河北省部分重点高中2023-2024学年高三上学期期末联考物理试题（含解析）
文档属性
| 名称 | 河北省部分重点高中2023-2024学年高三上学期期末联考物理试题（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 649.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-18 20:26:00 | ||
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文档简介
河北省部分重点高中2023-2024学年高三上学期期末联考
物理试卷
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共8页，满分100分，考试时间75分钟。
第Ⅰ卷（选择题共46分）
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.某同学在“探究感应电流的产生条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A（有铁芯）、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下（ ）
A.当线圈A拔出时，灵敏电流计的指针向左偏
B.当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏
C.当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转
D.当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，灵敏电流计的指针向右偏
2.两个回路中的电流大小均为I，方向如图所示。圆弧导线中的电流产生的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零。则关于图中a、b两点的磁感应强度、的大小关系和方向的判断正确的是（ ）
A.，a点磁感应强度的方向垂直纸面向里
B.，a点磁感应强度的方向垂直纸面向外
C.，b点磁感应强度的方向垂直纸面向里
D.，b点磁感应强度的方向垂直纸面向外
3.2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点则下列说法正确的是（ ）
A.a点的电势高于b点的电势 B.a点的电场强度大于c点的电场强度
C.电子在a点的电势能小于在c点的电势能 D.电子经过b点时的速度大于经过a点时的速度
4.如图所示，足够长的两个平行纸面带绝缘凹槽的光滑倾斜滑道，与水平面的夹角分别为和（），加垂直于纸面向里的磁场，分别将质量相等且带等量正、负电荷的小球a、b依次从两滑道的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法正确的是（ ）
A.a、b两球沿槽运动的最大速度分别为和，则
B.在槽上，a、b两球都做匀加速直线运动，且
C.a、b两球沿槽运动的时间分别为和，则
D.a、b两球沿直槽运动的最大位移分别为和，则
5.图甲为100匝面积为的圆形金属线圈处于匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面，时刻磁场方向如图甲所示，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，线圈电阻为。下列说法正确的是（ ）
A.0~2s内，线圈中感应电动势为0.04V
B.第3s内，线圈中感应电流为0.8A
C.第5s内，线圈中感应电流方向沿逆时针方向
D.0~2s内和35s内，通过线圈某横截面的电荷量之比为
6.如图所示，水平放置足够长且光滑的金属导轨和de，ab与de平行并相距为L，bc是以O为圆心、半径为r的圆弧导轨，圆弧b左侧和扇形内有方向如图所示的匀强磁场，磁感应强度均为B，a、d两端接有一个电容为C的电容器，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好，初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，金属杆MN质量为m，金属杆MN和OP电阻均为R其余电阻不计，若杆OP绕O点在匀强磁场区域内以角速度ω从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（ ）
