精品解析：北京市第九中学2025-2026学年高三上学期12月月考物理试题

2025-2026学年北京九中高三上学期月考物理试题 一、单项选择题。 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 如图所示，带正电的小球A固定不动，质量为m的带电小球B通过绝缘丝线悬挂在铁架台上，小球B静止时，丝线与竖直方向的夹角为，两球球心在同一水平线上。若小球A的电荷量为，小球B的电荷量为，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 小球B带负电 B. 小球B受到的静电力大小为 C. 小球受到丝线的拉力大小为 D. 小球B所在位置的电场强度大小为 2. 位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动，t = 6s时波刚好传播到x = 12m处，此时波形图如图所示。则（　　） A. 该波的传播速度v = 8m/s B. 该波的周期T = 8s C. 波源在这段时间运动的路程为12m D. 波源开始运动的方向沿y轴正方向 3. 我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高，极大丰富了我国自主对地观测数据源，为现代农业、防灾减灾、环境监测等领域提供了可靠稳定的卫星数据支持。系列卫星中的“高分三号”的轨道高度约为755km，“高分四号”的轨道为高度约的地球同步轨道。若将卫星的运动均看作是绕地球的匀速圆周运动，则（　　） A. “高分三号”的运行周期大于24h B. “高分三号”的向心加速度大于9.8m/s2 C. “高分四号”的运行角速度大于地球自转的角速度 D. “高分三号”的运行速度大于“高分四号”的运行速度 4. 如图为“蹦极”运动的示意图。弹性绳的一端固定在O点，另一端和人相连。人从O点自由下落，至A点时弹性绳恰好伸直，继续向下运动到达最低点B，不计空气阻力的影响，将人视为质点。则人从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 绳的拉力逐渐增大，人的速度逐渐减小 B. 人先处于超重状态，后处于失重状态 C. 人动能的减少量等于绳弹性势能的增加量 D. 绳对人一直做负功，人的机械能逐渐减小 5. 在水平面上，质量为m、速度大小为v的A球与质量为3m的静止的B球发生正碰。碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的。下列说法正确的是（　　） A. 碰撞后A球的速度一定反向 B. 碰撞后B球的速度大小可能是 C. 碰撞过程A球对B球的冲量最大值为 D. 碰撞过程两球损失的机械能最多为 6. 把一段导体棒用细导线水平悬挂在蹄形磁体的两极间，导体棒通以如图所示的恒定电流后开始向右侧摆动，经过时间t到达最高点，此时悬线偏离竖直方向的最大摆角为θ。若导体棒的质量为m，单根悬线的长度为L，重力加速度为g，忽略这个过程中阻力的影响。下列说法正确的是（　　） A. 图中的蹄形磁体，上方的磁极为N极 B. 摆动到最高点时，安培力等于mgtanθ C. 导体棒从最低点摆动到最高点的过程中，受到的安培力的冲量大小等于mgt D. 导体棒从最低点摆动到最高点的过程中，受到的安培力做功等于mgL（1-cosθ） 7. 如图所示，平行光滑金属导轨水平放置，导轨间距为，左端连接一阻值为的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为。导体棒置于导轨上，其电阻为，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。不计导轨的电阻、导体棒与导轨间的摩擦。在大小为的水平拉力作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度大小为。在导体棒向右匀速移动的过程中（　　） A. 导体棒中感应电流的方向为 B. 导体棒两端的电势差大小为 C. 电阻消耗的电能为 D. 拉力对导体棒做功的功率为 8. 如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，EO = OF。一不计重力带负电的点电荷在E点由静止释放后（ ） A. 做匀加速直线运动 B. 在O点所受静电力最大 C. 由E到O的时间等于由O到F的时间 D. 由E到F的过程中电势能先增大后减小 9. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一个100匝、面积为的圆形导体线圈。