻，满偏电流。电源电动势，内阻。为调零电阻，和为定值电阻，“①”、“②”为两接线柱。单刀双掷开关S与m接通时，欧姆表挡位为“×1”，此时经欧姆调零后，欧姆表内阻为20Ω。用此表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：
（1）小梦选择“×10”挡对进行测量。测量前，先短接、欧姆调零，短接时红表笔接接线柱①。调零后发现的滑片指向最上端。则调零电阻的最大阻值 Ω，定值电阻 Ω。
（2）选用“×10”挡测量时，指针偏转过大，说明待测电阻阻值较小，为使测量更加准确，应换用小倍率重新测量。小梦选择“×1”挡重新测量，测量前，先短接、欧姆调零，调零后调零电阻中与电流计G串联的部分的阻值为 Ω。
（3）选用“×1”挡测量时，电流表偏转，则待测电阻 Ω。
（4）自制欧姆表用了一段时间后，电源内阻r略微增大了一些，选用“×1”挡测量电阻时，测量值 真实值。（选填“>”“<”或“=”）。
评卷人得分
四、解答题（共41分）
13．（本题11分）如图所示，在倾角θ＝30°的斜面上固定间距L＝0.5 m的两平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，质量m＝200g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度B＝0.50T，垂直于斜面向上的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）。取g＝10 m/s2。
（1）若导轨光滑，要保持金属棒在导轨上静止，求金属棒受到的安培力大小；
（2）若金属棒ab与导轨间的动摩擦因数，金属棒要在导轨上保持静止，求滑动变阻器R接入电路中的阻值范围；
14．（本题14分）如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度为的处有一粒子源，盒内粒子以的初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为，电荷量为带电粒子，粒子最终落在金属板上。若不计粒子重力，求：
（1）从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围（所形成的面积）；
（2）若使比荷一定的带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过改变哪些物理量来实现？（答出两点即可）
15．（本题16分）如图所示，在坐标系xOy的第二、三象限存在沿x轴正方向的匀强电场，在第一、四象限存在垂直坐标系平面向外的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为的粒子以初速度从x轴上的P点沿y轴正方向开始运动，一段时间后粒子能返回P点。已知粒子经过y轴的两点间的距离为2L，P点到坐标原点O的距离为d，不计粒子受到的重力，求：
（1）匀强电场的电场强度大小E；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小B。
试卷第8页，共8页
参考答案：
1．D
【详解】要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值。如图
由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向线不变，有力的矢量三角形可知，安培力的最小值为安培力与绳子的拉力垂直，即
则
得
由左手定则知所加磁场的方向平行悬线向上。
故选D。
2．C
【详解】A．由于Bz=21μT，表明磁感应强度竖直方向上的分量不为零，而赤道上的地磁场方向沿水平方向，竖直方向上的分量为零，可知测量地点不是赤道位置，故A错误；
B．根据地磁场特征，穿过手机的磁通量有向上的分量，所以测量地点位于南半球，B错误；
CD．根据磁通量的定义可知，通过手机显示屏的磁通量约为
故C正确，D错误。
故选C。
3．B
【详解】根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，如图
ab、bc段先串联再与ac段并联，根据闭合电路欧姆定律和串并联知识可知，经过ab、bc段电流
经过ac段电流
ab、bc、ac段所受安培力大小为
各段受到的力中，和在左右方向的分量大小相等，方向相反，相互抵消，所以框架受到的安培力的合力大小为
故选B。
4．D
【详解】A．由电源消耗功率和电源内部消耗功率表达式
PE=EI，Pr=I2r
可知，a是直线，表示的是电源消耗的总电功率，b是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率，c表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR，由图可知，当短路时，电流为3A，总功率P=9W；则由
P=EI
可知
E=3V
内阻
故A错误；
BC．当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，此时即为b、c线的交点时的电流，此时电流的大小为
最大输出功率的大小为
a、b线的交点表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等，此时只有电源的内电阻，所以此时的电流的大小为
功率的大小为
所以横坐标之比为1：2，纵坐标之比为1：4，故BC错误；
D．在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr的和，所以这三点的纵坐标一定满足关系
故D正确。
故选D。
5．B
【详解】A．质点先在水平放置的平行金属板间做类平抛运动，要垂直打在M屏上，离开电场后，质点一定做斜上抛运动。质点在板间的类平抛运动和离开电场后的斜上抛运动水平方向都不受外力，都做匀速直线运动，水平方向速度都为，质点垂直打在M板上时速度也水平，根据质点的轨迹弯曲方向可知两个过程质点的合力方向相反，加速度方向相反，则速度变化量方向相反，故A错误；
