精品解析：北京市中关村中学2025-2026学年高三上学期12月统练物理试题

高三物理统练试题 一、不定项选择题 1. 如图所示，实线表示某电场中的四个等势面，它们的电势分别为，相邻等势面间的电势差相等，一带负电的粒子（重力不计）在该电场中运动的轨迹如虚线所示，a、b、c、d是其运动轨迹与等势面的四个交点，下列说法正确的是（　　） A. 等势面上各点电场强度方向处处相同 B. 四个等势面的电势关系是 C. 粒子在四点的动能大小关系是 D. 粒子从a运动到c的过程中静电力做正功 【答案】AC 【解析】 【详解】A．匀强电场的等势面是一些平行的等间距的直线，由图中等势面的形状可知该电场不是匀强电场，所以等势面上各点场强大小并不相同，但是电场线和等势面垂直，可知等势面上各点电场强度方向处处相同，故A正确； B．做曲线运动时，合力指向轨迹内侧，又知道粒子只受电场力，故由运动轨迹可知电场力由左向右，由于带负电，所以电场强度的方向由右向左，沿电场强度方向电势逐渐降低，所以，故B错误； C．粒子从运动到的过程中静电力与速度方向的夹角先为钝角后为锐角，故先做负功后做正功，c、d在同一等势面上，所以粒子从c到d电场力做功为零，故粒子在、、、四点的动能大小关系是，故C正确； D．粒子从a运动到c的过程中，静电力与速度方向的夹角为钝角，静电力做负功，故D错误。 故选AC。 2. 如图所示的电路中，闭合开关，当滑动变阻器的滑片向上移动时，下列说法中正确的是（ ） A. 电流表示数变大 B. 电压表示数变小 C. 电阻的电功率变大 D. 电源的总功率变小 【答案】CD 【解析】 【详解】滑动变阻器滑片向上移动→外电阻增大→干路电流减小→电源总功率减小→内阻分压减小→电压表示数增大→流过的电流增大→的电功率变大；因为干路电流减小且流过的电流增大，所以流过滑动变阻器的电流减小，电流表示数减小，故AB错误，CD项正确． 3. 平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是（　　） A. 充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B. 充电过程中，流过电阻R的电流由N点流向M点 C. 放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D. 放电过程中，电容器的上极板带负电荷 【答案】BC 【解析】 【详解】A．充电过程中，电容器两极板所带电荷量Q增加，由可知电容器两极板间电势差U增加，电路中电流大小为 所以充电电流减小，故A错误； B．充电过程中，电容器与电源正极相连的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点，故B正确； C．放电过程中，电容器两极板所带电荷量Q减小，由可知电容器两极板间电势差U减小，电路中电流大小为 所以放电电流减小，故C正确； D．电容器充电后上极板带正电荷，放电过程中，电容器在电路中相当于电源，电容器的上极板带正电荷，故D错误。 故选BC。 4. 图示装置是某同学探究感应电流产生条件的实验装置。现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按如图所示连接。下列说法中正确的是（　　） A. 线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流表指针均不会偏转 B. 开关闭合后，将线圈A从B中拔出会引起电流表指针偏转 C. 开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流表指针不偏转 D. 开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流表指针才会偏转 【答案】B 【解析】 【详解】A．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，线圈A将产生一个变化的磁场，这个变化的磁场将在线圈B中激发出感应电流，所以电流表的指针将会偏转，故A错误； B．开关闭合后，将线圈A从B中拔出时，线圈B中的磁通量将会减小，线圈B中会产生感应电流，所以电流表指针会偏转，故B正确； C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，线圈A中的电流将随之变化，则通过线圈B的磁通量也将变化，从而产生感应电流，所以电流表指针会偏转，故C错误； D．开关闭合后，只要滑动变阻器的滑片P滑动，就能使线圈A中的电流发生变化，从而改变通过线圈B的磁通量，产生感应电流，电流表指针就会偏转；即滑片P不一定要加速滑动，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，电源的电动势，内阻，定值电阻，M为直流电动机，其线圈的电阻，电动机正常工作时，理想电压表示数。下列说法中正确的是（　　） A. 流过电动机的电流为6A B. 电源输出的功率为4W C. 1分钟内，电动机产生的热量为30J D. 1分钟内，电动机输出的机械功为165J 【答案】BD 【解析】 【详解】A．流过电动机的电流为，故A错误； B．电源输出的功率为，故B正确； C．1分钟内，电动机产生的热量为，故C错误； D．1分钟内，电动机电功为 1分钟内，电动机输出的机械功为，故D正确。 故选BD。 6. 如图所示，两水平金属板构成的器件中，存在着匀强电场和匀强磁场，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一带电粒子以某一水平速度从P点射入，恰好能沿直线运动，不计带电粒子的重力。下列说法正确的是（　　） A. 粒子电性不会影响从P点射入后沿直线运动 B. 粒子的速度大小 C. 若粒子速度大小改变，粒子将做曲线运动 D. 若粒子从右侧小孔射入，也会做直线运动 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．带电粒子恰好能沿直线运动，即粒子所受到的电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，有 整理有 由上述分析可知，粒子的带电性不会影响粒子从P点射入后沿直线运动，其粒子的速度为，故A正确，B错误； C．若粒子速度大小改变，电场力不变，但是洛伦兹力的大小发生变化，所以粒子的合力不为零。即粒子的速度方向与合力方向存在夹角，粒子将做曲线运动，故C正确； D．若粒子从右侧射入，其电场力不变，根据左手定则可知，洛伦兹力的方向与之前的方向相反，则其洛伦兹力与电场力无法相互抵消，所以粒子不会做直线运动，故D错误。 故选AC。 7. 已知无限长通电直导线在其周围空间产生的磁场磁感应强度大小的表达式是，其中k为一个常数，I表示导线中的电流大小，r表示与导线的距离。如图所示，AB、CD为两条平行的无限长固定的通电直导线，导线AB中电流大小为，方向由A流向B。O点与导线AB、CD的距离分别为r、2r，其磁感应强度为零。下列分析正确的是（　　） A. 两导线之间相互吸引 B. 导线CD中的电流大小是 C. AB右侧的磁场方向是垂直于纸面向里 D. 导线AB受到的磁场力小于导线CD受到的磁场力 【答案】AB 【解析】 【详解】A．由安培定则可知在O点的磁感应强度方向垂直纸面向里，由于O点的磁感应强度为零，所以导线CD的电流在O点的磁感应强度方向垂直纸面向外，所以导线CD中电流方向由C指向D，由左手定则可知导线CD所受安培力向右，两导线之间相互吸引，故A正确； B．由O点的磁感应强度为零，可知两电流在O点磁感应强度大小相等、方向相反，则 解得，故B正确； C．由安培定则可知两电流在AB右侧的磁感应强度方向都垂直纸面向外，所以AB右侧的磁场方向是垂直于纸面向外，故C错误； D．导线AB受到的磁场力与导线CD受到的磁场力是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故D错误。 故选AB。 8. 如图所示，平行导轨与水平面成角，垂直导轨放置一根可自由移动的金属杆。匀强磁场的方向垂直导轨平面向下，磁感应强度大小B。已知接在导轨中的电源电动势E，内阻r。ab杆长L，质量m，杆与滑轨间的动摩擦因数，杆受到的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，导轨与ab杆的电阻忽略不计。现调节滑动变阻器接入电路的阻值R，要使杆始终在导轨上保持静止，以下说法正确的是（　　） A. ab棒受到的安培力沿斜面向上 B. 调节滑动变阻器，使ab棒受到的安培力最大时，静摩擦力达到最大值且方向沿斜面向上 C. 滑动变阻器阻值变大时，导轨对金属棒的支持力保持不变 D. 滑动变阻器阻值变大时，金属棒受到的摩擦力一定减小 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，ab棒受到的安培力沿斜面向上，A正确； B．因导体棒一直静止在斜面上，则当向上的安培力达到最大时，静摩擦力不可能向上达到最大，B错误； C．因安培力的方向平行斜面向上，则安培力大小不影响导体棒对斜面的压力，即滑动变阻器阻值变大时，导轨对金属棒的支持力保持不变，C正确； D．滑动变阻器阻值变大时，电流减小，向上的安培力减小，若摩擦力沿斜面向上，则由可知，金属棒受到的摩擦力变大，D错误。 故选AC。 9. 利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域，霍尔元件的工作原理示意图如图所示，匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下、磁感应强度大小为，沿方向通有恒定的电流（载流子为电子），、两侧面会形成恒定的电势差（霍尔电压）。下列说法正确的是（　　） A. 侧会聚集大量电子 B. 载流子受到的电场力沿方向 C. 仅增大磁感应强度大小时，（霍尔电压）也增大 D. （霍尔电压）越大，载流子受到的洛伦兹力就越小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．载流子为电子，根据左手定则可知，载流子所受洛伦兹力沿方向（向左），侧会聚集大量电子，、两侧电势差稳定后，载流子在电场力和洛伦兹力作用下受力平衡，载流子受到的电场力沿方向，故AB错误； D．