规定线圈中电流和磁场的正方向如图甲所示。磁感应强度随时间按图乙变化，下列说法正确的是（　　） A. 内线圈中的感应电流方向为负 B. 内线圈中的感应电流在轴线处的磁场方向向下 C. 内线圈中的感应电动势大小为 D. 内与内线圈中的感应电流大小之比为1：8 10. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（　　） A. 图1中，与的电阻值相同 B. 图1中，闭合开关，灯逐渐变亮 C. 图2中，变阻器R与的电阻值相同 D. 图2中，断开瞬间，灯突然闪亮 11. 真空中存在沿y轴正方向的匀强电场，带电粒子a和b先后从坐标原点O沿x轴正方向射入该电场，其轨迹如图所示。忽略粒子所受重力，下列条件中可以判定粒子a比荷较大的是（ ） A. 粒子a和b在电场中的加速度相等 B. 粒子a和b射入电场时的速度相等 C. 粒子a和b射入电场时的动能相等 D. 粒子a和b射入电场时的动量相等 12. 如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为a，长度为l（）。带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法不正确的是（　　） A. 粒子在磁场中运动的圆弧半径为a B. 粒子质量为 C. 管道内的等效电流为 D. 粒子束对管道的平均作用力大小为 13. 有两种质谱仪：第一种如图甲所示，带电粒子从靠近极板的O点由静止释放，经过加速电场（板间电压为、板间距为d）加速后，进入磁感应强度大小为的匀强磁场中做匀速圆周运动；第二种如图乙所示，有一定初速度的带电粒子经过速度选择器（板间电压为、板间距为d、磁感应强度大小为）后，进入磁感应强度大小为的匀强磁场中做匀速圆周运动。若粒子中同时含有和，且两种质谱仪中做圆周运动的半径相同，下列说法正确的是（ ） A. 图乙中粒子的初速度大小为 B. 的比荷可表示为 C. 两种质谱仪中做圆周运动的半径相同 D. 图甲中做圆周运动的半径比图乙中做圆周运动的半径大 14. 地球表面与大气电离层都是良导体，两者与其间的空气介质可视为一个大电容器，这个电容器储存的电荷量大致稳定，约为5×105C，其间的电场，称为大气电场。设大地电势为零，晴天的大气电场中，不同高度h处的电势φ的变化规律如图所示，不考虑水平方向电场的影响。根据以上信息，下列说法正确的是（　　） A. 这个大电容器所储能量约为1.5×1011J B. 高度h=5km处电场强度约为40V/m C. 高度h=5km处电场强度约为20V/m D. 一带正电尘埃下落过程中大气电场对其的静电力做负功 二、实验题（本题共2小题，共18分。） 15. 物理探究小组选用图示器材和电路研究电磁感应规律。 （1）请用笔画线代表导线，将图中各器材连接起来，组成正确的实验电路。（ ） （2）把A线圈插入B线圈中，如果闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，下面操作出现的情况有： ①向右移动滑动变阻器滑片，灵敏电流计指针将向____________（填“左”或“右”）偏转； ②保持滑动变阻器滑片位置不变，拔出线圈A中的铁芯，灵敏电流计指针将向___________（填“左”或“右”）偏转； （3）根据实验结果判断产生感应电流的本质是___________。 16. 某同学做观察电容器充、放电并估测电容器的电容实验，采用8V的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器（与电脑相连，能描绘出电流i随时间t变化的图线）、定值电阻和导线若干，连成如图甲所示的电路。 （1）下列说法正确的是（　　） A. 单刀双掷开关S掷向1端，电容器放电 B. 先将S掷向1端，然后掷向2端，电容器电容先增大后减小 C. 电容器带电时，两个极板只有一个板上有电荷 D. 电容器充电时，与电源正极相连的极板带正电 （2）用8V的稳压直流电源对电容器先充满电，后电容器放电，电脑屏幕上显示出电容器在放电过程中电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示，根据图像可估算出1s到4s内曲线下包含的小格的个数大约为40个，根据图像估算出释放的电荷量为____________C（结果保留两位有效数字）。 （3）根据前面的信息，计算出电容器的电容为___________F（结果保留一位有效数字） （4）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，放电时i-t曲线与横轴所围成的面积将__________（填“增大”“不变”或“变小”）；放电时间将___________（填“变长”“不变”或“变短”）。 三、计算论述题（本题共4小题，共40分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。） 17. 如图所示为竖直放置的四分之一圆弧轨道，O点是其圆心，半径R = 1.5m。轨道底端距水平地面的高度h = 1.25m。从轨道顶端A由静止释放一个质量m = 0.1kg的小球（可视为质点），小球到达轨道底端B时，沿水平方向飞出，落地点C与B点之间的水平距离x = 2.5m。忽略空气阻力，重力加速度g = 10m/s2。求： （1）小球从B点飞出时的速度大小vB； （2）小球落地前瞬间的速度大小vC及方向； （3）小球从A点运动到B点的过程中，摩擦力对小球做的功Wf。 18. 如图所示，矩形区域abcd内存在垂直于纸面的匀强磁场。ab边长为，ad边长为2L。位于ad边中点S处的粒子源，不断地沿着垂直ad边的方向发射质量为m、电荷量为q、初速度为v的带电粒子，带电粒子恰好从b点射出。在此区域加上沿ad方向的匀强电场后，带电粒子恰好做匀速直线运动。不计带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力。 （1）求匀强磁场的磁感应强度大小B； （2）求匀强电场的电场强度大小E； （3）仅撤去磁场，请通过推导判断带电粒子将从矩形区域的哪一边界射出？ 19. 如图甲所示，水平面内固定两根间距为的长直平行光滑金属导轨，其右端接有阻值为的电阻，一阻值为、长度为的金属棒垂直导轨放置于距导轨右端处，且与两导轨保持良好接触．整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小随时间变化的情况如图乙所示。在内在金属棒的中点施加一水平外力，使金属棒保持静止，后金属棒在水平外力的作用下，从静止开始向左做加速度为的匀加速直线运动，导轨电阻不计。求： （1）第内电阻产生的热量； （2）时通过金属棒的电流大小； （3）前内通过金属棒的电荷量。 20. 电磁场，是一种特殊的物质。 （1）电场具有能量。如图所示，原子核始终静止不动，α粒子先、后通过A、B两点，设α粒子的质量为m、电荷量为q，其通过A、B两点的速度大小分别为vA和vB，求α粒子从A点运动到B点的过程中电势能的变化量ΔEp。 （2）变化的磁场会在空间中激发感生电场。如图所示，空间中有圆心在O点、垂直纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场，当空间中各点的磁感应强度随时间均匀增加时，请根据法拉第电磁感应定律、电动势的定义等，证明磁场内，距离磁场中心O点为r处的感生电场的电场强度E与r成正比。（提示：电荷量为q的电荷所受感生电场力F=qE） （3）电磁场不仅具有能量，还具有动量。如图所示，两极板相距为L的平行板电容器，处在磁感应强度为B的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向里。将一长度为L的导体棒ab垂直放在充好电的电容器两极板之间（其中上极板带正电），并与导体板良好接触。上述导体棒ab、平行板电容器以及极板间的电磁场（即匀强磁场、电容器所激发的电场）组成一个孤立系统，不计一切摩擦。求当电容器通过导体棒ab释放电荷量为q的过程中，该系统中电磁场动量变化量的大小Δp和方向。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年北京九中高三上学期月考物理试题 一、单项选择题。 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 如图所示，带正电的小球A固定不动，质量为m的带电小球B通过绝缘丝线悬挂在铁架台上，小球B静止时，丝线与竖直方向的夹角为，两球球心在同一水平线上。若小球A的电荷量为，小球B的电荷量为，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 小球B带负电 B. 小球B受到的静电力大小为 C. 小球受到丝线的拉力大小为 D. 小球B所在位置的电场强度大小为 【答案】B 【解析】 【详解】A．对B球受力分析，电场力水平向右，属于排斥力，由于A球带正电，所以B球带正电，故A错误； BC．小球B受力如图所示 根据平衡条件，可得小球B受到的静电力大小为 小球受到丝线的拉力大小为 故B正确，C错误； D．根据电场强度的定义式，可得小球B所在位置的电场强度大小为 故D错误。 故选B。 2. 位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动，t = 6s时波刚好传播到x = 12m处，此时波形图如图所示。则（　　） A. 该波的传播速度v = 8m/s B. 该波的周期T = 8s C. 波源在这段时间运动的路程为12m D. 波源开始运动的方向沿y轴正方向 【答案】D 【解析】 【详解】A．该波的传播速度 故A错误； B．该波的波长 周期 故B错误； C．波源运动时间 在这段时间运动的路程为 故C错误； D．根据同侧法，x = 12m处质点开始运动的方向沿y轴正方向，则波源开始运动的方向沿y轴正方向，故D正确。 故选D。 3. 我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高，极大丰富了我国自主对地观测数据源，为现代农业、防灾减灾、环境监测等领域提供了可靠稳定的卫星数据支持。系列卫星中的“高分三号”的轨道高度约为755km，“高分四号”的轨道为高度约的地球同步轨道。若将卫星的运动均看作是绕地球的匀速圆周运动，则（　　） A. “高分三号”的运行周期大于24h B. “高分三号”的向心加速度大于9.8m/s2 C. “高分四号”的运行角速度大于地球自转的角速度 D. “高分三号”的运行速度大于“高分四号”的运行速度 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据万有引力提供向心力可知 解得 因此轨道半径越高，周期就越长，故“高分三号”的运行周期小于“高分四号”，即小于24h，故A错误； B．贴着地球表面运行的人造卫星，有 设高分三号的向心加速度为a，则 因为 所以可知 即“高分三号”的向心加速度大于9.8m/s2，故B错误； C．“高分四号”处在地球同步轨道上，因此其运行角速度等于地球自转角速度，故C错误； D．根据万有引力提供向心力可知 解得 可知半径越大，速度越小，故“高分三号”的运行速度大于“高分四号”的运行速度，故D正确。 故选D。 4. 如图为“蹦极”运动的示意图。弹性绳的一端固定在O点，另一端和人相连。人从O点自由下落，至A点时弹性绳恰好伸直，继续向下运动到达最低点B，不计空气阻力的影响，将人视为质点。则人从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 绳的拉力逐渐增大，人的速度逐渐减小 B. 人先处于超重状态，后处于失重状态 C. 人动能的减少量等于绳弹性势能的增加量 D. 绳对人一直做负功，人的机械能逐渐减小 【答案】D 【解析】 【详解】AB．开始阶段，绳子弹力小于重力，则加速度向下，人处于失重状态，速度增加；以后阶段，弹力大于重力，加速度向上，人处于超重状态，速度减小，绳子对人的拉力方向始终向上，对人做负功，人的速度先增加后减小，故AB错误； C．由能量关系可知，人的动能的减少量与重力势能减小量之和等于绳的弹性势能的增加量，故C错误； D．绳对人一直做负功，人的机械能逐渐减小，故D正确。 故选D。 5. 在水平面上，质量为m、速度大小为v的A球与质量为3m的静止的B球发生正碰。碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的。下列说法正确的是（　　） A. 碰撞后A球的速度一定反向 B. 碰撞后B球的速度大小可能是 C. 碰撞过程A球对B球的冲量最大值为 D. 碰撞过程两球损失的机械能最多为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据动量守恒定律可知，若两球发生完全非弹性碰撞，则碰撞后两球以相同的速度向A球原运动方向运动，故碰撞后A球的速度不一定反向，故A错误； B．当两球发生弹性碰撞时，碰撞后B球的速度最大，设为，以碰撞前A球的运动方向为正方向，根据动量守恒定律与机械能守恒定律得 联立解得 可知碰撞后B球的速度大小不可能是，故B错误； C．当两球发生弹性碰撞时，碰撞后B球的速度最大，碰撞过程A球对B球的冲量最大，设为。根据B选项的结果，由动量定理得 故C正确； D．当两球发生完全非弹性碰撞时，碰撞过程两球损失的机械能最多，设碰撞后两球的速度为，以碰撞前A球的运动方向为正方向，根据动量守恒定律得 根据能量守恒定律得碰撞过程两球损失的机械能最多为： 联立解得 故D错误。 故选C。 6. 把一段导体棒用细导线水平悬挂在蹄形磁体的两极间，导体棒通以如图所示的恒定电流后开始向右侧摆动，经过时间t到达最高点，此时悬线偏离竖直方向的最大摆角为θ。若导体棒的质量为m，单根悬线的长度为L，重力加速度为g，忽略这个过程中阻力的影响。下列说法正确的是（　　） A. 图中的蹄形磁体，上方的磁极为N极 B. 摆动到最高点时，安培力等于mgtanθ C. 导体棒从最低点摆动到最高点的过程中，受到的安培力的冲量大小等于mgt D. 导体棒从最低点摆动到最高点的过程中，受到的安培力做功等于mgL（1-cosθ） 【答案】D 【解析】 【详解】A．当开关S闭合时，导体棒向右摆起，说明其所受安培力水平向右或水平向右的分量，由左手定则可知，磁场方向一定竖直向上，下方为N极，故A错误； B．若在最高点受安培力水平向右，根据共点力平衡条件可知安培力为 但最高点时安培力方向并非水平向右，故B错误； C．导体棒从最低点摆动到最高点的过程中，设安培力和绳子拉力合力的冲量为I，根据动量定理可知 解得 所以导体棒受到的安培力的冲量大小不等于mgt，故C错误； D．根据能量守恒定律可知安培力做功为 故D正确。 故选D。 7. 如图所示，平行光滑金属导轨水平放置，导轨间距为，左端连接一阻值为的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为。导体棒置于导轨上，其电阻为，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。不计导轨的电阻、导体棒与导轨间的摩擦。在大小为的水平拉力作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度大小为。在导体棒向右匀速移动的过程中（　　） A. 导体棒中感应电流的方向为 B. 导体棒两端的电势差大小为 C. 电阻消耗的电能为 D. 拉力对导体棒做功的功率为 【答案】C 【解析】 【详解】A．导体棒沿导轨向右匀速运动时，由右手定则可知导体棒切割产生的感应电动势由b指向a，则导体棒中的电流方向由b指向a，故A错误； B．导体棒切割产生的感应电动势大小为 对应的感应电流为 故导体棒两端的电势差大小为 故B错误； C．导体R消耗的电能为 而物体运动的时间为 又因为导体棒受力平衡，故 解得 故C正确； D．拉力对导体棒做的功率为 结合前述式子可解得 故D错误。 故选C。 8. 如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，EO = OF。一不计重力带负电的点电荷在E点由静止释放后（ ） A. 做匀加速直线运动 B. 在O点所受静电力最大 C. 由E到O的时间等于由O到F的时间 D. 由E到F的过程中电势能先增大后减小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．带负电的点电荷在E点由静止释放，将以O点为平衡位置做往复运动，在O点所受电场力为零，故AB错误； C．根据运动的对称性可知，点电荷由E到O的时间等于由O到F的时间，故C正确； D．点电荷由E到F的过程中电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大，故D错误。 故选C。 9. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一个100匝、面积为的圆形导体线圈。规定线圈中电流和磁场的正方向如图甲所示。磁感应强度随时间按图乙变化，下列说法正确的是（　　） A. 内线圈中的感应电流方向为负 B. 内线圈中的感应电流在轴线处的磁场方向向下 C. 内线圈中的感应电动势大小为 D. 内与内线圈中的感应电流大小之比为1：8 【答案】D 【解析】 【详解】A．内，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场与原场强方向相反，根据右手螺旋定则，可知感应电流的方向为正，故A错误； B．内线圈中的，磁感应强度减小，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场与原场强方向相同，线圈中的感应电流在轴线处的磁场方向向上，故B错误； C．内线圈中的感应电动势大小，故C错误； D．内线圈中的感应电动势大小 设线圈的电阻为，内与内线圈中感应电流大小之比，故D正确。 故选D。 10. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（　　） A. 图1中，与的电阻值相同 B. 图1中，闭合开关，灯逐渐变亮 C. 图2中，变阻器R与的电阻值相同 D. 图2中，断开瞬间，灯突然闪亮 【答案】C 【解析】 【详解】A．图1中，断开的瞬间，灯突然闪亮，是因为电路稳定时，的电流小于的电流，根据并联电路各支路电压相等，可知的电阻小于的电阻，A错误； B．图1中，闭合开关，由于线圈产生自感电动势，故刚开始灯立刻变亮，稳定后线圈不再产生自感电动势且的电阻小于的电阻，故灯又会变暗，B错误； C．