A.杆OP产生的感应电动势恒为
B.电容器带电量恒为
C.杆MN中的电流逐渐减小
D.杆MN向左做匀加速直线运动，加速度大小为
7.如图所示，第三象限充满磁场，第一、四象限以为右边界（右边界处没有磁场），纵向范围足够大；第二象限没有磁场，磁感应强度大小都相同，方向垂直纸面向里，现有一群带正电粒子从点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，不计粒子的重力，仅受洛伦兹力在磁场中做匀速圆周运动，轨道半径为，设运动周期为。下列说法正确的是（ ）
A.右边界上有粒子射出的范围为
B.从右边界射出的粒子，在磁场中的最大运动时间为
C.从右边界射出的粒子，在磁场中的最小运动时间为
D.轴正方向上（左边界）有粒子射出的范围为
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
8.图甲是霍尔效应的模型图，导体的宽度、长度、厚度分别为a、b、c，磁感应强度为B的匀强磁场垂直导体的前后表面向里，与磁场垂直向右的电流I是正电荷的运动形成的，已知霍尔电压为，与通过导体的电流I成正比，与沿着磁场方向导体的厚度H成反比，K是常数；图乙是电磁流量计的模型图，长方形管道的宽度、长度、厚度分别为a、b、c，磁感应强度为B的匀强磁场垂直管道的上表面向下，带负离子的液体向右运动的速度v与磁场垂直。液体的流量指单位时间内流过管道横截面的液体体积，则下列说法正确的是（ ）
A.对甲图，导体下端面的电势低于上端面的电势
B.对甲图，霍尔电压与c成正比
C.对乙图，导体后端面与前端面的电势差为Bav
D.对乙图，液体的流量为abv
9.如图所示，电阻，匝数匝的直角梯形金属框放在绝缘水平地面上，ab、bc、cd、de的长度均为；边长的正方形区城内存在垂直地面向下、磁感应强度的匀强磁场。金属框沿地面以恒定速度向右穿过磁场，从cd边刚进入磁场（）到a离开磁场的时间内，e、d、N、H始终在一条直线上。下列说法正确的是（ ）
A.0.2s末，线框cd边切割产生的电动势为0.2V
B.0.4s末，已通过线框的电荷量为4C
C.ae边进出磁场的过程中，线框中的感应电流一直减小
D.与时，线框受到的安培力相同
10.如图所示，一磁约束装置的原理图，圆心为原点、半径为的圆形区域Ⅰ内有方向垂直平面向里的匀强磁场，环形区域Ⅱ内（包括其外边界）有方向垂直平面向里的匀强磁场，一带正电的粒子以速度由点沿轴负方向射入磁场区域I，第一次经过I、II区域边界处的位置为P，P点在轴上，速度方向沿轴正方向。Ⅰ、Ⅱ区域边界有一位置，已知OQ与轴正方向成，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A.在Ⅰ、Ⅱ区域内粒子做圆周运动的轨迹圆的半径之比为
B.若要将粒子束缚在磁场区域内，环形区域大圆半径至少为
C.从点射入后（不计点）第5次经过Ⅰ、Ⅱ区域边界处的位置为
D.粒子再次以相同的速度经过点的运动时间为
第Ⅱ卷（非选择题共54分）
三、非选择题（本题共5小题，共54分）
11.（10分）如图1所示是某兴趣小组设计的一个测量电流表的内阻（约为）和一个电池组的电动势及内阻的实验电路。已知电流表的量程为。他们的实验步骤如下：
①断开单刀双掷开关，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表满偏；
②保持的阻值不变，将单刀双掷开关接端，调节电阻箱的阻值，当的阻值为时电流表的示数为；
③断开开关，将单刀双开掷关接端，不断改变和记录电阻箱的阻值以及分别与相对应的电流表的示数I；
④分别以R和为横坐标和纵坐标建立平面直角坐标系，利用记录的R和对应的进行描点画线，得到如图2所示的图线；
⑤通过测量得知该图线在纵轴上的截距为b、斜率为k。
根据以上实验操作，回答以下问题：
（1）在进行实验步骤①之前，应先将滑动变阻器的滑片置于______（填“左端“中间”或“右端”）。
（2）被测电流表的内阻_____；测量值与电流表内阻的真实值相比较______（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
