辽宁省沈阳市名校2023-2024学年高二上学期第一次月考物理试题（含解析）

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满分：100分时间：75分钟

一、单选题（每题4分，共计28分）

1．如图所示，在MNQP所围的区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，质量和电荷量都相等（电性可能不同）的带电粒子a、b，c以不同的速率从O点沿纸面并垂直于PQ的方向射入磁场，图中实线是它们的运动轨迹。已知O是PQ的中点，不计粒子重力及带电粒子间的相互作用，下列说法中正确的是（）

A．射入磁场时粒子a的速率最小B．粒子a带负电，粒子b、c带正电

C．粒子a在磁场中运动的周期最小D．粒子c在磁场中运动的时间最长

2．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂有一个矩形线圈，匝数为N，底边长为L，下部悬在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。当线圈中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡。所测磁场的磁感强度B的大小为（）

A．B．C．D．

3．如图所示，是一条形磁铁周围部分磁感线分布示意图，线OO'是条形磁铁的中轴线。在磁场中取两个圆环S1、S2位置进行研究，圆环S1、S2面积相等，P、Q两点位于圆环S1上下对称点上，P、P＇两点位于两圆环S1、S2相同位置的点上。下列说法正确的是（）

A．P点场强的大小比Q点大B．P点场强的大小比P＇点小

C．穿过S1的磁通量比穿过S2的大D．穿过S1的磁通量与穿过S2的一样大

4．安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情景来表示，那么（）

A．甲图代表了被磁化的铁棒的内部情况

B．乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况

C．磁体在高温环境下磁性不会改变

D．磁体在高温环境下磁性会加强

5．将两块相同磁铁的同名端相互缓慢靠近，手对磁铁做正功，人体消耗了能量。为了解释能量的去向，小明根据重力做功与重力势能改变的关系猜想，能量转化成了“磁势能”。若“磁势能”真的存在，取无穷远为参考面，则下列说法中错误的是（）

A．磁场力做正功时，“磁势能”减少

B．两块磁铁间“磁势能”的大小不仅与相对距离有关，还与“磁极”相对位置有关

C．如图所示的情景，1和2状态磁势能的大小关系为

D．如图所示的情景，1和2状态磁势能的大小关系无法确定

6．某同学用手机内部的磁传感器测量地磁场磁感应强度大小，测得如图手机坐标系中x、y、z三个方向上的磁感应强度分别为，，，若将手机，边框看作闭合线圈，则

A．；绕x轴旋转手机时边框中磁通量不变

B．；绕z轴旋转手机时边框中磁通量不变

C．；绕x轴旋转手机时边框中磁通量不变

D．；绕z轴旋转手机时边框中磁通量不变

7．如图所示，两根垂直纸面放置的直导线，通有大小相同、方向相反的电流。O为两导线连线的中点，P、Q是两导线连线中垂线上的两点，且OP=OQ。以下说法正确的是（）

A．O点的磁感应强度为零

B．P、Q两点的磁感应强度方向相同

C．若在P点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，其受力方向为P→O

D．若在Q点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，其受力方向为Q→O

二、多选题（每题6分，共计18分，漏选3分，错选不得分）

8．据有关资料介绍，受控核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子运动，使之束缚在某个区域内。如图所示，环状磁场的内半径为，外半径为，被束缚的带电粒子的比荷为k，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度，速度大小为v。中空区域中的带电粒子都不会穿出磁场的外边缘而被约束在半径为的区域内，则下列说法正确的是（）

A．带电粒子与内圆相切的方向进入磁场的最大轨道半径为

B．带电粒子与内圆相切的方向进入磁场的最大轨道半径为

C．当磁感应强度时，所有带电粒子都会被约束在半径为的区域内

D．当磁感应强度时，所有带电粒子都会被约束在半径为的区域内

9．如图所示的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，同一粒子先后以不同速率从同一点正对圆心O射入磁场，分别从a、b两点射出，下列说法正确的是（）

A．a点射出的粒子运动半径较小

B．a点射出的粒子速率较大

C．b点射出的粒子运动时间较长

D．b点射出的粒子速度方向反向延长线过O点

10．如图所示，用两个电流方向相同的线圈产生一个中间弱、两端强的磁场区域，该装置被称为磁镜。磁镜对在其中运动的带电粒子可以产生约束作用。当带电粒子沿线圈轴向方向的速度（被称为横向速度）不太大时，其将在两线圈之间来回反射，不能逃脱。地球的磁场分布中间弱、两极强，是一个天然的磁镜捕集器，在距离地面几千公里和两万公里的高空，分别存在内、外两个环绕地球的辐射带，被称为范·艾伦辐射带。范·艾伦辐射带内约束着大量高能粒子，其对载人空间飞行器、卫星等都有一定危害。根据以上信息，并结合所学知识，下列说法中正确的是（）

A．被约束在磁镜中的带电粒子在由上都向两端运动的过程中，垂直于轴向方向的速度（被称为纵向速度）会越来越大

B．被约束在磁镜中的带电粒子在由上都向两端运动的过程中，垂直于轴向方向的纵向速度会越来越小

C．被约束在范·艾伦辐射带中的带电粒子沿东西方向运动

D．被约束在范·艾伦辐射带中的带电粒子沿南北方向运动

三、实验题（16分每空2分）

11．在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某次测量结果如右图所示，其读数应为mm（该值接近多次测量的平均值）。

（2）用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组（电动势3V，内阻约1Ω）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：

由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用下图中的图（选填“甲”或“乙”）。

（3）任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是。

A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差

B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差

C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差

D．用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差

12．某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻，现在实验室提供了如下的器材：

A．电流表G（量程2mA，内阻）

B．电流表A（量程0.6A，内阻约为0.5Ω）

C．滑动变阻器R（0~10Ω，额定电流2A）

D．定值电阻R0＝900Ω

E．开关S和导线若干

①该同学根据实际情况设计了如图1所示的原理图，

②该同学将电流表G与电阻R0串联组成电压表，此电压表的最大量程V，利用上述实验原理图测得数据，以电流表A读数为横坐标，以路端电压U为纵坐标，绘出了如图2所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E＝，电源的内阻r＝Ω（保留2位小数）。

③由于电流表G的分流引起实验误差，导致电池电动势测量值，电池内阻的测量值（填“偏大”“偏小”或“准确”）。

四、解答题（共38分）

（10分）13．如图所示，宽为l的光滑导轨与水平面成α角，质量为m、长为l的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路总电流为I时，金属杆恰好能静止。求：磁感应强度B至少有多大？此时方向如何？

（12分）14．如图所示，已知截面为矩形的管道长度为l，宽度为a，高度为b。其中相距为a的两侧面是电阻可忽略的导体，该两侧导体与某种金属直导体MN连成闭合电路，相距为b的顶面和底面是绝缘体，将电阻率为的水银沿图示方向通过矩形导管，假设沿流速方向上管道任意横截面上各点流速相等，且水银流动过程中所受管壁阻力与水银流速成正比。为使水银在管道中匀速流过，就需要在管道两端加上压强差。初始状态下，整个空间范围内无磁场，此时测得在管道两端加上大小为的压强差时水银的流速为，则：

（1）求水银受到摩擦力与其流速的比例系数k；

（2）在管道上加上垂直于两绝缘面，方向向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场时，已知金属直导体电阻为R，若仍要保持水银的流速为不变，求此时管道两端的压强差p；

（16分）15．离子速度分析器截面图如图所示。半径为R的空心转筒P，可绕过O点、垂直xOy平面（纸面）的中心轴逆时针匀速转动（角速度大小可调），其上有一小孔S。整个转筒内部存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。转筒下方有一与其共轴的半圆柱面探测板Q，板Q与y轴交于A点。离子源M能沿着x轴射出质量为m、电荷量为–q（q>0）、速度大小不同的离子，其中速度大小为v0的离子进入转筒，经磁场偏转后恰好沿y轴负方向离开磁场。落在接地的筒壁或探测板上的离子被吸收且失去所带电荷，不计离子的重力和离子间的相互作用。

（1）①求磁感应强度B的大小；

②若速度大小为v0的离子能打在板Q的A处，求转筒P角速度ω的大小；

（2）较长时间后，转筒P每转一周有N个离子打在板Q的C处，OC与x轴负方向的夹角为θ，求转筒转动一周的时间内，C处受到平均冲力F的大小；

（3）若转筒P的角速度小于，且A处探测到离子，求板Q上能探测到离子的其他θ′的值（θ′为探测点位置和O点连线与x轴负方向的夹角）。

参考答案：

1．D【详解】A．粒子在磁场中做圆周运动有即根据粒子的运动轨迹可知各粒子的轨迹半径大小关系为各粒子的质量和电荷量都相等，所以粒子c的速率最小，A错误；

B．根据运动轨迹结合左手定则可得粒子a带正电，粒子b、c带负电，B错误；

C．根据公式有即各粒子的质量和电荷量都相等，所以各粒子在磁场中运动的周期相同，C错误；

D．根据前面分析各粒子在磁场中运动的周期相同，可知运动轨迹所对应的圆心角越大，运动时间越长，结合图像可知粒子c运动轨迹对应的圆心角最大，所以运动的时间最长，D正确。

故选D。

2．A【详解】根据平衡条件有解得故选A。

3．C【详解】A．由图可知、两点疏密程度相同，故两点的磁感应强度的大小相等，故A错误；B．由图可知点的磁感线比点的磁感线密，故点处的磁感应强度比大，故B错误；

CD．根据磁通量的定义可知，穿过的磁通量比穿过的大，故C正确，D错误；

故选C。

4．B【详解】A．根据“分子电流”假说，未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性，则甲图代表了未被磁化的铁棒的内部情况，故A错误；

B．根据“分子电流”假说，被磁化的物体，分子电流的方向大致相同，对外显示出磁性，则乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况，故B正确；

CD．根据磁化与退磁的特性可知，磁体在高温环境下磁性会减弱，故CD错误。

故选B。

5．D【详解】A．由图1分析，重力做功时，重力势能减少，所以磁场力做负功时，“磁势能”增加，可知磁场力做正功时，“磁势能”减少，A正确，不符合题意；

B．因为重力势能的大小，与物体和地球的相对距离有关，所以两块磁铁之间“磁势能”的大小不仅与相对距离有关；又因为磁极处的磁场最强，所以“磁势能”还与“磁极”的相对位置有关，B正确，不符合题意；CD．类比重力势能，两块磁铁相距无穷远时“磁势能”等于零，所以

所以C正确，不符合题意，D错误，符合题意。

故选D。

6．D【详解】地磁场磁感应强度大小为

假设线框面积为S，绕x轴旋转手机时初始时刻线框内磁通量为，转过时，可知磁通量变化有感应电流；绕z轴旋转时线框内磁通量无变化始终为故无感应电流。故选D。

7．B【详解】A．根据安培定则可知，导线a在O点的磁感应强度方向竖直向下，导线b在O点的磁感应强度方向也是竖直向下，故O点的磁感应强度不为零，选项A错误；

B．导线a在P点的磁感应强度方向斜向右下方，导线b在P点的磁感应强度方向斜向左下方，两者合成后，P点的合磁感应强度方向竖直向下，同理Q点的磁感应强度方向也是竖直向下的，故两点磁感应强度方向相同，选项B正确；

C．P点的合磁感应强度方向竖直向下，若在P点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，根据左手定则可判断其受力方向水平向左，选项C错误；

D．Q点的合磁感应强度方向竖直向下，若在Q点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，根据左手定则可判断其受力方向水平向左，选项D错误。

故选B。

8．AD【详解】AB．由题意可知，与内圆相切的方向进入磁场的粒子在磁场运动的轨迹刚好与外圆相切，运动轨迹如图所示由几何知识可知，粒子最大轨道半径A正确，B错误；

CD．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得其中，

联立解得C错误，D正确。故选AD。

9．AD【详解】AB．粒子在磁场中运动轨迹如图所示

b点射出的粒子运动半径较大，根据粒子的比荷不确定，不能确定速度关系，A正确，B错误；C．如上图速度越大半径越大，但圆心越小，粒子的比荷不确定，不能比较在磁场中的运动时间，C错误；D．如图带电粒子在圆形边界磁场中做匀速圆周运动，沿径向射入沿径向射出，所以b点射出的粒子速度方向反向延长线过O点，D正确。故选AD。

10．AD【详解】AB．由于洛伦兹力不做功，粒子的动能保持不变，因此由上都向两端运动的过程中，平行于方向的速度逐渐减小，因此垂直于轴向方向的速度（被称为纵向速度）会越来越大，A正确，B错误；CD．由于磁场沿南北方向，粒子在南北方向运动时，不受洛伦兹力，只不过不同纬度上空磁感强度不同，由于“磁镜”原理，粒子在南北方向来回反射时，在磁感强度大的地方，沿磁场速度减小；在磁感强度小的地方，沿磁场速度大，C错误，D正确。

故选AD。

11．0.396/0.397/0.398/0.399甲CD/DC【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数为至均算正确；

（2）[2]实验中测量的电压从0.10V开始，非常小，故滑动变阻器采用的是分压式接法，采用的是图甲的电路；

（3A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A错误；

B．由于误差总是存在，由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，故B错误；

C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，完善了实验方案，可以消除由测量仪表引起的系统误差，故C正确；D．图像法与多次测量求平均值的方法等效，故用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差，故D正确。故选CD；

12．21.46V0.92偏小偏小【详解】①[1]实物连接如图所示

②[2]电流表满偏的状态下，支路的电压等于改装后电压表的量程[3]根据闭合电路欧姆定律

可知图像的纵轴截距的大小等于电源电动势[4]电源的内阻的大小与图像斜率绝对值的大小相同

③电流表G的分流作用使得电流表A的示数小于干路总电流，从而引起误差，根据图像

直线①是根据U，I的测量值做出的U-I图线，由于

而且U越小，I真和I测之间的误差越小，当电压表示数趋向零时

经过修正后，直线②就是电源真实的U-I图线，图线可以直观的看出，电动势的测量值小于真实值，即测量值偏小；内阻的测量值小于真实值，即测量值偏小。

13．，磁感应强度方向垂直