精品解析：北京市北京交通大学附属中学2025-2026学年高三上学期12月月考物理试题

2025-2026北京交大附中高三12月月考诊断练习 物理试题 本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。 第一部分（选择题共30分） 本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的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。请把正确答案填涂在答题纸上。 1. 某电场中四个等势面的分布情况如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 电子在A点所受静电力大于在B点所受静电力 B. 电子在A点的电势能大于在B点的电势能 C. 电子仅在电场力作用下从A点运动到B点动能变大 D. 电场线由等势面e指向等势面d 2. 用如图所示的装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。某同学在实验操作中发现，开关闭合瞬间，电流表指针向左偏转。关于本实验，下列说法正确的是（　　） A. 开关断开瞬间，电流表指针向右偏转 B. 为判断感应电流的磁场方向，需要记录感应电流的大小 C. 为判断感应电流的磁场方向，需确定线圈导线的绕向 D. 感应电流的方向与滑动变阻器滑片的滑动快慢有关 3. 如图所示，一对带绝缘支柱的导体M、N彼此接触，且均不带电。把带正电的物体P移近导体M。下列说法正确的是（　　） A. 此时M带负电，N带正电，M内一点的电势比N内一点电势低 B. 若先把M、N分开，再移去P，M带正电，N带负电 C. 若先用手短暂接触一下N后，把P移去，再将M、N分开，则M、N均带负电 D. 若先使P短暂接触M后将P移去，再将M、N分开，则M、N均带正电 4. 如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一导体圆环。规定磁场向上为正，磁感应强度B随时间t按图乙变化，则导体圆环（　　） A. 在内感应电流方向不变 B. 在时感应电流为零 C. 在内感应电流大小不变 D. 在内有收缩趋势 5. 如图所示，和为定值电阻，C为电容器，R为光敏电阻，其电阻值随光照强度的增大而减小。闭合开关S，稳定后用光照射光敏电阻R时（　　） A. 电流表的示数不变 B. 电流表的示数增大 C. 电容器在充电 D. 电容器在放电 6. 某简易电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在电压下工作。下列说法正确的是（　　） 电吹风额定电压 电吹风额定功率 热风时： 冷风时： A. 开关、都闭合时，电吹风吹冷风 B. 该电吹风中电动机的线圈电阻为 C. 吹热风时，电热丝的功率为 D. 吹热风时，通过电热丝的电流为 7. 如图所示为回旋加速器工作原理图，置于真空中的D形金属盒半径为R，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，交流加速电压为U。圆心A处粒子源产生初速度为零，质量为m，电荷量为q的质子，质子在加速器中被加速。忽略质子穿过两金属盒间狭缝的时间，忽略相对论效应和重力的影响，下列说法正确的是（ ） A. 保持B、R、U及交流电频率均不变，该装置也可用于加速α粒子 B. 若增大加速电压U，质子从D型盒出口射出的动能增大 C. 质子从D型盒出口射出时，加速次数 D. 质子第n次加速后和第次加速后的运动半径之比为 8. 某同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流变化的图线画在了同一坐标上，如图中的、、所示，根据图线可知（　　） A. 电源电动势为 B. 电源内阻为 C. 当电流为时，外电路的电阻为 D. 外电阻为时，电源输出功率最大为 9. 利用霍尔传感器可测量自行车的运动速率，如图所示，一块磁铁安装在前轮上，霍尔传感器固定在前叉上，离轮轴距离为r，轮子每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。当磁铁距离霍尔元件最近时，通过元件的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B，在导体前后表面间出现电势差U。已知霍尔元件沿磁场方向的厚度为d，载流子的电荷量为，电流I向左。下列说法正确的是（　　） A. 前表面的电势高于后表面的电势 B. 若车速越大，则霍尔电势差U越大 C. 元件内单位体积中的载流子数为 D. 若单位时间内霍尔元件检测到n个脉冲，则自行车行驶的速度大小为 10. 据报道，我国空间站安装了现代最先进的霍尔推进器用以空间站的轨道维持。如图乙，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场1，其磁感强度大小可近似认为处处相等；垂直圆环平面同时加有匀强磁场2和匀强电场（图中没画出），磁场1与磁场2的磁感应强度大小相等，已知电子电量为e，质量为m，若电子恰好可以在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动。