（3）被测电池组的电动势______，内阻______。（均用实验过程中测得的物理量的字母进行表示，电流表内阻不可忽略）
12.（8分）在学习了多用电表的原理以后，某同学对自制多用电表产生了兴趣。他走进物理实验室，用一个满偏电流为3A、内阻约为的电流表、滑动变阻器和一节电动势为1.5V的干电池组装一个欧姆表。
（1）他首先测量了电流表的内阻，另取来一个量程为0~1.5V的电压表和一个总阻值为999.9Ω的电阻箱，测量电路如图1所示，闭合开关S后，调节电阻箱的阻值，他测得电流表满偏时电压表的读数为1.47V，电阻箱的读数为，则电流表的内阻_____。
（2）该同学设计了如图2所示的电路，完成调试后表盘上1.5mA的刻度对应的电阻值为_____。
（3）该同学又从实验室取来的标准电阻与电流表并联，如图3所示，这相当于对图2中的欧姆表换档，换档前后欧姆表的倍率之比为______。
（4）该同学还用图4改装了一个欧姆表；当未接入时，闭合开关S，将红黑表分开时，调节可变电阻，使电流表满偏，然后接入红、黑表笔之间开始测电阻，下列关于该欧姆表说法正确的是______。
A.电阻刻度的零刻度线在灵敏电流表的右端
B.电阻刻度的零刻度线在灵敏电流表的左端
C.表盘上的电阻刻度是均匀的
D.测量电阻后，应将开关S断开
13.（10分）某同学在学习了磁场对电流的作用后产生想法，设计了一个简易的“电磁秤”。如图1所示，两平行金属导轨CD、EF间距为，与电动势为内阻不计的电源、电流表（量程）、开关S、滑动变阻器（阻值范围为）相连，质量为、电阻为的金属棒MN垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角，垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后另一端接有秤盘，空间施加垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为，在秤盘中放入待测物体，闭合开关S，调节滑动变阻器，当金属棒平衡时，通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量。已知秤盘中不放物体且金属棒静止时电流表读数为。其余电阻、摩擦以及轻绳质量均不计，重力加速度取。
（1）求秤盘的质量；
（2）求此“电磁秤”的称量物体的最大质量及此时滑动电阻器接入电路的阻值；
（3）求为了便于得出秤盘上物体质量的大小，请写出与的表达式并在图2中作出其与电流表读数关系的图像。
14.（11分）如图甲所示，在水平面固定间距为的两平行金属导轨，两导轨左端连接有阻值为的电阻，右端与水平面成角向上倾斜。两导轨水平段虚线区域宽度、长度内存在方向垂直导轨平面向上的变化磁场。两导轨倾斜段虚线区域存在磁感应强度大小为，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。现有一根长度为、电阻、质量的金属棒，在时刻从距ab边界上方处由静止释放，时金属棒在磁场中速度恰好达到最大，时金属棒刚好离开磁场。在金属棒运动过程中始终与导轨接触良好，且与导轨保持垂直，不计导轨电阻及摩擦，重力加速度取。
（1）求金属棒到达磁场ab边界时的速度大小；
（2）求金属棒在磁场中的最大速度及刚达到最大速度时金属棒两端电压；
（3）已知金属棒时还未到达磁场，磁场随时间变化如图乙所示，求时间内金属棒上产生的焦耳热。
15.（15分）如图所示，真空中位置存在一带电粒子发射器能够瞬间在平面内发射出大量初速度大小为且电荷量相同带正电荷的粒子，粒子以不同的入射角（为与轴正方向的夹角且）射入半径为的圆形匀强磁场（磁场方向未标出），圆形磁场刚好与x轴相切于A点，所有粒子均在该磁场的作用下发生偏转，并全部沿x轴正方向射出。图中第三象限虚线下方一定区域存在着沿y轴正方向的匀强电场，虚线刚好经过C点（C为实线圆最右端的点）且顶点与点相切，同时观察到进入该电场区域的所有粒子均从点射入第一象限，第一象限内存在范围足够大且垂直于平面向里磁感应强度大小为的匀强磁场，点上方沿轴正方向放置足够长的荧光屏，粒子打在荧光屏上能够被荧光屏吸收。已知粒子的质量为，电荷量大小为q，OA的距离为2R，不考虑粒子所受重力及粒子之间的相互作用力，求：
（1）圆形磁场磁感应强度的大小及方向；
（2）匀强电场上边界虚线的函数表达式；
