北京市密云二中2012届高三12月月考物理试题.pdf

Q r r Ea Eb a b O 60 30 电子枪 偏转线圈 电子束 荧光屏 a b O 北京市密云二中 2011 2012 学年度高三第一学期 12 月月考检测 物 理 试 题 说明 本试卷共 100 分 考试时间 90 分钟 第 卷第 卷 选择题 共 51 分 一 单项选择题一 单项选择题 本题共 17 小题 每小题 3 分 共 51 分 每小题只有一个选项正确 1 相距为 d 半径为 r r 比 d 小得多 的两个相同绝缘金属球 A B 带有大小相等的电荷 量 两球之间相互吸引力大小为 F 现用绝缘装置把第三个半径与 A B 球相同且不带电的 绝缘金属球 C 先后与 A B 两球接触后移开 这时 A B 两球之间相互作用力的大小是 A A 8 F B 4 F C 4 3F D 8 3F 2 如图所示 将一个半径为 r 的不带电的金属球放在绝缘支架上 金属球的右侧放置一个 电荷量为 Q 的带正电的点电荷 点电荷到金属球表面的最近距离也为 r 由于静电感应在金 属球上产生感应电荷 设静电力常量为 k 则关于金属球内的电场以及感应电荷的分布情况 以下说法中正确的是 A A 金属球内各点的场强都是零 B 感应电荷在金属球球心处激发的电场场强 2 2r Q kE 方向向右 C 金属球的右端带有正电荷 左端带有负电荷 D 金属球右侧表面的电势高于左侧表面 3 如图 真空中 O 点有一点电荷 在它产生的电场中有 a b 两点 a 点的场强大小为 Ea 方向与 ab 连线成 60 角 b 点的场强大小为 Eb 方向与 ab 连线成 30 角 关于 a b 两点 的场强 Ea Eb及电势 a b的关系 有 D A Ea 3Eb a b B Ea 3Eb a b C Ea 1 3 Eb a b D Ea 3Eb a b 4 显像管原理的示意图如图所示 当没有磁场时 电子束 将打在荧光屏正中的 O 点 安装在管径上的偏转线圈可以 产生磁场 使电子束发生偏转 设垂直纸面向外的磁场方 向为正方向 若使电子打在荧光屏上的位置由 a 点逐渐移 动到 b 点 下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是 C 5 如图所示 质量相同的两个带电粒子 P Q 以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行 板间的匀强电场中 P 从两极板正中央射入 Q 从下极板边缘处射入 它们最后打在同一点 重力不计 则从开始射入到打到上板的过程中 B A 它们运动的时间 tQ tp B 它们所带的电荷量之比 qp q Q 12 C 它们的电势能减小量之比 Ep EQ 12 O B0 B0 t0 B t O B0 B0 t0 B t O B0 B0 t0 B t O B0 B0 t0 B t A B C D P Q E 4L B A 3q 2q M N Q P M N N 静电计 G a b S D 它们的动能增量之比 EK P EK Q 12 6 传感器是把非电学物理量 如位移 压力 流量 声强等 转换成电学量的一种元件 如图所示为一种电容传感器 电路可将声音信号转化为电信号 电路中 a b 构成一个电容 器 b 是固定不动的金属板 a 是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜 若声源 S 发出频率恒定的声波使 a 振动 则 a 在振动过程 中 D A a b 板之间的电场强度不变 B a b 板所带的电荷量不变 C 电路中始终有方向不变的电流 D 向右位移最大时 电容器的电容最大 7 如图所示 由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器的极板 N 与静电计相接 