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

2025—2026学年度第一学期高三年级物理学科12月月考试题 考试时间：90分钟 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。将正确答案的序号填涂在机读卡上。 1. 如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面．下列判断正确的是（ ） A. 、两点的场强相等 B. 、两点的场强相等 C. 、两点的电势相等 D. 、两点的电势相等 2. 研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 实验前，只将电容器a板向右平移，静电计指针的张角变大 B. 实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变大 C. 实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D. 实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 3. 如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在滑动变阻器的滑片P向上缓慢滑动的过程中 A. 小灯泡L变亮 B. 电压表的示数增大 C. 电流表的示数增大 D. 电容器C的电荷量减小 4. 云室是借助过饱和水蒸气在离子上凝结来显示通过它的带电粒子径迹的装置。图为一张云室中拍摄的照片。云室中加了垂直于纸面向里的磁场。图中a、b、c、d、e是从O点发出的一些正电子或负电子的径迹。有关a、b、c三条径迹以下判断正确的是（　　） A. a、b、c都是正电子的径迹 B. a径迹对应的粒子动量最大 C. c径迹对应的粒子动能最大 D. c径迹对应的粒子运动时间最长 5. 两等量正点电荷相距一定距离，它们连线的中点为O，一带负电的粒子（不考虑重力）由静止开始，从连线的中垂线上P点运动到O点。此运动过程中，关于粒子的说法，正确的是（ ） A. 电势能逐渐增加 B. 电势能先变大后变小，最后为零 C. 先做加速运动，后做减速运动 D. 始终做加速运动，到达O点时加速度为零 6. 如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，A、B为x轴上的两点，xA、xB分别为A、B两点在x轴上的坐标值。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能Ep随其坐标x变化的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 该电场一定不是孤立点电荷形成的电场 B. A点的电场强度小于B点的电场强度 C. 电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功W=EpA－EpB D. 电子在A点的动能小于在B点的动能 7. 具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的三种同位素原子核（、和）以相同的速度从带电平行板间的P点沿垂直于电场的方向射入电场，分别落在A、B、C三点，如图所示。不计粒子的重力，则（　　） A. 三种粒子在电场中运动的时间相同 B. 三种粒子在电场中运动的过程中电势能的变化量相同 C. 落在A点的是 D. 到达负极板时，落在C点的粒子的动能大于落在A点的粒子的动能 8. 如图所示的U-I图像中，直线A为电源的路端电压与电流的关系，直线B、C分别是电阻R1、R2的电压与电流的关系。若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电路，则 （　　） A. 两个电阻的电功率相等 B. R1接在电源上时，电源的输出功率较大 C. R2接在电源上时，电源内阻的热功率较大 D. 两种情况下，电源中非静电力做功的功率相等 9. 如图1所示的电路中，M与N间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压。如果随时间t的变化关系如图2所示，则下列描述电阻R两端电压随时间t变化关系的图像中，正确的是（　　） A. B. C. D. 10. 闪电的可见部分之前有一个不可见阶段，在该阶段，由于雷雨云和地面间强大的电场，云底首先出现大气被强烈电离形成的一段暗淡的气柱，这种气柱逐级从云底向下延伸到地面，称梯级先导。梯级先导长约50m、直径约6m、电流约100A，可视为电子柱，它以平均约的速度一级一级地伸向地面，一旦接近地面，柱内的电子迅速地倾泄到地面，在倾泄期间，运动电子与柱内空气的碰撞导致明亮的闪光。一般情况下雷雨云距离地面1000m左右。用高速摄像机研究发现梯级先导电流主要集中在直径为几厘米的核心通道内流动。已知若电荷均匀分布在一条长直线上，与长直线距离为r处的电场强度大小的表达式为（λ为单位长度上的电荷量，，）。不考虑电荷运动引起的其他效应，下列估算正确的是（　　） A. 梯级先导到达地面的时间约为 B. 电子柱内的平均电子数密度约为个 C. 核心通道每米长度上的电荷量约为 D. 电子柱边缘处的电场强度大小约为 二、本题共2小题，共22分。把答案填在答题卡中的横线上。 11. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）用电压表（内阻约为）和电流表（内阻约为）测量一个电阻的阻值（约为）。要求尽量减小实验误差，应该选择的测量电路是图1中的______________（选填“甲”或“乙”）。 （2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为______________（填各实验步骤前的字母）。 A．将选择开关置于“”位置 B．将选择开关置于“”位置 C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0” （3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d 时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则______________（选填选项前的字母）。 A．导线断路 B．滑动变阻器断路 C．导线断路 D．滑动变阻器短路 12. 根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势E和内阻r、路端电压U、电流I的关系为。依据这一原理，甲同学用图1所示的电路测量电源的电动势和内阻。 （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最______端（选填“左”或“右”）。 （2）调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表和电流表的示数，在坐标纸上标出相应的数据点，作出U—I图线如图2所示。根据图线测得该电源的电动势______V，内电阻______。（结果均保留2位有效数字） （3）由于电表并非理想电表，导致______（选填“电压”或“电流”）的测量存在系统误差。在图2上定性画出没有电表内阻影响的理想情况的U—I图线，画出图线与横纵坐标轴的交点。（ ） （4）乙同学拆除电流表和滑动变阻器，直接读取电压表示数为。若电源的电动势为E，内阻为r。电流表、电压表的内电阻分别为。根据图像和电路关系，仅从系统误差的角度来看，______，______（均选填“<”“=”或“>”）。可知______（用电源和电表内阻表示）。 三、本题包括6小题，共48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。 13. 如图所示， 用一条长l=0.2 m的绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量m=1.0×10-2kg，所带电荷量q =＋2.0×10-8C。现加一水平方向的匀强电场，电场区域足够大，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角=37°，已知g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）求匀强电场电场强度的大小； （2）若将轻绳向右拉至水平后由静止释放，求小球到达最低点时的速度大小； （3）若在图中所示位置剪断轻绳，判断小球此后的运动情况，并求0.1s后小球的速度大小。 14. 如图甲所示，在水平地面上固定一对与水平面倾角为的光滑平行导电轨道，轨道间的距离为，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源．将一根质量为的直导体棒放在两轨体会配合，且与两轨道垂直．已知轨客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，方向由到，图乙为图甲沿方向观察的平面图．若重力加速度为，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． （）请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图； （）求出磁场对导体棒的安培力的大小； （）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的最小值的大小和方向． 15. 某一质谱仪原理如图所示，区域Ⅰ为粒子加速器，加速电压为U1；区域Ⅱ为速度选择器，磁场与电场相互垂直，磁感应强度为B1，两板间距离为d；区域Ⅲ为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电荷量为q的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。 （1）求粒子离开加速器时的速度大小v。 （2）求速度选择器两板间的电压U2。 （3）求粒子在分离器中做匀速圆周运动的半径R。 16. 示波器的核心部件是示波管，其内部抽成真空，图17是它内部结构的简化原理图．它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成．炽热的金属丝可以连续发射电子，电子质量为m，电荷量为e．发射出的电子由静止经电压U1加速后，从金属板的小孔O射出，沿OO′进入偏转电场，经偏转电场后打在荧光屏上．偏转电场是由两个平行的相同金属极板M、N组成，已知极板的长度为l，两板间的距离为d，极板间电压为U2，偏转电场极板的右端到荧光屏的距离为L．不计电子受到的重力和电子之间的相互作用． （1）求电子从小孔O穿出时的速度大小v0； （2）求电子离开偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y； （3）若将极板M、N间所加的直流电压U2改为交变电压u=Umsint，电子穿过偏转电场的时间远小于交流电的周期T，且电子能全部打到荧光屏上，求电子打在荧光屏内范围的长度s． 17. 场，是一种特殊的物质。 （1）电场具有能量。如图1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点的过程中系统电势能的变化量∆Ep； （2）电磁场不仅具有能量，还具有动量。如图2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q的过程中，该系统中电磁场动量变化量的大小∆p和方向。 18. 如图甲所示，真空中有一长直细金属导线，与导线同轴放置一半径为的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为，电荷量为。不考虑出射电子间的相互作用。 (1)可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度： a.在柱面和导线之间，只加恒定电压； b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场。 当电压为或磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度。 (2)撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为、长度为的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为，电子流对该金属片的压强为。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025—2026学年度第一学期高三年级物理学科12月月考试题 考试时间：90分钟 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。将正确答案的序号填涂在机读卡上。 1. 如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面．下列判断正确的是（ ） A. 、两点的场强相等 B. 、两点的场强相等 C. 、两点的电势相等 D. 、两点的电势相等 【答案】D 【解析】 【详解】试题分析：电场线的疏密表示电场的强弱，由图可得，1与2比较，1处的电场线密，所以1处的电场强度大．故A错误；电场线的疏密表示电场的强弱，由图可得，1与3比较，它们的电场强度的大小及方向都不同．故B错误；顺着电场线，电势降低，所以1点的电势高于2点处的电势．故C错误；由题目可得，2与3处于同一条等势线上，所以2与3两点的电势相等．故D正确．故选D． 考点：电场线；等势面 【名师点睛】加强基础知识的学习，掌握住电场线和等势面的特点，即可解决本题，电场线越密，场强越大．顺着电场线，电势降低；注意电场强度是矢量，是否相等，要关注方向性． 2. 研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 实验前，只将电容器a板向右平移，静电计指针的张角变大 B. 实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变大 C. 实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D. 实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 【答案】AB 【解析】 【详解】A．图中保持极板带电量一定，根据 ， 可知，电荷量一定，电容器a板向右平移，间距d增大，电容减小，极板间电压增大，则静电计指针的张角变大，A正确； B．图中保持极板带电量一定，根据 ， 可知，电荷量一定，电容器b板向上平移，正对面积S减小，电容减小，极板间电压增大，则静电计指针的张角变大，B正确； C．图中保持极板带电量一定，根据 ， 可知，电荷量一定，在极板间插入有机玻璃板，介电常数增大，电容增大，极板间电压减小，则静电计指针的张角变小，C错误； D．根据 可知，电容器的电容由极板正对面积、极板间距、介电常数决定，与极板所带电荷量和极板间电压没有本质的决定关系，则根据 可知只增加极板带电量，电容不变，极板间电压增大，静电计指针的张角变大D错误。 故选AB。 3. 如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在滑动变阻器的滑片P向上缓慢滑动的过程中 A. 小灯泡L变亮 B. 电压表的示数增大 C. 电流表的示数增大 D. 电容器C的电荷量减小 【答案】BC 【解析】 【分析】在变阻器R0的滑片向上滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻变大，外电路总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律分析干路电流和路端电压如何变化，即可知电压表示数的变化情况．由欧姆定律分析并联部分电压的变化，判断电流表示数的变化，从而判断电容器带电量的变化． 【详解】滑片P向上滑动，接入电路中的电阻增大，则增大，干路电流减小，故灯泡变暗，A错误；由闭合电路的欧姆定律可得，路端电压增大，电压表的示数增大，也即电阻R支路两端电压增大，电流表的示数也增大，故B、C正确．对电容器由U增大，则电容器C的电荷量也增大，D错误；故选BC． 【点睛】本题是电路的动态变化分析问题，首先确定出变阻器接入电路的电阻如何变化，再按局部到整体，再到部分的思路进行分析． 4. 云室是借助过饱和水蒸气在离子上凝结来显示通过它的带电粒子径迹的装置。图为一张云室中拍摄的照片。云室中加了垂直于纸面向里的磁场。图中a、b、c、d、e是从O点发出的一些正电子或负电子的径迹。有关a、b、c三条径迹以下判断正确的是（　　） A. a、b、c都是正电子的径迹 B. a径迹对应的粒子动量最大 C. c径迹对应的粒子动能最大 D. c径迹对应的粒子运动时间最长 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．带电粒子在垂直于纸面向里的磁场中运动，根据左手定则可知a、b、c都是负电子的径迹，A错误； B．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有 解得 由图可知，所以 根据 可知，B错误； C．根据 可知，C正确。 D．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有 ， 则 所以 粒子在磁场中的运动时间 其中为粒子在磁场中的偏转角度，由图可知a径迹对应的偏转角度最大，则a径迹对应的粒子运动时间最长，D错误。 故选C。 5. 两等量正点电荷相距一定距离，它们连线的中点为O，一带负电的粒子（不考虑重力）由静止开始，从连线的中垂线上P点运动到O点。此运动过程中，关于粒子的说法，正确的是（ ） A. 电势能逐渐增加 B. 电势能先变大后变小，最后为零 C. 先做加速运动，后做减速运动 D. 始终做加速运动，到达O点时加速度为零 【答案】D 【解析】 【详解】等量同种电荷分布如图所示 在中垂线O点上方，电场线向上，即电场方向向上，所以负电荷受到向下的电场力，故做加速运动，电场力始终做正功，电势能始终减小，动能一直增大，O点电场强度为零，所以加速度为零，ABC错误，D正确。 故选D。 6. 如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，A、B为x轴上的两点，xA、xB分别为A、B两点在x轴上的坐标值。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能Ep随其坐标x变化的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 该电场一定不是孤立点电荷形成的电场 B. A点的电场强度小于B点的电场强度 C. 电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功W=EpA－EpB D. 电子在A点的动能小于在B点的动能 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由于A、B两点的电势能与两个位置间的关系如题图乙所示，说明电势随位置均匀增加，电场强度不变，不是孤立点电荷形成的电场，选项A正确； B．A、B两点的电场强度相等，选项B错误； C．由题图乙可知，电子在A、B两点的电势能分别为EpA和EpB，且 EpB>EpA 说明电子由A运动到B时电势能增大，电场力做负功，电场力对其所做的功为 W=EpA－EpB 选项C正确； D．电场力做负功，动能减小，电子在A点的动能大于B点的动能，选项D错误。 故选AC。 7. 具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的三种同位素原子核（、和）以相同的速度从带电平行板间的P点沿垂直于电场的方向射入电场，分别落在A、B、C三点，如图所示。不计粒子的重力，则（　　） A. 三种粒子在电场中运动的时间相同 B. 三种粒子在电场中运动的过程中电势能的变化量相同 C. 落在A点的是 D. 到达负极板时，落在C点的粒子的动能大于落在A点的粒子的动能 【答案】B 【解析】 【详解】A.三种粒子在水平方向的分速度相同，但水平位移不同，所以在电场中运动的时间不同，故A错误； B.三种粒子的电荷量q相同，且P到A、B、C三点间电势差U相等，根据 可知三种粒子在电场中运动的过程中电势能的变化量相同，故B正确； C.设两极板间电场强度大小为E，粒子质量为m，则粒子在垂直于极板方向的加速度大小为 设P点到负极板的竖直距离为h，则粒子的水平位移大小为 由上式可知质量越大的粒子水平位移越大，所以落在A点的是，故C错误； D.粒子到达负极板时的动能为 由上式可知质量越大的粒子到达负极板时的动能越大，由C项分析可知，落在C点的粒子的动能小于落在A点的粒子的动能，故D错误。 故选B。 8. 如图所示的U-I图像中，直线A为电源的路端电压与电流的关系，直线B、C分别是电阻R1、R2的电压与电流的关系。若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电路，则 （　　） A. 两个电阻的电功率相等 B. R1接在电源上时，电源的输出功率较大 C. R2接在电源上时，电源内阻的热功率较大 D. 两种情况下，电源中非静电力做功的功率相等 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】AB．由两图线的交点读出，R1接在电源上时 U1=0.5U0 I1=0.5I0 电源的输出输出功率 P1=U1I1=0.25 U0I0 R2接在电源上时电压 U2=0.75U0 通过R2的电流 I2=0.25I0 则电源的输出功率 所以R1接在电源上时，电源的输出功率较大，故B正确，A错误； C．由图可知，电源接R1时电路中的电流大，所以电源内阻的热功率较大，故C错误； D．电源非静电力做功的功率为 所以电流大的，非静电力的功率大，故D错误。 故选B。 9. 如图1所示的电路中，M与N间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压。如果随时间t的变化关系如图2所示，则下列描述电阻R两端电压随时间t变化关系的图像中，正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据电容器的定义式可知 结合图像可知，图像的斜率为，则内的电流与内的电流关系为 且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律可知两端电压大小关系满足 由于电流方向不同，所以电压方向不同。 0到1s内，图像斜率为零，电流为零，两端电压为零。 故选D。 10. 闪电的可见部分之前有一个不可见阶段，在该阶段，由于雷雨云和地面间强大的电场，云底首先出现大气被强烈电离形成的一段暗淡的气柱，这种气柱逐级从云底向下延伸到地面，称梯级先导。梯级先导长约50m、直径约6m、电流约100A，可视为电子柱，它以平均约的速度一级一级地伸向地面，一旦接近地面，柱内的电子迅速地倾泄到地面，在倾泄期间，运动电子与柱内空气的碰撞导致明亮的闪光。一般情况下雷雨云距离地面1000m左右。用高速摄像机研究发现梯级先导电流主要集中在直径为几厘米的核心通道内流动。已知若电荷均匀分布在一条长直线上，与长直线距离为r处的电场强度大小的表达式为（λ为单位长度上的电荷量，，）。不考虑电荷运动引起的其他效应，下列估算正确的是（　　） A. 梯级先导到达地面的时间约为 B. 电子柱内的平均电子数密度约为个 C. 核心通道每米长度上的电荷量约为 D. 电子柱边缘处的电场强度大小约为 【答案】D 【解析】 【详解】A．梯级先导到达地面的时间约为，故A错误； B．在时间内 通过某横截面积的电荷量为 解得，故B错误； C．在时间内通过某横截面积的电荷量为 解得，故C错误； D．根据，解得故D正确。 故选D。 二、本题共2小题，共22分。把答案填在答题卡中的横线上。 11. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）用电压表（内阻约为）和电流表（内阻约为）测量一个电阻的阻值（约为）。要求尽量减小实验误差，应该选择的测量电路是图1中的______________（选填“甲”或“乙”）。 （2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为______________（填各实验步骤前的字母）。 A．将选择开关置于“”位置 B．将选择开关置于“”位置 C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0” （3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d 时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则______________（选填选项前的字母）。 A．导线断路 B．滑动变阻器断路 C．导线断路 D．滑动变阻器短路 【答案】 ①. 甲 ②. ADCB ③. C 【解析】 【详解】（1）[1]因为待测电阻约为，而 故为了减小误差应该采用电流表的外接法，即选用甲图； （2）[2]测量过程中应该先选择合适挡位，根据题意选择“”挡位，然后进行欧姆调零，再进行测量，测量完成后要将开关置于“”挡，故顺序为ADCB。 （3）[3]闭合电键后，却发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数始终为零，可能是电路中出现断路，电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中；当试触b、c时依然是这个情况说明b、c段是正常的，试触d时，电压表没有示数说明在cd之间某处发生了断路，故选C。 12. 根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势E和内阻r、路端电压U、电流I的关系为。依据这一原理，甲同学用图1所示的电路测量电源的电动势和内阻。 （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最______端（选填“左”或“右”）。 （2）调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表和电流表的示数，在坐标纸上标出相应的数据点，作出U—I图线如图2所示。根据图线测得该电源的电动势______V，内电阻______。（结果均保留2位有效数字） （3）由于电表并非理想电表，导致______（选填“电压”或“电流”）的测量存在系统误差。在图2上定性画出没有电表内阻影响的理想情况的U—I图线，画出图线与横纵坐标轴的交点。（ ） （4）乙同学拆除电流表和滑动变阻器，直接读取电压表示数为。若电源的电动势为E，内阻为r。电流表、电压表的内电阻分别为。根据图像和电路关系，仅从系统误差的角度来看，______，______（均选填“<”“=”或“>”）。可知______（用电源和电表内阻表示）。 【答案】（1）左 （2） ①. 4.4 ②. 4.1##4.0##4.2 （3） ①. 电流 ②. （4） ①. = ②. = ③. 【解析】 【小问1详解】 滑动变阻器电路中采用限流接法，为了确保安全，闭合开关前，应使其接入电阻最大，即闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最左端。 【小问2详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律有 结合图像有 ， 【小问3详解】 [1]图1中电压表测量的是路端电压，电流表测量的是通过滑动变阻器的电流，系统误差在于电压表的分流，即由于电压表并非理想电表，导致电流的测量存在系统误差； [2]根据上述，系统误差在于电压表的分流，电压表分的电流为 当路端电压为0时，即发生短路时，电压表分流为0，此时电流的测量值与真实值相等，即实验图像与理论图像在横坐标上交于同一点，而在相同的电压之下，理论的干路电流大于实验的干路电流，作出理论图像如图所示 【小问4详解】 [1][2][3]图1中将电源与电压表等效为一个新电源，则此时的测量值为等效电源的电动势与内阻，则有 ， 若拆除电流表和滑动变阻器，直接读取电压表示数为，则有 可知 结合上述有 三、本题包括6小题，共48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。 13. 如图所示， 用一条长l=0.2 m的绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量m=1.0×10-2kg，所带电荷量q =＋2.0×10-8C。现加一水平方向的匀强电场，电场区域足够大，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角=37°，已知g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）求匀强电场电场强度的大小； （2）若将轻绳向右拉至水平后由静止释放，求小球到达最低点时的速度大小； （3）若在图中所示位置剪断轻绳，判断小球此后的运动情况，并求0.1s后小球的速度大小。 【答案】（1）N/C；（2）m/s；（3） 【解析】 【分析】 【详解】(1)小球静止，受重力、电场力和线的拉力，根据平衡条件有 解得 N/C (2)小球由静止释放至最低点过程中，由动能定理 代入数据解得 m/s (3)剪断轻绳后，小球受重力、电场力将做匀加速直线运动。根据牛顿第二定律可得 根据速度时间公式 联立可得0.1s后小球的速度大小为 v=1.25m/s 14. 如图甲所示，在水平地面上固定一对与水平面倾角为的光滑平行导电轨道，轨道间的距离为，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源．将一根质量为的直导体棒放在两轨体会配合，且与两轨道垂直．已知轨客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，方向由到，图乙为图甲沿方向观察的平面图．若重力加速度为，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． （）请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图； （）求出磁场对导体棒的安培力的大小； （）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的最小值的大小和方向． 【答案】（）图见解析（2）；（3） 垂直轨道平面斜向上． 【解析】 【分析】导体棒受到重力、轨道的支持力和磁场对导体棒的安培力，安培力方向由左手定则判断，作出受力示意图．根据共点力平衡条件求解磁场对导体棒的安培力的大小；要使磁感应强度最小，则要求安培力最小，当安培力方向平行斜面向上时，安培力最小，由平衡条件和F=BIL公式求解磁感应强度B的最小值． 【详解】（1）导体棒受到重力、轨道的支持力和磁场对导体棒的安培力，由左手定则判断可知，安培力方向水平向右．作出受力示意图如图所示． （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=mgtanα （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=mgsinα，方向平行于轨道斜向上 所以最小磁感应强度Bmin=FminIl＝mgsinαIl 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． 【点睛】本题是通电导体在磁场中平衡的问题，分析受力情况是解答的基础，关键是判断安培力的方向． 15. 某一质谱仪原理如图所示，区域Ⅰ为粒子加速器，加速电压为U1；区域Ⅱ为速度选择器，磁场与电场相互垂直，磁感应强度为B1，两板间距离为d；区域Ⅲ为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电荷量为q的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。 （1）求粒子离开加速器时的速度大小v。 （2）求速度选择器两板间的电压U2。 （3）求粒子在分离器中做匀速圆周运动的半径R。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子加速过程根据动能定理，则有 解得 【小问2详解】 粒子经过速度选择器过程受力平衡，则有 解得 【小问3详解】 粒子在分离器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，则有 解得 16. 示波器的核心部件是示波管，其内部抽成真空，图17是它内部结构的简化原理图．它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成．炽热的金属丝可以连续发射电子，电子质量为m，电荷量为e．发射出的电子由静止经电压U1加速后，从金属板的小孔O射出，沿OO′进入偏转电场，经偏转电场后打在荧光屏上．偏转电场是由两个平行的相同金属极板M、N组成，已知极板的长度为l，两板间的距离为d，极板间电压为U2，偏转电场极板的右端到荧光屏的距离为L．不计电子受到的重力和电子之间的相互作用． （1）求电子从小孔O穿出时的速度大小v0； （2）求电子离开偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y； （3）若将极板M、N间所加的直流电压U2改为交变电压u=Umsint，电子穿过偏转电场的时间远小于交流电的周期T，且电子能全部打到荧光屏上，求电子打在荧光屏内范围的长度s． 【答案】（1）（2）（3） 【解析】 【详解】由动能定理可得：U1e=mv02 （2）电子进入偏转电场，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，设电子在偏转电场中运动的时间为t 水平方向： 竖直方向： , F=Ee , （3）当交变电压为最大值Um时，设电子离开交变电场时沿y轴上的速度为，最大侧移量为ym；离开偏转电场后到达荧光屏的时间为t1，在这段时间内的侧移量为y1 则 vym=amt, , 解得 设电子打在荧光屏内范围的长度为s，则 s=2(ym+y1)= 点睛：此题是电子在电场中的加速以及在匀强电场中的偏转问题；关键是知道粒子在垂直电场方向做匀速运动，在沿电场方向做匀加速运动，联系加速度表达式列出方程即可；第三问也可通过结论通过相似三角形的比例关系求解. 17. 场，是一种特殊的物质。 （1）电场具有能量。如图1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点的过程中系统电势能的变化量∆Ep； （2）电磁场不仅具有能量，还具有动量。如图2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q的过程中，该系统中电磁场动量变化量的大小∆p和方向。 【答案】（1） （2）BLq，方向水平向左 【解析】 【小问1详解】 α粒子运动过程中，只有电场力做功，则 【小问2详解】 对导体棒ab，根据动量定理可得， 所以 即导体棒ab的动量变化量的大小为BLq，方向水平向右，根据系统动量守恒，则电磁场动量变化量为 即电磁场动量变化量的大小为BLq，方向水平向左。 18. 如图甲所示，真空中有一长直细金属导线，与导线同轴放置一半径为的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为，电荷量为。不考虑出射电子间的相互作用。 (1)可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度： a.在柱面和导线之间，只加恒定电压； b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场。 当电压为或磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度。 (2)撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为、长度为的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为，电子流对该金属片的压强为。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。 【答案】（1）a.，b.；（2） 【解析】 【分析】 【详解】（1）a.在柱面和导线之间，只加恒定电压，粒子刚好没有电子到达柱面，此时速度为零，根据动能定理有 解得 b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场，磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面，设粒子的偏转半径为r，根据几何关系有 根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得 （2）撤去柱面，设单位时间单位长度射出的电子数为n，则单位时间打在金属片的粒子数 金属片上形成电流为 所以 根据动量定理得金属片上的压强为 解得 故总动能为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $