高三物理月考试卷-磁场

1、月考试卷高三物理 2014.12一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把你认为正确答案的代表字母填写在题后的括号内。MBAON 1如图所示，在A、B两点分别放置两个电荷量相等的正点电荷，O点为A、B连线中点，M点位于A、B连线上，N点位于A、B连线的中垂线上。则关于、M、N三点的电场强度E和电势的判定正确的是 AEM < EO BM < O CEN < EO DN < Oba图22如图2所示，实线为某孤立点电荷产生的电场的几条电

2、场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力的作用，下列说法中正确的是（ ） A该电场是由负点电荷所激发的电场B电场中a点的电势比b点的电势高 C带电粒子在a点的加速度比在b点的加速度大D带电粒子在a点的动能比在b点的动能大图3MSErL3如图3所示电路，电源电动势为E，内阻为r。当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则下列说法中正确的是 A电源的输出功率为IE-I2r B电动机的额定电压为IR C电动机的输出功率为IE-I2R D整个电路的热功率为I2（

3、R0 +R + r） 图4ErR1R3R2CPabAV4在如图4所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，、为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是 （ ）A电压表示数变小 B电流表示数变小Ca点的电势降低 D电容器C所带电荷量增多5用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）设两极板正对面积为，极板间的距离为，静电计指针偏角为实验中，极板所带电荷量不变，若A保持不变，增大，则变大B保持不变，增大，则变小C保持不变，减小，则变小D保持不变，减小，则不变+-图66如图6所示

4、，氕、氘、氚核以相同的动能射入速度选择器，结果氘核沿直线运动，则 A偏向正极板的是氕核 B偏向正极板的是氚核C射出时动能最大的是氕核 D射出时动能最大的是氚核图7yvOxz7在图7所示的空间直角坐标系所在的区域内，同时存在匀强电场E和匀强磁场B。已知从坐标原点O沿x轴正方向射入的质子，穿过此区域时未发生偏转，则可以判断此区域中E和B的方向可能是 AE和B都沿y轴的负方向BE和B都沿x轴的正方向CE沿z轴正方向，B沿y轴负方向DE沿y轴正方向，B沿z轴负方向图乙图甲Ldbv08某同学设计了一种静电除尘装置，如图8(甲)所示，其中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板为绝缘材料，上、下

5、面板为金属材料。图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定为U的高压直流电源相连。带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度为v0，当碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。将被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值，称为除尘率。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。要增大除尘率，则下列措施可行的是 A只增大电压U B只增大长度L C只增大高度d D只增大尘埃被吸入水平速度v0图9abPB+-9 如图9所示，水平正对放置的带电平行金属板间的匀强电场方向竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，一带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止释放，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做匀速直线运动。现在使小球从稍

6、低些的b点由静止释放，经过轨道端点P进入两板之间的场区。关于小球和小球现在运动的情况以下判断中正确的是（ ） A. 小球可能带负电 B. 小球在电、磁场中运动的过程动能增大 C. 小球在电、磁场中运动的过程电势能增大 D. 小球在电、磁场中运动的过程机械能总量不变10图9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，方向垂直纸面向外；胶片M。RN图9BQPOMS由粒子源发出的不同带电粒子，经加

7、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。下列说法中正确的是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，比荷越大二、本题共1小题，共15分。11某同学用图10所示电路，测绘标着“3.8V，0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图像。除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：电流表：A1（量程100mA，内阻约2）； A2（量程0.6A，内阻约0.3）；电压表：V

8、1（量程5V，内阻约5k）； V2（量程15V，内阻约15k）；滑动变阻器：R1（阻值范围010）； R2（阻值范围02k）；电源：E1（电动势为1.5V，内阻约为0.2）； E2（电动势为4V，内阻约为0.04）；为了调节方便，测量准确，试验中应选用电流表 ，电压表 。滑动变阻器 ，电源 ；（填器材的符号）将各器材连成实验电路。根据实验数据，计算并描绘处RU的图像如图3所示，由图像可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为 ；当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为 ，灯泡实际消耗的电功率为 W。根据RU图像，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系。符合该关系的示意图是下列图中的 。三、本题包括6小题

9、，共55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。12（6分）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电量为e。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v。（1）求导线中的电流I；（2）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为，推导=。13（8分）如图11甲所示，在水平地面上固定一对与水平面倾角为的光滑平

10、行导电轨道，轨道间的距离为l，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源。将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上，且与两轨道垂直。已知轨道和导体棒的电阻及电源的内电阻均不能忽略，通过导体棒的恒定电流大小为I，方向由a到b，图11乙为图甲沿ab方向观察的平面图。若重力加速度为g，在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止。（1）请在图11乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图；（2）求出磁场对导体棒的安培力的大小；甲abI图11乙a（3）如果改变导轨所在空间的磁场方向，试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B的最小值的大小和方向。13（10分）静电喷漆技术具有效率

11、高，浪费少，质量好，有利于工人健康等优点，其装置示意图如图12所示。A、B为两块平行金属板，间距d0.30m，两板间有方向由B指向A、电场强度E1.0×103N/C的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的质量m2.0×1015kg、电荷量为q2.0×1016C，喷出的初速度v02.0 m/s。油漆微粒最后都落在金属板B上。微粒的重力和所受空气阻力以及带电微粒之间的相互作用力均可忽略。试求： （1）微粒落在B板上的动能； （2）微粒从离开喷枪后到达B板所

12、需的最短时间； （3）微粒最后落在B板上所形成的图形及面积的大小。图1215（10分）如图11所示，是电视显像管工作原理图。炽热的金属丝发射出电子，在金属丝k和金属板M之间加一电压U，使电子在真空中加速后，从金属板的小孔C穿出，进入有界abcd矩形匀强磁场，经匀强磁场射出后，打在荧光屏上，荧光屏被电子束撞击而发光。已知电子的比荷C/kg，匀强磁场的磁感应强度B=1.0×10-4T，磁场的长度l=12cm，磁场的右边界距离荧光屏L=15cm。加速电压U=20V时，电子恰好从有界匀强磁场的右下角c点飞出。不计电子间的相互作用及重力影响。求：UO荧光屏LCkMlabcdRAR（1

13、）电子射入磁场时的速度大小；（2）电子在磁场中运动的轨道半径；（3）电子打在荧光屏上的亮点与荧光屏中心O点的距离。 16.（10分）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域如图1，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场中，在薄片的两个侧面、间通以电流时，另外两侧、间产生电势差，这一现象称为霍尔效应其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是、间建立起电场，同时产生霍尔电势差当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，和达到稳定值，的大小与和以及霍尔元件厚度之间满足关系式，其中比例系数称为霍尔系数，仅与材料性质有关 设半导体薄片的宽度（、间距）为，请写出和的关

14、系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图1中、哪端的电势高； 已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为，电子的电荷量为，请导出霍尔系数的表达式（通过横截面积的电流，其中是导电电子定向移动的平均速率）； 图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着个永磁体，相邻永磁体的极性相反霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示若在时间内，霍尔元件输出的脉冲数目为，请导出圆盘转速的表达式17（11分）如图15甲所示，水平加速电场的加速电压为U0，在它的右侧有由水平正对放置的平行金属板a、b构成的偏转电场，已知偏转电场的板长L=0

15、.10 m，板间距离d=5.0×10-2 m，两板间接有如图15乙所示的随时间变化的电压U，且a板电势高于b板电势。在金属板右侧存在有界的匀强磁场，磁场的左边界为与金属板右侧重合的竖直平面MN，MN右侧的磁场范围足够大，磁感应强度B=5.0×10-3T，方向与偏转电场正交向里（垂直纸面向里）。质量和电荷量都相同的带正电的粒子从静止开始经过电压U0=50V的加速电场后，连续沿两金属板间的中线OO方向射入偏转电场中，中线OO与磁场边界MN垂直。已知带电粒子的比荷=1.0×108 C/kg，不计粒子所受的重力和粒子间的相互作用力，忽略偏转电场两板间电场的边缘效应，在每个

16、粒子通过偏转电场区域的极短时间内，偏转电场可视作恒定不变。（1）求t=0时刻射入偏转电场的粒子在磁场边界上的入射点和出射点间的距离；（2）求粒子进入磁场时的最大速度；（3）对于所有进入磁场中的粒子，如果要增大粒子在磁场边界上的入射点和出射点间的距离，应该采取哪些措施？试从理论上推理说明。图15U/V乙t/s0500.10.20.30.4v0BmO¢MN甲OqabU0物理月考答题纸12345678910DCDADCAADBDABBCC11 为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表 A2 ，电压表 V1 。滑动变阻器 R1 ，电源 E2 ；（填器材的符号）将各器材连成实验电路。根据实验

17、数据，计算并描绘处RU的图像如图3所示，由图像可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为_1.5_；当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为_11.5_，灯泡实际消耗的电功率为_0.78_W。 A 。12（6分）（1）（a）设时间内通过导体横截面的电量为，由电流强度定义，有（b）每个自由电子所受的洛伦兹力 设导体中共有N个自由电子 导体内自由电子所受洛伦兹力大小的总和由安培力公式，有 I图答-2amgNF得 13（8分）（1）如图答-2所示（3分）（2）根据共点力平衡条件可知，磁场对导体棒的安培力的大小F=mgtan（2分）（3）要使磁感应强度最小，则要求安培力最小。根据受力情况可知，最小安培力Fmin=

18、mgsin，方向平行于轨道斜向上（1分）所以最小磁感应强度Bmin=（1分）根据左手定则可判断出，此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上。（1分）14（10分）解：（1）据动能定理，电场力对每个微粒做功，微粒打在B板上时的动能 （2分）代入数据解得： J （1分）（2）微粒初速度方向垂直于极板时，到达B板时间最短，到达B板时速度为vt，有可得vt=8.0m/s。由于微粒在两极板间做匀变速运动，即 （2分）可解得 t =0.06s （1分）（3）由于喷枪喷出的油漆微粒是向各个方向，因此微粒落在B板上所形成的图形是圆形。对于喷枪沿垂直电场方向喷出的油漆微粒，在电场中做抛物线运动，根据牛顿第二定

19、律，油漆颗粒沿电场方向运动的加速度 运动的位移 油漆颗粒沿垂直于电场方向做匀速运动，运动的位移即为落在B板上圆周的半径 （2分）微粒最后落在B板上所形成的圆面积 S=R2联立以上各式，得 代入数据解得 S =7.510-2m2 （2分）15（10分）解：（1）设电子到达金属板C时的速度为v，根据动能定理 eU=3分 v=2.7×106m/s2分 电子离开C后做匀速直线运动，所以电子射入磁场时的速度大小等于2.7×106m/s。（2）设电子在磁场中运动的轨道半径为R，根据牛顿运动定律 evB=m3分 R=15cm2分（3）如图所示，设电子打在荧光屏上的A点，距离中心O电位x，磁场一半的宽度为x1，电子在磁场中的偏转角为，由图所示几何知识可知， x1=R-=6cm3分