（3）所有粒子在第一象限内运动轨所经过的区域的面积（当，取）。
参考答案及解折
一、单项选择题
1.B 2.D 3.D 4.C 5.D 6.C 7.B
二、多项选择题
8.AC 9.BD 10.BCD
三、非选择题
11.（1）右端（2分）
（2）4.8Ω（2分）偏小（2分）
（3）（2分）（2分）
12.（1）10（2分）
（2）500（2分）
（3）（2分）
（4）BD（2分）
13.（1）0.03kg
（2）0.145kg
（3）见解析
【解析】（1）秤盘中不放物体时，使金属棒静止时电流表读数为，对金属棒根据平衡条件可得
（1分）
解得（1分）
（2）当电路中的电流最大时，此电子称称得的质量最大，电路中的最大电流为电流表的量程，即（1分）
解得（1分）
对金属棒以及重物、称盘根据平衡条件可得
（1分）
解得（1分）
（3）电流表示数与所测物体的质量的关系式为
（1分）
代入数据解得（2分）
图像如下图所示
（1分）
14.（1）
（2）
（3）
【解析】（1）从静止到到达ab，未进入场磁场区域，由动能定理（1分）
代入数据解得（1分）
（2）当速度最大时，由平衡条件可得
根据动生电动势公式、欧姆定律及安培力公式有
联立并整理得（2分）
代入数据解得（1分）
根据感应电动势（1分）
导体棒两端电压
代入数据解得（1分）
（3）金属棒在电动势（1分）（1分）
根据闭合电路欧姆定律
解得（1分）
根据焦耳定律可得（1分）
解得（1分）
15.（1）垂直于平面向里
（2）
（3）
【解析】（1）粒子运动轨迹如图所示
根据几何关系可知粒子在实线圆内运动的半径也为，有（1分）
解得（1分）
方向垂直于平面向里（1分）
（2）粒子在电场中做类平抛运动且会聚在点，设粒子进电场时位置的坐标为，故有（1分）
（1分）
解得（1分）
点如上图所示点，是虚线上一点，代入可解得
故匀强电场上边界虚线的函数表达式（1分）
（3）粒子从点入射第一象限的速度
故所有进入第一象限的粒子，都会被菼光屏上同一点吸收，该点纵坐标为
由牛顿第二定律得
联立解得（1分）
若在x轴下方的位置处进入电场，离开电场时粒子在坚直方向的速度为（其中）
解得（其中）（1分）
故，即速度与轴正向夹角应满足（1分）
当时，粒子的运动轨迹为一个半圆，则半圆的面积为（1分）
当时，，则粒子的速度
解得
则粒子的运动半径变为原来的倍，即（1分）
的面积为扇形面积减去三角形的面积（1分）
其中，
解得（1分）
所有粒子在第一象限内运动轨迹所经过的区域的面积为
解得（1分）
物理试卷
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共8页，满分100分，考试时间75分钟。
第Ⅰ卷（选择题共46分）
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.某同学在“探究感应电流的产生条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A（有铁芯）、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下（ ）
A.当线圈A拔出时，灵敏电流计的指针向左偏
B.当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏
C.当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转
D.当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，灵敏电流计的指针向右偏
2.两个回路中的电流大小均为I，方向如图所示。圆弧导线中的电流产生的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零。则关于图中a、b两点的磁感应强度、的大小关系和方向的判断正确的是（ ）
A.，a点磁感应强度的方向垂直纸面向里
B.，a点磁感应强度的方向垂直纸面向外
C.，b点磁感应强度的方向垂直纸面向里
D.，b点磁感应强度的方向垂直纸面向外
3.2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点则下列说法正确的是（ ）
A.a点的电势高于b点的电势 B.a点的电场强度大于c点的电场强度
