精品解析：天津市第一中学2024-2025学年高三上学期期末考试物理试题

天津一中2024-2025-1高三年级 物理学科 本试卷分为第I卷（选择题）、第II卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。考生务必将答案涂写规定的位置上，答在试卷上的无效。 祝各位考生考试顺利! 第I卷 一、单项选择题（每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。） 1. 中科院近代物理研究所利用兰州重离子加速器（HIRFL），通过“熔合蒸发”反应合成超重核Ds并辐射出中子。下列可能合成该超重核的原子核组合是（　　） A. Ni、Pb B. Ni、Bi C. Ni、Pb D. Ni、Bi 2. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，正方形闭合线圈竖直固定在减震装置上。永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈，某时刻磁场分界线刚好位于线圈正中央，如图乙所示。则从该时刻起（　　） A. 永磁铁振动时穿过线圈的磁通量不变 B. 永磁铁振动越快，线圈中感应电动势越小 C. 永磁铁振动时，受到线圈的阻力方向不变 D. 永磁铁向上振动时，线圈中感应电流的方向为逆时针 3. 1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”，它的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。目前科学家还没有证实磁单极子的存在。若自然界中存在磁单极子，如图所示，把某磁单极子N极固定在O点，让一个闭合的细金属圆环从O点正上方A点位置由静止开始释放，运动过程中圆环平面始终保持水平，图中A、B两点位置关于O点对称，不计空气阻力，则圆环从A点位置运动到B点位置的过程中（　　） A. 从A点到O点过程和从O点到B点过程，圆环受到的安培力方向相反 B. 圆环始终受到竖直向上的安培力 C. 从上往下看，圆环从A点到B点过程，感应电流方向为逆时针 D. 圆环从A点到B点过程中机械能守恒 4. 瓶子吞鸡蛋的实验过程如下：先将敞口的玻璃瓶中的空气加热，再将剥皮的熟鸡蛋放于瓶口，过一会发现鸡蛋被缓慢吸入瓶中，如图所示。鸡蛋被吸入还未落下的过程中，瓶中气体可视为理想气体，质量不变。鸡蛋被吸入一半时相比刚放上时，关于瓶中气体，下列说法正确的是（　　） A. 每个气体分子的动能都减小 B. 此过程气体从外界吸热 C. 气体压强和热力学温度的比值增大 D. 气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变大 5. 2023年3月，中国科学家通过冷冻电镜技术解析了晶态冰中蛋白质三维结构。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，其中一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等，a、b是轨迹上的两点。现有一电子以某一初速度从b向a运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 电子透镜电场是正点电荷产生的 B. 电子在a点电势能大于在b点的电势能 C. 电子在a点的动能大于在b点的动能 D. 若该电子以某一初速度从a向b运动，则电子在a点的电势能小于在b点的电势能 6. 实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。极靴和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法正确的是（　　） A. 圆柱形铁芯与极靴间形成匀强磁场 B. 线圈带动铝框转动时，铝框内出现感应电流，阻碍其转动 C. 在电流一定的情况下，线圈转动过程中所受的安培力方向始终不变 D 线圈转动时，螺旋弹簧发生形变，利用电磁阻尼来阻碍线圈转动 7. 磁流体发电机工作原理如图所示，a、b是正对的两个电阻可忽略的导体电极，面积均为S，间距为d，分别与负载电阻R相连。a、b之间存在匀强磁场，当高温等离子电离气体以速度向右进入a、b之间时，运动的电离气体受到磁场作用，使a、b之间产生了电势差，理想电压表的示数为U，通过负载电阻R的电流由1指向2。已知a、b之间等离子体的等效电阻为，则关于a、b之间磁感应强度B的大小和方向，下列说法正确的是（　　） A. ，垂直纸面向里 B. ，垂直纸面向外 C. ，垂直纸面向外 D. ，垂直纸面向里 8. 