则以下说法不正确的是（　　） A. 电场方向垂直环平面向里 B. 电子运动周期为 C. 垂直环平面的磁感强度大小为 D. 电场强度大小为 第二部分（非选择题共70分） 本部分共8题，共70分。请用黑色字迹签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，在试卷上作答无效。 二、实验题（共15分） 11. 用实验室提供的器材测量一种金属电阻丝的电阻率。 （1）先用多用电表电阻挡粗测金属电阻丝的阻值。 ①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔，选择“×10”倍率的电阻挡；调节欧姆调零旋钮使指针指在右侧0刻度线； ②将红、黑表笔分别与金属电阻丝的两端接触，指针指在如图甲中虚线a的位置。为了能获得更准确的测量数据，应将电阻挡调整到____（选填“×1”或“×100”）倍率，然后进行欧姆调零。 ③调整后指针指在图甲中虚线b的位置，则该金属电阻丝阻值的测量值是____； （2）现有电源（电动势E为3.0V，内阻不计）、开关和导线若干，以及下列器材。 A.电流表（量程0~0.6A，内阻约0.2） B.电压表（量程0~3V，内阻约3k） C.滑动变阻器（0~5，额定电流2A） D.滑动变阻器（0~200，额定电流1A） 为减小误差，电压从零开始可调，滑动变阻器应选____。图乙是测量该电阻丝实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，还有两根导线没有连接，请补充完成______。 （3）用螺旋测微器测量金属丝直径，如图丙所示，测量值d=____mm。 12. 用图1所示的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻．蓄电池的电动势E约为2V，内阻r比较小，为了实验的方便，电路中串联了一个定值电阻R0. (1)现有蓄电池、电流表（量程0~0.6A）、滑动变阻器（0~20Ω）、开关、导线若干，以及下面的器材： A.电压表（0~3V） B.电压表（0~15V） C.定值电阻（2Ω） D.定值电阻（10Ω） 实验中电压表应选用_______；R0应选用________（选填相应器材前的字母）. (2)图2是实验器材实物图，已连接了部分导线.请根据图1，补充完成实物间的连线________.在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于最_______端 (选填“左”或“右”). (3)某位同学根据实验记录的数据做出如图3所示的U-I图线，可得出蓄电池的电动势E=____V，图线的斜率k=_____Ω，电源内电阻r =_______Ω. (4)采用图1电路测量电源电动势和内阻，产生系统误差的主要原因是（ ） A.电流表的分压作用 B.电流表的分流作用 C.电压表的分流作用 D.电压表的分压作用 (5)某位同学在实际操作中发现：开关断开时，电流表的示数为零，电压表却还有较大示数；闭合开关，移动滑片，电压表和电流表示数能够正常变化，获得多组数据.那么，这种闭合开关时所获得的多组数据_________（选填“可以”或“不可以”）用于求电动势和内阻.结合图2，简要说明“开关断开时，电压表还有较大示数”的原因_________. 二、计算题（共55分） 13. 如图所示，长为L的轻质绝缘细线上端固定在O点，下端拴一带电小球，小球质量为m，所带电荷量为q。系统处于水平向右的匀强电场中，小球静止在A点时，细线与竖直方向的夹角为。现将小球拉至与O点等高的B点，由静止释放。重力加速度为g，求： （1）电场强度大小E； （2）A、B两点间的电势差； （3）小球运动到A点时的动能。 14. 某质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为；C为偏转分离器，磁感应强度为。现有一质量为、电荷量为的粒子（不计重力），初速度为0，经A加速后，该粒子进入B恰好做匀速运动，粒子从M点进入C后做匀速圆周运动，打在底片上的N点。求： （1）粒子进入速度选择器的速度大小； （2）速度选择器两板间的电压； （3）某同学想求粒子从M点进入C后做匀速圆周运动，打在底片上的N点的过程中，洛伦兹力的冲量，她认为，你同意她的做法吗？若同意，请在答题纸上写出“你真棒”，若不同意，请写出你的做法。 15. 如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于匀强磁场中．金属杆ab中通有大小为I的电流．已知重力加速度为g． （1）若匀强磁场方向垂直斜面向下，且不计金属杆ab和导轨之间的摩擦，金属杆ab静止在轨道上，求磁感应强度的大小； （2）若金属杆ab静止在轨道上面，且对轨道的压力恰好为零．试说明磁感应强度大小和方向应满足什么条件； （3）若匀强磁场方向垂直斜面向下，金属杆ab与导轨之间的动摩擦因数为μ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力．