C.电子在a点的电势能小于在c点的电势能 D.电子经过b点时的速度大于经过a点时的速度
4.如图所示，足够长的两个平行纸面带绝缘凹槽的光滑倾斜滑道，与水平面的夹角分别为和（），加垂直于纸面向里的磁场，分别将质量相等且带等量正、负电荷的小球a、b依次从两滑道的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法正确的是（ ）
A.a、b两球沿槽运动的最大速度分别为和，则
B.在槽上，a、b两球都做匀加速直线运动，且
C.a、b两球沿槽运动的时间分别为和，则
D.a、b两球沿直槽运动的最大位移分别为和，则
5.图甲为100匝面积为的圆形金属线圈处于匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面，时刻磁场方向如图甲所示，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，线圈电阻为。下列说法正确的是（ ）
A.0~2s内，线圈中感应电动势为0.04V
B.第3s内，线圈中感应电流为0.8A
C.第5s内，线圈中感应电流方向沿逆时针方向
D.0~2s内和35s内，通过线圈某横截面的电荷量之比为
6.如图所示，水平放置足够长且光滑的金属导轨和de，ab与de平行并相距为L，bc是以O为圆心、半径为r的圆弧导轨，圆弧b左侧和扇形内有方向如图所示的匀强磁场，磁感应强度均为B，a、d两端接有一个电容为C的电容器，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好，初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，金属杆MN质量为m，金属杆MN和OP电阻均为R其余电阻不计，若杆OP绕O点在匀强磁场区域内以角速度ω从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（ ）
A.杆OP产生的感应电动势恒为
B.电容器带电量恒为
C.杆MN中的电流逐渐减小
D.杆MN向左做匀加速直线运动，加速度大小为
7.如图所示，第三象限充满磁场，第一、四象限以为右边界（右边界处没有磁场），纵向范围足够大；第二象限没有磁场，磁感应强度大小都相同，方向垂直纸面向里，现有一群带正电粒子从点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，不计粒子的重力，仅受洛伦兹力在磁场中做匀速圆周运动，轨道半径为，设运动周期为。下列说法正确的是（ ）
A.右边界上有粒子射出的范围为
B.从右边界射出的粒子，在磁场中的最大运动时间为
C.从右边界射出的粒子，在磁场中的最小运动时间为
D.轴正方向上（左边界）有粒子射出的范围为
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
8.图甲是霍尔效应的模型图，导体的宽度、长度、厚度分别为a、b、c，磁感应强度为B的匀强磁场垂直导体的前后表面向里，与磁场垂直向右的电流I是正电荷的运动形成的，已知霍尔电压为，与通过导体的电流I成正比，与沿着磁场方向导体的厚度H成反比，K是常数；图乙是电磁流量计的模型图，长方形管道的宽度、长度、厚度分别为a、b、c，磁感应强度为B的匀强磁场垂直管道的上表面向下，带负离子的液体向右运动的速度v与磁场垂直。液体的流量指单位时间内流过管道横截面的液体体积，则下列说法正确的是（ ）
A.对甲图，导体下端面的电势低于上端面的电势
B.对甲图，霍尔电压与c成正比
C.对乙图，导体后端面与前端面的电势差为Bav
D.对乙图，液体的流量为abv
9.如图所示，电阻，匝数匝的直角梯形金属框放在绝缘水平地面上，ab、bc、cd、de的长度均为；边长的正方形区城内存在垂直地面向下、磁感应强度的匀强磁场。金属框沿地面以恒定速度向右穿过磁场，从cd边刚进入磁场（）到a离开磁场的时间内，e、d、N、H始终在一条直线上。下列说法正确的是（ ）
A.0.2s末，线框cd边切割产生的电动势为0.2V
B.0.4s末，已通过线框的电荷量为4C
C.ae边进出磁场的过程中，线框中的感应电流一直减小
D.与时，线框受到的安培力相同