载流子受到的电场力与、间的电场强度成正比，（霍尔电压）越大，、间的电场强度越大，载流子受到的电场力越大，受到的洛伦兹力也越大，故D错误； C．增大磁感应强度大小时，载流子受到的洛伦兹力增大，根据受力平衡可知，载流子受到的电场力也增大，（霍尔电压）也增大，故C正确。 故选C。 10. 如图所示，某同学利用厚度为d、电阻率为的硅钢片制成一个内径为r、高度为h的圆筒（其中），圆筒所在处有方向沿轴线竖直向上的磁场，磁感应强度大小随时间变化的规律为（k为常数，且）。关于硅钢片，下列说法正确的是（　　） A. 从上往下看，感应电流沿逆时针方向 B. 感应电动势为 C. 金属圆筒沿电流方向的等效电阻为 D. 发热功率为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．圆筒所在处有方向沿轴线竖直向上的磁场，磁感应强度大小随时间均匀增大，由楞次定律可知从上往下看，感应电流沿顺时针方向，故A错误； B．感应电动势为，故B正确； C．金属圆筒沿电流方向的等效电阻为，故C正确； D．发热功率为，故D正确。 故选BCD。 二、实验题 11. 按要求完成下列填空； （1）多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。使用多用电表测量约电阻的阻值，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．将选择开关置于“OFF”位置 D．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 E．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0” （2）如图是“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ab断路 B. 滑动变阻器断路 C. 导线cd断路 D. 滑动变阻器短路 【答案】（1）AEDC （2）C 【解析】 【小问1详解】 使用多用电表欧姆挡测量电阻时，先选择合适的挡位、进行欧姆调零，再进行测量，测完后将将选择开关置于“OFF”位置。故正确的操作顺序为：AEDC。 【小问2详解】 ABC．将电压表连接a位置的导线端试触b、c时，电压表有示数，说明b、c与电源之间是通路，无断路的，试触d时，电压表没有示数，这里有断路情况，则说明导线cd断路，故C正确，AB错误； D．电压表有示数且不变，电流表始终没有示数，说明从电压表与电源之间的连接是通路，电流表与电源的连接会有断路，由题意可知电路中仅有一处故障，故障为断路，不可能是短路，故D错误。 故选C。 12. 小明在实验室测量一段粗细均匀，约几欧姆的金属丝的电阻率，可供使用的器材如下： A. 待测金属丝 B. 电流表，量程0-0.6A，内阻约 C. 电流表，量程0-3A，内阻约 D. 电压表，量程0-15V，内阻约 E. 电压表，量程0-3V，内阻约 F. 滑动变阻器R，全电阻约 G. 直流电源E，电动势3V，内阻不计 H. 多用电表 I. 毫米刻度尺 J. 开关S及导线若干 实验步骤如下： （1）首先用毫米刻度尺测出接入电路中金属丝的长度L，再利用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图1所示，则金属丝直径的测量值______mm。 （2）电路中所选电流表为______，所选电压表为______（填仪器前面字母）。 （3）要求电表示数从零开始尽可能地多测几组数据，连接电路，请你完成电路连接图2； （4）实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，并依次记录两电表的测量数据，得出被测电阻阻值，则金属丝的电阻率表达式____________（用、D、L、表示）。 （5）如果长时间保持电路闭合，这样的操作会使电阻率的测量结果______（“偏大”或“偏小”）。 【答案】（1）1.845 （2） ①. A1 ②. V2 （3） （4） （5）偏大 【解析】 【小问1详解】 金属丝直径的测量值为d = 1.5mm＋34.5 × 0.01mm = 1.845mm 【小问2详解】 [1][2]电源电动势为3V，电压表选用V2，待测电阻约几欧姆，为了减小读数误差，电流表选用A1。 【小问3详解】 为了使电表示数从零开始且尽可能地多测几组数据，滑动变阻器应采用分压式接法，待测电阻的阻值较小，电流表应采用外接法，连线如图所示 【小问4详解】 根据 金属丝的电阻率表达式 【小问5详解】 实验过程中，如果长时间保持电路闭合，会使电阻丝温度升高，电阻率增大，这样的操作会使电阻率的测量结果偏大。 三、计算题 13. 如图所示，长为l的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为q的小球。现将此装置放在水平向右的匀强电场中，小球静止在A点，此时细线与竖直方向成37°角，重力加速度为g，，。 （1）求该匀强电场的电场强度E的大小； （2）若将小球向左拉起至与O点处于同一水平高度且细绳刚好张紧，将小球由静止释放，求小球运动到最低点时的速度v的大小及此时细线对小球的拉力F的大小。 【答案】（1）；（2）， 【解析】 【详解】由图可知，小球所受电场力与电场强度的方向相反，则小球带负电。 （1）由平衡条件得 电场强度为 （2）根据动能定理得 得 最低点时，根据牛顿第二定律 得 14. 如图所示，xOy平面内，第一、第四象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，一个质量为m的带负电荷的粒子，不计重力，从x轴上的P点以速度v射入第一象限，并恰好垂直于y轴射出第一象限。已知v与x轴成角，磁感应强度的大小为B，。 （1）求粒子的电荷量大小q； （2）求带电粒子穿过第一象限所用的时间t； （3）若仅改变粒子速度大小，粒子恰好不穿过y轴，求粒子速度大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 带电粒子做匀速圆周运动的圆心和轨迹如下图 设带电粒子运动轨迹的半径为R，根据几何知识可得 解得 根据牛顿第二定律可得 联立解得 【小问2详解】 带电粒子做匀速圆周运动的周期为 由几何知识可得 则带电粒子穿过第一象限所用的时间 【小问3详解】 粒子恰好不穿过y轴，轨迹与y轴相切，如图所示 由几何关系可得 解得 由洛伦兹力提供向心力得 解得 15. 某一具有速度选择器的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d；C为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为、电荷量为的正粒子（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。求： （1）粒子的速度为多少？ （2）速度选择器两板间电压为多少？ （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为多大？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子在A加速器中做加速直线运动，由动能定理得 解得粒子的速度为 （2）粒子在B速度选择器中做匀速直线运动，由受力平衡条件得 解得速度选择器两板间电压为 （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力 可得匀速圆周运动的半径为 16. 如图所示的装置放置在真空中，炽热的金属丝可以发射电子，金属丝和竖直金属板之间加以电压，发射出的电子被加速后，从金属板上的小孔S射出。装置右侧有两个相同的平行金属极板水平正对放置，板长，相距，两极板间加以电压的偏转电场。从小孔S射出的电子恰能沿平行于板面的方向由极板左端中间位置射入偏转电场。已知电子的电荷量，电子的质量，设电子刚离开金属丝时的速度为0，忽略金属极板边缘对电场的影响，不计电子受到的重力。求： （1）电子射入偏转电场时的动能。 （2）电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量。 （3）若电子在偏转电场水平位移为极板长度一半时，撤去偏转电场，则电子射出电场时在竖直方向上的侧移量。 【答案】（1） （2）0.36cm （3）0.27cm 【解析】 【小问1详解】 电子在加速电场中，根据动能定理有 解得 【小问2详解】 设电子在偏转电场中运动的时间为t，电子在水平方向做匀速运动，由 解得 电子在竖直方向受电场力 电子在竖直方向做匀加速直线运动，设其加速度为a，依据牛顿第二定律有 解得 电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量 联立上式解得 【小问3详解】 若电子在偏转电场水平位移为极板长度一半时，撤去偏转电场，则竖直方向加速时竖直位移 竖直方向匀速位移 所以电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量 17. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图为回旋加速器的示意图。、是两个中空的铝制半圆形金属扁盒，在两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D形盒接在高频交流电源上。在盒中心A处有粒子源，产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入盒中。两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，经过半个圆周后，再次到达两盒间的狭缝，控制交流电源电压的周期和粒子在磁场中圆周运动的周期一致，保证带电粒子经过狭缝时再次被加速。粒子最后到达D形盒的边缘，沿切线方向以最大速度被导出。已知带电粒子的电荷量为q，质量为m，加速时狭缝间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，粒子通过狭缝距离时间忽略不计。设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零，不计粒子受到的重力，求： （1）高频交流电源的周期T电。 （2）带电粒子能被加速的最大动能。 （3）粒子速度接近光速，由于相对论效应，粒子的质量会变大， a. 要继续加速粒子，在交电流电周期不变的情况下，如何调节磁场？ b. 粒子源在放出粒子时，要考虑粒子出口处的厚度，射出的粒子为一股粒子流。如果在（3）a问中调节磁场后，磁场会在D形盒半径方向产生分量，请分析这股粒子流在这种情况下，粒子在加速过程中，沿速度方向运动是发散还是会聚？ 【答案】（1） （2） （3）a. 增大磁场的磁感应强度B b.会聚 【解析】 【小问1详解】 粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 又 解得 由于要使粒子在加速器中同步加速，交流电的变化周期与粒子圆周运动的周期相等，则 【小问2详解】 粒子在D形盒内做圆周运动，轨道半径达到最大时被引出，具有最大动能。设此时的速度为v，有 解得 设粒子的最大动能为，则 【小问3详解】 a. 相对论效应下粒子质量m变大，由 可知，若交流电源周期T电不变，需增大磁场的磁感应强度B。 b. 磁场在D形盒半径方向有分量Br，粒子带正电，运动时受洛伦兹力F = qvBr 粒子速度方向沿切线，半径方向的磁场分量Br与速度v垂直，洛伦兹力会指向D形盒的中心方向；因此粒子流在加速过程中，沿速度方向运动时会会聚。 18. 如图1所示，真空中有一长直细金属导线，长为，与导线同轴放置一半径为高也为的金属圆柱面，将外壳接地。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，且单位长度导线单位时间内射出的电子数为。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）若导线单位时间发射电子的总动能为。求： a.稳定状态下，通过接地线的电流； b.出射电子的初速度大小。 （2）在金属圆柱内空间施加平行于导线向下的匀强磁场，如图2。已知磁感应强度为，若想让电子依旧全部打到圆柱面上，求导线单位时间辐射电子的总动能最小值。 （3）在金属圆柱内空间施加平行于导线向上的匀强电场，如图3。经数据分析发现，通过接地线的电流随着匀强电场强度均匀变化，其图像如图4。若已知该图像的斜率绝对值为，求导线单位时间辐射电子的总动能。 【答案】（1）， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 a.根据电流定义式，时间内射出的电子电量，解得 b.根据能量关系，解得 【小问2详解】 最小时有 根据洛伦兹力提供向心力 根据几何关系，解得 【小问3详解】 水平方向，竖直方向，根据牛顿第二定律 导线此时在接地线中产生的电流为 整理得，则 根据能量关系，解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三物理统练试题 一、不定项选择题 1. 如图所示，实线表示某电场中的四个等势面，它们的电势分别为，相邻等势面间的电势差相等，一带负电的粒子（重力不计）在该电场中运动的轨迹如虚线所示，a、b、c、d是其运动轨迹与等势面的四个交点，下列说法正确的是（　　） A. 等势面上各点电场强度方向处处相同 B. 四个等势面的电势关系是 C. 粒子在四点的动能大小关系是 D. 粒子从a运动到c的过程中静电力做正功 2. 如图所示的电路中，闭合开关，当滑动变阻器的滑片向上移动时，下列说法中正确的是（ ） A. 电流表示数变大 B. 电压表示数变小 C. 电阻的电功率变大 D. 电源的总功率变小 3. 平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是（　　） A. 充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B. 充电过程中，流过电阻R的电流由N点流向M点 C. 放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D. 放电过程中，电容器的上极板带负电荷 4. 图示装置是某同学探究感应电流产生条件的实验装置。现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按如图所示连接。下列说法中正确的是（　　） A. 线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流表指针均不会偏转 B. 开关闭合后，将线圈A从B中拔出会引起电流表指针偏转 C. 开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流表指针不偏转 D. 开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流表指针才会偏转 5. 如图所示，电源的电动势，内阻，定值电阻，M为直流电动机，其线圈的电阻，电动机正常工作时，理想电压表示数。下列说法中正确的是（　　） A. 流过电动机的电流为6A B. 