B．质点的轨迹如图所示
设质点在板间运动的过程中加速度大小为，则质点离开电场时竖直分速度大小为
质点离开电场后运动过程其逆过程是平抛运动，则
联立解得
故B正确；
C．若仅将滑片P向下滑动一段后，R的电压减小，电容器的电压要减小，电量要减小，由于二极管具有单向导电性，所以电容器不能放电，电量不变，板间电压不变，所以质点的运动情况不变，再让该质点从N点以水平速度射入板间，质点依然会垂直打在光屏上，故C错误；
D．若仅将两平行板的间距变小一些，电容器电容增大，由知，U不变，电量要增大，二极管具有单向导电性，所以电容器不能放电，但是可以充电，所以电量增大，根据推论可知板间电场强度变大，所以质点的运动情况发生变化，再让该质点从N点以水平速度射入板间，质点不会垂直打在光屏上，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】由i-t图像知图线与时间轴围成的面积表示电荷量，数格子约为50格则
因为
代入得
故选B。
7．CD
【详解】A．设电源负极的电势为零，则a点的电势为
b点的电势为
a、b两点的电势差
故A错误；
B．电容器所带电荷量为
故B错误；
C．断开开关，稳定后流过电阻的电流与断开前相比将不发生变化，故C正确；
D．断开开关，稳定后a点的电势为
b点的电势为
a、b两点的电势差为
此时电容器上极板带正电，上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为
故D正确。
故选CD。
8．BC
【详解】C．因为
可得
C正确；
A．
可得
于是得
过B点做AC的垂线（即）可得电场的方向沿垂线由M指向B，A错误；
B．
B正确；
D．由于AC为等势线，D点在AC上，可得
D错误；
故选BC。
9．BC
【详解】AB．作出质子（）和氦核（）在磁场中的运动轨迹，如图所示
根据题意可知质子（）和氦核（）在磁场中运动的圆心角相等，运动周期为
运动时间为
可知氦核（）和质子（）在磁场中运动的时间之比为
故A错误，B正确；
CD．对质子（）和氦核（），根据几何关系可得
由
可得氦核（）的速度大小为
由于质子的质量和电荷量分别为
，
则质子（）的速度大小为
故C正确，故D错误。
故选BC。
10．AD
【详解】A．将电子的初速度沿x轴及y轴方向分解，沿x方向速度与磁场方向平行，做匀速直线运动且
沿y轴方向速度与磁场方向垂直，洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，由左手定则可知，磁场方向沿x轴正方向，故A正确；
BC．根据
解得
所以
所以，若仅增大磁感应强度B，则、均减小，若仅增大，则、皆按比例增大，故BC错误；
D．若仅增大，根据
可得D增大，根据
可得减小。故D正确。
故选AD。
11． 红 50 1.40
【详解】（1）[1]由图a可知，当B端与3相连时为欧姆挡，根据电源的正负极位置可知此时电流从B端流入，A端流出，所以B端与红色表笔相连接。
（2）[2]根据电表改装原理可知，与G并联的分流电阻越大，则改装后电流表量程越小，所以B端与2相连时，电表为直流电流1mA挡，则有
解得
（3）[3]根据前面分析可知，B端与1相连时，电表为直流电流2.5mA挡，此时图b中表盘分度值为0.05mA，需要估读到0.01mA，则读数为
（4）[4]当红、黑表笔分别接在A、B时，指针首先向右摆动，然后又慢慢地向左回归至“∞”位置，说明有电流先通过了电表，之后A、B之间处于断路状态，由此可推知A、B之间为电容器。将红、黑表笔分别接在A、C，指针指在“∞”位置，将红、黑表笔分别接在C、A，指针指在“0”刻线偏左一点，说明A、C之间的元件具有单向导通性，即二极管，又因为电流从黑表笔流出，且黑表笔接A时二极管导通，所以A为二极管的正极。综上所述作出黑箱中的元件如图所示。
12． 200 99.5 100 40 <
【详解】（1）[1][2]调零后发现的滑片指向最上端，说明电流计满偏、欧姆表内阻为200由此可知
联立解得
（2）[3] 选择“×1”挡重新测量，欧姆调零后，欧姆表内阻为20，与电流计串联电阻阻值为R，并联阻值为R0-R
联立解得
（3）[4] 选用“×1”挡测量时，电流表偏转，可得
解得
（4）[5]电源内阻增大了一些，会导致电流计不满偏，欧姆表调零时为了使其满偏，会将调零电阻向上滑，会导致欧姆表内阻增大，导致测量值偏小。
13．（1）1N；（2）1Ω~5Ω
【详解】（1）对金属棒进行受力分析，根据共点力平衡得
（2）导体棒所受的滑动摩擦力为
当摩擦力沿斜面向上时，根据共点力平衡得
代入数据解得
当摩擦力沿斜面向下时，根据共点力平衡得
代入数据解得
滑动变阻器R接入电路中的阻值范围为-之间。
14．（1）；
（2）减小离子源高度h或减小离子抛出速度v0或增大电场强度E来实现。
【详解】解：
(1)粒子源射出的粒子做类平抛运动，打在金属板上的范围以粒子水平位移为半径的圆。
由牛顿第二定律得加速度为
由平抛运动竖直方向位移公式，得离子运动时间为
平抛运动水平方向得出水平位移，即粒子打在金属板形成圆的半径R为
粒子打在金属板形成圆的面积为
联立上面4个式子可得
(2)由变形可得
根据上式可知，若使带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过减小离子源高度h，减小离子抛出速度v0或增大电场强度来实现。
15．（1）；（2）
【详解】（1）根据题意，做出粒子在磁场中运动的轨迹图如图所示
粒子在电场中做类平抛运动，设粒子出电场所用时间为，根据类平抛运动的研究方法可得
联立解得
（2）设粒子进入磁场时速度方向与竖直方向的夹角为，则可得
设粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为，根据几何关系有
解得
根据洛伦兹力充当向心力有
其中
联立解得
答案第12页，共12页
答案第11页，共12页
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