10.如图所示，一磁约束装置的原理图，圆心为原点、半径为的圆形区域Ⅰ内有方向垂直平面向里的匀强磁场，环形区域Ⅱ内（包括其外边界）有方向垂直平面向里的匀强磁场，一带正电的粒子以速度由点沿轴负方向射入磁场区域I，第一次经过I、II区域边界处的位置为P，P点在轴上，速度方向沿轴正方向。Ⅰ、Ⅱ区域边界有一位置，已知OQ与轴正方向成，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A.在Ⅰ、Ⅱ区域内粒子做圆周运动的轨迹圆的半径之比为
B.若要将粒子束缚在磁场区域内，环形区域大圆半径至少为
C.从点射入后（不计点）第5次经过Ⅰ、Ⅱ区域边界处的位置为
D.粒子再次以相同的速度经过点的运动时间为
第Ⅱ卷（非选择题共54分）
三、非选择题（本题共5小题，共54分）
11.（10分）如图1所示是某兴趣小组设计的一个测量电流表的内阻（约为）和一个电池组的电动势及内阻的实验电路。已知电流表的量程为。他们的实验步骤如下：
①断开单刀双掷开关，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表满偏；
②保持的阻值不变，将单刀双掷开关接端，调节电阻箱的阻值，当的阻值为时电流表的示数为；
③断开开关，将单刀双开掷关接端，不断改变和记录电阻箱的阻值以及分别与相对应的电流表的示数I；
④分别以R和为横坐标和纵坐标建立平面直角坐标系，利用记录的R和对应的进行描点画线，得到如图2所示的图线；
⑤通过测量得知该图线在纵轴上的截距为b、斜率为k。
根据以上实验操作，回答以下问题：
（1）在进行实验步骤①之前，应先将滑动变阻器的滑片置于______（填“左端“中间”或“右端”）。
（2）被测电流表的内阻_____；测量值与电流表内阻的真实值相比较______（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
（3）被测电池组的电动势______，内阻______。（均用实验过程中测得的物理量的字母进行表示，电流表内阻不可忽略）
12.（8分）在学习了多用电表的原理以后，某同学对自制多用电表产生了兴趣。他走进物理实验室，用一个满偏电流为3A、内阻约为的电流表、滑动变阻器和一节电动势为1.5V的干电池组装一个欧姆表。
（1）他首先测量了电流表的内阻，另取来一个量程为0~1.5V的电压表和一个总阻值为999.9Ω的电阻箱，测量电路如图1所示，闭合开关S后，调节电阻箱的阻值，他测得电流表满偏时电压表的读数为1.47V，电阻箱的读数为，则电流表的内阻_____。
（2）该同学设计了如图2所示的电路，完成调试后表盘上1.5mA的刻度对应的电阻值为_____。
（3）该同学又从实验室取来的标准电阻与电流表并联，如图3所示，这相当于对图2中的欧姆表换档，换档前后欧姆表的倍率之比为______。
（4）该同学还用图4改装了一个欧姆表；当未接入时，闭合开关S，将红黑表分开时，调节可变电阻，使电流表满偏，然后接入红、黑表笔之间开始测电阻，下列关于该欧姆表说法正确的是______。
A.电阻刻度的零刻度线在灵敏电流表的右端
B.电阻刻度的零刻度线在灵敏电流表的左端
C.表盘上的电阻刻度是均匀的
D.测量电阻后，应将开关S断开
13.（10分）某同学在学习了磁场对电流的作用后产生想法，设计了一个简易的“电磁秤”。如图1所示，两平行金属导轨CD、EF间距为，与电动势为内阻不计的电源、电流表（量程）、开关S、滑动变阻器（阻值范围为）相连，质量为、电阻为的金属棒MN垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角，垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后另一端接有秤盘，空间施加垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为，在秤盘中放入待测物体，闭合开关S，调节滑动变阻器，当金属棒平衡时，通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量。已知秤盘中不放物体且金属棒静止时电流表读数为。其余电阻、摩擦以及轻绳质量均不计，重力加速度取。
（1）求秤盘的质量；
（2）求此“电磁秤”的称量物体的最大质量及此时滑动电阻器接入电路的阻值；
（3）求为了便于得出秤盘上物体质量的大小，请写出与的表达式并在图2中作出其与电流表读数关系的图像。
14.（11分）如图甲所示，在水平面固定间距为的两平行金属导轨，两导轨左端连接有阻值为的电阻，右端与水平面成角向上倾斜。两导轨水平段虚线区域宽度、长度内存在方向垂直导轨平面向上的变化磁场。两导轨倾斜段虚线区域存在磁感应强度大小为，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。现有一根长度为、电阻、质量的金属棒，在时刻从距ab边界上方处由静止释放，时金属棒在磁场中速度恰好达到最大，时金属棒刚好离开磁场。在金属棒运动过程中始终与导轨接触良好，且与导轨保持垂直，不计导轨电阻及摩擦，重力加速度取。
（1）求金属棒到达磁场ab边界时的速度大小；
（2）求金属棒在磁场中的最大速度及刚达到最大速度时金属棒两端电压；
（3）已知金属棒时还未到达磁场，磁场随时间变化如图乙所示，求时间内金属棒上产生的焦耳热。
15.（15分）如图所示，真空中位置存在一带电粒子发射器能够瞬间在平面内发射出大量初速度大小为且电荷量相同带正电荷的粒子，粒子以不同的入射角（为与轴正方向的夹角且）射入半径为的圆形匀强磁场（磁场方向未标出），圆形磁场刚好与x轴相切于A点，所有粒子均在该磁场的作用下发生偏转，并全部沿x轴正方向射出。图中第三象限虚线下方一定区域存在着沿y轴正方向的匀强电场，虚线刚好经过C点（C为实线圆最右端的点）且顶点与点相切，同时观察到进入该电场区域的所有粒子均从点射入第一象限，第一象限内存在范围足够大且垂直于平面向里磁感应强度大小为的匀强磁场，点上方沿轴正方向放置足够长的荧光屏，粒子打在荧光屏上能够被荧光屏吸收。已知粒子的质量为，电荷量大小为q，OA的距离为2R，不考虑粒子所受重力及粒子之间的相互作用力，求：
（1）圆形磁场磁感应强度的大小及方向；
（2）匀强电场上边界虚线的函数表达式；
（3）所有粒子在第一象限内运动轨所经过的区域的面积（当，取）。
参考答案及解折
一、单项选择题
1.B 2.D 3.D 4.C 5.D 6.C 7.B
二、多项选择题
8.AC 9.BD 10.BCD
三、非选择题
11.（1）右端（2分）
（2）4.8Ω（2分）偏小（2分）
（3）（2分）（2分）
12.（1）10（2分）
（2）500（2分）
（3）（2分）
（4）BD（2分）
13.（1）0.03kg
（2）0.145kg
（3）见解析
【解析】（1）秤盘中不放物体时，使金属棒静止时电流表读数为，对金属棒根据平衡条件可得
（1分）
解得（1分）
（2）当电路中的电流最大时，此电子称称得的质量最大，电路中的最大电流为电流表的量程，即（1分）
解得（1分）
对金属棒以及重物、称盘根据平衡条件可得
（1分）
解得（1分）
（3）电流表示数与所测物体的质量的关系式为
（1分）
代入数据解得（2分）
图像如下图所示
（1分）
14.（1）
（2）
（3）
【解析】（1）从静止到到达ab，未进入场磁场区域，由动能定理（1分）
代入数据解得（1分）
（2）当速度最大时，由平衡条件可得
根据动生电动势公式、欧姆定律及安培力公式有
联立并整理得（2分）
代入数据解得（1分）
根据感应电动势（1分）
导体棒两端电压
代入数据解得（1分）
（3）金属棒在电动势（1分）（1分）
根据闭合电路欧姆定律
解得（1分）
根据焦耳定律可得（1分）
解得（1分）
15.（1）垂直于平面向里
（2）
（3）
【解析】（1）粒子运动轨迹如图所示
根据几何关系可知粒子在实线圆内运动的半径也为，有（1分）
解得（1分）
方向垂直于平面向里（1分）
（2）粒子在电场中做类平抛运动且会聚在点，设粒子进电场时位置的坐标为，故有（1分）
（1分）
解得（1分）
点如上图所示点，是虚线上一点，代入可解得
故匀强电场上边界虚线的函数表达式（1分）
（3）粒子从点入射第一象限的速度
故所有进入第一象限的粒子，都会被菼光屏上同一点吸收，该点纵坐标为
由牛顿第二定律得
联立解得（1分）
若在x轴下方的位置处进入电场，离开电场时粒子在坚直方向的速度为（其中）
解得（其中）（1分）
故，即速度与轴正向夹角应满足（1分）
当时，粒子的运动轨迹为一个半圆，则半圆的面积为（1分）
当时，，则粒子的速度
解得
则粒子的运动半径变为原来的倍，即（1分）
的面积为扇形面积减去三角形的面积（1分）
其中，
解得（1分）
所有粒子在第一象限内运动轨迹所经过的区域的面积为
解得（1分）
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