如图，AB为半圆的直径，O为半圆的图心，C为圆上的一点，OC与直径AB垂直，两个等量异种点电荷P、Q分别置于A、B两点，现使点电荷P从A点出发，沿半圆弧向C点缓慢移动，在移动的过程中，取无穷远处为电势的零点，下列说法正确的是（ ） A. O点的电场强度大小逐渐增大 B. OC直线上零电势点先向下移动再向上移动 C. 若在O点放一负试探电荷，则试探电荷的电势能逐渐增大 D. 若在O点放一正试探电荷，则试探电荷受到的静电力方向始终与电荷PQ的连线平行 二、多项选择题（每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。） 9. 如图甲所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡等组成，结构示意图如图乙所示，励磁线圈是一对彼此平行共轴的圆形线圈，当线圈通有励磁电流时，两线圈之间将产生垂直线圈平面向外的匀强磁场，且磁感应强度的大小与励磁线圈中的电流大小成正比。电子在电子枪中经加速电压加速后形成高速电子束，垂直磁场方向射入，若电子束径迹在磁场中呈闭合圆形，下列说法正确的是（ ） A. 励磁线圈中电流方向为顺时针方向 B. 仅将励磁线圈中的电流加倍，电子在磁场中运动的轨迹半径一定减半 C. 仅将励磁线圈中的电流减半，电子在磁场做圆周运动的周期一定减半 D. 若励磁线圈中的电流加倍，且电子枪的加速电压变为原来的4倍，则电子的运动轨迹不变 10. 如图所示，一根固定的足够长的光滑绝缘细杆与水平面成角。质量为m、电荷量为+q的带电小球套在细杆上。小球始终处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中。磁场方向垂直细杆所在的竖直面，不计空气阻力。小球以初速度沿细杆向上运动至最高点，则该过程（　　） A. 洛伦兹力冲量大小为 B. 小球上升的竖直高度小于 C. 小球动量变化大小为 D. 若，弹力冲量为零 11. 我国建造的第一台回旋加速器的工作原理如图所示，其核心部分是两个D形盒，两盒中间接入交变电压。粒子源О置于D形盒的圆心附近，能不断释放出带电粒子，忽略粒子在电场中运动的时间，不考虑加速过程中引起的粒子质量变化。现用该回旋加速器分别对、粒子进行加速，下列说法正确的是（　　） A. 粒子能获得最大动能跟所加交变电压的大小有关 B. 两种粒子离开出口处的动能之比为 C. 两种粒子在回旋加速器中运动的时间相等 D. 两种粒子在回旋加速器中运动的时间不相等 12. 如图，质量为m、电荷量为q的质子（不计重力）在匀强电场中运动，先后经过水平虚线上A、B两点时的速度大小分别为 ，，方向分别与AB成斜向上、斜向下，已知AB=L，则（　　） A. 电场方向与方向平行 B. 场强大小为 C. 质子从A点运动到B点所用时间为 D. 质子的最小速度为 第II卷 三、填空实验题 13. 如图甲所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，使电容器带电后与电源断开，将电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。 （1）在实验中观察到的现象是（　　）。（填正确答案前的标号） A. 将左极板向上移动一段距离，静电计指针张角变小 B. 向两板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变大 C. 将左极板右移，静电计指针的张角变小 D. 将左极板拿走，静电计指针的张角变为零 （2）某兴趣小组用两片锡箔纸做电极，用三张电容纸（某种绝缘介质）依次间隔夹着两层锡箔纸，一起卷成圆柱形，然后接出引线，如图乙所示，最后密封在塑料瓶中，电容器便制成了。为增大该电容器的电容，下列方法可行的有（　　）。（填正确答案前的标号） A. 增大电容纸的厚度 B. 同时减小锡箔纸和电容纸的面积 C. 增大锡箔纸的厚度 D. 减小电容纸的厚度 （3）同学们用同一电路分别给两个不同的电容器充电，充电时通过传感器的电流I随时间t变化的图像如图丙中①、②所示，其中①对应电容器C1的充电过程，②对应电容器C2的充电过程，则两电容器中电容较大的是_________（选填“C1”或“C2”）。 四、计算题 14. 某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，地面与滑杆下端接触处有一个微型压力传感器，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0为10m/s向上滑动时，压力传感器的示数N为5N，滑块滑到B处与滑杆粘合在一起，带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动的最大高度h=0.2m。已知滑块的质量m=0.2kg，滑杆的质量M=0.6kg，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。求： （1）滑块碰撞前瞬间的速度大小v1=？ （2）滑块向上运动时受到的摩擦力f=？ （3）滑块与滑杆碰撞粘合过程中系统损失的机械能大小？ 15. 如图，边长为、匝数为的正方形线圈内有垂直于线圈平面向里的磁场，磁感应强度大小随时间变化的规律为，电路中平行板电容器的板长和板间距均为，板间四分之一圆（N为磁场圆圆心）区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，一带负电微粒从电容器M点水平向右射入（与极板不接触）磁场后做匀速圆周运动，恰能从下极板E点射出电容器，矩形线圈电阻，定值电阻，其余电阻不计，重力加速度大小取，求： （1）电阻R两端电压U； （2）带电微粒的比荷； （3）带电微粒射入磁场的速度大小v（结果可用根号表示）。 16. 如图所示的坐标平面，在第二、三象限存在半径为的圆形匀强磁场区域，圆心位于位置，磁感应强度大小为B，方向垂直坐标平面向里；在第一象限存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向沿轴负方向，匀强磁场的大小和方向与第二、三象限的磁场均相同。圆形磁场边界上有一个点，点与轴的距离为。一个质量为电荷量为的粒子从点垂直磁场方向射入圆形匀强磁场区域，恰好从坐标原点沿轴正方向进入正交的电磁场区域。已知电场强度大小为，不计粒子所受重力，求： （1）带电粒子从点垂直进入圆形匀强磁场时的速度大小； （2）带电粒子在第一象限距轴的最大距离； （3）带电粒子在第一象限的轨迹与轴相切点的坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 天津一中2024-2025-1高三年级 物理学科 本试卷分为第I卷（选择题）、第II卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。考生务必将答案涂写规定的位置上，答在试卷上的无效。 祝各位考生考试顺利! 第I卷 一、单项选择题（每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。） 1. 中科院近代物理研究所利用兰州重离子加速器（HIRFL），通过“熔合蒸发”反应合成超重核Ds并辐射出中子。下列可能合成该超重核的原子核组合是（　　） A. Ni、Pb B. Ni、Bi C. Ni、Pb D. Ni、Bi 【答案】A 【解析】 【详解】根据核反应过程中，电荷数守恒和质量数守恒有 Z1＋Z2＝110 A1＋A2＝271＋1＝272 将选项中原子核（）的质量数（A）及电荷数（Z）代入这两式检验得只有A符合，故选A。 2. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，正方形闭合线圈竖直固定在减震装置上。永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈，某时刻磁场分界线刚好位于线圈正中央，如图乙所示。则从该时刻起（　　） A. 永磁铁振动时穿过线圈的磁通量不变 B. 永磁铁振动越快，线圈中感应电动势越小 C. 永磁铁振动时，受到线圈的阻力方向不变 D. 永磁铁向上振动时，线圈中感应电流的方向为逆时针 【答案】D 【解析】 【详解】A．永磁铁振动时，由于处于上下两个磁场的面积发生变化，所以穿过线圈的磁通量发生变化，故A错误； B．永磁铁振动越快，则磁通量变化越快，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中的感应电动势越大，故B错误； C．永磁铁向上振动时，受到线圈的阻力方向向下；永磁铁向下振动时，受到线圈的阻力方向向上；故C错误； D．永磁铁向上振动时，即线圈相对于磁场向下运动，由图乙可知，穿过线圈的磁通量向里增加，根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为逆时针方向，故D正确。 故选D。 3. 1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”，它的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。目前科学家还没有证实磁单极子的存在。