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（解析版）

PAGEPAGE1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“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈（有铁芯）、线圈、灵敏电流计及开关按图连接成电路．在实验中，该同学发现形状闭合的瞬间，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.当线圈拔出时，灵敏电流计的指针向左偏B.当线圈中的铁芯拔出时，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端滑动时，灵敏电流计的指针向右偏〖答案〗B〖解析〗由题意可知：开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏，则当磁通量增大时，则指针左偏；若磁通量减小时，则右偏；当线圈A拔出，或线圈A中的铁芯拔出时，均导致磁通量减小，因此电流计指针向右偏，故A错误，B正确；滑动变阻器的滑动端P匀速滑动，穿过线圈的磁通量发生变化，电流计指针都要发生偏转，故C错误；当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，电阻减小，则电流增大，导致磁通量增大，因此灵敏电流计的指针向左偏，故D错误；故选B．『点石成金』：本题无法直接利用楞次定律进行判断，但是可以根据题意得出产生使电流表指针左偏的条件，即可不根据绕向判出各项中应该出现的现象．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Ba、Bb的大小关系和方向的判断正确的是（）A.，a点磁感强度的方向垂直纸面向里B.，a点磁感强度的方向垂直纸面向外C.，b点磁感强度方向垂直纸面向里D.，b点磁感强度的方向垂直纸面向外〖答案〗D〖解析〗圆弧导线中的电流产生的磁感应强度与其半径成反比，则则根据右手螺旋定则可知磁场的方向垂直纸面向外；同理方向垂直纸面向外；可知故选D。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点的电场强度小于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〖答案〗BD〖解析〗〖祥解〗A．由电场线与等势面处处垂直和电子运动轨迹的弯曲方向可知，若电子从a点运动到b点，电场力做正功，则电子在a点时电势能大于其在b点的电势能；若电子从b点运动到a点，电场力做负功，则电子在a点时电势能依然大于其在b点的电势能。由于电子带负电，故a点的电势低于b点的电势，故A错误；B．根据等差等势面的疏密可表示场强大小，由于a点等差等势面比c点稀疏，则a点的电场强度小于c点的电场强度，故B正确；C．由电场线的方向可判断出，电子在电势低的地方电势能大，在电势高的地方电势能小，故电子在a点的电势能大于在c点的电势能，故C错误。D．电子只在电场力作用下运动，其动能和电势能之和不变，又因为电子在a点时电势能大于其在b点的电势能，故其在a点时动能小于其在b点的动能，经过a点时速度小于经过b点速度，故D正确。故选BD。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〖答案〗C〖解析〗B．两小球受到的洛伦兹力都与斜面垂直向上，沿斜面方向的合力为重力的分力，故两球都做匀加速直线运动，加速度为aa=gsinβ，ab=gsinα可见aa＞ab，故B错误；A．当加速到洛伦兹力与重力沿垂直斜面向下分力相等时，小球脱离斜面则mgcosθ=Bqv所以，由于，所以va＜vb，故A错误；C．由v=at得，则ta＜tb，故C正确；D．由v2=2ax求得，因，则sa＜sb，故D错误。故选C。5.图甲为100匝面积为100cm2的圆形金属线圈处于匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，t=0时刻磁场方向如图甲所示，磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，线框电阻为5Ω。下列说法正确的是（）A.0~2s内，线圈中感应电动势为0.04VB.第3s内，线框中感应电流为0.8AC.第5s内，线框中感应电流方向沿逆时针方向D.0~2s内和3s~5s内，通过线框某横截面的电荷量之比为1：2〖答案〗D〖解析〗〖祥解〗A．0~2s内，根据法拉第电磁感应定律有E=n=nS，n=100代入数据有E=4VA错误；B．第3s内指的是2~3s，由题图可看出在该段时间内，线圈的磁通量不变，则在此段时间内线圈的感应电流为0，B错误；C．第5s内指的是4~5s，由题图可看出在该段时间内，磁场的方向垂直纸面向外且在增大，根据楞次定律可知，线框中感应电流方向沿顺时针方向，C错误；D．3~5s内，根据法拉第电磁感应定律有E′=n=nS，n=100代入数据有E′=8V由于电荷量q=It则有q=t=C，q′=t′=C则q：q′=1：2D正确。故选D。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〖答案〗C〖解析〗A．杆OP产生的感应电动势恒为故A错误；BC．由右手定则知OP产生的感应电流方向为由O到P，则MN杆中电流方向为由M到N，由左手定则知MN杆受到向左的安培力，MN杆向左做加速运动，也产生感应电动势，与OP产生的感应电动势方向相反，则有随着MN的速度增加，回路中的总电动势逐渐减小，回路电流减小；根据可知PO间电势差增大，则电容器的电压增大，电容器带电量增大，故B错误，C正确；D．回路中电流逐渐减小，杆MN受到的安培力逐渐减小，则杆向左做加速度逐渐减小的加速直线运动，故D错误。故选C。7.如图所示，第三象限充满磁场，第一、四象限以cm为右边界（右边界上没有磁场），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O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，不计重力的粒子，仅受洛伦兹力在磁场中做匀速圆周运动，轨道半径为cm，设运动周期为T。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.y轴正方向上（左边界）有粒子射出范围为〖答案〗B〖解析〗A．如图所示，根据左手定则，带电粒子在磁场中沿逆时针方向旋转粒子运动轨迹与右边界交点为P，OP为直径时对应右边界最下方出射点，轨迹与x轴上方右边界相切时对应右边界最上方出射点，由几何知识有粒子射出的范围为A错误；BC．从右边界射出的粒子，轨迹与x轴下方右边界相切时对应最大运动时间，由几何知识，偏转角为运动时间为。从（15cm，0）处射出的粒子对应的弦长最短，对应最小运动时间，不等于。B正确、C错误；D．y轴正方向上（左边界）粒子能到达的最远点，为（0，20cm），D错误。故选B。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.如图甲是霍尔效应的模型图，导体的宽度、长度、厚度分别为、、，磁感应强度为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，与通过导体的电流成正比，与沿着磁场方向导体的厚度成反比，是常数；如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、、，磁感应强度为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BavD.对乙图，液体的流量为abv〖答案〗AC〖解析〗A．由左手定则可知，正电荷向右运动时受到的洛伦兹力方向向上，则受到电场力方向向下，所以导体下端面的电势低于上端面的电势，故A正确；B．由霍尔电压可知，霍尔电压与c无关，与a成反比，故B错误；C．负电荷在导体内运动，根据平衡条件有又由于是负电荷，受到的洛伦兹力从后端面指向前端面，则受到的电场力从前端面指向后端面，故导体后端面与前端面的电势差为故C正确；D．由题意可得，液体的流量为故D错误。故选AC。9.如图所示，电阻、匝数的直角梯形金属框放在绝缘水平地面上，b是的中点，的长度L均为；在宽的区域内，存在垂直地面向下、磁感应强度的匀强磁场（磁场边界与边平行）。金属框沿地面以的恒定速度向右穿过磁场。关于金属框从边刚进入磁场到a点离开磁场的过程，下列说法正确的是（）A.末，线框边切割磁感线产生的电动势为B.末，已通过线框的电荷量为C.在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〖答案〗BD〖解析〗A．末，金属框运动位移为则线框边切割磁感线产生的电动势为A错误；B．末，金属框运动位移为根据上述，此过程的感应电动势始终为2V，则感应电流为则此过程通过线框的电荷量为B正确；C．在边进磁场过程，令其与MN交点为f，在进入过程，线段ef逐渐变长，即切割有效长度变大，感应电动势变大，在边出磁场过程，在出磁场过程，线段af逐渐变短，即切割有效长度变小，感应电动势变小，可知，在边进出磁场的过程中，线框中的感应电流先增大后减小，C错误；D．时框的位移为0.5m，根据几何关系可知，边进入磁场切割磁感线的有效长度为时，框的位移为1.1m，根据几何关系可知，边进入磁场切割磁感线的有效长度为可知与两时刻，线框中产生的感应电动势大小相等，感应电流大小相等，根据右手定则，进入的感应电流沿逆时针方向，出磁场的感应电流沿顺时针方向，根据左手定则，可判定安培力均垂直于磁场边界向左，可知与时，线框受到的安培力相同，D正确。故选BD。10.如图所示，为一磁约束装置的原理图，圆心为原点O，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A点沿y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x轴上，速度方向沿x轴正方向。Ⅰ、Ⅱ区域边界有一位置Q，已知与x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R至少为C.从A点射入后第5次经过Ⅰ、Ⅱ区域边界处的位置为QD.粒子再次以相同的速度经过A点的运动时间为〖答案〗BCD〖解析〗A．由可得在Ⅰ、Ⅱ区域内粒子做圆周运动的轨迹圆的半径之比为故A错误；B．带正电的粒子沿y轴负方向入磁场区域Ⅰ，从x轴上P点沿x轴正方向射出，可知由几何关系可得故B正确；C．如图所示粒子每次通过边界，偏角都为α，则则有几何关系可知则所以从A点射入后第5次经过Ⅰ、Ⅱ区域边界处的位置为Q，故C正确；D．粒子每次通过边界，偏角都为30°，要重新回到A点，偏转次数为每次偏转运动时间为则粒子再次以相同的速度经过A点的运动时间为故D正确。故选BCD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.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）〖答案〗（1）右端（2）4.8Ω偏小（3）〖解析〗（1）[1]在进行实验步骤①之前，应先将滑动变阻器的滑动端置于电阻最大的位置，即置于最右端位置。（2）[2]由并联电阻的特点可知，当电流表读数为时，电阻箱R的电流为由并联电路的特点可知解得[3]当将单刀双掷开关接M端后，电路的总电阻减小，总电流变大，即总电流大于100mA，而当电流表读数为52mA时，通过电阻箱的电流将大于48mA根据可知测得的偏小。（3）[4]根据闭合电路欧姆定律可得则有，解得，12.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〖答案〗（1）10（2）500（3）（4）BD〖解析〗（1）[1]设电阻箱的阻值为，则有解得（2）[2]图2电路，表头总内阻为当根据解得（3）[3]图3电路，电流表满偏时，总电流表头的总内阻故换挡前后欧姆表的倍率之比为10：1（4）[4]AB．由图可知，该电路是利用并联分流的特点改装的。当红黑表笔短接时，电流计被短路了，示数为0，此欧姆表的零刻度在电流表的左端，A错误，B正确；C．利用闭合电路的欧姆定律，表盘刻度是不均匀的，C错误；D．测量电阻后，该电路仍闭合，故应将开关S断开，D正确。故选BD。13.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。〖答案〗（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解得（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，即解得对金属棒以及重物、称盘根据平衡条件可得解得（3）电流表示数与所测物体的质量的关系式为代入数据解得图像如下图所示14.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