欲使金属杆ab静止，则磁感应强度的最大值是多大． 16. 如图甲所示，导体棒MN放在光滑水平金属导轨上，并垂直导轨。导轨间距为L，左端固定阻值为R的电阻，导体棒MN与导轨其它部分电阻不计，导体棒MN质量为m。匀强磁场的方向垂直于导轨平面向里，磁感应强度大小为B。现给导体棒MN一水平向右平行于金属导轨的初速度v0，运动过程中导体棒MN与金属导轨始终保持良好接触并与QP平行。 （1）在图乙中定性画出导体棒MN向右运动过程中的v-t图像，并求速度为v时导体棒MN的加速度大小a； （2）求从导体棒MN开始运动到停止全过程中，在左端电阻R上产生的热量Q； （3）求从导体棒MN开始运动到停止全过程中，通过左端电阻R的电荷量q。 17. 地球是个巨大的天然磁体，某小组学习相关内容后，对地磁场做了深入的研究。 （1）在地球的赤道上放置一矩形线圈，线圈平面与赤道平面重合，线圈的上、下边水平，此时穿过线圈平面的磁通量大小为。现使线圈绕其竖直轴线旋转180°，则此过程中穿过线圈的磁通量的变化量的大小为多少？ （2）某同学在研学途中利用智能手机中的磁传感器测量某地地磁场的磁感应强度。如图甲建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为面。该同学在当地对地磁场进行了测量，测量时轴正向保持竖直向上，测量结果如下图。请你根据测量结果判断该同学是在“南半球”还是“北半球”进行此实验，并估测当地的地磁场磁感应强度的大小（结果保留2位有效数字）。 （3）地磁场能使宇宙射线中的带电粒子流偏转，成为地球生命的“保护伞”。赤道剖面外的地磁场可简化为包围着地球的厚度为的匀强磁场，磁感应强度为，方向垂直于剖面，如图乙所示。设宇宙射线中粒子的质量为，带负电且电荷量为，最大速率为，不计大气对粒子运动的影响，不考虑粒子间的相互作用及重力。要使从各方向射向地球的粒子都不能到达地面，求地磁场厚度应满足的条件。 18. 带电粒子间的电磁力是自然界四大基本相互作用力之一，电力和磁力是这一相互作用的两个部分，一个电磁相互作用是电现象还是磁现象，在很大程度上取决于研究问题所选取的参考系。在一个参考系中观察到的磁现象，换一个参考系观察，可能就是电现象。这体现了电场和磁场是不可割裂的一个整体。电磁场的参考系变换，可以帮我们更好的理解并解决问题。 （1）如图1所示，空间中存在垂直于纸面的匀强磁场，其大小为B，一带电粒子以垂直于磁场的速度v水平向右射入磁场。则粒子会受到洛伦兹力的作用。若此时在与粒子运动速度相同的惯性参考系中观察，则粒子静止，静止的带电粒子不会受到洛伦兹力的作用。那么应该怎样解释它受到的力呢？原来在中，由于磁场的运动，会观察到一个与磁场方向垂直的感生电场，请你求出该电场的大小和方向； （2）如图2所示，金属圆环被固定在竖直平面内（不能转动和平动），一个条形磁铁以匀速v靠近圆环，则圆环中会产生感应电动势。这一电动势有两种理解方式：在地面参考系中观察，圆环中的磁通量发生变化，因此圆环上存在感生电动势；若在与磁铁运动速度相同的惯性系中观察，则系统变为圆环切割磁感线产生动生电动势。两个参考系下观察到的电动势应该完全相同。请分析，在参考系和参考系中分别是什么力充当电动势中的非静电力？ （3）某同学在面对这样一个问题时遇到了困难：在一个真空环境中，有一条载有电流I的、电阻很小的长直导线，已知电流在距离导线r处产生的磁感应强度，k为已知常数。初速度为的电子在与导线垂直距离为的初位置处开始垂直于导线向导线运动，如图3所示。已知电子运动过程中与导线的最短距离为，求电子初速度的大小。（不考虑地磁场影响，电子重力忽略不计） 该同学希望用功能关系来求解电子的运动，但由于洛伦兹力不做功，因此电子到达距导线最近处时仍然保持初速率，若利用洛伦兹力的分量做功的方式来计算，就显得十分复杂了。因此他希望在电磁场的参考系变换中获得启发，他选择在以速度为，且相对导线水平向右运动的参考系中进行研究。 a。 在参考系中，空间中存在感生电场。根据（1）中的理论，距导线距离为r处的感生电场E的大小为______（可用含的表达式表示），方向与导线垂直，且______（填“指向”或“背离”）导线。 b。 已知在参考系中观察到的感生电场，具有与静电场类似的性质，其电场力做功只与始末位置到导线的距离r有关。请根据该同学选取的参考系，利用功能关系求满足题干要求的电子运动的初速度（已知电子电量为，电子质量为m，的图像与r轴在到区间与r轴围成的面积为，如图4所示）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026北京交大附中高三12月月考诊断练习 物理试题 本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。 第一部分（选择题共30分） 本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的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。请把正确答案填涂在答题纸上。 1. 某电场中四个等势面的分布情况如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 电子在A点所受静电力大于在B点所受静电力 B. 电子在A点的电势能大于在B点的电势能 C. 电子仅在电场力作用下从A点运动到B点动能变大 D. 电场线由等势面e指向等势面d 【答案】AD 【解析】 【详解】A．题图可知四个等势面为等差等势面，等差等势面越密场强越大，题图可知A点比B点密，故电子在A点所受静电力大于在B点所受静电力，故A正确； B．题图可知AB两点在同一等势面上，二者电势相等，故电子在A点的电势能等于在B点的电势能，故B错误； C．因为AB两点电势相等，两点电势差为0，故电子仅在电场力作用下从A点运动到B点，电场力做的总功为0，可知电子在AB两点动能相等，故C错误； D．电场线总是垂直于等势面，且由高电势指向低电势。等势面e的电势（15V）高于等势面d的电势（10V），因此电场线应由等势面e指向等势面d，故D正确。 故选AD。 2. 用如图所示的装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。某同学在实验操作中发现，开关闭合瞬间，电流表指针向左偏转。关于本实验，下列说法正确的是（　　） A. 开关断开瞬间，电流表指针向右偏转 B. 为判断感应电流的磁场方向，需要记录感应电流的大小 C. 为判断感应电流的磁场方向，需确定线圈导线的绕向 D. 感应电流的方向与滑动变阻器滑片的滑动快慢有关 【答案】AC 【解析】 【详解】A．开关闭合瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向左偏转；开关断开瞬间，穿过线圈B的磁通量减少，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，感应电流方向与开关闭合瞬间相反，所以电流表指针应向右偏转，故A正确； B．判断感应电流的磁场方向，依据楞次定律，与感应电流的大小无关，故B错误； C．要判断感应电流的磁场方向，需要知道线圈B的绕向，这样才能根据安培定则确定感应电流的方向，故C正确； D．感应电流的方向取决于磁通量的变化情况，而不是滑动变阻器滑片的滑动快慢，滑动变阻器滑片的滑动快慢影响感应电流的大小，故D错误。 故选AC。 3. 如图所示，一对带绝缘支柱的导体M、N彼此接触，且均不带电。把带正电的物体P移近导体M。下列说法正确的是（　　） A. 此时M带负电，N带正电，M内一点的电势比N内一点电势低 B. 若先把M、N分开，再移去P，M带正电，N带负电 C. 若先用手短暂接触一下N后，把P移去，再将M、N分开，则M、N均带负电 D. 若先使P短暂接触M后将P移去，再将M、N分开，则M、N均带正电 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由于P带正电，由于静电感应，则此时M带负电，N带正电，两导体MN为等势体，则M内一点的电势与N内一点电势相等，选项A错误； B．由于静电感应，则此时M带负电，N带正电，若先把M、N分开，再移去P，M带负电，N带正电，选项B错误； C．因MN处在带正电的电场中，可知电势高于大地电势，若先用手短暂接触一下N后，大地中的负电荷流向MN，则把P移去，再将M、N分开，则M、N均带负电，选项C正确； D．若先使 P 短暂接触 M 后，发生接触起电，M、N 带上正电荷，则将 P 移去，再将 M、N 分开，则 M、N 均带正电，选项D正确。 故选CD。 4. 如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一导体圆环。规定磁场向上为正，磁感应强度B随时间t按图乙变化，则导体圆环（　　） A. 在内感应电流方向不变 B. 在时感应电流为零 C. 在内感应电流大小不变 D. 在内有收缩趋势 【答案】AC 【解析】 【详解】AD．根据楞次定律判断可知内与内，感应电流方向相同，均为俯视图顺时针，在内磁通量先减小后增大，根据楞次定律“增缩减扩”推论，线圈先由扩张趋势，后有收缩趋势，故A正确，D错误； BC．在时磁通量为零，但磁通量变化率不为零，感应电动势不为零，感应电流不为零，在内磁通量变化率不变，感应电动势不变，感应电流大小不变，故B错误，C正确。 故选AC。 5. 如图所示，和为定值电阻，C为电容器，R为光敏电阻，其电阻值随光照强度的增大而减小。闭合开关S，稳定后用光照射光敏电阻R时（　　） A. 电流表的示数不变 B. 电流表的示数增大 C. 电容器在充电 D. 电容器在放电 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．稳定后用光照射光敏电阻，R减小，R与的并联阻值减小，根据 可知电路干路电流增大，即电流表的示数增大，故A错误，B正确； CD．分析可知，电容器电压 因为I增大，故U减小，电容器放电，故C错误，D正确。 故选BD。 6. 某简易电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在电压下工作。下列说法正确的是（　　） 电吹风额定电压 电吹风额定功率 热风时： 冷风时： A. 开关、都闭合时，电吹风吹冷风 B. 该电吹风中电动机的线圈电阻为 C. 吹热风时，电热丝的功率为 D. 吹热风时，通过电热丝的电流为 【答案】D 【解析】 【详解】A．开关、都闭合时，电动机和电阻丝都工作，电吹风吹热风，故A错误； BC．吹热风时，电阻丝消耗的功率为 P1=1100W-55W=1045W 根据 可得 R=46.3Ω 选项BC错误； D．吹热风时，通过电热丝的电流为 选项D正确。 故选D。 7. 如图所示为回旋加速器工作原理图，置于真空中的D形金属盒半径为R，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，交流加速电压为U。圆心A处粒子源产生初速度为零，质量为m，电荷量为q的质子，质子在加速器中被加速。忽略质子穿过两金属盒间狭缝的时间，忽略相对论效应和重力的影响，下列说法正确的是（ ） A. 保持B、R、U及交流电频率均不变，该装置也可用于加速α粒子 B. 若增大加速电压U，质子从D型盒出口射出的动能增大 C. 质子从D型盒出口射出时，加速次数 D. 质子第n次加速后和第次加速后的运动半径之比为 【答案】D 【解析】 【详解】A．此加速器加速粒子时的周期与粒子在磁场中的运动周期相同为 α粒子的比荷与质子的比荷不同，即α粒子与质子在磁场中运动的周期不同，所以保持B、R、U及交流电频率均不变，该装置不能用于加速α粒子，故A错误； B．设质子从D型盒出口射出的速度为vm，则有 解得质子从D型盒出口射出的动能为 可知质子从D型盒出口射出的动能与加速电压无关，故B错误； C．设质子从D型盒出口射出时加速了n次，则由动能定理有 解得 故C错误； D．由动能定理可知， 得第n次加速后和第n+1次加速后的速度分别为， 再由质子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力有 可知 则质子第n次加速后和第n+1次加速后的运动半径分别为， 所以 故D正确。 故选D。 8. 某同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流变化的图线画在了同一坐标上，如图中的、、所示，根据图线可知（　　） A. 电源电动势为 B. 电源内阻为 C. 当电流为时，外电路的电阻为 D. 外电阻为时，电源输出功率最大为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据可知，a线为线，图像可知当电流为1A时功率为4W，则，故A错误； B．根据可知，c线为线，图像可知当电流为1A时功率为2W，则，故B错误； C．结合以上分析，可知b线为线，图像可知当电流为0.5A时有 联立解得此时外电路的电阻为，故C错误； D．当外电路的电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，即外电路的电阻为时，电源输出功率最大，则最大功率为，故D正确。 故选D。 9. 利用霍尔传感器可测量自行车的运动速率，如图所示，一块磁铁安装在前轮上，霍尔传感器固定在前叉上，离轮轴距离为r，轮子每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。当磁铁距离霍尔元件最近时，通过元件的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B，在导体前后表面间出现电势差U。已知霍尔元件沿磁场方向的厚度为d，载流子的电荷量为，电流I向左。下列说法正确的是（　　） A. 前表面的电势高于后表面的电势 B. 若车速越大，则霍尔电势差U越大 C. 元件内单位体积中的载流子数为 D. 若单位时间内霍尔元件检测到n个脉冲，则自行车行驶的速度大小为 【答案】A 【解析】 【详解】A．电流I向左，由左手定则可知，正电荷向前表面聚集，则前表面的电势高于后表面的电势，故A正确； B．设前后两表面的距离为a，由与电流的微观表达式 可得电势差，与车速无关，故B错误； C．由得元件内单位体积中的载流子数为 故C错误； D．根据题意可知，则自行车行驶的速度大小为 故D错误。 故选A。 10. 据报道，我国空间站安装了现代最先进的霍尔推进器用以空间站的轨道维持。如图乙，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场1，其磁感强度大小可近似认为处处相等；垂直圆环平面同时加有匀强磁场2和匀强电场（图中没画出），磁场1与磁场2的磁感应强度大小相等，已知电子电量为e，质量为m，若电子恰好可以在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动。则以下说法不正确的是（　　） A. 电场方向垂直环平面向里 B. 电子运动周期为 C. 垂直环平面的磁感强度大小为 D. 电场强度大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知电子在圆环内受到沿半径向外的磁场1的洛伦兹力方向垂直环平面向里，电场力需要与该洛伦兹力平衡，电场力方向应垂直环平面向外，由于电子带负电，故电场方向垂直环平面向里，故A正确，不符合题意； B．电子做半径为、速率为的匀速圆周运动，则电子运动周期为 故B正确，不符合题意； C．电子在圆环内受到磁场2的洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，则有 解得 故C错误，符合题意； D．电子在垂直环平面方向受力平衡，则有 解得 故D正确，不符合题意。 故选C。 第二部分（非选择题共70分） 本部分共8题，共70分。请用黑色字迹签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，在试卷上作答无效。 二、实验题（共15分） 11. 用实验室提供的器材测量一种金属电阻丝的电阻率。 （1）先用多用电表电阻挡粗测金属电阻丝的阻值。 ①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔，选择“×10”倍率的电阻挡；调节欧姆调零旋钮使指针指在右侧0刻度线； ②将红、黑表笔分别与金属电阻丝的两端接触，指针指在如图甲中虚线a的位置。为了能获得更准确的测量数据，应将电阻挡调整到____（选填“×1”或“×100”）倍率，然后进行欧姆调零。 ③调整后指针指在图甲中虚线b的位置，则该金属电阻丝阻值的测量值是____； （2）现有电源（电动势E为3.0V，内阻不计）、开关和导线若干，以及下列器材。 A.电流表（量程0~0.6A，内阻约0.2） B.电压表（量程0~3V，内阻约3k） C.滑动变阻器（0~5，额定电流2A） D.滑动变阻器（0~200，额定电流1A） 为减小误差，电压从零开始可调，滑动变阻器应选____。图乙是测量该电阻丝实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，还有两根导线没有连接，请补充完成______。 （3）用螺旋测微器测量金属丝直径，如图丙所示，测量值d=____mm。 【答案】（1） ①. ×1 ②. 8##8.0 （2） ①. C ②. （3）0.365##0.364##0.366 【解析】 【小问1详解】 [1]指针指在虚线a的位置时偏角过大，说明被测电阻阻值较小，应换用更小倍率，故填“”。 [2]调整后指针指在虚线b的位置，若指针指在“8”刻度处，测量值 【小问2详解】 [1]要求电压从零开始可调，滑动变阻器采用分压式接法，为方便调节，应选阻值较小的滑动变阻器，故填C。 [2]结合以上分析，可知滑动变阻器采用分压式接法，因为，因此电流表采用外接法，故电路实物连接如下 【小问3详解】 螺旋测微器固定刻度读数为0mm，则 12. 用图1所示的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻．蓄电池的电动势E约为2V，内阻r比较小，为了实验的方便，电路中串联了一个定值电阻R0. (1)现有蓄电池、电流表（量程0~0.6A）、滑动变阻器（0~20Ω）、开关、导线若干，以及下面的器材： A.电压表（0~3V） B.电压表（0~15V） C.定值电阻（2Ω） D.定值电阻（10Ω） 实验中电压表应选用_______；R0应选用________（选填相应器材前的字母）. (2)图2是实验器材实物图，已连接了部分导线.请根据图1，补充完成实物间的连线________.在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于最_______端 (选填“左”或“右”). (3)某位同学根据实验记录的数据做出如图3所示的U-I图线，可得出蓄电池的电动势E=____V，图线的斜率k=_____Ω，电源内电阻r =_______Ω. (4)采用图1电路测量电源电动势和内阻，产生系统误差的主要原因是（ ） A.电流表的分压作用 B.电流表的分流作用 C.电压表的分流作用 D.电压表的分压作用 (5)某位同学在实际操作中发现：开关断开时，电流表的示数为零，电压表却还有较大示数；闭合开关，移动滑片，电压表和电流表示数能够正常变化，获得多组数据.那么，这种闭合开关时所获得的多组数据_________（选填“可以”或“不可以”）用于求电动势和内阻.结合图2，简要说明“开关断开时，电压表还有较大示数”的原因_________. 【答案】 ①. A ②. C ③. ④. 右 ⑤. 2.05(2.03~2.07) ⑥. 2.50(2.45~2.60) ⑦. 0.50(0.45 ~0.60) ⑧. C ⑨. 可以 ⑩. a.连接电压表的正极到开关的连线有误，使开关外接，而导致电源、电压表和定值电阻直接形成回路，所以开关打开时电压表仍有示数；b.在上述回路中，由于电压表的内阻远大于回路的其他电阻，所以导致“开关断开时，电压表还有较大示数”. 【解析】 【详解】（1）一节蓄电池的电动势约为2.0V，则实验中电压表应选用A；R0应选用与电池内阻相当的C即可； （2）电路连接如图； 在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于阻值最大的位置，即最右端. （3）由图可知，蓄电池的电动势E=2.05V，图线的斜率，电源内电阻r =2.50-2.0=0.50Ω. （4）采用图1电路测量电源电动势和内阻，产生系统误差的主要原因是电压表的分流作用，故选C. （5）这种闭合开关时所获得的多组数据可以用于求电动势和内阻； “开关断开时，电压表还有较大示数”的原因是： a.