极板 M 接地 用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差 U 在两板相距一定距离 d 时 给电容器充电 静电计指针张开一定角度 在整个实 验过程中 保持电容器所带电量 Q 不变 下面哪些操作将 使静电计指针张角变大 A A 将 M 板向下平移 B 将 M 板沿水平向右方向靠近 N 板 C 在 M N 之间插入云母板 介电常数 1 D 在 M N 之间插入金属板 且不和 M N 接触 8 如图所示 空间中有两个点电荷 Q1和 Q2 在两电荷所在平 面上有 a b c d 四点 其中 a b 位于电荷连线的延长线上 c 点位于两电荷连线的中点 d 点位于两电荷连线的垂直平分线上 则以下判错误错误的是 C A 若 a 点的电场强度为零 则说明 Q1和 Q2为异种电荷 且 Q1 Q2 D 无论两电荷是同种电荷还是异种电荷 d 点的电场强度都不可能为零 9 如图甲所示 一条电场线与 Ox 轴重合 取 O 点电势为零 Ox 方向 上各点的电势 随 x 变化的情况如图乙所示 若 在 O 点由静止释放一电子 质子仅受电场力的作 用 则正确的是 B A 电子将沿 x 负方向运动 B 电子的电势能将变小 C 电子运动的加速度恒定 D 电子运动的加速度增大 10 在光滑绝缘的水平面上 用长为 2L 的绝缘轻杆连接两个质量均为 m 的带电小球 A 和 B A 球的带电量为 2q B 球的带电量为 3q 组成一带电系统 如图所示 虚线 MP 为 AB 两 球连线的垂直平分线 虚线 NQ 与 MP 平行且相距 4L 最 初 A 和 B 分别静止于虚线 MP 的两侧 距 MP 的距离均为 L 且 A 球距虚线 NQ 的距离为 3L 若视小球为质点 不计轻杆的质量 在虚 线 MP NQ 间加上水平向右的匀强电场 E 后 则带电系统从开始运 动到速度第一次为零 B 球电势能的变化量 B Q1 Q2 ab c d O x O x 甲 乙 A B 球电势能增加了 8 Eq L B B 球电势能增加了 6 Eq L C A 球电势能增加了 6Eq L D A 球电势能增加了 8Eq L 11 如图所示 两根光滑金属导轨平行放置 导轨所在平面与水平面间的夹角为 整个装 置处于匀强磁场中 金属杆 ab 垂直导轨放置 当杆中通有从 a 到 b 的恒定电流 I 时 金属 杆 ab 刚好静止 则 D A 磁场方向一定是竖直向上 B 磁场方向竖直向上时 磁场的磁感应确定最小 C ab 受安培力的最小值为 tanmgF D ab 受安培力的最小值为 sinmgF 12 如图所示 两平行 正对金属板水平放置 使上面金属板带上一定量正电荷 下面金属 板带上等量的负电荷 再在它们之间加上垂直纸面向里的匀强磁场 一个带电性质未知的带 电粒子以某一初速度 v0沿垂直于电场和磁场的方向从两金属板左端中央射入后向上偏转 若带电粒子所受重力可忽略不计 仍按上述方式将带电粒子射入两板间 下列措施中一定不 能使粒子进入两板间后向下偏转的是 C A 仅增大带电粒子射入时的速度 B 仅增大两金属板所带的电荷量 C 仅减小射入粒子所带电荷量 D 仅改变射入粒子电性 13 如图所示 匀强磁场的方向垂直纸面向里 一带电微粒从磁场 边界 d 点垂直于磁场方向射入 沿曲线 dpa 打到屏 MN 上的 a 点 通过 pa 段用时为 t 若该微粒经过 p 点时 与一个静止的不带电微 粒碰撞并结合为一个新微粒 最终打到屏 MN 上 两个微粒所受重 力均忽略 新微粒运动的 D A 轨迹为 pb 至屏幕的时间将小于 t B 轨迹为 pc 至屏幕的时间将大于 t C 轨迹为 pb 至屏幕的时间将等于 t D 轨迹为 pa 至屏幕的时间将大于 t 14 有两根长直导线 a b 互相平行放置 如图所示为垂直于导线的截面图 在图示的平面 内 O 点为两根导线连线的中点 M N 