北京市中央民族大学附属中学2017届高三12月月考物理试题

北京市中央民族大学附属中学2017届高三12月月考物理试题

www.ks5u.com 一、选择题（共10小题，共30分，每个小题至少有一个正确选项，请将正确答案填在答题纸的表格中）‎ ‎1．把长0.10m的直导线放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直，已知磁场的磁感应强度B的大小为5.0T，当导线中通过的电流为3.0A时，该直导线受到安培力的大小是 A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】D 考点：考查了安培力的计算 ‎【名师点睛】解决本题的关键知道当磁场方向与导线方向垂直，F=BIL；当磁场方向与导线方向平行，F=0，明确公式的适用条件．‎ ‎2．如图所示为等量异种电荷周围电场线的分布图，图中M点时两点电荷连线的中点，N点和M点到正电荷的距离相等，若M、N两点电场强度的大小分别为和，电势分别为和，则 A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：电场线的疏密表示场强的大小，由图象知M点的电场线密，故，等量异号电荷的中垂线上各点电势为零，N点电势大于零，故，B正确 考点：考查了等量异种电荷电场分布规律 ‎【名师点睛】常见电场的电场线分布及等势面的分布要求我们能熟练掌握，并要注意沿电场线的方向电势是降低的，同时注意等量异号电荷形成电场的对称性．加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决本题．‎ ‎3．如图所示，直线B为电源的U-I图线，直线A为电阻R的U-I图线，用该电源和该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的效率分别是 A．电源的输出功率为4W B．电源的输出功率为2W C．电源的效率为33.3％‎ D．电源的下列为67％‎ ‎【答案】AD 考点：考查了U-I图像 ‎【名师点睛】由图象A可知电源的电动势为3V，短路电流为6A，两图象的交点坐标即为电阻R和电源构成闭合回路时的外电压和干路电流．电源的输出功率即为电阻R上消耗的功率，效率等于R消耗的功率除以总功率．‎ ‎4．如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电，电量为的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从A点运动到B点时动能减少了，已知A点的电势为-10V，则以下判断正确的是 A．微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示 B．微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示 C．B点电势为零 D．B点电势为-20V ‎【答案】AC 考点：考查了电场力做功，带电粒子在电场中的运动 ‎【名师点睛】根据轨迹弯曲的方向要能判断出合力的方向，结合电场的性质，根据动能定理求出电势差，再求电势，都是常规的方法．‎ ‎5．在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子可能沿水平方向向右作直线运动的是 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：若电子向右运动，则受到电场力向左，洛伦兹力向下，合力跟初速度方向不在同一直线上，故A错误；若电子向右运动，则受到电场力向左，不受洛伦兹力，合力跟初速度方向在同一直线上，故B正确；若电子向右运动，则受到电场力向上，洛伦兹力向下，当电场力等于洛伦兹力时，电子向右匀速运动，故C正确；若电子向右运动，则受到电场力向上，洛伦兹力向上，合力跟初速度方向不在同一直线上，故D错误；‎ 考点：考查了带电粒子在复合场中的运动 ‎【名师点睛】电子做直线运动，要求粒子受到得合力与初速度方向在同一直线上，逐项分析电子的受力情况即可解答．‎ ‎6．如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，当滑动变阻器的触片从右端滑到左端时，发现电压表示数变化的绝对值分别为和，下列说法中正确的是 A．小灯泡变暗，变亮 B．小灯泡变暗，变亮 C．‎ D．‎ ‎【答案】BD 考点：考查了电路动态变化分析 ‎【名师点睛】在分析电路动态变化时，一般是根据局部电路变化（滑动变阻器，传感器电阻）推导整体电路总电阻、总电流的变化，然后根据闭合回路欧姆定律推导所需电阻的电压和电流的变化（或者电流表，电压表示数变化），也就是从局部→整体→局部 ‎7．如图所示，甲为带正电的小物块，乙是一不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的水平匀强磁场，现用水平恒力F沿垂直磁场的方向拉乙物块，使甲、乙一起由静止开始无相对滑动地向左运动，那么，在加速运动阶段，甲对乙的压力N及甲对乙的摩擦力f的大小变化情况为 A．N增大，f增大 B．N增大，f减小 C．N减小，f增大 D．N减小，f减小 ‎【答案】B 考点：考查了洛伦兹力，牛顿第二定律 ‎【名师点睛】甲运动要受到洛伦兹力的作用，从而使物体与地面间的压力变大，摩擦力变大，加速度减小，根据牛顿第二定律分析甲受到的静摩擦力即可．‎ ‎8．如图所示，界面MN与水平面之间有一个正交的匀强磁场B和匀强电场E，在MN上方有一个带正电的小球A由静止开始下落，经电场和磁场到达水平面，设空气阻力不计，下列说法中正确的是 A．在复合场中，小球做匀变速曲线运动 B．在复合场中，小球下落过程中的电势能减小 C．小球从静止开始下落到达水平面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和 D．若其他条件不变，仅仅增大磁感应强度，小球从原来的位置下落到水平面时的动能不变 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：小球进入混合场后，受重力、电场力、洛伦兹力共同作用，初速度竖直向下，电场力水平向右，‎ 洛伦兹力水平向右，因此，合力必不沿竖直方向，故粒子做曲线运动，运动过程中洛伦兹力时刻变化，故合力将会改变，小球做变速曲线运动，故A错误；下落过程中，电场力将做正功，由功能关系得，电势能减小，故B正确；小球从静止开始下落到水平地面过程中，洛伦兹力不做功，由动能定理得，小球落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和，故C正确；增大磁感应强度后，将改变洛伦兹力的大小，进而影响粒子的落点发生变化，电场力做功将会改变，落地时动能将会不同，故D错误；‎ 考点：考查了带电粒子在复合场中的运动 ‎【名师点睛】小球重力不可忽略，进入复合场后，受重力、电场力、洛伦兹力共同作用，重力与电场力恒定，但洛伦兹力时刻变化，运动过程前两力做功而洛伦兹力不做功 ‎9．如图所示连接平行板金属板的导线的一部分CD与另一连接电池的回路的一部分EF平行，CD、EF均在纸面内，金属板与纸面垂直，板间有垂直于纸面向里的磁场，当一束等离子体射入两金属板中间时，关于CD段导线将受到力的作用，下列说法正确的是 A．等离子体从右方射入，CD受力的方向背离EF B．等离子体从右方射入，CD受力的方向指向EF C．等离子体从左方射入，CD受力的方向背离EF D．等离子体从左方射入，CD受力的方向指向EF ‎【答案】AD 考点：考查了带电粒子在复合场中的运动 ‎【名师点睛】用同向电流互相吸引，异向电流互相排斥的结论，判断出CD中的电流的方向即可判断CD受到的作用力的方向．‎ ‎10．如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：粒子源N：P、Q间的加速电场：静电分析器，即中心线半径为R的四分之一圆形通道，通道内有均匀辐射电场，方向沿径向指向圆心O，且与圆心O等距的各点电场强度大小相等，磁感应强度为B的有界匀强磁场，方向追至纸面向外，胶片M。由粒子源发出的不同带电粒子，经加速电场加速后进入静电分析器，某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S，垂直磁场边界进入磁场，最终打到胶片上的某点，粒子从粒子源发出时的初速度不同，不计粒子所受重力，下列说法正确的是 A．从小孔S进入磁场的粒子速度大小一定相等 B．从小孔S进入磁场的粒子动能一定相等 C．打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等 D．打到胶片上位置距离O点越远的粒子，比荷越小 ‎【答案】CD 从小孔S进入磁场的粒子动能为，故不同电量的粒子，及初速度不同，则其动能不同，故B错误；由③④解得：，打到胶片上同一点的粒子的比荷一定相等；由④式，比荷相同，故粒子的速度相同，故C正确；由③④解得：，故打到胶片上位置距离O点越远的粒子，比荷越小，故D正确；‎ 考点：考查了带电粒子在电磁场中的运动 ‎【名师点睛】带电粒子在电场中，在电场力做正功的情况下，被加速运动；后垂直于电场线，在电场力提供向心力作用下，做匀速圆周运动；最后进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动；根据动能定理和牛顿第二定律列式分析即可．‎ 二、实验题 ‎11．某同学设计实验测定待测电阻的阻值，（阻值约为3Ω），除电源（电动势为1.5V）、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：‎ a．电流表（量程0.6A） b．电流表（量程3A）‎ c．电压表（量程3V） d．电压表（量程15V）‎ e．滑动变阻器（最大阻值10Ω） f．滑动变阻器（最大阻值100Ω）‎ ‎（1）实验中，应选择的器材有________、________、________（填入所选器材前面的字母）；‎ ‎（2）在虚线框内画出所设计的电路图，并用笔画线代替导线将图乙的实验器材连接成实验电路；‎ ‎（3）引起实验系统误差的主要原因是__________。‎ ‎【答案】（1）ace（2）如图所示（3）由于电压表分流，电流表示数大于通过的电流的真实值 ‎（2）实验中需要测量多组数据，所以采用滑动变阻器的分压接法，由于电流表内阻和被测电阻相接近，所以采用电流表外接法，如图所示 实物图如图所示 ‎（3）由于电压表分流，电流表示数大于通过的电流的真实值 考点：考查了伏安法测电阻 ‎【名师点睛】以下几种情况滑动变阻器必须采用分压式接法：①要求电流从零调或要求电路中电流调节范围足够大；②变阻器的全电阻远小于待测电阻；③‎ 若变阻器采用限流式接法求出电路中的最小电流扔大于电流表的量程．注意采用分压式接法时，应选择全电阻小的变阻器，以便于调节 ‎12．根据闭合电路欧姆定律，用图甲所示的电路可以测定电池的电动势和内阻，R为一变阻箱，改变R的阻值，可读出电压表V相应的示数U。对测得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的，根据实验数据在坐标系中描出坐标点，如图乙所示，已知，请完成以下数据分析和处理。‎ ‎（1）在坐标纸上画出关系图线；‎ ‎（2）图线的斜率是___________，由此可得电磁电动势E=______V。（结果保留两位有效数字）‎ ‎【答案】（1）如图所示（2），‎ 考点：测量电源电动势和内阻实验 ‎【名师点睛】本题关键明确实验原理，根据闭合电路欧姆定律推导出线性关系的表达式，然后结合图象分析，注意数学规律的应用，难度适中．‎ 三、计算或论述题：解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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 ‎13．如图所示，质量为m，电荷量为+q的滑块，静止在绝缘水平面上，某时刻，在MN的左侧加一个长期为E的匀强电场，滑块在电场力的作用下开始向右运动，已知滑块与MN之间的距离为d，滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，求：‎ ‎（1）滑块在电场中运动时加速度a的大小；‎ ‎（2）滑块停止时MN间的距离x。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ 考点：考查了牛顿第二定律，动能定理 ‎【名师点睛】本题是多过程问题，按时间顺序进行分析受力情况，由牛顿第二定律、运动学公式和动能定理进行解答．‎ ‎14．如图所示，在虚线MN的上方存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向内，质子和粒子以相同的速度由MN上的O点以垂直MN且垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，再分别从MN上，A、B两点离开磁场。已知质子的质量为m，电荷为e，粒子的质量为4m，电荷为2e，忽略带电粒子的重力及质子和粒子间的相互作用，求：‎ ‎（1）A、B两点间的距离；‎ ‎（2）粒子在磁场中运动的时间。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）质子进入磁场做半径为的匀速圆周运动，洛仑滋力提供向心力，‎ 根据牛顿第二定律，，得：‎ 质子离开磁场时到达A点，O、A间的距离．‎ 同理，α粒子在磁场中做圆周运动的半径为，α粒子离开磁场时到达B点，‎ O、B间的距离 则A、B两点间的距离．‎ ‎（2）α粒子在匀强磁场中运动周期为，‎ 则α粒子在磁场中运动的时间为 ‎ 考点：考查了带电粒子在匀强磁场中的运动 ‎【名师点睛】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题，‎ ‎15．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=0.20T、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=0.50Ω的直流电源。现把一个质量为m=0.040kg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=2.5Ω，金属导轨电阻不计，，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：‎ ‎（1）通过导体棒的电流；‎ ‎（2）导体棒受到的安培力大小；‎ ‎（3）导体棒受到的摩擦力的大小、方向。‎ ‎【答案】（1）（2）0.12N（3），方向沿斜面向上 ‎【解析】‎ 试题分析：（1）根据闭合电路欧姆定律，有：；‎ ‎（2）导体棒受到的安培力：；‎ ‎（3）将导体棒重力正交分解，，，根据平衡条件： 代入数据得：，方向沿斜面向上 考点：考查了安培力，共点力平衡条件的应用 ‎【名师点睛】解决本题的关键掌握闭合电路欧姆定律，安培力的大小公式，以及会利用共点力平衡去求未知力．‎ ‎16．回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝中形成一匀强电场，高频交流电源的周期与带电粒子在D型盒中的运动周期相同，使粒子每穿过窄缝都得到加速（尽管粒子的速率和半径一次比一次增大，运动周期却始终不变）。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，磁场的磁感应强度为B，粒子源置于D形盒的中心附近，若粒子源放射出粒子的电量为q，质量为m，最大回旋半径为R，其运动轨迹如图所示，不计粒子的重力和初速度，试求：‎ ‎（1）两盒所加交流电的频率为多大？‎ ‎（2）粒子离开回旋加速器时的最大动能为多少？‎ ‎（3）设两D形盒间电场的电势差为U，计算粒子在整个回旋加速器中运动所用的总时间t为多少？（忽略粒子在盒间窄缝电场中加速所用的时间）。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎（3）粒子被加速的次数为n，，在磁场中运动的时间为 考点：考查了回旋加速器的工作原理 ‎【名师点睛】解决本题的关键知道回旋加速器的工作原理，知道粒子的最大速度与加速电压无关，与D形盒的半径和磁感应强度有关．‎ ‎17．如图所示，在某空间存在这样一个磁场区域，以MN为界，上部分的匀强磁场的磁感应强度为，下部分的匀强磁场的磁感应强度为，，方向均垂直纸面向内，且磁场区域足够大，在距离界限为h的P点有一带负电的离子处于静止状态，某时刻该离子分解成为带电荷的粒子A和不带电的粒子B，粒子A质量为m、带电荷q，以平行于界线MN的速度向右运动，经过界线MN处的速度方向与界线成60°角（如图所示），进入下部分磁场。当粒子B沿与界线平行的直线到达位置Q点时，恰好又与粒子A相遇。不计各粒子的重力，求：‎ ‎（1）粒子A在上、下磁场中作匀速圆周运动的半径之比；‎ ‎（2）P、Q两点间的距离；‎ ‎（3）粒子B的质量。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ 所以 粒子A由P点运动到MN边界时速度与MN的夹角为60°，画出轨迹，根据几何关系可得 ‎，，联立解得 考点：考查了带电粒子在组合场中的运动 ‎【名师点睛】带电粒子在组合场中的运动问题，首先要运用动力学方法分析清楚粒子的运动情况，再选择合适方法处理．对于匀变速曲线运动，常常运用运动的分解法，将其分解为两个直线的合成，由牛顿第二定律和运动学公式结合求解；对于磁场中圆周运动，要正确画出轨迹，由几何知识求解半径 ‎18．如图甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图，其主要结构有一长为L，宽为b，高为d的矩形通道，其前、后板使用绝缘材料，上、下板使用金属材料，图乙是该主要结构的截面图，上、下两板与输出电压可调的高压直流电源（内电阻可忽略不计）相连，质量为m、电荷量大小为q的分布均匀的带负电的尘埃无初速度地进入A、B两极板间的加速电场。已知A、B两极板间加速电压为，尘埃加速后全都获得相同的水平速度，此时单位体积内的尘埃数为n。尘埃被加速后进入矩形通道，当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和，同时尘埃被收集，通过调整高压直流电源的输出电压U可以改变收集效率（被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值）。尘埃所受的重力，空气阻力及尘埃之间的相互作用均可忽略不计，在该装置处于稳定工作状态时：‎ ‎（1）求在较短的一段时间呢，A、B两极板间加速电场对尘埃所做的功；‎ ‎（2）若所有进入通道的尘埃都被收集，求通过高压直流电源的电流；‎ ‎（3）请推导出收集效率随电压直流电源输出电压U变化的函数关系式。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）若，；若，效率为100％‎ ‎（2）若所有进入矩形通道的尘埃都被收集，则时间内碰到下极板的尘埃的总电荷量 通过高压直流电源的电流 ‎（3）对某一尘埃，其在高压直流电源形成的电场中运动时，在垂直电场方向做速度为的匀速直线运动，在沿电场力方向做初速度为0的匀加速直线运动 考点：考查了带电粒子在电场中的运动 ‎【名师点睛】带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同．先分析受力情况再分析运动状态和运动过程（平衡、加速、减速，直 线或曲线），然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力和运动的观点，选用牛顿第二定律和运动学公式求解；第二种利用能量转化 的观点，选用动能定理和功能关系求解 附加题19．如图所示，在正交坐标系Oxyz的空间中，同时存在匀强电场和匀强磁场（x轴正方向水平向右，y轴正方向竖直向上），匀强磁场的方向与Oxy平面平行，且与x轴的夹角为60°。一质量为m、电荷量为+q的带电质点从y轴上的点P（0，h，0）沿平行于z轴正方向以速度射入场区，重力加速度为g ‎（1）若质点恰好做匀速圆周运动，求电场强度的大小和方向；‎ ‎（2）若质点恰沿方向做匀速直线运动，求电场强度的最小值及方向；‎ ‎（3）若电场为（2）问所求的情况，撤去磁场，当带电质点P点射入时，求带电粒子运动到Oxz平面时的位置。‎ ‎【答案】（1）（2），与xOz的夹角为60°（3）N（，0，）点 ‎（3）如图所示，撤去磁场后，带电质点受到重力mg和电场力作用，其合力沿PM方向并与方向垂直，大小等于，故带电质点在与Oxz平面成角的平面内作类平抛运动．‎ 由牛顿第二定律，解得：‎ 设经时间t到达Oxz平面内的点N（x，y，z），由运动的分解可得 沿方向 沿PM方向 又 联立③～⑦解得：， 所以，带电质点落在N（，0，）点 考点：考查了带电粒子在复合场中的运动 ‎【名师点睛】带电粒子在复合场中运动问题的分析思路 ‎1．正确的受力分析 除重力、弹力和摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析．‎ ‎2．正确分析物体的运动状态 找出物体的速度、位置及其变化特点，分析运动过程．如果出现临界状态，要分析临界条件 带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子的受力情况．‎ ‎（1）当粒子在复合场内所受合力为零时，做匀速直线运动（如速度选择器）．‎ ‎（2）当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动．‎ ‎（3）当带电粒子所受的合力是变力，且与初速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线，由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区，因此粒子的运动情况也发生相应的变化，其运动过程也可能由几种不同的运动阶段所组成 ‎ ‎