若自然界中存在磁单极子，如图所示，把某磁单极子N极固定在O点，让一个闭合的细金属圆环从O点正上方A点位置由静止开始释放，运动过程中圆环平面始终保持水平，图中A、B两点位置关于O点对称，不计空气阻力，则圆环从A点位置运动到B点位置的过程中（　　） A. 从A点到O点过程和从O点到B点过程，圆环受到的安培力方向相反 B. 圆环始终受到竖直向上的安培力 C. 从上往下看，圆环从A点到B点过程，感应电流方向为逆时针 D. 圆环从A点到B点过程中机械能守恒 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据楞次定律可知，感应电流的效果总要阻碍引起感应电流的原因，从阻碍圆环的相对运动角度看，原磁场对圆环中感应电流的安培力的效果总要阻碍圆环的相对运动，即圆环始终受到竖直向上的安培力，故A错误，B正确； C．根据楞次定律可知，从上往下看，圆环从A点到B点过程，感应电流方向为顺时针，故C错误； D．结合上述可知，圆环从A点到B点过程中有感应电流产生，即圆环中会产生焦耳热，可知圆环从A点到B点过程中机械能不守恒，故D错误。 故选B。 4. 瓶子吞鸡蛋的实验过程如下：先将敞口的玻璃瓶中的空气加热，再将剥皮的熟鸡蛋放于瓶口，过一会发现鸡蛋被缓慢吸入瓶中，如图所示。鸡蛋被吸入还未落下的过程中，瓶中气体可视为理想气体，质量不变。鸡蛋被吸入一半时相比刚放上时，关于瓶中气体，下列说法正确的是（　　） A. 每个气体分子的动能都减小 B. 此过程气体从外界吸热 C. 气体压强和热力学温度的比值增大 D. 气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．刚开始鸡蛋放于瓶口，瓶内气体温度大于环境温度，由于热传递，瓶内气体温度逐渐降低，分子平均动能减小，并不是每个气体分子的动能都减小，故A错误； B．根据热力学第一定律 瓶中气体温度降低，内能减小，瓶中气体体积减小，外界对气体做正功，则气体向外界放热，故B错误； C．根据理想气体状态方程可得 瓶中气体体积减小，可知气体压强和热力学温度的比值增大，故C正确； D．瓶中气体温度降低，气体分子平均动能减小，分子平均速率减小，气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力减小，故D错误。 故选C。 5. 2023年3月，中国科学家通过冷冻电镜技术解析了晶态冰中蛋白质三维结构。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，其中一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等，a、b是轨迹上的两点。现有一电子以某一初速度从b向a运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 电子透镜的电场是正点电荷产生的 B. 电子在a点的电势能大于在b点的电势能 C. 电子在a点的动能大于在b点的动能 D. 若该电子以某一初速度从a向b运动，则电子在a点的电势能小于在b点的电势能 【答案】B 【解析】 【详解】A．正点电荷的等势面是以点电荷为球心的球面，没有平面，所以电子透镜的电场不是正点电荷产生的，A错误； BC．电场线与等势面垂直，负电荷所受电场力与电场强度方向相反，电子在b点所受电场力垂直于等势面向左，电子在a点所受电场力向左上方，电子从b到a过程中，电场力做负功，电势能增大，动能减小，所以，电子在a点的电势能大于在b点的电势能，电子在a点的动能小于在b点的动能，B正确，C错误； D．若该电子以某一初速度从a向b运动，电场力做正功，电势能减小，则电子在a点的电势能大于在b点的电势能，D错误。 故选B。 6. 实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。极靴和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法正确的是（　　） A. 圆柱形铁芯与极靴间形成匀强磁场 B. 线圈带动铝框转动时，铝框内出现感应电流，阻碍其转动 C. 在电流一定的情况下，线圈转动过程中所受的安培力方向始终不变 D. 线圈转动时，螺旋弹簧发生形变，利用电磁阻尼来阻碍线圈转动 【答案】B 【解析】 【详解】A．因各处的磁场方向不同，所以圆柱形铁芯与极靴间不是匀强磁场，故A错误； BD．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动产生弹力，弹力方向与扭动方向相反，阻碍线圈转动，此方法不是利用电磁阻尼来阻碍线圈转动。故B正确，D错误； C．