为两根导线附近的两点 它们在两导线的中垂线上 且与 O 点的距离相等 若两导线中通有大小相等 方向相同的恒定电流 I 则关于线段 M N 上各点的磁感应强度的说法中正确的是 B A M 点和 N 点的磁感应强度大小相等 方向相同 B M 点和 N 点的磁感应强度大小相等 方向相反 C 在线段 M N 上各点的磁感应强度都不可能为零 D 在线段 M N 上有两个点的磁感应强度为零 15 如图所示 在竖直虚线 MN 和 M N之间区域内存在着相互垂直的 匀强电场和匀强磁场 一带电粒子 不计重力 以初速度 v0由 A 点进入 这个区域 带电粒子沿直线运动 并从 C 点离开场区 如果撤去磁场 该粒子将从 B 点离开场区 如果撤去电场 该粒子将从 D 点离开场区 则下列判断正确的是 C A 该粒子由 B C D 三点离开场区时的动能相同 b a I M M d B P b a c v M N N M v0 A B C D B v0 M I I N M N B 该粒子由 A 点运动到 B C D 三点的时间均不相同 C 匀强电场的场强 E 与匀强磁场的磁感应强度 B 之比 0 E v B D 若该粒子带负电 若电场方向竖直向下 则磁场方向垂直于纸面向外 16 如图所示 带电平行金属板相互正对水平放置 两板间存在着水平方向的匀强磁场 带 电液滴a沿垂直于电场和磁场的方向进入板间后恰好沿水平方向做直线运动 在它正前方有 一个静止在小绝缘支架上不带电的液滴b 带电液滴a与液滴b发生 正碰 在极短的时间内复合在一起形成带电液滴c 若不计支架对液 滴c沿水平方向的作用力 则液滴离开支架后 A A 液滴一定带正电 B 一定做直线运动 C 一定做匀速圆周运动 D 一定做匀变速曲线运动 17 如图所示圆区域内 有垂直于纸面方向的匀强磁场 一束质量和 带电量都相同的带电粒子 以不相等的速率 沿着相同的方向 对准圆心 射入匀强磁场中 又都从该磁场中射出 这些粒子在磁场中的运动时间有的较长 有的较短 若带电粒子在磁 场中只受磁场力的作用 则下列说法中正确的是 D 速率较大的粒子运动通过磁场后偏转角一定越大 速率较大的粒子运动半径一定大 周期也一定大 运动时间较长的 在磁场中通过的路程较长 运动时间较长的 在磁场中偏转的角度一定大 第 卷第 卷 共 49 分 二 本题共 7 小题 共 49 分 18 7 分 如图所示 空间不但有重力场 重力加速度为g 还有电场强为E的匀强电场 和感应场强为B匀强磁场 三者的方向如图所示 有一个质量为m的小球在竖直面内能够 以速率v做匀速圆周运动 求 1 小球的带电性质和电量分别是怎样的 2 小球做匀速圆 周运动的轨道半径是多大 19 7 分 如图所示 两根足够长的光滑平行导轨与水平面成 60 角 导轨间距为L 将 直流电源 电阻箱和开关串联接在两根导轨之间 整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁 场中 质量为m的导体棒MN垂直导轨水平放置在导轨上 导体棒与两根导轨都接触良好 重力加速度为g 1 若磁场方向垂直导轨平面向上 当电阻箱接入电路的电阻为R1时 闭合开关后 导体棒MN恰能静止在导轨上 请确定MN中电流I1的大小和方向 2 若磁 B a b v 场方向竖直向上 当电阻箱接入电路的电阻为R2时 闭合开关后 导体棒MN也恰能静止 在导轨上 请确定MN中的电流I2的大小 3 导轨的电阻可忽略 而电源内阻 导体棒 MN的电阻均不能忽略 求电源的电动势 20 7 分 在水平放置的两块金属板AB上加上不同电压 可以使从炽热的灯丝释放的电子 以不同速度沿直线穿过B板中心的小孔O进入宽度为L的匀强磁场区域 匀强磁场区域的 磁感应强度为B 方向垂直纸面向里 若在A B两板间加上电压U0时 电子不能穿过磁 场区域而打在B板延长线上的P点 如图所示 已知电子的质量为m 电荷量为e 并设电 子离开A板时的初速度为零 1 在A B两板间加上电压U0时 求电子穿过小孔O的速 度大小v0 2 求P点距小孔O的距离x 3 若改变A B两板间的电压 使电子穿过磁场 区域并从边界MN上的Q点射出 且从Q点穿出时速度方向偏离原来的方向的角度为 则A B两板间电压U为多大 21 7 分 如图所示为一种测量电子比荷的仪器的原理图 其中阴极K释放电子 阳极A 是一个中心开孔的圆形金属板 在AK间加一定的电压 在阳极右侧有一对平行正对带电金 属板M N 板间存在方向竖直向上的匀强电场 O点为荧光屏的正中央位置 且K与O 的连线与M N板间的中心线重合 电子从阴极逸出并被AK间的电场加速后从小孔射出 沿KO连线方向射入M N两极板间 已知电子从阴极逸出时的初速度 所受的重力及电子 之间的相互作用均可忽略不计 在下列过程中 电子均可打到荧光屏上 1 为使电子在M N两极板间不发生偏转 需在M N两极板间加一个垂直纸面的匀强磁场 请说明所加磁场 的方向 2 如果M N极板间的电场强度为E 垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为B K v0 v P A B O L B MN Q 与A间的电压为U 电子恰能沿直线KO穿过平行金属板 打在荧光屏正中央 求电子的比 荷 电荷量和质量之比 为多少 3 已知M N板的长度为L1 两极板右端到荧光屏的距 离为L2 如果保持M N极板间的电场强度为E K与A间的电压为U 而撤去所加的磁场 求电子打到荧光屏上的位置与O点的距离 22 7 分 如图所示 一长为l 质量为M的绝缘板静止在光滑水平面上 板的中点有一 个质量为m的小物块 它带有电荷量为q的正电荷 在绝缘板右侧有一磁感应强度为B 方向垂直于纸面向里的匀强磁场 磁场的宽度也为l 在水平恒力F的作用下绝缘板与物块 一起向右运动 物块进入磁场前与绝缘板相对静止 进入后与绝缘板产生相对滑动 当物块 运动到磁场的右边界时 恰好位于绝缘板的左端 此时物块与板间的摩擦力刚好减为零 已 知物块经过磁场所用的时间为t 求 1 物块进入磁场左边界时的速度大小 2 物块到达磁场右边界时的速度大小 3 绝缘板完全穿出磁场时的速度大小 23 7 分 如图所示 真空中有以 r 0 为圆心 半径为r的圆形匀强磁场区域 磁场的 磁感应强度大小为B 方向垂直于纸面向里 在y r的虚线上方足够大的范围内 有方向水 平向左的匀强电场 电场强度的大小为E 从O点向不同方向发射速率相同的质子 质子 的运动轨迹均在纸面内 且质子在磁场中的偏转半径也为r 已知质子的电荷量为q 质量 为m 不计重力 粒子间的相互作用力及阻力的作用 求 1 质子射入磁场时速度的大小 2 沿x轴正方向射入磁场的质子 到达y轴所需的时间 3 与x轴正方向成 30o角 如 图中所示 射入的质子 到达y轴的位置坐标 x y O 30o E 右 边 界 B M m q 左 边 界 ll F 24 7 分 在高能物理研究中 粒子回旋加速器起着重要作用 如图甲为它的示意图 它 由两个铝制D型金属扁盒组成 两个D形盒正中间开有一条窄缝 两个D型盒处在匀强磁 场中并接有高频交变电压 图乙为俯视图 在D型盒上半面中心S处有一正离子源 它发 出的正离子 经狭缝电压加速后 进入D型盒中 在磁场力的作用下运动半周 再经狭缝 电压加速 如此周而复始 最后到达D型盒的边缘 获得最大速度 由导出装置导出 已 知正离子的电荷量为q 质量为m 加速时电极间电压大小为U 磁场的磁感应强度为B D型盒的半径为R 每次加速的时间很短 可以忽略不计 正离子从离子源出发时的初速度 为零 求 1 为了使正离子每经过窄缝都被加速 求交变电压的频率 2 求离子能获得的 最大动能 3 求离子第 1 次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比 密云二中密云二中 2011 2012 学年第一学期学年第一学期 12 月月考高三物理检测题答案月月考高三物理检测题答案 B 甲 B 乙 一 选择题一 选择题 每小题有一个选项正确 每题 3 分 共 51 分 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 A A B C B D A C 9 10 11 12 13 14 15 16 17 B B D C D B C A D 二 计算题二 计算题 共 49 分 每题 7 分 18 7 分 1 小球带正电 1 分 匀速圆周运动 必有 qE mg q mg E 3 分 2 匀速圆周运动 且必有 qvB m r v2 r vE gB 3 分 19 7 分 1 磁场方向垂直于轨道面时 MN受力如答图 1 所示 电流方向由M指向N 1 分 根据物体平衡条件可得F1 mgsin 又安培力 F1 BI1L 解得电流强度 I1 BL mg 2 3 2 分 2 磁场方向竖直向上时 MN受力如答图 2 所示 根据物体平衡条件可得 F2cos mgsin 又安培力 F2 BI2L 解得 BL mg I 3 2 2 分 3 设除电阻箱外 电路中其他电阻为r 定值 根据闭合电路欧姆定律 当电阻箱接入电路的电阻为R1时 有I1 rR E 1 当电阻箱接入电路的电阻为R2时 有 I2 rR E 2 解得 E BL RRmg 3 21 2 分 20 7 分 1 电子在AB板间电场中加速时 由动能定理得 2 00 2 1 mveU 解得 m eU v 0 0 2 2 分 2 电子进入磁场区域做匀速圆周运动 由牛顿第二定律可得 0 2 0 0 r v mBev 解得 e mU B r 0 0 21 所以 e mU B rx 0 0 22 2 2 分 3 若在A B两板间加上电压U时 电子在AB板间加速后穿过B板进入磁场区域做圆 周运动 并从边界MN上的Q点穿出 由动能定理可得 2 2 1 mveU 由牛顿第二定律可得 r v mevB 2 且由几何关系可知 Lr sin M mg F1 N1 答图1 M mg F2 N2 答图2 所以 2 22 sin2m LeB U 3 分 21 7 分 1 电子在电场和磁场重叠的空间不发生偏转 必是电场力与洛仑兹力大小相等 方向相 反 而电场力方向竖直向下 洛伦兹力方向一定竖直向上 由左手定则可判定磁场方向垂 直纸面向外 1 分 2 电子穿过电场和磁场区域沿直线运动 必受力平衡eBveE 0 电子经电压为U的电场加速 2 0 1 2 eUmv 解得电子的比荷 2 2 2 eE mUB 2 分 3 电子通过M N两极板间的过程中 在竖直方向做初速为零的匀加速运动 在水平方 向做匀速直线运动 电子在两极板间运动时间t1 1 0 L v 加速度 eE a m 所以电子在两极板间竖直方向的位移 2 2 1 11 2 0 1 22 eEL yat mv U EL 4 2 1 电子离开两极板间后做匀速直线运动 运动时间t2 2 0 L v 电子从极板右端射出时其沿竖直方 向的速度vy 1 1 0 eEL at mv 电子离开两极板间后 竖直方向的位移 12 22 2 0 y eEL L yv t mv U LEL 2 21 电子打到荧光屏上的位置与O点的距离 U LLEL yyy 4 2 211 21 4 分 22 7 分 1 M和m在恒力F作用下一起向右运动 设小物块进入磁场左边界时的速度为v1 由动 能定理得 2 1 1 1 22 l FMm v Fl v Mm 2 分 2 已知物块到达磁场右边界时摩擦力恰好减为零 设物块穿出磁场时的速度为v2 0 2 mgBqv Bq mg v 2 2 分 3 设绝缘板完全穿出磁场时的速度大小为V 此过程中摩擦力的冲量大小为If由动量定 理得 21 1 f f Imvmv FtIMVMv 对于物块 对于绝缘板 2