图2中，因为稳定后两个相同的灯泡发光的亮度相同，通过它们的电流相同，则两个支路的总电阻相同，因教材中采用的两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与的电阻值相同，C正确； D．图2中，稳定时通过和的电流相同，断开瞬间，电感线圈、灯、灯和R构成回路，电流从同一值开始缓慢减小至为零，故灯和灯均缓慢熄灭，D错误。 故选C。 11. 真空中存在沿y轴正方向的匀强电场，带电粒子a和b先后从坐标原点O沿x轴正方向射入该电场，其轨迹如图所示。忽略粒子所受重力，下列条件中可以判定粒子a比荷较大的是（ ） A. 粒子a和b在电场中的加速度相等 B. 粒子a和b射入电场时的速度相等 C. 粒子a和b射入电场时的动能相等 D. 粒子a和b射入电场时的动量相等 【答案】B 【解析】 【详解】粒子在电场中做类平抛运动，则 解得 A．若粒子a和b在电场中的加速度相等，则 可知两粒子的比荷相等，选项A错误； B．粒子a和b射入电场时的速度相等，则由 由图像可知，当x相同时a粒子的y值较大，则粒子a比荷较大，选项B正确； C．粒子a和b射入电场时的动能相等，则由 由图像可知，当x相同时a粒子的y值较大，则粒子a电荷量较大，选项 C错误； D．粒子a和b射入电场时的动量相等，则由 由图像可知，当x相同时a粒子的y值较大，则粒子a电荷量与质量的乘积较大，选项D错误； 故选B。 12. 如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为a，长度为l（）。带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法不正确的是（　　） A. 粒子在磁场中运动的圆弧半径为a B. 粒子质量为 C. 管道内的等效电流为 D. 粒子束对管道的平均作用力大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．带正电的粒子沿轴线射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子运动的圆弧半径为 r=a 故A正确，不符合题意； B．根据 可得粒子的质量 故B正确，不符合题意； C．管道内的等效电流为 故C错误，符合题意； D．由动量定理可得 粒子束对管道的平均作用力大小 联立解得 故D正确，不符合题意。 故选C。 13. 有两种质谱仪：第一种如图甲所示，带电粒子从靠近极板的O点由静止释放，经过加速电场（板间电压为、板间距为d）加速后，进入磁感应强度大小为的匀强磁场中做匀速圆周运动；第二种如图乙所示，有一定初速度的带电粒子经过速度选择器（板间电压为、板间距为d、磁感应强度大小为）后，进入磁感应强度大小为的匀强磁场中做匀速圆周运动。若粒子中同时含有和，且两种质谱仪中做圆周运动的半径相同，下列说法正确的是（ ） A. 图乙中粒子的初速度大小为 B. 的比荷可表示为 C. 两种质谱仪中做圆周运动的半径相同 D. 图甲中做圆周运动的半径比图乙中做圆周运动的半径大 【答案】B 【解析】 【详解】A．图乙中粒子能直线通过速度选择器，则 解得初速度大小为 选项A错误； B．设的质量为m电量为q，因两种质谱仪中做圆周运动的半径相同，可知进入磁场后的速度相同，则由 其中的 可得 选项B正确； CD．的质量2m，电量为q，则甲图中质谱仪中，由 以及 解得 乙图中质谱仪中 以及 解得 则两种质谱仪中做圆周运动的半径不相同，图甲中做圆周运动的半径比图乙中做圆周运动的半径小，选项CD错误。 故选B。 14. 地球表面与大气电离层都是良导体，两者与其间的空气介质可视为一个大电容器，这个电容器储存的电荷量大致稳定，约为5×105C，其间的电场，称为大气电场。设大地电势为零，晴天的大气电场中，不同高度h处的电势φ的变化规律如图所示，不考虑水平方向电场的影响。根据以上信息，下列说法正确的是（　　） A. 这个大电容器所储能量约为1.5×1011J B. 高度h=5km处电场强度约为40V/m C. 高度h=5km处电场强度约为20V/m D. 一带正电尘埃下落过程中大气电场对其的静电力做负功 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据图示可知，地球表面与大气电离层构成的大电容器电压为 则这个大电容器所储能量，故A错误； BC．h−φ斜率的倒数代表电场强度，则高度h=5km处电场强度，故B错误，C正确； D．根据图示可知，高度越高，电势越高，电场强度方向向下，一带正电尘埃下落过程中大气电场对其的静电力做正功，故D错误。 故选C。 二、实验题（本题共2小题，共18分。） 15. 物理探究小组选用图示器材和电路研究电磁感应规律。 （1）请用笔画线代表导线，将图中各器材连接起来，组成正确的实验电路。（ ） （2）把A线圈插入B线圈中，如果闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，下面操作出现的情况有： ①向右移动滑动变阻器滑片，灵敏电流计指针将向____________（填“左”或“右”）偏转； ②保持滑动变阻器滑片位置不变，拔出线圈A中的铁芯，灵敏电流计指针将向___________（填“左”或“右”）偏转； （3）根据实验结果判断产生感应电流的本质是___________。 【答案】 ①. ②. 右 ③. 左 ④. 穿过B线圈的磁通量发生变化 【解析】 【详解】（1）[1]将电源、电键、A线圈、滑动变阻器串联成一个回路，再将电流计与B线圈串联成另一个回路，电路图如图所示（说明滑动变阻器接下端左线柱也正确，相应（2）中①填“左”） （2）[2]①闭合开关，穿过B线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏了一下，滑片向右移动接入电路电阻减小，电流增大，磁通量增大，指针向右偏转；拔出铁芯，磁通量减小，指针向左偏转。 （3）[3]产生感应电流的本质是穿过B线圈的磁通量发生变化。 16. 某同学做观察电容器充、放电并估测电容器的电容实验，采用8V的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器（与电脑相连，能描绘出电流i随时间t变化的图线）、定值电阻和导线若干，连成如图甲所示的电路。 （1）下列说法正确的是（　　） A. 单刀双掷开关S掷向1端，电容器放电 B. 先将S掷向1端，然后掷向2端，电容器电容先增大后减小 C. 电容器带电时，两个极板只有一个板上有电荷 D. 电容器充电时，与电源正极相连的极板带正电 （2）用8V的稳压直流电源对电容器先充满电，后电容器放电，电脑屏幕上显示出电容器在放电过程中电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示，根据图像可估算出1s到4s内曲线下包含的小格的个数大约为40个，根据图像估算出释放的电荷量为____________C（结果保留两位有效数字）。 （3）根据前面的信息，计算出电容器的电容为___________F（结果保留一位有效数字） （4）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，放电时i-t曲线与横轴所围成的面积将__________（填“增大”“不变”或“变小”）；放电时间将___________（填“变长”“不变”或“变短”）。 【答案】（1）D （2）3.2×10-3 （3）4×10-4 （4） ①. 不变 ②. 变短 【解析】 【小问1详解】 A．单刀双掷开关S掷向1端，电容器与电源相连，电容器充电，故A错误； B．先将S掷向1端，电容器充电，然后掷向2端，电容器放电，但电容器的电容不变，故B错误； C．电容器带电时，两个极板同时带上等量异种电荷，故C错误； D．电容器充电时，与电源正极相连的极板带正电，与负极相连的极板带负电，故D正确。 故选D。 【小问2详解】 根据图像估算出释放的电荷量为 【小问3详解】 电容器的电容为 【小问4详解】 [1][2]如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，则电容器放电时，电流增大，放电时间变短，但放电的电荷量不变，所以i-t曲线与横轴所围成的面积不变， 三、计算论述题（本题共4小题，共40分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。） 17. 如图所示为竖直放置的四分之一圆弧轨道，O点是其圆心，半径R = 1.5m。轨道底端距水平地面的高度h = 1.25m。从轨道顶端A由静止释放一个质量m = 0.1kg的小球（可视为质点），小球到达轨道底端B时，沿水平方向飞出，落地点C与B点之间的水平距离x = 2.5m。忽略空气阻力，重力加速度g = 10m/s2。求： （1）小球从B点飞出时的速度大小vB； （2）小球落地前瞬间的速度大小vC及方向； （3）小球从A点运动到B点的过程中，摩擦力对小球做的功Wf。 【答案】（1）5m/s；（2），方向与水平方向夹角45°斜向右下方；（3）-0.25J 【解析】 【详解】（1）小球由B点运动到C点的过程中,竖直方向上做自由落体运动有 得 t = 0.5s 水平方向做匀速直线运动有 x = vBt 得 vB = 5m/s （2）小球落地前瞬间，竖直方向的速度 vy = gt = 5m/s 水平方向的速度 vx = vB = 5m/s 落地前瞬间速度 速度方向与水平方向夹角45°斜向右下方 （3）小球从A点运动到B点的过程中，根据动能定理有 解得 Wf = -0.25J 18. 如图所示，矩形区域abcd内存在垂直于纸面的匀强磁场。ab边长为，ad边长为2L。位于ad边中点S处的粒子源，不断地沿着垂直ad边的方向发射质量为m、电荷量为q、初速度为v的带电粒子，带电粒子恰好从b点射出。在此区域加上沿ad方向的匀强电场后，带电粒子恰好做匀速直线运动。不计带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力。 （1）求匀强磁场的磁感应强度大小B； （2）求匀强电场的电场强度大小E； （3）仅撤去磁场，请通过推导判断带电粒子将从矩形区域的哪一边界射出？ 【答案】（1） （2） （3）从矩形区域的bc边射出 【解析】 【小问1详解】 带电粒子在匀强磁场中运动轨迹如图 设带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，由几何关系 解得 根据牛顿第二定律 解得 【小问2详解】 加上匀强电场后，带电粒子做匀速直线运动，根据平衡条件有 解得 【小问3详解】 撤去磁场后，带电粒子做匀变速曲线运动，假设带电粒子从bc边射出，根据牛顿第二定律可知 带电粒子沿初速度方向做匀速直线运动，则 垂直于初速度方向做匀变速直线运动，偏移量 即 由 可知，带电粒子从bc边射出。 19. 如图甲所示，水平面内固定两根间距为的长直平行光滑金属导轨，其右端接有阻值为的电阻，一阻值为、长度为的金属棒垂直导轨放置于距导轨右端处，且与两导轨保持良好接触．整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小随时间变化的情况如图乙所示。在内在金属棒的中点施加一水平外力，使金属棒保持静止，后金属棒在水平外力的作用下，从静止开始向左做加速度为的匀加速直线运动，导轨电阻不计。求： （1）第内电阻产生的热量； （2）时通过金属棒的电流大小； （3）前内通过金属棒的电荷量。 【答案】（1）1.5J；（2）1A；（3）1.5C 【解析】 【详解】（1）在内，由法拉第电磁感应定律可得电动势为 由闭合电路的欧姆定种有温电流的大小为 第内电阻产生的热量为 （2）时金属棒的速度为 感应电动势大小为 根据闭合电路的欧姆定律可得时通过金属棒的电流大小为 （3）第内通过金属棒的电荷量为 金属棒在第内的位移大小为 根据法拉第电磁感应定律可得 第内的平均感应电流大小为 则第内通过金属棒的电荷量为 则前内通过金属棒的电荷量为 20. 电磁场，是一种特殊的物质。 （1）电场具有能量。如图所示，原子核始终静止不动，α粒子先、后通过A、B两点，设α粒子的质量为m、电荷量为q，其通过A、B两点的速度大小分别为vA和vB，求α粒子从A点运动到B点的过程中电势能的变化量ΔEp。 （2）变化的磁场会在空间中激发感生电场。如图所示，空间中有圆心在O点、垂直纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场，当空间中各点的磁感应强度随时间均匀增加时，请根据法拉第电磁感应定律、电动势的定义等，证明磁场内，距离磁场中心O点为r处的感生电场的电场强度E与r成正比。（提示：电荷量为q的电荷所受感生电场力F=qE） （3）电磁场不仅具有能量，还具有动量。如图所示，两极板相距为L的平行板电容器，处在磁感应强度为B的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向里。将一长度为L的导体棒ab垂直放在充好电的电容器两极板之间（其中上极板带正电），并与导体板良好接触。上述导体棒ab、平行板电容器以及极板间的电磁场（即匀强磁场、电容器所激发的电场）组成一个孤立系统，不计一切摩擦。求当电容器通过导体棒ab释放电荷量为q的过程中，该系统中电磁场动量变化量的大小Δp和方向。 【答案】（1） （2）假设磁场中有以O为圆心半径为r的圆形闭合回路。磁感应强度随时间均匀增加则 回路中产生的感应电动势为 带电量为q的粒子在回路中运动一圈有 解得 距离磁场中心O点为r处的感生电场的电场强度E与r成正比。 （3），水平向左 【解析】 【详解】（1）由能量守恒可得 （2）略； （3）对导体棒ab由动量定理可得 得 即导体棒ab动量变化量大小为BLq，方向水平向右。系统动量守恒，所以 即电磁场动量变化量的大小为，方向水平向左。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $