河北省部分重點高中2023-2024學(xué)年高三上學(xué)期期末聯(lián)考物理試題（解析版）

PAGEPAGE1物理試卷本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分。共8頁，滿分100分，考試時間75分鐘。第Ⅰ卷（選擇題共46分）一、單項選擇題（本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的）1.某同學(xué)在“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”的實驗中，將直流電源、滑動變阻器、線圈（有鐵芯）、線圈、靈敏電流計及開關(guān)按圖連接成電路．在實驗中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)形狀閉合的瞬間，靈敏電流計的指針向左偏．由此可以判斷，在保持開關(guān)閉合的狀態(tài)下：（）A.當(dāng)線圈拔出時，靈敏電流計的指針向左偏B.當(dāng)線圈中的鐵芯拔出時，靈敏電流計的指針向右偏C.當(dāng)滑動變阻器的滑片勻速滑動時，靈敏電流計的指針不偏轉(zhuǎn)D.當(dāng)滑動變阻器的滑片向端滑動時，靈敏電流計的指針向右偏〖答案〗B〖解析〗由題意可知：開關(guān)閉合的瞬間，靈敏電流計的指針向左偏，則當(dāng)磁通量增大時，則指針左偏；若磁通量減小時，則右偏；當(dāng)線圈A拔出，或線圈A中的鐵芯拔出時，均導(dǎo)致磁通量減小，因此電流計指針向右偏，故A錯誤，B正確；滑動變阻器的滑動端P勻速滑動，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，電流計指針都要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故C錯誤；當(dāng)滑動變阻器的滑片向N端滑動時，電阻減小，則電流增大，導(dǎo)致磁通量增大，因此靈敏電流計的指針向左偏，故D錯誤；故選B．『點石成金』：本題無法直接利用楞次定律進行判斷，但是可以根據(jù)題意得出產(chǎn)生使電流表指針左偏的條件，即可不根據(jù)繞向判出各項中應(yīng)該出現(xiàn)的現(xiàn)象．2.兩個回路中的電流大小均為I，方向如圖所示。圓弧導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與其半徑成反比，直線電流在其延長線上的磁感應(yīng)強度為零。則關(guān)于圖中a、b兩點的磁感應(yīng)強度Ba、Bb的大小關(guān)系和方向的判斷正確的是（）A.，a點磁感強度的方向垂直紙面向里B.，a點磁感強度的方向垂直紙面向外C.，b點磁感強度方向垂直紙面向里D.，b點磁感強度的方向垂直紙面向外〖答案〗D〖解析〗圓弧導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與其半徑成反比，則則根據(jù)右手螺旋定則可知磁場的方向垂直紙面向外；同理方向垂直紙面向外；可知故選D。3.2020年2月，中國科學(xué)家通過冷凍電鏡捕捉到新冠病毒表面S蛋白與人體細胞表面ACE2蛋白的結(jié)合過程，首次揭開了新冠病毒入侵人體的神秘面紗。電子顯微鏡是冷凍電鏡中的關(guān)鍵部分，在電子顯微鏡中電子束相當(dāng)于光束，通過由電場或磁場構(gòu)成的電子透鏡實現(xiàn)會聚或發(fā)散作用，其中的一種電子透鏡的電場分布如圖所示，其中虛線為等勢面，相鄰等勢面間電勢差相等。一電子僅在電場力作用下運動，其軌跡如圖中實線所示，a、b、c是軌跡上的三點則下列說法正確的是（）A.a點的電勢高于b點的電勢B.a點的電場強度小于c點的電場強度C.電子在a點的電勢能小于在c點的電勢能D.電子經(jīng)過b點時的速度大于經(jīng)過a點時的速度〖答案〗BD〖解析〗〖祥解〗A．由電場線與等勢面處處垂直和電子運動軌跡的彎曲方向可知，若電子從a點運動到b點，電場力做正功，則電子在a點時電勢能大于其在b點的電勢能；若電子從b點運動到a點，電場力做負功，則電子在a點時電勢能依然大于其在b點的電勢能。由于電子帶負電，故a點的電勢低于b點的電勢，故A錯誤；B．根據(jù)等差等勢面的疏密可表示場強大小，由于a點等差等勢面比c點稀疏，則a點的電場強度小于c點的電場強度，故B正確；C．由電場線的方向可判斷出，電子在電勢低的地方電勢能大，在電勢高的地方電勢能小，故電子在a點的電勢能大于在c點的電勢能，故C錯誤。D．電子只在電場力作用下運動，其動能和電勢能之和不變，又因為電子在a點時電勢能大于其在b點的電勢能，故其在a點時動能小于其在b點的動能，經(jīng)過a點時速度小于經(jīng)過b點速度，故D正確。故選BD。4.如圖所示，足夠長的兩個平行紙面帶絕緣凹槽的光滑傾斜滑道，與水平面的夾角分別為和（），加垂直于紙面向里的磁場，分別將質(zhì)量相等且?guī)У攘空?、負電荷的小球a、b依次從兩滑道的頂端由靜止釋放，關(guān)于兩球在槽上運動的說法正確的是（）A.a、b兩球沿槽運動的最大速度分別為和，則B.在槽上，a、b兩球都做勻加速直線運動，且C.a、b兩球沿槽運動的時間分別為和，則D.a、b兩球沿直槽運動的最大位移分別為和，則〖答案〗C〖解析〗B．兩小球受到的洛倫茲力都與斜面垂直向上，沿斜面方向的合力為重力的分力，故兩球都做勻加速直線運動，加速度為aa=gsinβ，ab=gsinα可見aa＞ab，故B錯誤；A．當(dāng)加速到洛倫茲力與重力沿垂直斜面向下分力相等時，小球脫離斜面則mgcosθ=Bqv所以，由于，所以va＜vb，故A錯誤；C．由v=at得，則ta＜tb，故C正確；D．由v2=2ax求得，因，則sa＜sb，故D錯誤。故選C。5.圖甲為100匝面積為100cm2的圓形金屬線圈處于勻強磁場中，磁場方向垂直線框平面，t=0時刻磁場方向如圖甲所示，磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，線框電阻為5Ω。下列說法正確的是（）A.0~2s內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢為0.04VB.第3s內(nèi)，線框中感應(yīng)電流為0.8AC.第5s內(nèi)，線框中感應(yīng)電流方向沿逆時針方向D.0~2s內(nèi)和3s~5s內(nèi)，通過線框某橫截面的電荷量之比為1：2〖答案〗D〖解析〗〖祥解〗A．0~2s內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E=n=nS，n=100代入數(shù)據(jù)有E=4VA錯誤；B．第3s內(nèi)指的是2~3s，由題圖可看出在該段時間內(nèi)，線圈的磁通量不變，則在此段時間內(nèi)線圈的感應(yīng)電流為0，B錯誤；C．第5s內(nèi)指的是4~5s，由題圖可看出在該段時間內(nèi)，磁場的方向垂直紙面向外且在增大，根據(jù)楞次定律可知，線框中感應(yīng)電流方向沿順時針方向，C錯誤；D．3~5s內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E′=n=nS，n=100代入數(shù)據(jù)有E′=8V由于電荷量q=It則有q=t=C，q′=t′=C則q：q′=1：2D正確。故選D。6.如圖所示，水平放置足夠長且光滑的金屬導(dǎo)軌和de，ab與de平行并相距為L，bc是以O(shè)為圓心、半徑為r的圓弧導(dǎo)軌，圓弧b左側(cè)和扇形內(nèi)有方向如圖所示的勻強磁場，磁感應(yīng)強度均為B，a、d兩端接有一個電容為C的電容器，金屬桿OP的O端與e點用導(dǎo)線相接，P端與圓弧bc接觸良好，初始時，可滑動的金屬桿MN靜止在平行導(dǎo)軌上，金屬桿MN質(zhì)量為m，金屬桿MN和OP電阻均為R其余電阻不計，若桿OP繞O點在勻強磁場區(qū)域內(nèi)以角速度ω從b到c勻速轉(zhuǎn)動時，回路中始終有電流，則此過程中，下列說法正確的有（）A.桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒為B.電容器帶電量恒為C.桿MN中的電流逐漸減小D.桿MN向左做勻加速直線運動，加速度大小為〖答案〗C〖解析〗A．桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒為故A錯誤；BC．由右手定則知OP產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為由O到P，則MN桿中電流方向為由M到N，由左手定則知MN桿受到向左的安培力，MN桿向左做加速運動，也產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，與OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相反，則有隨著MN的速度增加，回路中的總電動勢逐漸減小，回路電流減??；根據(jù)可知PO間電勢差增大，則電容器的電壓增大，電容器帶電量增大，故B錯誤，C正確；D．回路中電流逐漸減小，桿MN受到的安培力逐漸減小，則桿向左做加速度逐漸減小的加速直線運動，故D錯誤。故選C。7.如圖所示，第三象限充滿磁場，第一、四象限以cm為右邊界（右邊界上沒有磁場），縱向范圍足夠大；第二象限沒有磁場，磁感應(yīng)強度大小都相同，方向垂直紙面向里，現(xiàn)有一群帶正電粒子從O點以相同的速率沿紙面不同方向進入磁場，不計重力的粒子，僅受洛倫茲力在磁場中做勻速圓周運動，軌道半徑為cm，設(shè)運動周期為T。下列說法正確的是（）A.右邊界上有粒子射出的范圍為B.從右邊界射出的粒子，在磁場中的最大運動時間為C.從右邊界射出的粒子，在磁場中的最小運動時間為D.y軸正方向上（左邊界）有粒子射出范圍為〖答案〗B〖解析〗A．如圖所示，根據(jù)左手定則，帶電粒子在磁場中沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)粒子運動軌跡與右邊界交點為P，OP為直徑時對應(yīng)右邊界最下方出射點，軌跡與x軸上方右邊界相切時對應(yīng)右邊界最上方出射點，由幾何知識有粒子射出的范圍為A錯誤；BC．從右邊界射出的粒子，軌跡與x軸下方右邊界相切時對應(yīng)最大運動時間，由幾何知識，偏轉(zhuǎn)角為運動時間為。從（15cm，0）處射出的粒子對應(yīng)的弦長最短，對應(yīng)最小運動時間，不等于。B正確、C錯誤；D．y軸正方向上（左邊界）粒子能到達的最遠點，為（0，20cm），D錯誤。故選B。二、多項選擇題（本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有兩個或兩個以上選項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分）8.如圖甲是霍爾效應(yīng)的模型圖，導(dǎo)體的寬度、長度、厚度分別為、、，磁感應(yīng)強度為的勻強磁場垂直導(dǎo)體的前后表面向里，與磁場垂直向右的電流是正電荷的運動形成的，已知霍爾電壓為，與通過導(dǎo)體的電流成正比，與沿著磁場方向?qū)w的厚度成反比，是常數(shù)；如圖乙是電磁流量計的模型圖，長方形管道的寬度、長度、厚度分別為、、，磁感應(yīng)強度為的勻強磁場垂直管道的上表面向下，帶負離子的液體向右運動的速度與磁場垂直。液體的流量指單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積，則下列說法正確的是（）A.對甲圖，導(dǎo)體下端面的電勢低于上端面的電勢B.對甲圖，霍爾電壓與c成正比C.對乙圖，導(dǎo)體后端面與前端面的電勢差為BavD.對乙圖，液體的流量為abv〖答案〗AC〖解析〗A．由左手定則可知，正電荷向右運動時受到的洛倫茲力方向向上，則受到電場力方向向下，所以導(dǎo)體下端面的電勢低于上端面的電勢，故A正確；B．由霍爾電壓可知，霍爾電壓與c無關(guān)，與a成反比，故B錯誤；C．負電荷在導(dǎo)體內(nèi)運動，根據(jù)平衡條件有又由于是負電荷，受到的洛倫茲力從后端面指向前端面，則受到的電場力從前端面指向后端面，故導(dǎo)體后端面與前端面的電勢差為故C正確；D．由題意可得，液體的流量為故D錯誤。故選AC。9.如圖所示，電阻、匝數(shù)的直角梯形金屬框放在絕緣水平地面上，b是的中點，的長度L均為；在寬的區(qū)域內(nèi)，存在垂直地面向下、磁感應(yīng)強度的勻強磁場（磁場邊界與邊平行）。金屬框沿地面以的恒定速度向右穿過磁場。關(guān)于金屬框從邊剛進入磁場到a點離開磁場的過程，下列說法正確的是（）A.末，線框邊切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為B.末，已通過線框的電荷量為C.在邊進出磁場的過程中，線框中的感應(yīng)電流一直減小D.與時，線框受到的安培力相同〖答案〗BD〖解析〗A．末，金屬框運動位移為則線框邊切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為A錯誤；B．末，金屬框運動位移為根據(jù)上述，此過程的感應(yīng)電動勢始終為2V，則感應(yīng)電流為則此過程通過線框的電荷量為B正確；C．在邊進磁場過程，令其與MN交點為f，在進入過程，線段ef逐漸變長，即切割有效長度變大，感應(yīng)電動勢變大，在邊出磁場過程，在出磁場過程，線段af逐漸變短，即切割有效長度變小，感應(yīng)電動勢變小，可知，在邊進出磁場的過程中，線框中的感應(yīng)電流先增大后減小，C錯誤；D．時框的位移為0.5m，根據(jù)幾何關(guān)系可知，邊進入磁場切割磁感線的有效長度為時，框的位移為1.1m，根據(jù)幾何關(guān)系可知，邊進入磁場切割磁感線的有效長度為可知與兩時刻，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相等，感應(yīng)電流大小相等，根據(jù)右手定則，進入的感應(yīng)電流沿逆時針方向，出磁場的感應(yīng)電流沿順時針方向，根據(jù)左手定則，可判定安培力均垂直于磁場邊界向左，可知與時，線框受到的安培力相同，D正確。故選BD。10.如圖所示，為一磁約束裝置的原理圖，圓心為原點O，半徑為的圓形區(qū)域Ⅰ內(nèi)有方向垂直平面向里的勻強磁場，環(huán)形區(qū)域Ⅱ內(nèi)（包括其外邊界）有方向垂直平面向里的勻強磁場，一帶正電的粒子以速度由A點沿y軸負方向射入磁場區(qū)域Ⅰ，第一次經(jīng)過Ⅰ、Ⅱ區(qū)域邊界處的位置為P，P點在x軸上，速度方向沿x軸正方向。Ⅰ、Ⅱ區(qū)域邊界有一位置Q，已知與x軸正方向成，不計粒子的重力，下列說法正確的是（）A.在Ⅰ、Ⅱ區(qū)域內(nèi)粒子做圓周運動的軌跡圓的半徑之比為B.若要將粒子束縛在磁場區(qū)域內(nèi)，環(huán)形區(qū)域大圓半徑R至少為C.從A點射入后第5次經(jīng)過Ⅰ、Ⅱ區(qū)域邊界處的位置為QD.粒子再次以相同的速度經(jīng)過A點的運動時間為〖答案〗BCD〖解析〗A．由可得在Ⅰ、Ⅱ區(qū)域內(nèi)粒子做圓周運動的軌跡圓的半徑之比為故A錯誤；B．帶正電的粒子沿y軸負方向入磁場區(qū)域Ⅰ，從x軸上P點沿x軸正方向射出，可知由幾何關(guān)系可得故B正確；C．如圖所示粒子每次通過邊界，偏角都為α，則則有幾何關(guān)系可知則所以從A點射入后第5次經(jīng)過Ⅰ、Ⅱ區(qū)域邊界處的位置為Q，故C正確；D．粒子每次通過邊界，偏角都為30°，要重新回到A點，偏轉(zhuǎn)次數(shù)為每次偏轉(zhuǎn)運動時間為則粒子再次以相同的速度經(jīng)過A點的運動時間為故D正確。故選BCD第Ⅱ卷（非選擇題共54分）三、非選擇題（本題共5小題，共54分）11.如圖1所示是某興趣小組設(shè)計的一個測量電流表的內(nèi)阻（約為）和一個電池組的電動勢及內(nèi)阻的實驗電路。已知電流表的量程為。他們的實驗步驟如下：①斷開單刀雙擲開關(guān)，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表滿偏；②保持的阻值不變，將單刀雙擲開關(guān)接端，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，當(dāng)?shù)淖柚禐闀r電流表的示數(shù)為；③斷開開關(guān)，將單刀雙開擲關(guān)接端，不斷改變和記錄電阻箱的阻值以及分別與相對應(yīng)的電流表的示數(shù)I；④分別以R和為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)建立平面直角坐標(biāo)系，利用記錄的R和對應(yīng)的進行描點畫線，得到如圖2所示的圖線；⑤通過測量得知該圖線在縱軸上的截距為b、斜率為k。根據(jù)以上實驗操作，回答以下問題：（1）在進行實驗步驟①之前，應(yīng)先將滑動變阻器的滑片置于______（填“左端“中間”或“右端”）。（2）被測電流表的內(nèi)阻_____；測量值與電流表內(nèi)阻的真實值相比較______（填“偏大”“偏小”或“相等”）。（3）被測電池組的電動勢______，內(nèi)阻______。（均用實驗過程中測得的物理量的字母進行表示，電流表內(nèi)阻不可忽略）〖答案〗（1）右端（2）4.8Ω偏?。?）〖解析〗（1）[1]在進行實驗步驟①之前，應(yīng)先將滑動變阻器的滑動端置于電阻最大的位置，即置于最右端位置。（2）[2]由并聯(lián)電阻的特點可知，當(dāng)電流表讀數(shù)為時，電阻箱R的電流為由并聯(lián)電路的特點可知解得[3]當(dāng)將單刀雙擲開關(guān)接M端后，電路的總電阻減小，總電流變大，即總電流大于100mA，而當(dāng)電流表讀數(shù)為52mA時，通過電阻箱的電流將大于48mA根據(jù)可知測得的偏小。（3）[4]根據(jù)閉合電路歐姆定律可得則有，解得，12.在學(xué)習(xí)了多用電表的原理以后，某同學(xué)對自制多用電表產(chǎn)生了興趣。他走進物理實驗室，用一個滿偏電流為3A、內(nèi)阻約為的電流表、滑動變阻器和一節(jié)電動勢為1.5V的干電池組裝一個歐姆表。（1）他首先測量了電流表的內(nèi)阻，另取來一個量程為0~1.5V的電壓表和一個總阻值為999.9Ω的電阻箱，測量電路如圖1所示，閉合開關(guān)S后，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，他測得電流表滿偏時電壓表的讀數(shù)為1.47V，電阻箱的讀數(shù)為，則電流表的內(nèi)阻_____。（2）該同學(xué)設(shè)計了如圖2所示的電路，完成調(diào)試后表盤上1.5mA的刻度對應(yīng)的電阻值為_____。（3）該同學(xué)又從實驗室取來的標(biāo)準(zhǔn)電阻與電流表并聯(lián)，如圖3所示，這相當(dāng)于對圖2中的歐姆表換檔，換檔前后歐姆表的倍率之比為______。（4）該同學(xué)還用圖4改裝了一個歐姆表；當(dāng)未接入時，閉合開關(guān)S，將紅黑表分開時，調(diào)節(jié)可變電阻，使電流表滿偏，然后接入紅、黑表筆之間開始測電阻，下列關(guān)于該歐姆表說法正確的是______。A.電阻刻度的零刻度線在靈敏電流表的右端B.電阻刻度的零刻度線在靈敏電流表的左端C.表盤上的電阻刻度是均勻的D測量電阻后，應(yīng)將開關(guān)S斷開〖答案〗（1）10（2）500（3）（4）BD〖解析〗（1）[1]設(shè)電阻箱的阻值為，則有解得（2）[2]圖2電路，表頭總內(nèi)阻為當(dāng)根據(jù)解得（3）[3]圖3電路，電流表滿偏時，總電流表頭的總內(nèi)阻故換擋前后歐姆表的倍率之比為10：1（4）[4]AB．由圖可知，該電路是利用并聯(lián)分流的特點改裝的。當(dāng)紅黑表筆短接時，電流計被短路了，示數(shù)為0，此歐姆表的零刻度在電流表的左端，A錯誤，B正確；C．利用閉合電路的歐姆定律，表盤刻度是不均勻的，C錯誤；D．測量電阻后，該電路仍閉合，故應(yīng)將開關(guān)S斷開，D正確。故選BD。13.某同學(xué)在學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用后產(chǎn)生想法，設(shè)計了一個簡易的“電磁秤”。如圖1所示，兩平行金屬導(dǎo)軌CD、EF間距為，與電動勢為內(nèi)阻不計的電源、電流表（量程）、開關(guān)S、滑動變阻器（阻值范圍為）相連，質(zhì)量為、電阻為的金屬棒MN垂直于導(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路，回路平面與水平面成角，垂直接在金屬棒中點的輕繩與導(dǎo)軌平面平行，跨過定滑輪后另一端接有秤盤，空間施加垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為，在秤盤中放入待測物體，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)金屬棒平衡時，通過讀取電流表的讀數(shù)就可以知道待測物體的質(zhì)量。已知秤盤中不放物體且金屬棒靜止時電流表讀數(shù)為。其余電阻、摩擦以及輕繩質(zhì)量均不計，重力加速度取。（1）求秤盤的質(zhì)量；（2）求此“電磁秤”的稱量物體的最大質(zhì)量及此時滑動電阻器接入電路的阻值；（3）求為了便于得出秤盤上物體質(zhì)量的大小，請寫出與的表達式并在圖2中作出其與電流表讀數(shù)關(guān)系的圖像。〖答案〗（1）0.03kg；（2）0.145kg，；（3）見〖解析〗〖解析〗（1）秤盤中不放物體時，使金屬棒靜止時電流表讀數(shù)為，對金屬棒根據(jù)平衡條件可得解得（2）當(dāng)電路中的電流最大時，此電子稱稱得的質(zhì)量最大，電路中的最大電流為電流表的量程，即解得對金屬棒以及重物、稱盤根據(jù)平衡條件可得解得（3）電流表示數(shù)與所測物體的質(zhì)量的關(guān)系式為代入數(shù)據(jù)解得圖像如下圖所示14.如圖甲所示，在水平面固定間距為的兩平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌左端連接有阻值為的電阻，右端與水平面成角向上傾斜。兩導(dǎo)軌水平段虛線區(qū)域?qū)挾?、長度內(nèi)存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上的變化磁場。兩導(dǎo)軌傾斜段虛線區(qū)域存在磁感應(yīng)強度大小為，方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場?，F(xiàn)有一根長度為、電阻、質(zhì)量的金屬棒，在時刻從距ab邊界上方處由靜止釋放，時金屬棒在磁場中速度恰好達到最大，時金屬棒剛好離開磁場。在金屬棒運動過程中始終與導(dǎo)軌接觸良好，且與導(dǎo)軌保持垂直，不計導(dǎo)軌電阻及摩擦，重力加速度取。（1）求金屬棒到達磁場ab邊界時速度大小；（2）求金屬棒在磁場中的最大速度及剛達到最大速度時金屬棒兩端