电源输出的功率为4W C. 1分钟内，电动机产生的热量为30J D. 1分钟内，电动机输出的机械功为165J 6. 如图所示，两水平金属板构成的器件中，存在着匀强电场和匀强磁场，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一带电粒子以某一水平速度从P点射入，恰好能沿直线运动，不计带电粒子的重力。下列说法正确的是（　　） A. 粒子电性不会影响从P点射入后沿直线运动 B. 粒子的速度大小 C. 若粒子速度大小改变，粒子将做曲线运动 D. 若粒子从右侧小孔射入，也会做直线运动 7. 已知无限长通电直导线在其周围空间产生的磁场磁感应强度大小的表达式是，其中k为一个常数，I表示导线中的电流大小，r表示与导线的距离。如图所示，AB、CD为两条平行的无限长固定的通电直导线，导线AB中电流大小为，方向由A流向B。O点与导线AB、CD的距离分别为r、2r，其磁感应强度为零。下列分析正确的是（　　） A. 两导线之间相互吸引 B. 导线CD中的电流大小是 C. AB右侧的磁场方向是垂直于纸面向里 D. 导线AB受到的磁场力小于导线CD受到的磁场力 8. 如图所示，平行导轨与水平面成角，垂直导轨放置一根可自由移动的金属杆。匀强磁场的方向垂直导轨平面向下，磁感应强度大小B。已知接在导轨中的电源电动势E，内阻r。ab杆长L，质量m，杆与滑轨间的动摩擦因数，杆受到的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，导轨与ab杆的电阻忽略不计。现调节滑动变阻器接入电路的阻值R，要使杆始终在导轨上保持静止，以下说法正确的是（　　） A. ab棒受到的安培力沿斜面向上 B. 调节滑动变阻器，使ab棒受到的安培力最大时，静摩擦力达到最大值且方向沿斜面向上 C. 滑动变阻器阻值变大时，导轨对金属棒的支持力保持不变 D. 滑动变阻器阻值变大时，金属棒受到的摩擦力一定减小 9. 利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域，霍尔元件的工作原理示意图如图所示，匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下、磁感应强度大小为，沿方向通有恒定的电流（载流子为电子），、两侧面会形成恒定的电势差（霍尔电压）。下列说法正确的是（　　） A. 侧会聚集大量电子 B. 载流子受到的电场力沿方向 C. 仅增大磁感应强度大小时，（霍尔电压）也增大 D. （霍尔电压）越大，载流子受到的洛伦兹力就越小 10. 如图所示，某同学利用厚度为d、电阻率为的硅钢片制成一个内径为r、高度为h的圆筒（其中），圆筒所在处有方向沿轴线竖直向上的磁场，磁感应强度大小随时间变化的规律为（k为常数，且）。关于硅钢片，下列说法正确的是（　　） A. 从上往下看，感应电流沿逆时针方向 B. 感应电动势为 C. 金属圆筒沿电流方向的等效电阻为 D. 发热功率为 二、实验题 11. 按要求完成下列填空； （1）多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。使用多用电表测量约电阻的阻值，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．将选择开关置于“OFF”位置 D．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 E．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0” （2）如图是“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ab断路 B. 滑动变阻器断路 C. 导线cd断路 D. 滑动变阻器短路 12. 小明在实验室测量一段粗细均匀，约几欧姆的金属丝的电阻率，可供使用的器材如下： A. 待测金属丝 B. 电流表，量程0-0.6A，内阻约 C. 电流表，量程0-3A，内阻约 D. 电压表，量程0-15V，内阻约 E. 电压表，量程0-3V，内阻约 F. 滑动变阻器R，全电阻约 G. 直流电源E，电动势3V，内阻不计 H. 多用电表 I. 毫米刻度尺 J. 开关S及导线若干 实验步骤如下： （1）首先用毫米刻度尺测出接入电路中金属丝的长度L，再利用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图1所示，则金属丝直径的测量值______mm。 （2）电路中所选电流表为______，所选电压表为______（填仪器前面字母）。 （3）要求电表示数从零开始尽可能地多测几组数据，连接电路，请你完成电路连接图2； （4）实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，并依次记录两电表的测量数据，得出被测电阻阻值，则金属丝的电阻率表达式____________（用、D、L、表示）。 （5）如果长时间保持电路闭合，这样的操作会使电阻率的测量结果______（“偏大”或“偏小”）。 三、计算题 13. 