北京四中高三上学期统练(三)物理试题及答案.doc

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1、物理试卷(试卷满分120分,考试时间共100分钟)一、单项选择题(本题共10小题,每小题3分。每小题只有一个选项正确。)1一根长0.2m、通有2.0A电流的通电直导线,放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,受到的安培力大小不可能是( )A0 B0.1N C0.2N D0.4N 2关于电场强度和电势,下列说法正确的是( )A由公式E=F/q可知E与F成正比,与q成反比B由公式U=Ed可知,在匀强电场中,任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比。C电场强度为零处,电势不一定为零D无论是正电荷还是负电荷,当它在电场中移动时,若电场力做正功,它一定是从电势高处移到电势低处,并且它的电势能一定减少OP3

2、在两个固定、等量正点电荷连线上的P点,由静止释放一负点电荷,如图。在负电荷从P点向O点的运动过程中,说法正确的是( )A加速度一定越来越小,但是速度越来越大B加速度一定先增大后减小,速度先加速后减速C动能一定越来越大,电势能越来越小D因为中垂面是等势面,所以电场力不做功4A、B是电场中的一条直线形的电场线,将一个带负电的点电荷从A点由静止释放,它在沿电场线从A向B运动过程中的速度图象如图所示。判断电场线的方向,并比较A、B两点的场强E,下列说法中正确的是( )vtoABA方向由A指向B,EA EB B方向由A指向B,EA EB C方向由B指向A,EA EB OXBMNv1v26005如图所示,

3、OX与MN是匀强磁场中的两条平行直线,速率不同的同种带电粒子沿OX方向同时射入磁场,从MN边界穿出时,其中一个速度v1与MN垂直,另一个的速度v2与MN与60角,则两粒子穿越磁场所需时间的比为( )A12B21 C32D23 6如图,一个枕形导体AB原来不带电。将它放在一个负点电荷的电场中,点电荷的电量为Q,与AB中心O点的距离为R。由于静电感应,在导体A、B两端分别出现感应电荷。当达到静电平衡时( ) ABRQOA导体A端电势高于B端电势B导体A端电势低于B端电势 C导体中心O点的场强为0 D导体中心O点的场强大小为Iab7如图所示,铜质导电板置于匀强磁场中,通电时铜板中电流方向向上。由于磁

4、场的作用,则( )A板左侧聚集较多电子,使b点电势高于a点电势B板左侧聚集较多电子,使a点电势高于b点电势C板右侧聚集较多电子,使a点电势高于b点电势D板右侧聚集较多电子,使b点电势高于a点电势Bt0t0图甲图乙2t03t04t0-B0B8如图甲所示,一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中。若磁感应强度B随时间t按如图乙所示的规律变化,设图中磁感应强度垂直纸面向里为正方向,环中感应电流沿顺时针方向为正方向,则环中电流随时间变化的图象是( )it0t0B2t03t04t02t0I0-2I0it0t0A2t03t04t0I0-I0it0t0C2t03t04t0I0-I0it0t0D2t03t0

5、4t02I0-I09如图所示,A、B两块平行带电金属板,充电后始终与电源相连。A板带正电,B 板带负电并与地连接,有一带电微粒悬浮在两板间P点处静止不动。现将B板上移到虚线处,则下列说法中正确的是( )ABPA平行板电容器的电容变小 B平行板AB间的电场强度不变 CP点的电势将变大 D微粒在P点的电势能将变大10一飞机在北半球的上空以速度v水平飞行,飞机机身长为a,机翼两端点的距离为b。该空间地磁场的磁感应强度的水平分量为B1,竖直分量为B2。设驾驶员左侧机翼的端点为C,右侧机翼的端点为D,则CD两点间的电势差U为( )AU =B1vb,且C点电势低于D点电势 BU =B1vb,且C点电势高于

6、D点电势CU =B2vb,且C点电势低于D点电势 DU=B2vb,且C点电势高于D点电势二、多项选择题(本题共8小题。每小题给出的四个选项中,有一个或多个选项正确。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)MRMLU11如图所示的电路中,输入电压U恒为12V,灯泡L上标有“6V 12W”字样,电动机线圈的电阻RM0.50。若灯泡恰能正常发光,下列说法中正确的是( )A电动机的输入功率为12WB电动机的输出功率为12WC电动机的热功率为2.0WD整个电路消耗的电功率22WNS12用如图所示的实验装置研究电磁感应现象。当有电流从电流表的正极流入时,指针向右偏转。下列说法哪些是正确的(

7、 )A当把磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针向左偏转B保持磁铁在线圈中静止,电流表指针不发生偏转C磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针向左偏转D当把磁铁N极从线圈中拔出时,电流表指针向右偏转CR0RL13在如图所示的电路中,电源电动势为E、内电阻为r,C为电容器,R0为定值电阻, R为滑动变阻器。开关闭合后,灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是( )A灯泡L将变暗B灯泡L将变亮C电容器C的电荷量将减小D电容器C的电荷量将增大14如图所示,实线为方向未知的三条电场线,1、2、3虚线分别为三条等势线,已知MNNQ,带电量相等的a、b两带电粒子从

8、等势线2上的O点以相同的初速度飞出。仅在电场力作用下,两粒子的运动轨迹如图所示,则( )Aa一定带正电,b一定带负电Ba加速度减小,b加速度增大CMN两点电势差|UMN|等于NQ两点电势差|UNQ|Da粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小15甲是一个带正电的小物块,乙是一个不带电的绝缘物块,甲、乙叠放在一起静置于粗糙的水平地板上,地板上方空间有水平方向的匀强磁场,如图所示。现用水平恒力沿垂直磁场方向拉乙物块,使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动,在加速运动阶段( )乙甲FBA乙物块与地之间的摩擦力不断增大B甲、乙两物块间的摩擦力不断增大C甲、乙两物块间的摩擦力大小

9、不变D甲、乙两物块间的摩擦力不断减小16AV1V2V3SR1R2PE,r在如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,电流表A、电压表V1、V2、V3均为理想电表,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,当R2的滑动触头P 由下端向上滑动的过程中( )A电压表V1、V2的示数增大,电压表V3的示数不变B电流表A示数变大,电压表V3的示数变小 C电压表V2示数与电流表A示数的比值不变D电压表V3示数变化量的绝对值与电流表A示数变化量的绝对值的比值不变17环形对撞机是研究高能粒子的重要装置,其工作原理的示意图如图所示。正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后,沿圆环切线方向射入对撞机的真

10、空环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B,两种带电粒子将被局限在环状空腔内,沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动,从而再相遇去迎面相撞。为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动,下列说法中正确的是( )A对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越大B对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越小C对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子运动的周期越小D对于给定的带电粒子,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变18物理图象能简明、形象地反映某物理量随另一物理量变化的规律,故图象法在物理中有广泛的应用。如v-t图象切线的斜率反映的是物

11、体的加速度,所围的“面积”反映的是物体运动的位移。如右图所示,是一静电场中电势j 随x的分布图像。已知该静电场的场强方向平行于x轴,图中0和d为已知量。以下判断正确的是( )A在0xd区域,分布着沿x正方向的电场,电场强度逐渐减小B在dx0区域,分布着沿x负方向的电场, 电场强度恒定为C一个带负电的粒子(电量为- q)从x = 0位置出发,初动能为,只在x轴上运动,则其能达到x轴正方向最远位置为x =D一个带负电的粒子(电量为- q,质量为m)在电场中从x = 0位置出发,初动能为q0,在x轴上运动,此粒子运动的周期为T=二简答题(本大题共5小题,共58分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重

12、要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)abErB19如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角=37,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50的直流电源。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5,金属导轨电阻不计,g取10m/s2。已知sin37=0.60,cos37=0.80,求: (1)通过导体棒的

13、电流;(2)导体棒受到的安培力大小;(3)导体棒受到的摩擦力。Bvabcd20如图所示,在绝缘光滑水平面上,有一个边长为L的单匝正方形线框abcd,在外力的作用下以恒定的速率v进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域。在被拉入的过程中线框平面与磁场方向垂直,线框的ab边平行于磁场的边界,外力方向在线框平面内且与ab边垂直。已知线框的四个边的电阻值相等,均为R。求:(1)在ab边刚进入磁场区域时,线框内的电流大小。(2)在ab边刚进入磁场区域时,ab两端的电压。(3)在线框被拉入磁场的整个过程中,线框产生的热量。电子枪U1电子束S1BOdddMN21如图所示,在电子枪右侧依次存在加速电场,两水平放置

14、的平行金属板和竖直放置的荧光屏。加速电场的电压为U1。两平行金属板的板长、板间距离均为d。荧光屏距两平行金属板右侧距离也为d。电子枪发射的质量为m、电荷量为e的电子,从两平行金属板的中央穿过,打在荧光屏的中点O。不计电子在进入加速电场前的速度及电子重力。 (1)求电子进入两金属板间时的速度大小v0;(2)若两金属板间只存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,求电子到达荧光屏的位置与O点距离的最大值ym和此时磁感应强度B的大小;(3)若两金属板间只存在竖直方向的匀强电场,两板间的偏转电压为U2,电子会打在荧光屏上某点,该点距O点距离为,求此时U1与U2的比值;若使电子打在荧光屏上某点,该点距O点距离为d

15、,只改变一个条件的情况下,请你提供一种方案,并说明理由。22回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示。它的核心部分是两个D形金属盒,两盒相距很近(缝隙的宽度远小于盒半径),分别和高频交流电源相连接,使带电粒子每通过缝隙时恰好在最大电压下被加速。两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒面,带电粒子在磁场中做圆周运动,粒子通过两盒的缝隙时反复被加速,直到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。若D形盒半径为R,所加磁场的磁感应强度为B。设两D形盒之间所加的交流电压的最大值为U,被加速的粒子为粒子,其质量为m、电量为q。粒子从D形盒中央开始被加速(初动能可以忽略),经若干次加速后,粒子从D形盒边缘被引出。

16、求:(1)粒子被加速后获得的最大动能Ek;(2)粒子在第n次加速后进入一个D形盒中的回旋半径与紧接着第n+1次加速后进入另一个D形盒后的回旋半径之比;(3)粒子在回旋加速器中运动的时间;(4)若使用此回旋加速器加速氘核,要想使氘核获得与粒子相同的动能,请你通过分析,提出一个简单可行的办法。v0MNLhab23如图所示,地面上方竖直界面N左侧空间存在着水平的、垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T。与N平行的竖直界面M左侧存在竖直向下的匀强电场,电场强度E1=100N/C。在界面M与N之间还同时存在着水平向左的匀强电场,电场强度E2=200N/C。在紧靠界面M处有一个固定在水平地面上的

17、竖直绝缘支架,支架上表面光滑,支架上放有质量m2=1.810-4kg的带正电的小物体b(可视为质点),电荷量q2=1.010-5 C。一个质量为m1=1.810-4 kg,电荷量为q1=3.010-5 C的带负电小物体(可视为质点)a以水平速度v0射入场区,沿直线运动并与小物体b相碰,a、b两个小物体碰后粘合在一起成小物体c,进入界面M右侧的场区,并从场区右边界N射出,落到地面上的Q点(图中未画出)。已知支架顶端距地面的高度h=1.0 m,M和N两个界面的距离L=0.10 m, g取10m/s2。求:(1)小球a水平运动的速率。(2)物体c刚进入M右侧的场区时的加速度。(3)物体c落到Q点时的

18、动能。物理试题答题纸班级 学号 姓名 一、选择题(填答题卡)二计算题(本题共5小题,58分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)19本题扣分:20本题扣分:21本题扣分:22本题扣分:23本题扣分:参考答案123456789DCCDCCADD101112131415161718DACABDADBDADBDBCCD19解:(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有:I=1.5A2分(2)导体棒受到的安培力:F安=BIL=0.30N2分(3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1= mg s

19、in37=0.24N由于F1小于安培力,故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f 根据共点力平衡条件 mg sin37+f=F安1分解得:f=0.06N 1分20解:(1)ab边切割磁感线产生的感应电动势为E = BLv(1分)所以通过线框的电流为I = = (2分) (2)ab边两端的电压为路端电压 Uab =I3R (1分)所以Uab = 3BLv4(2分) (3)线框被拉入磁场的整个过程所用时间t=Lv (1分)线框中电流产生的热量Q = I24Rt = (2分)21解析:(1) 设电子经电场加速后进入偏转场区的速度大小为v0,由动能定理得 (2分) (1分)Rd/2ymdMOd(2) 偏转场区中

20、只有匀强磁场时,电子进入磁场区受洛仑兹力作用做匀速圆周运动,经磁场偏转后,沿直线运动到荧光屏。磁场的磁感应强度越大,偏转越大,电子偏转的临界状态是恰好从上板的右端射出,做直线运动到达荧光屏。它的位置与O点距离即为最大值,如图所示。电子做圆周运动,有 由图可得 可得 (4分)由式和 得 (2分)(3)偏转区内只有匀强电场时,电子进入偏转区做匀加速曲线运动,如图所示。dydYMvyv0O离开偏转电场时沿电场方向的位移 速度方向偏转角设为,打到荧光屏的位置距O点的距离 (2分)可得 (2分)由可知,改变加速电压U1或偏转电压U2的大小,即可改变电子打到荧光屏的的位置:方案一:保持U1的大小不变,将偏

21、转电压U2加倍即可。方案二:保持U2的大小不变,将加速电压U1减半即可。(2分)22(1)粒子在D形盒内做圆周运动,轨道半径达到最大时被引出,具有最大动能。设此时的速度为v,有 (1)可得 粒子的最大动能Ek= (4分)(2)粒子被加速一次所获得的能量为qU,粒子被第n次和n+1次加速后的动能分别为 (2) (3)可得 (4分)(3)设粒子被电场加速的总次数为a,则Ek= (4) 可得 a (5)粒子在加速器中运动的时间是粒子在D形盒中旋转a个半圆周的总时间t。 (6) (7) 解得 (5分)(4)加速器加速带电粒子的能量为Ek=,由粒子换成氘核,有,则,即磁感应强度需增大为原来的倍;高频交流

22、电源的周期,由粒子换为氘核时,交流电源的周期应为原来的倍。 (2分)23解(1)a向b运动过程中受向下的重力,向上的电场力和向下的洛仑兹力。小球a的直线运动必为匀速直线运动,a受力平衡,因此有q1E1-q1v0B-m1g=0 (1分) 解得v0=20m/s (1分)(2)二球相碰动量守恒 解得 (1分)物体c所受洛仑兹力,方向向下 物体c在M有场区受电场力F2=(q1-q2)E2=410-3N,方向向右物体c受到的重力G=(m1+m2)g=3.610-3N,方向向下物体c受到的合力F合=物体c的加速度a=m/s2 (4分)设合力的方向与水平方向的夹角为,则tan=1,解得=45,加速度指向右下方与水平方向成45角。 (1分)(3)物体c通过界面M后的飞行过程中电场力和重力都对它做正功。设物体c落到Q点时的速率为,由动能定理(m1+m2)gh+(q1-q2)E2L= (2分)解得 (1分)

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