磁场是均匀地辐向分布的，所以线圈转动时，在电流确定的情况下，根据左手定则，它两边所受的安培力大小均为方向相反，所以所受的安培力大小不变，但是方向发生改变，故C错误。 故选B。 7. 磁流体发电机工作原理如图所示，a、b是正对的两个电阻可忽略的导体电极，面积均为S，间距为d，分别与负载电阻R相连。a、b之间存在匀强磁场，当高温等离子电离气体以速度向右进入a、b之间时，运动的电离气体受到磁场作用，使a、b之间产生了电势差，理想电压表的示数为U，通过负载电阻R的电流由1指向2。已知a、b之间等离子体的等效电阻为，则关于a、b之间磁感应强度B的大小和方向，下列说法正确的是（　　） A. ，垂直纸面向里 B. ，垂直纸面向外 C. ，垂直纸面向外 D. ，垂直纸面向里 【答案】B 【解析】 【详解】通过负载电阻R的电流由1指向2，可知下极板带正电，根据左手定则可知，磁感应强度垂直纸面向外； 理想电压表的示数为U，可知感应电动势为 当发电通道上下表面间的电势差稳定时，有 解得 故选B。 8. 如图，AB为半圆的直径，O为半圆的图心，C为圆上的一点，OC与直径AB垂直，两个等量异种点电荷P、Q分别置于A、B两点，现使点电荷P从A点出发，沿半圆弧向C点缓慢移动，在移动的过程中，取无穷远处为电势的零点，下列说法正确的是（ ） A. O点的电场强度大小逐渐增大 B. OC直线上零电势点先向下移动再向上移动 C. 若在O点放一负试探电荷，则试探电荷的电势能逐渐增大 D. 若在O点放一正试探电荷，则试探电荷受到的静电力方向始终与电荷PQ的连线平行 【答案】D 【解析】 【详解】A．点电荷P在AB间某位置时，点电荷P、Q在O点产生的电场强度如图所示 设两电场强度夹角为，圆的半径为r，根据题意可知O点的电场强度大小为 cos， 可知O点的电场强度大小逐渐减小，故A错误； B．等量异种电荷连线的中垂线为零等势线，P在不同位置P、Q连线的中垂线如图所示 由几何知识可知，中垂线都过O点，所以OC直线上零电势点的位置不变，故B错误； C．O点的电势为零，在O点放一负试探电荷，则试探电荷的电势能也为零，故C错误； D．P在某位置时，正试探电荷受力情况如图所示 根据几何知识可知试探电荷受到的静电力方向始终与电荷PQ的连线平行，故D正确。 故选D。 二、多项选择题（每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。） 9. 如图甲所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡等组成，结构示意图如图乙所示，励磁线圈是一对彼此平行共轴的圆形线圈，当线圈通有励磁电流时，两线圈之间将产生垂直线圈平面向外的匀强磁场，且磁感应强度的大小与励磁线圈中的电流大小成正比。电子在电子枪中经加速电压加速后形成高速电子束，垂直磁场方向射入，若电子束径迹在磁场中呈闭合圆形，下列说法正确的是（ ） A. 励磁线圈中电流方向为顺时针方向 B. 仅将励磁线圈中的电流加倍，电子在磁场中运动的轨迹半径一定减半 C. 仅将励磁线圈中的电流减半，电子在磁场做圆周运动的周期一定减半 D. 若励磁线圈中的电流加倍，且电子枪的加速电压变为原来的4倍，则电子的运动轨迹不变 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据安培定则，励磁线圈中电流方向为逆时针方向，故A错误； B．仅将励磁线圈中的电流加倍，则磁感应强度加倍，，可得 电子在磁场中运动轨迹半径将减半，故B正确； C．仅将励磁线圈中电流减半，则磁感应强度减半，由 电子做圆周运动的周期将加倍，故C错误； D．根据，则 励磁线圈中的电流加倍，且电子枪的加速电压变为原来的4倍时，电子的运动轨迹不变，故D正确。 故选BD 10. 如图所示，一根固定的足够长的光滑绝缘细杆与水平面成角。质量为m、电荷量为+q的带电小球套在细杆上。小球始终处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中。磁场方向垂直细杆所在的竖直面，不计空气阻力。小球以初速度沿细杆向上运动至最高点，则该过程（　　） A. 洛伦兹力冲量大小为 B. 小球上升的竖直高度小于 C. 小球动量变化大小为 D. 若，弹力冲量为零 【答案】AD 【解析】 【详解】C．小球动量变化为 可知小球动量变化大小为，故C错误； B．小球沿细杆方向只有重力沿杆向下的分力，所以小球的加速度大小为 根据运动学公式可得小球上升的位移大小为 则小球上升的竖直高度为 故B错误； A．小球所受洛伦兹力为 可知洛伦兹力随时间线性变化，小球上滑的时间为 故洛伦兹力冲量大小为 故A正确； D．若，则时刻小球所受洛伦兹力为 小球在垂直细杆方向所受合力为零，可得 即 则小球在整个减速过程的图像如图 根据图线与横轴围成的面积表示冲量，可得弹力的冲量为零，故D正确。 故选AD。 11. 我国建造的第一台回旋加速器的工作原理如图所示，其核心部分是两个D形盒，两盒中间接入交变电压。粒子源О置于D形盒的圆心附近，能不断释放出带电粒子，忽略粒子在电场中运动的时间，不考虑加速过程中引起的粒子质量变化。现用该回旋加速器分别对、粒子进行加速，下列说法正确的是（　　） A. 粒子能获得的最大动能跟所加交变电压的大小有关 B. 两种粒子离开出口处的动能之比为 C. 两种粒子在回旋加速器中运动的时间相等 D. 两种粒子在回旋加速器中运动的时间不相等 【答案】BC 【解析】 【详解】A．粒子在磁场中的最大轨道半径为D形盒的半径，对应速度也最大，则有 最大动能为 所以粒子能获得的最大动能跟所加交变电压的大小无关，故A错误； B．粒子离开出口处的动能最大，为 ，由粒子的质量数为2，电荷数为1；粒子的质量数为4，电荷数为2，可知粒子的出口处的动能为粒子的两倍，故B正确； CD．设粒子加速的次数为n，则有 则粒子运动的时间 由，解得 可知，两种粒子在回旋加速器中运动的时间相等，故C正确，D错误。 故选BC。 12. 如图，质量为m、电荷量为q的质子（不计重力）在匀强电场中运动，先后经过水平虚线上A、B两点时的速度大小分别为 ，，方向分别与AB成斜向上、斜向下，已知AB=L，则（　　） A. 电场方向与方向平行 B. 场强大小为 C. 质子从A点运动到B点所用时间 D. 质子的最小速度为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．质子在匀强电场中做抛体运动，在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，设与电场线的夹角为，如图所示 结合与的方向，在垂直电场方向有 代入求得 则 显然电场方向与方向不平行，故A错误； B．质子从A到B点，根据动能定理，有 求得 故B错误； C．质子在垂直电场方向上，做匀速直线运动，可得 求得质子从 A 点运动到 B 点所用时间为 故C正确； D．当质子沿电场方向的速度减为零时，此时质子的速度最小，为 故D正确。 故选CD 。 第II卷 三、填空实验题 13. 如图甲所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，使电容器带电后与电源断开，将电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。 （1）在实验中观察到的现象是（　　）。（填正确答案前的标号） A. 将左极板向上移动一段距离，静电计指针的张角变小 B. 向两板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变大 C. 将左极板右移，静电计指针的张角变小 D. 将左极板拿走，静电计指针的张角变为零 （2）某兴趣小组用两片锡箔纸做电极，用三张电容纸（某种绝缘介质）依次间隔夹着两层锡箔纸，一起卷成圆柱形，然后接出引线，如图乙所示，最后密封在塑料瓶中，电容器便制成了。为增大该电容器的电容，下列方法可行的有（　　）。（填正确答案前的标号） A. 增大电容纸的厚度 B. 同时减小锡箔纸和电容纸的面积 C. 增大锡箔纸的厚度 D. 减小电容纸的厚度 （3）同学们用同一电路分别给两个不同的电容器充电，充电时通过传感器的电流I随时间t变化的图像如图丙中①、②所示，其中①对应电容器C1的充电过程，②对应电容器C2的充电过程，则两电容器中电容较大的是_________（选填“C1”或“C2”）。 【答案】（1）C （2）D （3）C2 【解析】 【小问1详解】 A．将左极板向上移动一段距离，则两板正对面积减小，根据可知，电容器的电容C减小，根据，可认为电容器所带电荷量Q一定，则U变大，即静电计指针的张角变大，故A错误； B．向两板间插入陶瓷片时，根据可知，C变大，根据可知，Q一定，则U变小，静电计指针的张角变小，故B错误； C．将左极板右移，根据可知，C变大，根据可知，Q一定，则U变小，静电计指针的张角变小，故C正确； D．把左极板拿走，相当于增大d，根据可知，则C变小，根据可知，U变大，所以静电计指针张角变大，故D错误。 故选C。 【小问2详解】 由平行板电容器电容决定式 A．增大电容纸的厚度，d增大，故电容减小，故A错误； B．同时减小锡箔纸和电容纸的面积，S减小，故电容减小，故B错误； C．增大锡箔纸的厚度，对电容无影响，故C错误； D．减小电容纸的厚度，d减小，故电容增大，故D正确。 故选D。 【小问3详解】 用同一电路分别给两个不同的电容器充电，则充电完成后，两电容器两端电压相同，由于图像与横轴围成的面积表示带电量，由图可知图线②对应的电荷量较大，根据可知，两电容器中电容较大的是C2。 四、计算题 14. 某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，地面与滑杆下端接触处有一个微型压力传感器，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0为10m/s向上滑动时，压力传感器的示数N为5N，滑块滑到B处与滑杆粘合在一起，带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动的最大高度h=0.2m。已知滑块的质量m=0.2kg，滑杆的质量M=0.6kg，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。求： （1）滑块碰撞前瞬间的速度大小v1=？ （2）滑块向上运动时受到的摩擦力f=？ （3）滑块与滑杆碰撞粘合过程中系统损失的机械能大小？ 【答案】（1）8m/s （2）1N，方向竖直向下 （3）4.8J 【解析】 【小问1详解】 滑块与滑杆碰撞后上升高度h=0.2m，根据 解得 由动量守恒定律有 解得 【小问2详解】 压力传感器的示数为5N，对滑杆进行受力分析，由平衡条件有 代入数据解得 根据牛顿第三定律有 方向竖直向下。 【小问3详解】 结合上述可知，滑块与滑杆碰撞粘合过程中系统损失的机械能大小 结合上述解得 15. 如图，边长为、匝数为的正方形线圈内有垂直于线圈平面向里的磁场，磁感应强度大小随时间变化的规律为，电路中平行板电容器的板长和板间距均为，板间四分之一圆（N为磁场圆圆心）区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，一带负电微粒从电容器M点水平向右射入（与极板不接触）磁场后做匀速圆周运动，恰能从下极板E点射出电容器，矩形线圈电阻，定值电阻，其余电阻不计，重力加速度大小取，求： （1）电阻R两端电压U； （2）带电微粒的比荷； （3）带电微粒射入磁场的速度大小v（结果可用根号表示）。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为 电阻R两端电压 【小问2详解】 电容器两极板间电场的场强大小 微粒做匀速圆周运动有 解得带电微粒的比荷 【小问3详解】 根据题意作出带电微粒的轨迹图 根据几何关系可得 解得 根据洛伦兹力提供向心力 解得带电微粒射入磁场的速度大小 16. 如图所示的坐标平面，在第二、三象限存在半径为的圆形匀强磁场区域，圆心位于位置，磁感应强度大小为B，方向垂直坐标平面向里；在第一象限存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向沿轴负方向，匀强磁场的大小和方向与第二、三象限的磁场均相同。圆形磁场边界上有一个点，点与轴的距离为。一个质量为电荷量为的粒子从点垂直磁场方向射入圆形匀强磁场区域，恰好从坐标原点沿轴正方向进入正交的电磁场区域。已知电场强度大小为，不计粒子所受重力，求： （1）带电粒子从点垂直进入圆形匀强磁场时的速度大小； （2）带电粒子在第一象限距轴的最大距离； （3）带电粒子在第一象限的轨迹与轴相切点的坐标。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 带电粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场做匀速圆周运动，轨迹如图1所示。 设与轴负方向的夹角为，由几何关系，得 解得 由几何关系可知为等边三角形，则轨迹半径 根据洛伦兹力提供向心力，得 解得 【小问2详解】 将速度分解，设某一分速度使粒子受到的洛伦兹力与电场力平衡，即 又 联立解得 由左手定则知速度方向沿轴正方向，与方向相同。令 解得 方向也与方向相同，所以带电粒子的运动可以分解为速度为的匀速直线运动与速度为的逆时针方向的匀速圆周运动的合运动，轨迹如图2所示 粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律，得 带电粒子将做旋轮线运动，图中实线表示它的轨迹，点为粒子距轴的最远点。在这一点粒子的速度 ， 它到轴的距离 联立解得 【小问3详解】 粒子在第一象限的运动周期 点为粒子运动轨迹与轴的相切点。点坐标 联立解得 根据运动的周期性，粒子与轴相切点的坐标 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $