安徽省六安市2023-2024學(xué)年高三物理上學(xué)期第五次月考試題含解析

2024屆高三年級第五次月考物理試卷時(shí)間:75分鐘分值:100分一.單項(xiàng)選擇題（本題共8小題，每小題4分，共32分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。)1.下列說法中錯(cuò)誤的是（）A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間存在的某種聯(lián)系B.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并總結(jié)出了法拉第電磁感應(yīng)定律C.安培提出分子電流假說，指出磁體和電流的磁場本質(zhì)上都是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的D.麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)“捕捉”到了電磁波【答案】B【解析】【詳解】A．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間存在的某種聯(lián)系，故A正確，不符合題意；B．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，紐曼、韋伯在對理論和實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行嚴(yán)格分析后，先后指出：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，后人稱之為法拉第電磁感應(yīng)定律，故B錯(cuò)誤，符合題意；C．安培提出分子電流假說，指出磁體和電流的磁場本質(zhì)上都是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，故C正確，不符合題意；D．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)“捕捉”到了電磁波，故D正確，不符合題意。故選B。2.下列現(xiàn)象利用了電磁阻尼規(guī)律的是（）①線圈能使振動(dòng)的條形磁鐵快速停下來②U形磁鐵可以使高速轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁盤迅速停下來③轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，下面的閉合鋁框會(huì)隨著U形磁鐵同向轉(zhuǎn)向④無缺口的鋁管比有缺口的鋁管能使強(qiáng)磁鐵下落的更慢A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④【答案】D【解析】【詳解】①振動(dòng)的條形磁鐵使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流對磁鐵的相對運(yùn)動(dòng)有阻礙作用，能使振動(dòng)的條形磁鐵快速停下來，這是利用了電磁阻尼的作用，故①正確；②U形磁鐵的磁場可以使高速轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流對鋁盤與磁鐵間的相對運(yùn)動(dòng)有阻礙作用，能使鋁盤迅速停下來，這是利用電磁阻尼規(guī)律，故②正確；④強(qiáng)磁鐵通過無缺口的鋁管，使鋁管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流對強(qiáng)磁鐵的相對鋁管的運(yùn)動(dòng)有阻礙作用，能更快使強(qiáng)磁鐵勻速運(yùn)動(dòng)，這是利用了電磁阻尼規(guī)律，故④正確；③轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)下面的閉合銅線框在安培力作用下隨U形磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)，這是利用了電磁驅(qū)動(dòng)原理，故③錯(cuò)誤。故選D。3.如圖所示，L是直流電阻可忽略的線圈，a、b、c是三個(gè)相同的小燈泡，下列說法正確的是（）A.開關(guān)S閉合瞬間，c燈立即亮，a、b燈逐漸變亮B.開關(guān)S閉合電路穩(wěn)定后，a、b燈都亮，c燈不亮C開關(guān)S斷開后，a、b燈立即熄滅，c燈逐漸熄滅D.開關(guān)S斷開后，b燈立即熄滅，a、c燈逐漸熄滅【答案】D【解析】【詳解】A．開關(guān)S閉合瞬間，a、b燈立即亮，線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流的增大，使得c燈逐漸變亮，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．開關(guān)S閉合至電路穩(wěn)定后，L相當(dāng)于導(dǎo)線，則三燈都亮，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；CD．開關(guān)S斷開后，b燈立即熄滅，線圈中產(chǎn)生自感電流阻礙原電流的減小，則電流將在線圈與a、c燈之間形成新的回路，使得a、c燈逐漸熄滅，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選D。4.如圖所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置，左端接一定值電阻R，其余電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒在水平拉力F作用下由靜止做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，拉力F與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖所示，則（）A.=0時(shí)棒的加速度 B.導(dǎo)軌間距C.時(shí)棒的速度 D.時(shí)間內(nèi)F的沖量【答案】B【解析】【詳解】A．根據(jù)圖像可知時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可知解得A錯(cuò)誤；B．圖像所應(yīng)該的函數(shù)為根據(jù)牛頓第二定律可知其中兩個(gè)公式相結(jié)合解得B正確；C．導(dǎo)體棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，時(shí)棒的速度C錯(cuò)誤；D．時(shí)間內(nèi)F的沖量即為圖像的面積D錯(cuò)誤。故選B。5.如圖所示，將霍爾式位移傳感器置于一個(gè)沿軸正方向的磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨位置變化關(guān)系為（且均為常數(shù)），霍爾元件的厚度很小。當(dāng)霍爾元件通以沿軸正方向的恒定電流，上、下表面會(huì)產(chǎn)生電勢差，則下列說法正確的是（）A.若霍爾元件是自由電子導(dǎo)電，則上表面電勢低于下表面B.當(dāng)物體沿軸正方向移動(dòng)時(shí)，電勢差將變小C.僅減小霍爾元件上下表面間的距離，傳感器靈敏度將變?nèi)鮀.僅減小恒定電流，傳感器靈敏度將變?nèi)酢敬鸢浮緿【解析】【詳解】A．霍爾元件是自由電子導(dǎo)電，受洛倫茲力的是電子，根據(jù)左手定則。電子受向下的洛倫茲力，所以下表面帶負(fù)電，上表面帶正電，上表面電勢高于下表面，A錯(cuò)誤；B．設(shè)霍爾元件上下表面高度差為，電子定向移動(dòng)速度為，電子電荷量為，霍爾元件平衡時(shí)，有解得又因?yàn)槠渲袨閱挝惑w積的自由電子數(shù)，可得則當(dāng)物體沿軸正方向移動(dòng)時(shí)增大，所以增大，電勢差也增大，B錯(cuò)誤；CD．傳感器靈敏度為因?yàn)榭傻脙H減小霍爾元件上下表面間的距離，傳感器靈敏度不變，僅減小恒定電流，傳感器靈敏度將變?nèi)?，C錯(cuò)誤，D正確。故選D。6.如圖甲所示，含有等量正負(fù)電荷的等離子體流由左方連續(xù)以相等的速度射入相互平行的、兩板間，板間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，直導(dǎo)線與、相連接，線圈與直導(dǎo)線連接，線圈內(nèi)有按圖乙所示規(guī)律變化的磁場，且規(guī)定向左為磁場B的正方向，則下列說法正確的是（）A.內(nèi)，、導(dǎo)線互相排斥B.內(nèi)，、導(dǎo)線互相排斥C.內(nèi)，、導(dǎo)線互相吸引D.內(nèi)，、導(dǎo)線互相排斥【答案】D【解析】【詳解】平行板間的正離子受到磁場向上的洛倫茲力，所以M板帶正電，N板帶負(fù)電，導(dǎo)線ab中的電流方向?yàn)閍至b。A．內(nèi)，線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度為向右且逐漸減小，根據(jù)楞次定律“增反減同”可知內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相同，即向右。根據(jù)右手螺旋定則可知導(dǎo)線cd中的電流方向?yàn)閏至d，根據(jù)“同向電流吸引，異向電流排斥”可知、導(dǎo)線互相吸引，故A錯(cuò)誤；B．內(nèi)線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度為向左且逐漸增大，根據(jù)楞次定律“增反減同”可知內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相反，即向右。根據(jù)右手螺旋定則可知導(dǎo)線cd中的電流方向?yàn)閏至d，、導(dǎo)線互相吸引，故B錯(cuò)誤；C．內(nèi)線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度為向左且逐漸減小，根據(jù)楞次定律“增反減同”可知內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相同，即向左。根據(jù)右手螺旋定則可知導(dǎo)線cd中的電流方向?yàn)閐至c，根據(jù)“同向電流吸引，異向電流排斥”可知、導(dǎo)線互相排斥，故C錯(cuò)誤。D．內(nèi)線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度為向右且逐漸增大，根據(jù)楞次定律“增反減同”可知內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相反，即向左。根據(jù)右手螺旋定則可知導(dǎo)線cd中的電流方向?yàn)閐至c，根據(jù)“同向電流吸引，異向電流排斥”可知、導(dǎo)線互相排斥，故D正確。故選D。7.如圖所示，半圓形光滑槽固定在地面上，勻強(qiáng)磁場與槽所形成的軌道平面垂直，將質(zhì)量為的帶電小球自槽頂處由靜止釋放，小球到達(dá)槽最低點(diǎn)時(shí)，恰對槽無壓力，則小球在以后的運(yùn)動(dòng)過程中對點(diǎn)的最大壓力為（）A.0 B. C. D.【答案】C【解析】【詳解】小球自槽處由靜止釋放，小球到達(dá)槽最低點(diǎn)處時(shí)受力分析：洛倫茲力與重力，則有而由靜止滑到最低點(diǎn)過程，只有重力，小球機(jī)械能守恒，則有聯(lián)立可得小球在以后的運(yùn)動(dòng)過程中對的最大壓力時(shí)；當(dāng)小球再次滾到最低點(diǎn)時(shí)，洛倫茲力與重力同向，由于洛倫茲力不做功，所以速度大小不變；可得解之得故選C。8.如圖所示，AOC是光滑的直角金屬導(dǎo)軌，AO豎直，OC水平。質(zhì)量分布均勻的金屬棒ab長度為L，質(zhì)量為m，電阻為R，兩端置于導(dǎo)軌內(nèi)。設(shè)金屬桿與豎直導(dǎo)軌夾角為θ，當(dāng)θ=30°時(shí)靜止釋放金屬桿。已知空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向里，不計(jì)金屬導(dǎo)軌的電阻，則（）A.回路中感應(yīng)電流方向始終為逆時(shí)針方向B.整個(gè)過程中，ab棒產(chǎn)生的焦耳熱為mgLC.當(dāng)θ=60°時(shí)，若a點(diǎn)速度大小為v，則b點(diǎn)速度大小為2vD.在θ=30°到θ=45°過程中通過ab棒的電荷量為【答案】D【解析】【詳解】A．根據(jù)幾何關(guān)系金屬桿下滑過程，圍成的面積先增大后減小，根據(jù)楞次定律和安培定則可知，感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針再順時(shí)針，故A錯(cuò)誤；B．整個(gè)過程中，金屬棒重力勢能減少量為根據(jù)能量守恒可知，整個(gè)過程中，ab棒產(chǎn)生的焦耳熱不可能等于mgL，故B錯(cuò)誤；C．當(dāng)θ=60°時(shí)，a和b兩點(diǎn)沿桿方向的速度相等，有解得故C錯(cuò)誤；D．在θ=30°到θ=45°過程中，產(chǎn)生的平均感應(yīng)電流通過ab棒的電荷量故D正確。故選D。二.多項(xiàng)選擇題(本題共2小題，每小題5分，共10分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。)9.實(shí)驗(yàn)室某單匝矩形金屬線圈，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中磁通量隨時(shí)間變化的情況如圖所示。已知線圈的電阻為，則下列描述中正確的是（）A.線圈產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢有效值為B.此交流電秒內(nèi)電流的方向改變次C.在時(shí)，線圈通過中性面，感應(yīng)電動(dòng)勢最大D.該交流電的頻率為【答案】AD【解析】【詳解】A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為線圈產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢有效值為為故A正確；B．一周期內(nèi)，即，交流電電流的方向改變2次，故此交流電秒內(nèi)電流的方向改變次，故B錯(cuò)誤；C．在時(shí)，線圈通過峰值面，線圈內(nèi)磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢最大，故C錯(cuò)誤；D．該交流電的頻率為故D正確。故選AD。10.在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)，存在垂直圓面的勻強(qiáng)磁場。圓邊上的P處有一粒子源，沿垂直于磁場的各個(gè)方向，向磁場區(qū)發(fā)射速率均為v0的同種粒子，如圖所示?，F(xiàn)測得粒子均從由P點(diǎn)開始到弧長為的圓周范圍內(nèi)射出磁場；其中A粒子的出射點(diǎn)離P點(diǎn)最遠(yuǎn)，現(xiàn)只讓A粒子的入射速率減為，入射方向不變，且A粒子出射點(diǎn)、A粒子改變前運(yùn)動(dòng)圓的圓心、磁場圓的圓心三點(diǎn)共線。不計(jì)粒子的重力，則對A粒子而言（）A.改變前粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為B.改變前粒子入射方向與磁場圓的半徑方向成45°C.改變后粒子運(yùn)動(dòng)的速率為D.改變后粒子運(yùn)動(dòng)的速率為【答案】BC【解析】【詳解】A．根據(jù)題意，粒子均從由P點(diǎn)開始到弧長為的圓周范圍內(nèi)射出磁場，且其中A粒子的出射點(diǎn)離P點(diǎn)最遠(yuǎn)，設(shè)A粒子帶正電，其出射點(diǎn)為M，則即為A粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的直徑，而只讓A粒子的入射速率減為，入射方向不變，且A粒子出射點(diǎn)、A粒子改變前運(yùn)動(dòng)圓的圓心、磁場圓的圓心三點(diǎn)共線，則做出A粒子未改變速度時(shí)的軌跡及改變速度之后的出射點(diǎn)如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可知，A粒子改變速度前粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為根據(jù)幾何關(guān)系可知，A粒子改變速度前入射方向與磁場圓的半徑方向成45°，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．改變速度后，A粒子從磁場中的N點(diǎn)射出，設(shè)此種情況下A粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，則根據(jù)幾何關(guān)系有解得而粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力充當(dāng)向心力有，可得，聯(lián)立解得故C正確，D錯(cuò)誤故選BC。三、實(shí)驗(yàn)題（每空2分，共20分）11.我們可以通過實(shí)驗(yàn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的決定因素和遵循的物理規(guī)律。以下是實(shí)驗(yàn)探究過程的一部分。（1）如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)時(shí)，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)。電路穩(wěn)定后，若向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，此過程中電流表指針向________偏轉(zhuǎn)，若將線圈A抽出，此過程中電流表指針向________偏轉(zhuǎn)。（均選填“左”或“右”)（2）某同學(xué)按圖乙所示電路完成探究實(shí)驗(yàn)，在完成實(shí)驗(yàn)后未斷開開關(guān)，也未把A、B兩線圈和鐵芯分開放置，在拆除電路時(shí)突然被電擊了一下，則被電擊是在拆除________（選填“A”或“B”）線圈所在電路時(shí)發(fā)生的，分析可知，要避免電擊發(fā)生，在拆除電路前應(yīng)________（選填“斷開開關(guān)”或“把A、B線圈分開放置”）?！敬鸢浮竣?左②.左③.A④.斷開開關(guān)【解析】【詳解】（1）[1][2]如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)時(shí)，穿過線圈B的磁通量增加，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)；電路穩(wěn)定后，若向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，通過線圈A的電流減小，則穿過線圈B的磁通量減少，此過程中電流表指針向左偏轉(zhuǎn)；若將線圈A抽出，則穿過線圈B的磁通量減少，此過程中電流表指針向左偏轉(zhuǎn)。（2）[3][4]在完成實(shí)驗(yàn)后未斷開開關(guān)，也未把A、B兩線圈和鐵芯分開放置，在拆除電路時(shí)，線圈A中的電流突然減少，從而出現(xiàn)斷電自感現(xiàn)象，線圈中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，進(jìn)而會(huì)突然被電擊一下，為了避免此現(xiàn)象，則在拆除電路前應(yīng)斷開開關(guān)。12.某同學(xué)用伏安法測定一薄的圓形合金片的阻值Rx（約為1kΩ），除了Rx、開關(guān)S、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：A．電壓表V1（量程0~1V，內(nèi)阻5kΩ）B．電壓表V2（量程0~5V，內(nèi)阻為100kΩ）C．電流表A1（量程0~1mA，內(nèi)阻約為10Ω）D．電流表A2（量程0~0.6mA，內(nèi)阻約為0.05Ω）E.電源（電壓1.5V，額定電流0.5A，內(nèi)阻不計(jì)）F.滑動(dòng)變阻器R1（阻值范圍0~10Ω，額定電流2A）G.滑動(dòng)變阻器R2（阻值范圍0~2000Ω，額定電流2A）用螺旋測微器測量該圓柱體的直徑，用游標(biāo)卡尺測量該圓柱體的長度。螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖甲和乙所示。（1）由圖甲、圖乙兩圖讀得圓柱體的直徑D為_______mm，長度L為_______mm。（2）為使測量盡量準(zhǔn)確，電壓表選用_________，電流表選用__________，滑動(dòng)交阻器選用_______。（均填器材的字母代號）（3）畫出測量Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖__________?！敬鸢浮竣?1.700②.41.4③.A④.C⑤.F⑥.【解析】【詳解】（1）[1]圓柱體的直徑D為[2]長度L為（2）[3][4][5]電源電動(dòng)勢1.5V，則電壓表選擇A，由歐姆定律可知，圓形合金片的最大電流為1mA，則電流表選擇C。為減小實(shí)驗(yàn)誤差，滑動(dòng)變阻器采用分壓式，故選F。（3）[6]為消除系統(tǒng)誤差，選擇電流表外接式、滑動(dòng)變阻器采用分壓式的測量電路。實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示四、解答題：本題共3小題，共38分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、證明過程或演算步驟。13.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是匝數(shù)，邊長的正方形線圈，其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場中，繞著垂直磁場方向的軸以的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場方向垂直時(shí)開始計(jì)時(shí)。線圈的電阻，外電路電阻。試求：（1）寫出交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式；（2）外電阻上消耗的功率；（3）從計(jì)時(shí)開始，線圈轉(zhuǎn)過過程中，通過外電阻的電荷量是多少？【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）電動(dòng)勢的最大值為根據(jù)閉合電路歐姆定律得故交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式（2）電流的有效值外電阻上的消耗功率為（3）從計(jì)時(shí)開始到線圈轉(zhuǎn)過過程中，平均感應(yīng)電動(dòng)勢為平均電流為通過外電阻的電荷量為14.如圖所示，在直角坐標(biāo)系的第一、四象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，在第二、三象限內(nèi)存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場。某時(shí)刻，一個(gè)正電荷從x軸上的P點(diǎn)以初速度沿x軸正方向射入，正電荷第一次到達(dá)y軸時(shí)，速度方向與y軸負(fù)方向成角，之后正電荷在電場中運(yùn)動(dòng)，并垂直通過x軸上的Q點(diǎn)。已知O、P兩點(diǎn)之間的距離為L，正電荷所受重力忽略不計(jì)。求：（結(jié)果均可用根式表示）（1）正電荷的比荷；（2）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小；（3）正電荷從P點(diǎn)出發(fā)到第一次回到P點(diǎn)的時(shí)間?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）根據(jù)題意，作出正電荷的部分運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示設(shè)正電荷在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，由圖可得解得正電荷在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力得解得正電荷比荷為（2）設(shè)正電荷第一次經(jīng)過y軸的位置到O點(diǎn)的距離為，到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的速度大小為，結(jié)合類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有設(shè)正電荷進(jìn)入電場后經(jīng)過時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，則有由幾何知識結(jié)合類平拋運(yùn)動(dòng)可得解得又正電荷從第一次經(jīng)過y軸到運(yùn)動(dòng)至Q點(diǎn)的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理有聯(lián)立解得（3）正電荷在磁場中的運(yùn)動(dòng)的周期為由幾何關(guān)系可知