2023-2024学年湖北省武汉三中高二（上）月考物理试卷（12月份）
一、选择题：本题共10小题。每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。
1．（4分）如图，图中的粒子不计重力，下列说法不正确的是（ ）
A．甲图要增大粒子的最大动能，可增大磁感应强度B
B．乙图是磁流体发电机，可判断出A极板是发电机的负极
C．丙图中若载流子带负电，稳定时D板电势高
D．丁图可以判断基本粒子的电性，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
2．（4分）如图所示，两平行长直导线A、B垂直纸面放置，两导线中通以大小相等、方向相反的电流，P、Q两点将两导线连线三等分，已知P点的磁感应强度大小为B1，若将B导线中的电流反向，则P点的磁感应强度大小为B2，则下列说法不正确的是（ ）
A．A、B两导线中电流反向时，P、Q两点的磁感应强度相同
B．A、B两导线中电流同向时，P、Q两点的磁感应强度相同
C．若将B导线中的电流减为零，P点的磁感应强度大小为
D．若将B导线中的电流减为零，Q点的磁感应强度大小为
3．（4分）一匝数为10的线圈置于磁场中，穿过线圈的磁通量为Φ，现将该线圈的匝数增为100，其他条件不变，则穿过该线圈的磁通量为（ ）
A． B．Φ C．10Φ D．100Φ
4．（4分）赤道附近一根直立旗杆因上空带负电云层靠近，遭受雷击，则当雷电通过旗杆时地球磁场对旗杆的安培力方向为（ ）
A．向西 B．向南 C．向东 D．向北
5．（4分）金属棒MN两端用细软导线悬挂于a、b两点，其中间一部分处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，静止时MN平行于纸面，如图所示。若金属棒通有从M向N的电流，此时悬线上有拉力。为了使拉力等于零，下列措施可行的是（ ）
A．减小电流
B．将电流方向改为从N流向M
C．将磁场方向改为垂直于纸面向外，并减小磁感应强度
D．将磁场方向改为垂直于纸面向外，同时将电流方向也改为从N流向M并增大电流强度
6．（4分）如图所示，电源电动势E＝7V、内阻r＝2Ω，电阻R＝R1＝R2＝5Ω，R3＝10Ω，电流表为理想电表，电容器的电容C＝6μF。闭合开关S，电路稳定后，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数为0.67A
B．R3两端的电压为5V
C．电容器所带的电量为：3×10﹣5C
D．若S断开通过R2的电荷量为7.5×10﹣6C
7．（4分）在如图所示的电路中，两个灯泡均发光，当滑动变阻器R的滑动触头向下滑动时，则（ ）
A．A灯变暗 B．B灯变亮
C．电源的输出功率减小 D．电源的工作效率增大
（多选）8．（4分）如图甲，移动滑动触头可以改变电源的路端电压，在图乙所示的P﹣U图像中，三条曲线1、2、3分别为电源消耗的功率、电源的内阻消耗的功率、电源的输出功率与路端电压的关系，则（ ）
A．电源的电动势为6V
B．电源的内阻为1Ω
C．滑动变阻器的最大阻值为1Ω
D．电源的最大输出功率为2.25W
（多选）9．（4分）如图所示，直角三角形ABC区域内（含边界）存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，顶点A处有一离子源，沿AC方向同时射出一群速度大小不同的正离子，离子的质量均为m、电荷量均为q，已知∠BAC＝30°，BC边长为L，不计离子的重力及离子间的相互作用力，则下列说法正确的是（ ）
A．从AB边界射出的离子，一定同时平行射出
B．从BC边界射出的离子在磁场中运动的时间均不小于
C．从BC边界射出的离子的速度均不小于
D．当某离子垂直于BC边界射出时，磁场中的所有离子都在与AB边界成15°角的一条直线上
（多选）10．（4分）如图所示，空间内存在足够大范围的匀强电场（图中未画出），有一带电小球沿虚线做匀速直线运动。空气阻力不计，则下列说法正确的是（ ）
A．小球一定带正电
B．小球所受电场力方向一定竖直向上
C．小球运动过程中电势能一定减小
D．小球运动过程中电势可能增大
二．实验题（共2小题，满分16分）
11．（6分）一同学测量某干电池的电动势和内阻。
（1）图1所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处 。
（2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表：
R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0
I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26
/A﹣1 6.7 5.9 5.3 4.5 3.8
根据表中数据，在图2方格纸上作出R关系图象。由图象可计算出该干电池的电动势为 V；内阻为 Ω。
（3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100mV内阻很大的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱，当电流表的示数为0.33A时，电压表的指针位置如图3所示，则该干电池的电动势应为 V；内阻应为 Ω。
12．（10分）为了粗略测量电阻，某同学用量程为60mA的毫安表、电动势为9V的电池、0﹣999.9Ω的电阻箱制作了一块简易欧姆表电路如图所示。
（1）图中与毫安表相连的表笔是 表笔（填“红”或“黑”）；
（2）调整欧姆零点之后用该表测量某电阻，毫安表读数为15.0mA，则待测电阻阻值为 Ω；
（3）我们可以通过在毫安表两端并联一个电阻其余电路均不变来改变欧姆表的倍率，请问并联电阻后欧姆表的倍率将 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
三．解答题（共3小题，满分44分）
13．（12分）图为一电流表的原理示意图。质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度。
（1）若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？
（2）若k＝2.0N/m，0.20m，0.050m，B＝0.20T，此电流表的量程是多少？（不计通电时电流产生的磁场的作用）
（3）若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？
14．（15分）如图所示，P、Q两个平行金属板之间的电压为U，AC上方为垂直纸面向外的匀强磁场，下方是一个电场强度大小未知的匀强电场，电场方向平行于AC，且垂直于磁场方向。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电粒子（重力不计）从靠近P板的S点由静止开始做加速运动，经小孔M沿垂直于磁场方向进入匀强磁场中，速度方向与边界线的夹角θ＝60°，运动一段时间后，粒子恰好从小孔D垂直于AC射入匀强电场，最后打在N点。已知AD＝L，AN＝2L，求：
（1）粒子从小孔M刚进入磁场时的速度大小v；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）电场强度E的大小。
15．（17分）如图所示，在绝缘光滑水平桌面上有一正方形区域MNPQ内分布有E＝10N/C的匀强电场和B＝1T的匀强磁场，对角线MP是电磁场的分界线，现有一质量为m＝2×10﹣5kg、电荷量为a＝+2×10﹣5C的小球从M点以v＝1.5m/s的速度沿MN射入，从MP上一点进入电场，经过电场发生偏转后，恰能到达P点。求：
（1）小球从M运动至P的总时间；
（2）正方形对角线MP的长度。
2023-2024学年湖北省武汉三中高二（上）月考物理试卷（12月份）
答案与解析
一．选择题（共10小题，满分40分，每小题4分）
1．【解答】解：A．当粒子的动能达到最大时，其在D形盒中的做圆周运动的半径为D形盒的半径，故有
解得
粒子的最大动能与电压U无关，增大D形盒半径R和磁感应强度B可以增大粒子的动能，故A正确；
B．当带有正负粒子的等离子体通入两板间时，根据左手定则，带正电的离子向下偏转，负离子向上偏转，所以B板相当于电源正极，A板是发电机的负极，故B正确；
C．丙图中若载流子带负电，根据左手定则可知负电荷向C板偏转，则稳定时D板电势高，故C正确；
D．丁图是速度选择器，它只能选择速度为的粒子沿直线匀速通过，但并不能判断电性，故D错误。
本题选不正确的，故选：D。
2．【解答】解：A、根据对称性可知，A、B两导线中电流反向时，P、Q两点的磁感应强度相同，故A正确；
B、AB两导线中电流同向时，P、Q两点的磁感应强度大小相等，方向相反，故B错误；
C、设A导线中电流在P点产生的磁场磁感应强度大小为BA，B导线中电流在P点产生的磁场磁感应强度大小为BB，两导线中通以大小相等、方向相反的电流时，B1＝BA+BB，若将B导线中的电流反向，则B2＝BA﹣BB，求得BA，BB，若将B导线中的电流减为零，P点的磁感应强度大小为，故C正确；
D、若将B导线中的电流减为零，Q点的磁感应强度大小为，故D正确。
本题选错误的，故选：B。
3．【解答】解：磁通量形象的说是穿过某个线圈的磁感线条数，与匝数无关，故线圈有10匝时磁通量为φ，增加为100匝时磁通量依然是φ，不变，故B正确，ACD错误；
故选：B。
4．【解答】解：当带有负电的乌云经过旗杆上方时，旗杆开始放电形成瞬间电流，负电电荷从上而下通过旗杆，所以电流的方向为从下而上，磁场的方向从南向北，由左手定则可知，雷电通过旗杆时地球磁场对旗杆的安培力方向为向西，故BCD错误，A正确。
故选：A。
5．【解答】解：AB、当棒中通有由M流向N的电流时，根据左手定则，可知安培力方向向上，悬线有拉力，根据平衡有：2T+BIL＝mg，可知要使拉力减小为零，增大安培力，即增大磁感应强度或增大电流强度即可，若仅将电流方向改为从N流向M，安培力反向，拉力变得更大，故AB错误；
C、若将磁场方向改为垂直于纸面向外，并减小磁感应强度，会使安培力方向向下，并逐渐减小，拉力变得更大，故C错误；
D、若将磁场方向改为垂直于纸面向外，同时将电流方向也改为从N流向M并增大电流强度，安培力方向向上且安培力增大，绳子拉力减小可以等于零，故D正确。
故选：D。
6．【解答】解：A、闭合开关S，电路稳定后，外电路总电阻为R总Ω＝5Ω，电流表示数为IA＝1A，故A错误；
B、R3两端的电压等于路端电压，为U＝IR总＝1×5V＝5V，故B正确；
C、闭合开关S，电路稳定后，电容器的电压等于R1两端的电压，为U1U5V＝2.5V，电容器所带的电荷量为Q＝CU1＝6×10﹣6×2.5C＝1.5×10﹣5C，故C错误；
D、若S断开，电容器放电，相当于电源，R2与R3串联后再与R1并联，通过R2、R3的电流与R1的电流之比为
结合Q＝It，得通过R1与R2的电荷量之比Q1：Q2＝I1：I23＝3：1，所以通过R2的电荷量为Q2Q1.5×10﹣5C＝3.75×10﹣6C，故D错误。
故选：B。
7．【解答】解：AB、当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，根据全电路欧姆定律得知，总电流I变小，A灯的电压UA＝E﹣I（R1+r），I变小，UA变大，A灯变亮。流过B的电流IB＝I﹣I2，I变小，I2变大，则IB变小，B灯变暗，故AB错误；
C、由于外电阻与电源的内阻大小关系未知，无法判断电源的输出功率如何变化，故C错误；
D、电源的工作效率η100%100%100%，外电路总电阻R增大，电源的工作效率增大，故D正确。
故选：D。
8．【解答】解：AB．电源消耗的总功率
由曲线1可知：，
解得：E＝3V，r＝1Ω，故A错误、B正确；
C、当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，图像3可知，外电压等于1.5V，电源内阻和电源输出功率相等，此时外电阻等于1Ω，外电阻越大，外电压越大，可知滑动变阻器的最大阻值大于1Ω，故C错误；
D、电源的最大输出功率W＝2.25W，故D正确。
故选：BD。
9．【解答】解：A、离子在磁场中做匀速圆周运动，从AB边界射出的离子，其轨迹如下图所示：
由题意可知，离子的入射角度相同，出射角也相同，则从AB边界射出的离子速度方向均相同，即平行射出。速度方向偏转角度均为60°，轨迹的圆心角也均为60°，由于所有粒子质量，电量均相同，可知所有粒子的运动周期均相同，离子在磁场中的运动时间也相同，故离子会同时平行射出，故A正确；
B、由洛伦兹力提供向心力得：qvB＝m，离子运动周期T
在B点射出的离子的轨迹圆心角为60°，在磁场中运动的时间为等于周期的，即，从BC边界射出的离子，运动轨迹的圆心角α≤60°，所以从BC边界射出的离子在磁场中运动的时间，故B错误；
C、当离子从BC边界射出时，从B点射出的离子运动半径最小，速度也最小，则离子从B点射出时，由几何关系可知，离子的运动半径为r＝ABBCL
由qvB＝m，可得
故从BC边界射出的离子的速度应该不小于，故C正确；
D．同一时刻沿同个方向射出不同速度大小的离子，由于周期相同，则经历相同的时间，转过相同圆心角的离子在同一条直线上，当某离子垂直于BC边界射出时，由几何关系可知，此时离子转过的圆心角为30°，根据弦切角等于圆心角的，可知此时所有离子在与AC边界成15°角的一条直线上，即在∠BAC的角平分线上，与AB边界也成15°角，故D正确。
故选：ACD。
10．【解答】解：AB．带电小球沿虚线做匀速直线运动，受力平衡，可知电场力方向一定竖直向上，如图所示
但不知道电场方向，所以不能确定小球带电性质，故A错误，B正确；
CD．小球运动方向无法确定，故电势能及电势变化无法确定，故C错误，D正确。
故选：BD。
二．实验题（共2小题，满分16分）
11．【解答】解：（1）由图可知，该同学将连接最后一根线前，电阻箱不能为零，应使其阻值调至最大；同时实验前开关应断开；
（2）根据描点法可得出对应的图象如图所示：
根据闭合电路欧姆定律可知，I，变形可得：R＝Er；
由图可知，电源电动势：E＝k1.38V，电源内阻：r＝1.2Ω；
（3）本实验相当于采用的是相对电源的电流表内接法，故测量结果中电动势是准确的，故电动势为1.38V；
内电阻的结果中包含电流表内阻；由图可知，电压表示数为66mV，由欧姆定律可知，电流表内阻RA0.2Ω，故电源内阻为1.2﹣0.2＝1.0Ω；
故答案为：（1）开关未断开，电阻箱阻值为零；（2）图象如图所示；1.38；1.2；（3）1.38；1.0。
12．【解答】解：（1）电流由红表笔流入电表，则图中与毫安表相连的表笔是为红表笔。
（2）欧姆调零时中值电阻为：
根据闭合电路的欧姆定律可知：
（3）在毫安表两端并联一个电阻后，红黑表笔短接调零时，毫安表满偏时，电路中总电流大于Ig，电路总电阻变小，即中间刻度值变小，倍率变小；
故答案为：（1）红；（2）450；（3）变小
三．解答题（共3小题，满分44分）
13．【解答】解：（1）为使指针有示数，金属棒所受安培力向下，因此电流从M流向N，M端接正极。
（2）设弹簧的伸长为Δx，则有mg＝kΔx
设满量程时通过MN的电流强度为Im，则有BImmg＝k（Δx）
联立并代入数据得Im＝2.5A
（3）设量程扩大后，磁感应强度变为B′，则有2B'Immg＝k（Δx）
解得B'
代入数据得B'＝0.1T
答：（1）若要电流表正常工作，MN的M端接正极；
（2）若k＝2.0N/m，0.20m，0.050m，B＝0.20T，此电流表的量程是2.5A；
（3）若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为0.1T。
14．【解答】解：（1）粒子在电场中加速，由动能定理得：
可得带电粒子从小孔M沿垂直于磁场方向进入磁场的速度大小：
（2）画出粒子运动的轨迹如图所示（O为粒子在磁场中圆周运动的圆心）
设粒子在磁场中圆周运动的半径为r，由几何关系可知：r+rcos60°＝AD＝L
整理解得：
粒子在磁场中圆周运动洛伦兹力充当向心力：
解得磁感应强度的大小：
（3）粒子在电场中类平抛运动，加速度为a，由牛顿第二定律得：
水平方向：2L＝vt
竖直方向：
解得电场强度的大小：
答：（1）粒子从小孔M刚进入磁场时的速度大小v为；
（2）磁感应强度B的大小为；
（3）电场强度E的大小为。
15．【解答】解：（1）根据小球进入磁场后做匀速圆周运动，所以：
代入数据解得：R＝1.5m
由几何关系可得：s
小球进入电场后做类平抛运动，即为：
由于竖直与水平方向发生的位移一样，故有：
代入数据解得：t2＝0.3s
那么，从M到P的总时间为：t＝t1+t2
（2）由几何关系得：m
答：（1）小球从M运动至P的总时间为；
（2）正方形对角线MP的长度为m。
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