如图所示，长为l的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为q的小球。现将此装置放在水平向右的匀强电场中，小球静止在A点，此时细线与竖直方向成37°角，重力加速度为g，，。 （1）求该匀强电场的电场强度E的大小； （2）若将小球向左拉起至与O点处于同一水平高度且细绳刚好张紧，将小球由静止释放，求小球运动到最低点时的速度v的大小及此时细线对小球的拉力F的大小。 14. 如图所示，xOy平面内，第一、第四象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，一个质量为m的带负电荷的粒子，不计重力，从x轴上的P点以速度v射入第一象限，并恰好垂直于y轴射出第一象限。已知v与x轴成角，磁感应强度的大小为B，。 （1）求粒子的电荷量大小q； （2）求带电粒子穿过第一象限所用的时间t； （3）若仅改变粒子速度大小，粒子恰好不穿过y轴，求粒子速度大小。 15. 某一具有速度选择器的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d；C为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为、电荷量为的正粒子（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。求： （1）粒子的速度为多少？ （2）速度选择器两板间电压为多少？ （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为多大？ 16. 如图所示的装置放置在真空中，炽热的金属丝可以发射电子，金属丝和竖直金属板之间加以电压，发射出的电子被加速后，从金属板上的小孔S射出。装置右侧有两个相同的平行金属极板水平正对放置，板长，相距，两极板间加以电压的偏转电场。从小孔S射出的电子恰能沿平行于板面的方向由极板左端中间位置射入偏转电场。已知电子的电荷量，电子的质量，设电子刚离开金属丝时的速度为0，忽略金属极板边缘对电场的影响，不计电子受到的重力。求： （1）电子射入偏转电场时的动能。 （2）电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量。 （3）若电子在偏转电场水平位移为极板长度一半时，撤去偏转电场，则电子射出电场时在竖直方向上的侧移量。 17. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图为回旋加速器的示意图。、是两个中空的铝制半圆形金属扁盒，在两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D形盒接在高频交流电源上。在盒中心A处有粒子源，产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入盒中。两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，经过半个圆周后，再次到达两盒间的狭缝，控制交流电源电压的周期和粒子在磁场中圆周运动的周期一致，保证带电粒子经过狭缝时再次被加速。粒子最后到达D形盒的边缘，沿切线方向以最大速度被导出。已知带电粒子的电荷量为q，质量为m，加速时狭缝间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，粒子通过狭缝距离时间忽略不计。设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零，不计粒子受到的重力，求： （1）高频交流电源的周期T电。 （2）带电粒子能被加速的最大动能。 （3）粒子速度接近光速，由于相对论效应，粒子的质量会变大， a. 要继续加速粒子，在交电流电周期不变的情况下，如何调节磁场？ b. 粒子源在放出粒子时，要考虑粒子出口处的厚度，射出的粒子为一股粒子流。如果在（3）a问中调节磁场后，磁场会在D形盒半径方向产生分量，请分析这股粒子流在这种情况下，粒子在加速过程中，沿速度方向运动是发散还是会聚？ 18. 如图1所示，真空中有一长直细金属导线，长为，与导线同轴放置一半径为高也为的金属圆柱面，将外壳接地。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，且单位长度导线单位时间内射出的电子数为。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）若导线单位时间发射电子的总动能为。求： a.稳定状态下，通过接地线的电流； b.出射电子的初速度大小。 （2）在金属圆柱内空间施加平行于导线向下的匀强磁场，如图2。已知磁感应强度为，若想让电子依旧全部打到圆柱面上，求导线单位时间辐射电子的总动能最小值。 （3）在金属圆柱内空间施加平行于导线向上的匀强电场，如图3。经数据分析发现，通过接地线的电流随着匀强电场强度均匀变化，其图像如图4。若已知该图像的斜率绝对值为，求导线单位时间辐射电子的总动能。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $