汉寿县2022-2023学年高二下学期2月段考
物理试题
时量75分钟 总分100分
一、单选题（4x6=24）
1．一闭合矩形导线框在匀强磁场中（磁感线未画出）运动，则下列图示中线框中能产生感应电流的是（ ）
A． B． C． D．
2．位于长沙市贺龙体育广场附近的摩天轮是国内五大最具特色的摩天轮之一。摩天轮悬挂透明座舱，人坐在舱内随旋转座椅一起做匀速圆周运动。以下说法正确的是 （ ）
A．转动过程中，人的动量不变 B．转动一圈，人所受合力的冲量不为零
C．转动到最高点时，人所受合力为零 D．转动一圈，人所受重力的冲量不为零
3．如图所示，在真空中固定两个等量异种点电荷＋Q和－Q，图中O点为两点电荷连线的中点，P点为其连线上靠近－Q的一点，MN为过O点的一条线段，且M点与N点关于O点对称，则下列说法正确的是( )
A．同一个试探电荷在M、N两点所受的电场力相同
B．M、N两点的电势相同
C．将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中，电荷的电势
能先增大后减小
D．只将－Q移到P点，其他点在空间的位置不变，则O点的电势升高
4．在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的离子P+和P3+，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，有一定的宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子P+在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子P+和P3+ （ ）
A．在磁场中运动的半径之比为3∶1
B．在电场中的加速度之比为1∶1
C．在磁场中转过的角度之比为1：2
D．离开电场区域时的动能之比为1：
5．如图所示，平行板电容器与电压为的直流电源始终连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的点恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则 （ ）
A．带电油滴将会沿竖直方向向上运动 B．点的电势将会降低
C．两极板间的电势差变小 D．电容器的电容减小，极板的带电荷量保持不变
6．如图所示，电荷量为＋q的点电荷与均匀带－Q电荷的圆盘的圆心相距3d，图中A、O、B和点电荷四点共线，且该直线垂直于圆盘所在平面。若A点的电场强度为0，则B点的电场强度 （ ）
A．大小为，方向沿AB方向 B．大小为，方向沿BA方向
C．大小为，方向沿AB方向 D．大小为，方向沿BA方向
二、多选题(6X4=24)
7．(多选)如图所示，质量为m、长度为l的金属棒放置在横截面为圆弧的光滑轨道上，轨道处在竖直平面内，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中，当金属棒通有垂直纸面向外的电流I时，金属棒静止于曲面某点，该点与圆心连线和水平线的夹角为θ，重力加速度为g.则下列说法正确的是 ( )
A．匀强磁场的方向竖直向上 B．匀强磁场的方向竖直向下
C．磁感应强度大小为 D．磁感应强度大小为
8．(多选)如图1所示，为定值电阻，为滑动变阻器（最大阻值25Ω），现闭合电路中的开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最左端滑到最右端的过程中，由电表的测量数据得到图线如图2所示（电表均为理想电电表）。则下列说法正确的是 （ ）
A．电源电动势为4V
B．电源内电阻的阻值为10Ω
C．电源的最大输出功率为1.8W
D．滑动变阻器的最大功率为0.9W
9．(多选)如图所示，光滑水平直轨道上有三个质量均为m=3kg静止放置的物块A、B、C，物块B的左侧固定一轻弹簧（弹簧左侧的挡板质量不计）。若A以v0=4m/s的初速度向B运动并压缩弹簧（弹簧始终在弹性限度内），当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动。假设B和C碰撞时间极短，则以下说法正确的是 （ ）
A．弹簧压缩到最短时A的速度大小为2m/s
B．从A开始运动到弹簧压缩最短时C受到的合外力冲量大小为4N s
C．从A开始运动到A与弹簧分离的过程中整个系统损失的机械能为16J
D．在A、B、C相互作用过程中弹簧的最大弹性势能为13J
10．(多选)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、磁感应强度大小为B的匀强磁场，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，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
三、实验题（2x9=18）
11．如图是验证动量守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一竖直遮光条。
（1）小组成员甲先用螺旋测微器测量滑块A上的挡光片宽度如图所示，小组成员乙用游标卡尺测量滑块B上遮光条的宽度，______mm。
（2）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节Q使轨道右端______（选填“升高”或“降低”）一些。
（3）测出滑块A和遮光条的总质量为，滑块B和遮光条的总质量为，将滑块B静置于两光电门之间，将滑块A静置干光电门1右侧，推动A，使其获得水平向左的速度，经过光电门1并与B发生碰撞且被弹回，再次经过光电门1，可知______（选填“>”、“<”或“=”），光电门1先后记录的挡光时间为、，光电门2记录的挡光时间为，滑块A、B碰撞过程动量守恒的表达式为______（请用题中给出物理量表示）。
12．小明同学打算将一只量程为250μA的灵敏电流计（内阻未知，约为几百欧）改装成多用电表，他设计的改装电路如图乙所示。图乙中G为灵敏电流计，、、、和是定值电阻，是滑动变阻器。实验室中还有两个备用滑动变阻器，分别为滑动变阻器（0~1000Ω）、滑动变阻器（0~10000Ω）。
（1）用图甲所示电路测量灵敏电流计G的内阻，先将滑动变阻器的阻值调至最大，闭合，缓慢减小的阻值，直到G的指针满偏；然后闭合，保持滑动变阻器的阻值不变，逐渐调节电阻箱R的阻值，使G的指针偏到最大值的，此时电阻箱R的读数为960Ω，则灵敏电流计G的内阻为______Ω；若图甲电路中干电池的电动势为1.5V，则滑动变阻器选______（填“”或“”）。
（2）图乙中的A端与______（填“红”或“黑”）色表笔相连接。
（3）若图乙中多用电表的5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡（表盘正中间的刻度为“15”）。则______Ω，图乙中电源电动势E=______V。
四、解答题(10+12+12)
13．如图所示，在平面直角坐标系xoy中第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场；一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成角射入第四象限，已知，不计粒子重力。求：
（1）MN两点间的电势差；
（2）第一象限内匀强电场的场强大小。
14.如图，轨道ABCD位于竖直平面内，水平轨道AB与竖直半圆轨道BCD相切于B点，C点与圆心O等高．质量m＝10 kg的小物块Q(可视为质点)静止在水平轨道上的A点，已知A点与B点相距L＝40 m(图中AB之间的虚线表示未画完整的水平轨道)，竖直圆轨道的半径R＝3 m，圆弧光滑，小物块在水平轨道AB间运动时受到的阻力恒为其重力的0.25倍，小物块若运动到D点可被固定在D点．其他摩擦与空气阻力均忽略不计．(g取10 m/s2)
(1)若小物块在水平轨道上运动时受到水平向右的恒力F的作用，到达B处立即撤去F，为使小物块恰好能到达半圆轨道的C点，求恒力F的大小；
(2)若小物块在水平轨道上运动时受到水平向右的恒力F′的作用，到达B处立即撤去F′，为使小物块不脱离轨道，求F′的大小范围．
15.如图所示，半径为R的圆形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，一带负电的粒子(不计重力)沿水平方向以速度v正对圆心射入磁场，通过磁场区域后速度方向偏转了60°.
(1)求粒子的比荷及粒子在磁场中的运动时间t；
(2)如果想使粒子通过磁场区域后速度方向的偏转角度最大，在保持原入射速度的基础上，需将粒子的入射点沿圆弧向上平移的距离d为多少？
参考答案
1、【答案】B
【详解】A．磁体外部磁感线由N极指向S极，保持闭合矩形导线框平面始终与磁感线垂直，闭合矩形导线框在磁场中沿着磁感线运动，磁通量不变，没有感应电流，A错误；
B．闭合矩形导线框在磁场中转动，使其磁通量变化，则会产生感应电流，B正确；
C．保持线框平面始终与磁感线垂直，闭合矩形导线框在磁场中向右运动，磁通量不变，无感应电流，C错误；
D．保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中向右运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，D错误。
故选B。
2、【答案】D
【详解】A．动量是矢量，转动中速度大小不变，但方向时刻改变，故动量时刻发生改变，故A错误；
B．因为摩天轮匀速转动，转一圈后的动量的变化量为零，根据动量定理
故合力的冲量为0，故B错误；
C．圆周运动过程中，在最高点，由重力和支持力的合力提供向心力
故人所受合力不为零，故C错误；
D．转动一圈，人所受重力的冲量
故重力的冲量不为零，故D正确。
故选D。
3、【答案】 A
解析 等量异种点电荷的电场的分布具有一定的对称性，故M、N两点的电场强度相同，同一个试探电荷在M、N两点所受的电场力相同，故A正确；在过两点电荷连线的垂直平分线的两侧，正电荷一侧的电势要高于负电荷一侧的电势，故M点的电势高于N点的电势，故B错误；将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中，电场力一直做正功，故电势能一直减小，故C错误；取无限远处电势为零，等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线，故O点的电势为零；只将－Q移到P点，其他点在空间的位置不变，此时两个电荷连线的中点在O点的左侧，O点的电势变为负值，即O点的电势减小，故D错误．
4、【答案】C
【详解】B．两个离子的质量相同，其带电荷量之比是1：3的关系，所以由
a＝
可知，其在电场中的加速度之比是1∶3，故选项B错误；
A．要想知道半径必须先知道进入磁场的速度，而速度的决定因素是加速电场，所以在离开电场时
其速度表达式为
可知其速度之比为1∶，又由
qvB＝m
知
r＝
所以其半径之比为∶1，故选项A错误；
C．由选项A分析知道，离子在磁场中运动的半径之比为∶1，设磁场宽度为L，离子通过磁场转过的角度等于其圆心角，所以有
sin θ＝
则可知角度的正弦值之比为1∶，又P＋的角度为30°，可知P3＋角度为60°，即在磁场中转过的角度之比为1∶2，故选项C正确；
D．由电场加速后
qU＝mv2
可知，两离子离开电场的动能之比为1∶3，故选项D错误。
故选C。
5、【答案】B
【详解】A．将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，电场强度，则有板间场强减小，那么油滴所受的电场力减小，则油滴将向下运动，故A错误；
B．上极板竖直向上移动一小段距离，场强E减小，而P点与下极板间的距离不变，则由公式U=Ed分析可知，P点与下极板间电势差将减小，而P点的电势高于下极板的电势，则知P点的电势将降低，故B正确；
C．两极板与电源相连，因此两板间的电势差不变，故C错误；
D．因两板间间距增大，由电容的定义式，可知电容器的电容减小，根据Q=UC，由于电势差不变，故带电量减小，故D错误。
故选B。
6、【答案】D
【详解】A点的电场强度为0，则圆盘在A点的场强与＋q在A点的场强等大反向，即圆盘在A点的场强
方向向右；圆盘在B点的场强
方向向左；则B点的合电场强度
方向沿BA方向向左。
故选D。
7．【答案】BC [根据平衡条件可知，金属棒受到的安培力方向向右，根据左手定则，匀强磁场的方向竖直向下，A错误，B正确；根据平衡条件得BIltan θ＝mg，解得B＝，C正确，D错误．]
8、【答案】CD
【详解】AB．滑动变阻器的滑动触头P从最左端滑到最右端的过程中，接入电路的电阻增大，电路总电阻增大，电流减小，R1两端的电压减小，故乙表示V1示数的变化，甲表示V2示数的变化，由图可知图乙的斜率表示定值电阻的阻值
图甲斜率的绝对值为
可得电源内阻为
纵轴截距表示电源电动势
故AB错误；
C．设外电阻为，电源的输出功率为
根据数学知识可知，当 时，电源的输出功率最大
故C正确；
D．将R1看作电源的内阻，当滑动变阻器接入阻值为时，滑动变阻器消耗的功率最大
故D正确。
故选CD。
9、【答案】BD
【详解】A．A与B速度相等前，弹簧不断被压缩，B与C碰撞后速度减小，弹簧继续被压缩，当三个物体的速度相等时弹簧压缩最短，设此时三个物体的共同速度为v3，取向右为正方向，由三个物体组成的系统动量守恒得
得
故A错误；
B．设A、B速度相等时速度为v1，B与C碰撞后瞬间共同速度为v2，从开始到A、B速度相等的过程，由A、B的动量守恒得
得
B 与C碰撞过程，由B、C的动量守恒得
得
从A开始运动到弹簧压缩最短时C受到的冲量
故B正确；
C．整个系统只有在B与C碰撞的过程中机械能有损失，且损失的机械能为
解得
故C错误；
D．在A、B、C相互作用过程中弹簧的弹性势能最大时三个物体的速度相同，弹簧的最大弹性势能为
解得
故D正确。
故选BD。
10、【答案】ACD
【详解】A．由题意可知，离子的入射角度相同，转过的圆心角也相同，则出射角相同，同时由可得，当磁场强度、离子质量和所带电荷相同时，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．当从a中射入的离子从bc边垂直射出时，由几何关系可知，此时转过的圆心角为30°，则所用的时间为
即此时离子在磁场中运动的时间均小于，故B错误；
C．由可知，当离子的运动速度越小时，离子运动的半径就越小，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，从b点射出时，由几何关系可知，离子的运动半径为
解得
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，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°，由弦切角与圆心角的关系可知，此时所有离子在与ab边界成15°角的一条直线上，故D正确。
故选ACD。
11、【答案】 6.690 降低 <
【详解】（1）[1]滑块A上的挡光片宽度
（2）[2]滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，说明通过光电门1的速度小于通过光电门2的速度，为使导轨水平，可调节Q使轨道右端降低一些。
（3）[3]经过光电门1并与B发生碰撞且被弹回，再次经过光电门1，可知
<
[4]取向左为正方向，碰撞前动量
碰撞后A动量
碰撞后B动量
滑块A、B碰撞过程动量守恒的表达式
即
12、【答案】 480 R8 红 160 1.5
【详解】（1）[1]由题意可知，调节电阻箱R的阻值，使G的指针偏到最大值的，通过电阻箱的电流为最大值的，可知电阻箱的阻值等于电流计电阻的2倍，因此时电阻箱R的读数为960Ω，可知电流计的内阻为rg=480Ω；
[2]本实验误差来自于闭合S2电阻箱并入电路后，干路电流会发生变化，为使干路电流变化较小，应使干路中滑动变阻器进入电路的阻值尽量大，为使电流表能够满偏，相应的电源电动势应较大。若图甲电路中干电池的电动势为1.5V，毫安表G的满偏电流为250μA，则干路中滑动变阻器进入电路的最小阻值约大于，故滑动变阻器应选用最大阻值为10kΩ的R8。
（2）[3]图乙中的A端与内置电源的负极连接，则与红色表笔相连接。
（3）[4][5]当选择开关接2时，为直流电流1mA挡，则
此时电流表内阻
改装后的电流表满偏电流IG=1mA。
当选择开关接4时为直流电压1V挡，则
[6]欧姆×100Ω挡，表盘正中间的刻度为“15”，则欧姆挡内阻
根据
可得
E=1.5V
13、【答案】（1）；（2）
【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，设粒子到达N点时速度为，则有
解得
根据动能定理有
解得
（2）粒子在电场中水平方向做匀速运动，运动时间为
竖直方向做初速为零的匀加速运动，到达N点时竖直方向速度为
根据公式可得场强为
14. 答案 (1)32.5 N (2)F′≥43.75 N或32.5 N≥F′>25 N
解析 (1)小物块恰好能到达半圆轨道的C点，即到达C点的速度恰好为零，从A点到C点的过程中，根据动能定理可得
(F－kmg)L－mg·R＝0，
解得F＝32.5 N.
(2)若小物块恰好能到达竖直半圆轨道的最高点D，在D点恰好满足mg＝m，
从A点到D点的过程中，根据动能定理可得(F1′－kmg)L－mg·2R＝mvD2.
联立解得F1′＝43.75 N.
由(1)知，若小物块恰好能到达半圆轨道的C点，则F2′＝32.5 N.
根据平衡条件可知，要拉动小物块，外力应满足F3′>kmg＝25 N.
综上所述，F′的取值范围是F′≥43.75 N或32.5 N≥F′>25N.
15．(1) (2)R
解析 (1)粒子的轨迹半径r＝
粒子所受洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m
解得粒子的比荷＝
粒子的运动周期T＝
粒子在磁场中的运动时间t＝T
解得t＝.
(2)当粒子的入射点和出射点的连线是磁场圆的直径时，粒子速度偏转的角度最大．
由图可知sin θ＝
平移距离d＝Rsin θ
解得d＝R.