连接电压表的正极到开关的连线有误，使开关外接，而导致电源、电压表和定值电阻直接形成回路，所以开关打开时电压表仍有示数； b.在上述回路中，由于电压表的内阻远大于回路的其他电阻，所以导致“开关断开时，电压表还有较大示数”. 二、计算题（共55分） 13. 如图所示，长为L的轻质绝缘细线上端固定在O点，下端拴一带电小球，小球质量为m，所带电荷量为q。系统处于水平向右的匀强电场中，小球静止在A点时，细线与竖直方向的夹角为。现将小球拉至与O点等高的B点，由静止释放。重力加速度为g，求： （1）电场强度大小E； （2）A、B两点间的电势差； （3）小球运动到A点时的动能。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对带电小球受力分析，如图所示 小球在A点受力平衡，则 解得 【小问2详解】 A、B两点间的电势差 【小问3详解】 小球从B点运动到A点时，根据动能定理可得 解得 14. 某质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为；C为偏转分离器，磁感应强度为。现有一质量为、电荷量为的粒子（不计重力），初速度为0，经A加速后，该粒子进入B恰好做匀速运动，粒子从M点进入C后做匀速圆周运动，打在底片上的N点。求： （1）粒子进入速度选择器的速度大小； （2）速度选择器两板间的电压； （3）某同学想求粒子从M点进入C后做匀速圆周运动，打在底片上的N点的过程中，洛伦兹力的冲量，她认为，你同意她的做法吗？若同意，请在答题纸上写出“你真棒”，若不同意，请写出你的做法。 【答案】（1） （2） （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 粒子在加速器中运动，根据动能定理有 解得粒子进入速度选择器的速度大小为 【小问2详解】 粒子在速度选择器中，根据电场力等于洛伦兹力，有 又 联立解得速度选择器的两板间的电压为 【小问3详解】 不同意她的做法，因为洛伦兹力的方向时刻发生变化，洛伦兹力是变力，不可以用算洛伦兹力的冲量；正确的做法如下： 以粒子从M点进入C时速度为正方向，根据动量定理可得洛伦兹力冲量为 15. 如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于匀强磁场中．金属杆ab中通有大小为I的电流．已知重力加速度为g． （1）若匀强磁场方向垂直斜面向下，且不计金属杆ab和导轨之间的摩擦，金属杆ab静止在轨道上，求磁感应强度的大小； （2）若金属杆ab静止在轨道上面，且对轨道的压力恰好为零．试说明磁感应强度大小和方向应满足什么条件； （3）若匀强磁场方向垂直斜面向下，金属杆ab与导轨之间的动摩擦因数为μ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力．欲使金属杆ab静止，则磁感应强度的最大值是多大． 【答案】（1）；（2），垂直金属杆ab水平向右； （3） 【解析】 【详解】（1）设磁感应强度为B1．根据安培定则可知安培力沿导轨平面向上，金属杆ab受力如图． 根据平衡条件对金属杆ab有 解得 （2）金属杆ab对导轨压力为零，则金属杆ab只受重力和安培力． 根据平衡条件对金属杆ab有 解得 根据安培定则可知磁场方向垂直金属杆ab水平向右． （3）根据安培定则可知安培力沿导轨平面向上，当金属杆ab受到的静摩擦力沿斜面向下，且为最大值时，磁感应强度值达到最大，设为B3．金属杆ab受力如图． 根据平衡条件对金属杆ab有 解得 【点睛】根据共点力平衡即可求得磁场强度；根据共点力平衡即可求得；根据安培定则可知安培力沿导轨平面向上，当金属杆ab受到的静摩擦力沿斜面向下，且为最大值时，磁感应强度值达到最大 16. 如图甲所示，导体棒MN放在光滑水平金属导轨上，并垂直导轨。导轨间距为L，左端固定阻值为R的电阻，导体棒MN与导轨其它部分电阻不计，导体棒MN质量为m。匀强磁场的方向垂直于导轨平面向里，磁感应强度大小为B。现给导体棒MN一水平向右平行于金属导轨的初速度v0，运动过程中导体棒MN与金属导轨始终保持良好接触并与QP平行。 （1）在图乙中定性画出导体棒MN向右运动过程中的v-t图像，并求速度为v时导体棒MN的加速度大小a； （2）求从导体棒MN开始运动到停止全过程中，在左端电阻R上产生的热量Q； （3）求从导体棒MN开始运动到停止全过程中，通过左端电阻R的电荷量q。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 导体棒向右运动时，受向左的安培力而做减速运动，电动势 感应电流， 棒MN受力 由牛顿第二定律 解得 随速度减小，加速度减小，则图像如图所示 【小问2详解】 由能量守恒定律， 【小问3详解】 对导体棒MN，由动量定理 即 由 解得 17. 地球是个巨大的天然磁体，某小组学习相关内容后，对地磁场做了深入的研究。 （1）在地球的赤道上放置一矩形线圈，线圈平面与赤道平面重合，线圈的上、下边水平，此时穿过线圈平面的磁通量大小为。现使线圈绕其竖直轴线旋转180°，则此过程中穿过线圈的磁通量的变化量的大小为多少？ （2）某同学在研学途中利用智能手机中的磁传感器测量某地地磁场的磁感应强度。如图甲建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为面。该同学在当地对地磁场进行了测量，测量时轴正向保持竖直向上，测量结果如下图。请你根据测量结果判断该同学是在“南半球”还是“北半球”进行此实验，并估测当地的地磁场磁感应强度的大小（结果保留2位有效数字）。 （3）地磁场能使宇宙射线中的带电粒子流偏转，成为地球生命的“保护伞”。赤道剖面外的地磁场可简化为包围着地球的厚度为的匀强磁场，磁感应强度为，方向垂直于剖面，如图乙所示。设宇宙射线中粒子的质量为，带负电且电荷量为，最大速率为，不计大气对粒子运动的影响，不考虑粒子间的相互作用及重力。要使从各方向射向地球的粒子都不能到达地面，求地磁场厚度应满足的条件。 【答案】（1） （2）北半球， （3） 【解析】 【小问1详解】 此过程中穿过线圈的磁通量的变化量 【小问2详解】 如图所示 地球可视为一个大磁场，磁场南极大致在地理北极附近，磁场北极在地理南极附近。由表中轴数据可看出轴的磁场竖直向下，则该同学是在北半球进行此实验。 磁感应强度为矢量，由图表数据可得当地的地磁场大小约为 【小问3详解】 设粒子运动的半径为，粒子运动过程中洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，则 代入得 即所有粒子的都相同，如图所示，可推知当粒子沿磁场边界的切线方向射入时，其到达的位置离地面最近，当其轨迹与地面相切时磁场的厚度为，因此应满足的条件是 18. 带电粒子间的电磁力是自然界四大基本相互作用力之一，电力和磁力是这一相互作用的两个部分，一个电磁相互作用是电现象还是磁现象，在很大程度上取决于研究问题所选取的参考系。在一个参考系中观察到的磁现象，换一个参考系观察，可能就是电现象。这体现了电场和磁场是不可割裂的一个整体。电磁场的参考系变换，可以帮我们更好的理解并解决问题。 （1）如图1所示，空间中存在垂直于纸面的匀强磁场，其大小为B，一带电粒子以垂直于磁场的速度v水平向右射入磁场。则粒子会受到洛伦兹力的作用。若此时在与粒子运动速度相同的惯性参考系中观察，则粒子静止，静止的带电粒子不会受到洛伦兹力的作用。那么应该怎样解释它受到的力呢？原来在中，由于磁场的运动，会观察到一个与磁场方向垂直的感生电场，请你求出该电场的大小和方向； （2）如图2所示，金属圆环被固定在竖直平面内（不能转动和平动），一个条形磁铁以匀速v靠近圆环，则圆环中会产生感应电动势。这一电动势有两种理解方式：在地面参考系中观察，圆环中的磁通量发生变化，因此圆环上存在感生电动势；若在与磁铁运动速度相同的惯性系中观察，则系统变为圆环切割磁感线产生动生电动势。两个参考系下观察到的电动势应该完全相同。请分析，在参考系和参考系中分别是什么力充当电动势中的非静电力？ （3）某同学在面对这样一个问题时遇到了困难：在一个真空环境中，有一条载有电流I的、电阻很小的长直导线，已知电流在距离导线r处产生的磁感应强度，k为已知常数。初速度为的电子在与导线垂直距离为的初位置处开始垂直于导线向导线运动，如图3所示。已知电子运动过程中与导线的最短距离为，求电子初速度的大小。（不考虑地磁场影响，电子重力忽略不计） 该同学希望用功能关系来求解电子的运动，但由于洛伦兹力不做功，因此电子到达距导线最近处时仍然保持初速率，若利用洛伦兹力的分量做功的方式来计算，就显得十分复杂了。因此他希望在电磁场的参考系变换中获得启发，他选择在以速度为，且相对导线水平向右运动的参考系中进行研究。 a。 在参考系中，空间中存在感生电场。根据（1）中的理论，距导线距离为r处的感生电场E的大小为______（可用含的表达式表示），方向与导线垂直，且______（填“指向”或“背离”）导线。 b。 已知在参考系中观察到的感生电场，具有与静电场类似的性质，其电场力做功只与始末位置到导线的距离r有关。请根据该同学选取的参考系，利用功能关系求满足题干要求的电子运动的初速度（已知电子电量为，电子质量为m，的图像与r轴在到区间与r轴围成的面积为，如图4所示）。 【答案】（1），方向垂直于v向上；（2）感生电场的电场力，洛伦兹力沿环方向的分力；（3）a、，指向通电导线，b、 【解析】 【详解】（1）设粒子带正电＋q，在地面参考系中，它受到的洛伦兹力为 方向向上。因此在参考系中所受的电场力亦为 方向向上。且 得 方向垂直于v向上。 （2）在地面参考系中，由于磁场是运动的，因此存在感生电场，感生电场的电场力充当非静电力；在参考系中，洛伦兹力沿环方向的分力充当非静电力。 （3）a. 根据第一问结论得 方向指向通电导线 b.基于所选参考系可知，电子运动的初速度为，当电子运动到距导线最近时，速度为零。在此过程中受到的电场力为 方向垂直于导线并背离导线。电场力做负功，其绝对值为图在到之间的面积，即 由动能定理，得 得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $