江西省吉安市井冈山市宁冈中学2023届高三物理上学期一模试题（Word版附解析）

宁冈中学高2023届一模

物理试卷（分卷）

选考理科-分卷的同学，试卷分数将按照百分比计入总分

一、选择题(1-8为单选，9-12为多选，每空4分，共48分)

1．空间中存在方向未知、磁感应强度大小为的匀强磁场，距离为的两直导线平行固定在绝缘水平面上，当两直导线中分别通以大小相等、方向如图所示的电流时，发现在水平面上方到两直导线的距离都为的点的磁感应强度恰好为零。若仅改变其中一根通电直导线中电流的方向，则点的磁感应强度大小变为（　　）

A． B． C． D．

2．一个半径为R的均匀导电金属圆环放置在粗糙的水平绝缘桌面上，现加上一方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场，如图所示（俯视图）。将金属圆环接入电路中，干路电流为I，接入点a、b是圆环直径上的两个端点。金属圆环始终处于静止状态，则（   ）

A．当电流为I时，金属圆环上半部分受到的安培力大小为丁πBIR

B．当电流为I时，金属圆环受到的安培力大小为BIR

C．增大干路电流，金属圆环对桌面的压力增大

D．增大干路电流，金属圆环对桌面的摩擦力增大

3．电磁流量计的管道内没有任何阻碍液体流动的结构，常用来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量。如图所示是电磁流量计的示意图，空间有垂直纸面向里的匀强磁场。在管中的液体里注入离子，当液体流过磁场区域时，测出管壁上M、N两点间的电势差U，就可以测出管中液体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。已知磁场的磁感应强度为B，管道的直径为d。（　　）

A．管中液体的流量 B．离子的浓度越大，测出的U越大

C．若注入正离子，M电势高于N点电势 D．若注入负离子，M电势高于N点电势

4．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30°角从原点垂直射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比为（　　）

A．2：1 B．1：2 C．1： D．1：15

5．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，可用来加速带电粒子，其原理如图所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙．下列说法正确的是（     ）

A．粒子从磁场中获得能量

B．粒子在磁场中运动的周期越来越小

C．加速电场的周期随粒子速度增大而增大

D．粒子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关

6．下图是某质谱仪的工作原理示意图，该质谱仪由粒子源（未画出）、加速电场、静电分析器和磁分析器组成。已知静电分析器的四分之一圆弧通道半径为R，通道内有一方向均指向圆心O的均匀辐向电场，且与圆心O等距的各点电场强度大小相等；磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，PQ为胶片。现位于A处的粒子源发出电量相等、质量不等、速率不等的带电粒子，经加速电压U加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，离开P点后进入磁分析器，最终打在胶片上的某点。不计粒子的重力，下列判断正确的是（　　）

A．从P点进入磁场的粒子速率一定相等 B．从P点进入磁场的粒子动量一定相等

C．打到胶片上同一点的粒子质量一定相等 D．打到胶片上的位置距离P点越远，粒子比荷越大

7．如图所示，圆形区域的圆心为，区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，为圆的直径，从圆上的点沿方向，以相同的速度先后射入甲、乙两个粒子，甲粒子从点离开磁场，乙粒子从点离开磁场．已知，不计粒子受到的重力，下列说法正确的是（　　）

A．乙粒子带正电荷

B．乙粒子与甲粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为

C．乙粒子与甲粒子的比荷之比为

D．乙粒子与甲粒子在磁场中运动的时间之比为

8．如图所示，金属板M、N正对水平放置，相距为d，绝缘水平挡板P与M、N的尺寸相同，N接地（接地电势为零），M板的电势为（>0），N、P间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B；质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子自N的左上方、距离N为h的位置由静止释放，通过小孔S后粒子恰好不能打到挡板P上，不计粒子重力，则粒子通过小孔时的速度大小v和N、P间的距离L分别为（　　）

A．， B．，

C．， D．，

9．如图所示，穿过光滑动滑轮的轻绳两端分别固定在M、N两点，质量为m的物块通过轻绳拴接在动滑轮的轴上，给物块施加一个水平向左的拉力F，系统静止平衡时，滑轮到固定点M、N的两部分轻绳与水平方向的夹角分别为53°和37°，滑轮质量忽略不计，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。下列说法正确的是（　　）

A．跨过滑轮的轻绳中的张力大小为

B．作用在物块上的水平拉力大小为mg

C．物块与滑轮间的轻绳中的张力大小为

D．物块与滑轮间的轻绳与竖直方向夹角的正切值为

10．如右图所示的电路，A、B、C为三个相同的灯泡，其电阻大于电源内阻，当变阻器的滑动触头P向上移动时（　　）

A．A灯变亮，B灯和C灯都变暗

B．A灯变亮，B灯变暗，C灯变亮

C．电源的总电功率增大

D．电源的效率降低

11．如图所示，真空中xOy平面内有一束宽度为d的带正电粒子束沿x轴正方向运动，所有粒子为同种粒子，速度大小相等，在第一象限内有一方向垂直xOy平面的有界匀强磁场区（图中未画出），所有带电粒子通过磁场偏转后都会聚于x轴上的a点．下列说法正确的是（      ）

A．磁场方向一定是垂直xOy平面向里

B．所有粒子通过磁场区的时间相同

C．所有粒子在磁场区运动的半径相等

D．磁场区边界可能是圆，也可能是圆的一部分

12．如图所示，在平行板电容器极板间有电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场和磁感应强度为B1、方向垂直纸面向里的匀强磁场．左右两挡板中间分别开有小孔S1、S2，在其右侧有一边长为L的正三角形匀强磁场，磁感应强度为B2，方向垂直纸面向里，磁场边界ac中点S3与小孔S1、S2正对．现有大量的带电荷量均为+q、而质量和速率均可能不同的粒子从小孔S1水平射入电容器，其中速率为v0的粒子刚好能沿直线通过小孔S1、S2．粒子的重力及各粒子间的相互作用均可忽略不计．下列说法正确的是

A．v0一定等于

B．在电容器极板中向上偏转的粒子的速度一定满足

C．质量的粒子都能从ac边射出

D．能打在ac边的所有粒子在磁场B2中运动的时间一定都相同

二、实验题(每空2分，共16分)

13．为描绘一只规格为“2.8V，1.6W”的小灯泡的伏安特性曲线某同学准备了以下器材：

A．干电池组E（电动势3V）

B．滑动变阻器R（最大电阻）

C．电流表（量程0.6A，内阻约）

D．电流表（量程3A，内阻约）

E.电压表（量程3V内阻约）

F.电压表（量程15V，内阻约）

G.开关一个导线若干．

（1）实验应选用的电压表是________，电流表是________．（填器材前的字母序号）

（2）测量电路应采用电流表________（填“内接”或“外接”）法．

（3）如图甲，作出的I-U图像中________（填“a”、“b”或“c”）线比较符合小灯泡的伏安特性曲线．

14．在电学实验中，由于电压表、电流表内阻的影响，使得测量结果总存在系统误差。某校课外研究性学习小组进行了消除系统误差的探究实验，下面是一个实例：某探究小组设计了如图1所示的电路，该电路能够测量待测电源的电动势E和内阻r，辅助电源的电动势为E′、内阻为r′，A、B两点间有一灵敏电流计G。实验步骤如下：

①闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R和R′，使灵敏电流计的示数为零，读出电流表和电压表的示数I1和U1；

②改变滑动变阻器R、R′的阻值，重新使灵敏电流计的示数为零，读出电流表和电压表的示数I2和U2；

③重复步骤②，分别记录电流表和电压表的示数。

④根据电流表和电压表的示数，描点画出U­I图象如图2所示。

回答下面问题：

（1）根据步骤①和②测得的数据得到待测电源的电动势和内阻的表达式分别为E＝________、r＝________。

（2）根据画出的U­I图象得到待测电源电动势E＝______、r＝________（保留一位小数）。

三、解答题(共36分)

15．如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关S后，标有“8 V，12 W”的灯泡恰能正常发光，电动机M的内阻R0＝4 Ω，求：

（1）电源的输出功率P出；

（2）10 s内电动机产生的热量Q；

（3）电动机的机械功率。

16．如图所示，半径的竖直固定光滑圆轨道与水平地面相切于B点，在水平地面上距B点处的A点放一质量的小物块，小物块与水平地面间的动摩擦因数。小物块在倾角的斜向上拉力F作用下，由静止向B点运动，当运动到B点时撤去F，小物块沿圆轨道上滑，且恰能到圆轨道最高点C，圆轨道的圆心为O，P为圆轨道上与圆心等高的位置。（重力加速度）求：

（1）小物块在B点的速度的大小；

（2）拉力F的大小；

（3）小物块在P点时对轨道的压力大小。

17．如图所示，平面直角坐标系xOy被三条平行的分界线分为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域，每条分界线均与y轴平行，区域I、Ⅱ分界线为y轴，区域I中有方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场；区域Ⅱ宽度为d，其中有方向沿y轴负向的匀强电场；区域Ⅲ为真空区域；区域Ⅳ中有方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为3B的匀强磁场。现有不计重力的两粒子，粒子1带正电，以速度大小v1从点M（，0），与x轴正方向夹角为60°射入磁场区域I；粒子2带负电，以一定大小的速度，在N点沿v1反方向射入磁场区域I，两粒子初速度方向沿同一条直线.两粒子恰在同一点P（图中未画出）垂直分界线进入区域Ⅱ；随后粒子1以与y轴负向夹角为30方向进入区域Ⅲ；粒子2以与y轴正方向夹角为60°进入区域Ⅲ，最后两粒子均在第二次经过区域Ⅲ、Ⅳ分界线时在同一点Q（图中未画出）被引出，不计两粒子之间的作用力。求：

（1）MN两点间距离；

（2）电场强度E的大小；

（3）粒子1与粒子2在区域Ⅱ中的运动时间之比；

（4）区域Ⅱ宽度S。

1．B

【详解】由几何关系可知，两导线与P点的连线相互垂直，则由安培定则可知两导线在P点的磁场方向如图

由题意可知

其中B0方向水平向左；若仅改变其中一根通电直导线中电流的方向，则点的磁感应强度大小变为

故选B。

2．D

【详解】A．当电流为I时，金属圆环上半部分受到的安培力大小为 ，选项A错误；

B．当电流为I时，金属圆环上下两部分受到的安培力均为BIR且方向相同，则金属环受到的安培力大小为2BIR，选项B错误；

CD．由左手定则可知，金属环所受的安培力方向沿水平方向，则增大干路电流，安培力变大，但金属圆环对桌面的压力不变，金属圆环对桌面的摩擦力增大，选项C错误，D正确；故选D.

3．A

【详解】A．导电液体流过磁场区域稳定时，电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡，则有

解得

流量

故A正确；

B．根据

得

可知B错误；

C．若注入正离子，由左手定则可知，正离子向下偏转，则N电势高于M点电势，故C错误；

D．若注入负离子，由左手定则可知，负离子向上偏转，则N电势高于M点电势，故D错误。

故选A。

4．A

【详解】电子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，轨迹如图所示

可得

再有，联立上式可得

由于两个电子带电量相同，可得两个电子的运动周期相等；

正电子从y轴上射出磁场时，根据几何知识可得，速度与y轴的夹角为，其轨迹对应的圆心角为，则正电子在磁场中运动时间为

同理可知，负电子以入射时，从x轴离开磁场时，速度方向与x轴的夹角为，则轨迹对应的圆心角为，则负电子在磁场中运动时间为

所以正电子与负电子在磁场中运动时间之比为

故选A。

5．D

【详解】A、粒子在磁场中运动时洛仑磁力不做功，所以粒子在磁场中运动时动能没有变化，则能量也没有发生变化，故A错；

B、粒子在回旋加速器中的运动周期 ，周期T保持不变，故B错；

C、 加速电场的周期和粒子在磁场中运动的周期是相等的，由于在磁场中运动的周期不变，所以加速电场的周期也不变，故C错；

D、由 知粒子从加速器中出来的最大速度由回旋加速器的半径决定，所以粒子的动能和加速电压的大小无关，故D正确；

综上所述本题答案是：D

6．C

【详解】A． 由题意可知，位于A处的粒子源发出电量相等、质量不等、速率不等的带电粒子，经加速电压U加速的过程中，根据动能定理可得

解得

在圆弧中，由于电场力不做功，可知，从P点进入磁场的粒子速率不一定相等，A错误；

B．由题意可知，位于A处的粒子源发出电量相等、质量不等、速率不等的带电粒子，经加速电压U加速的过程中，根据动能定理可得

解得

由于位于A处的粒子源发出电量相等、质量不等、速率不等的带电粒子，则可得从P点进入磁场的粒子动量不一定相等，B错误；

C．粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力，则有

解得

离开P点后进入磁分析器，最终打在胶片上的某点与P点的距离为

由于粒子的电荷量相同，则可知打到胶片上同一点的粒子质量一定相等，C正确；

D．粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力，则有

解得

离开P点后进入磁分析器，最终打在胶片上的某点与P点的距离为

可知，打到胶片上的位置距离P点越远，质量越大，粒子比荷越小，D错误。

故选C。

7．C

【详解】A．根据左手定则可知，乙粒子带负电，故A错误；

B．粒子的轨迹如图

设圆形磁场的半径为R，有几何关系可知甲的半径为

乙的半径为

则乙粒子与甲粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为

故B错误；

C．由

可得乙粒子与甲粒子的比荷之比为

故C正确；

D．粒子在磁场中运动时间为

其中为速度的偏转角，则乙粒子与甲粒子在磁场中运动的时间之比为

故D错误。

故选C。

8．A

【详解】由题意可知，M、N间的电场方向竖直向下，场强大小为

设粒子第一次到达N时的速度大小为v，由动能定理可得

联立解得

粒子恰好不能打到挡板P上，由几何关系可知，粒子在磁场中运动的半径与N、P间的距离相等，由牛顿第二定律与圆周运动公式可得

解得

故选A。

9．AB

【详解】AB．把动滑轮及物块看做一个整体，设跨过滑轮的轻绳中的张力大小为，整体在竖直方向平衡，则有

求得

水平方向上，有

求得作用在物块上的水平拉力大小为

故AB正确；

CD．对物块隔离受力分析，则由平衡条件可得物块与滑轮间的轻绳中的张力大小为

由数学知识可知显然物块与滑轮间的轻绳中的张力与竖直方向成，则

故CD错误。

故选AB。

10．BCD

【详解】ABC．当变阻器R的滑臂P向上移动时，电阻减小，总电阻减小，总电流增大，所以A灯变亮，且电源输出功率增大，而根据

可知，路端电压降低，所以B灯变暗，流过B灯的电流减小，又因为C灯电流为

所以流过C灯的电流增大，C灯变亮，故A错误，BC正确。

D．由效率公式

可知，随着外电阻减小，电源效率降低，故D正确。

故选BCD。

11．CD

【详解】A．由题意可知，正粒子经磁场偏转，都集中于一点a，根据左手定则可有，磁场的方向垂直平面向外，故A错误；

B．由洛伦兹力提供向心力，可得，而运动的时间还与圆心角有关，因此粒子的运动时间不等，故B错误；

C．由洛伦兹力提供向心力

可得

由于同种粒子，且速度大小相等，所以它们的运动半径相等，故C正确；

D．所有带电粒子通过磁场偏转后都会聚于x轴上的a点，因此磁场区边界可能是圆，也可能是圆弧，故D正确．

12．ABC

【详解】当正粒子向右进入复合场时，受到的电场力向下，洛伦兹力方向向上，如果大小相等，即，解得，就会做匀速直线运动，A正确；正粒子向上偏转是因为向上的洛伦兹力大于向下的电场力，即，B正确；设质量为的粒子的轨迹刚好与bc边相切，如图所示，由几何关系得，而，解得，所以的粒子都会从ac边射出，C正确；质量不同的粒子在磁场中运动的周期不同，所以在磁场中运动的时间不同，D错误．

【点睛】粒子在加速电场中，电场力做功，由动能定理求出末速度v；粒子从进入磁场到从AP间离开，根据半径公式，周期公式结合几何关系即可求解；粒子从进入磁场到从AP间离开，画出运动轨迹，找出临界状态，根据半径公式结合几何关系即可求解．

13．     E     C     外接     a

【详解】（1）[1] [2]灯泡额定电流：，电流表选择C,灯泡额定电压为2.8V，电压表应选择E；

（2）[3]由题意可知，电压表内阻远大于灯泡电阻，而电流表内阻与灯泡的电阻相差不大，则电流表应采用外接法，描绘灯泡伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；

（3）[4]灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大，U-I图线的斜率随U、I的增大而增大，则I-U图线的斜率随I、U的增大而减小由图示图线可知：a正确，b、c错误．

14．               1.5     1.0

【详解】（1）[1][2]灵敏电流计的示数为零，知A、B两点的电势差为0，则A、B两点电势相等，此时电压表读数等于电源的外电压，电流表示数为通过电源的电流，改变滑动变阻器、的电阻，重新使得灵敏电流计的示数为零，电流表和电压表的示数为I2和U2；根据

联立解得

（2）[3][4]根据

可知，在U­I图象中斜率的绝对值表示电源内阻，截距表示电源电动势可知

15．（1）16 W；（2）10 J；（3）3 W

【详解】(1)由题意知，并联部分电压为

U＝8 V

故内电压为

U内＝E－U＝2 V

总电流

电源的输出功率

P出＝UI＝16 W

(2)流过灯泡的电流

则流过电动机的电流

I2＝I－I1＝0.5 A

电动机的热功率

P0＝I22R0＝1 W

  10s内电动机产生的热量

Q＝P0t＝10 J

(3)电动机的总功率

P＝UI2＝4W

电动机的机械功率

P机＝P－P0＝3W

16．（1）；（2） ； （3）

【详解】（1）小物块恰能到圆轨道最高点时，物块与轨道间无弹力。设最高点物块速度为，

由

得

物块从B运动到C，由动能定理得

解得

（2）物块从A到B过程分析

解得

（3）物块从P到C由动能定理

解得

在P点由牛顿第二定律

解得

根据牛顿第三定律可知，小物块在P点对轨道的压力大小为

17．（1）；（2）；（3）1：1；（4）

【详解】如图所示

（1）因为粒子1和粒子2在同一点垂直分界线进入区域Ⅱ，所以粒子1在区域Ⅰ运动半径为

粒子2在区域I运动半径为R2，由几何关系知

则

（2）两粒子进入电场中都做类平抛运动，区域Ⅱ的宽度为d，出电场时，对粒子1沿电场方向的运动有

又

所以

（3）粒子2经过区域Ⅱ电场加速获得的速度大小为

对粒子2在电场中运动有

又

所以

所以

又

所以

（4）粒子1经过区域Ⅲ时的速度大小为

有

粒子2经过区域Ⅲ时的速度大小为

有

两粒子要在区域Ⅳ运动后到达同一点引出，O3圆对应的圆心角为60°，O4圆对应的圆心角为120°

所以