精品解析：北京市海淀区教师进修学校附属实验学校2025-2026学年高三上学期12月月考物理试题

教师进修学校附属实验学校高三物理12月考 一、不定项选择题。本题共10小题，每小题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符合题意的，有的题有多个选项是符合题意的。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。 1. 宇宙中“破坏力”最强的天体“磁星”，磁感应强度相当于地磁场的万亿倍，磁感线分布类似于地磁场，下列有关“磁星”的磁场说法正确的是（ ） A. “磁星”内部不存在磁场 B. “磁星”表面可以找到磁通量为零的闭合区域 C. “磁星”表面任意位置的磁场方向都与星体表面平行 D. “磁星”表面的磁场如此强大，故而磁感线非常密集，导致磁感线可能相交 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题图可知，磁感线是闭合曲线，磁星内部也存在磁场，类似于地球内部存在磁场，故A错误。 B．磁感线是闭合曲线，可以找到磁通量为零的闭合区域，故B正确。 C．磁感线分布类似于地磁场，在两极附近磁感线与表面垂直，在赤道附近与表面平行，并非任意位置都平行，故C错误。 D．磁感线不能相交，否则交点处磁场方向不唯一，故D错误。 故选B。 2. 如图所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头的满偏电流为，定值电阻、的阻值均等于表头的内阻。当使用和两个端点时，电流表的量程为，当使用和两个端点时，电流表的量程为。下列说法正确的是（ ） A. ， B. 若仅使阻值变小，则和均变大 C. 若仅使阻值变小，则和均变大 D. 若用多用电表的欧姆挡检测故障，两表笔接1，2时表头Rg指针不偏转，接1，3和2，3时表头Rg指针都偏转。出现故障的原因是电阻R2断路 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由电路图可知，当使用和端点时，并联在表头支路两端，表头支路电阻为 分流电阻为 由并联电路电压相等得 解得 当使用和端点时，表头与并联，由 解得，故A错误； B．若仅使阻值变小，对于，分流电阻减小，分流增大，量程变大；对于，总分流电阻减小，分流增大，量程变大，故B正确； C．若仅使阻值变小，对于，表头支路电阻减小，分压减小，两端电压减小，流过电流减小，量程变小；对于，分流电阻减小，量程变大，故C错误； D．欧姆挡检测时，接，表头不偏转，说明与支路断路；接，表头偏转，说明完好；接，表头偏转，说明与支路导通，完好；综上故障为断路，故D正确。 故选BD。 3. 某同学用内阻、满偏电流的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图甲所示。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 该电源电动势为 B. 该电源电动势为 C. 刻度处标注 D. 刻度处标注 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由闭合电路欧姆定律得，满偏时 接入的电阻时，表头指在3mA，得 联立解得 ， AB错误； C．当电流刻度为时，接入电阻为 C正确； B．当电流刻度为时，接入电阻为 D错误。 故选C。 4. 下列关于电场的图像中，可能正确的是（　　） A. 孤立正点电荷的等势面分布图 B. 一对等量正点电荷，沿连线的中垂线上的电势分布图（取无限远为零势能面） C. 带电的平行板电容器内部区域，电势关于到某一个极板之间距离d的变化图 D. 一对等量异种点电荷，在两电荷连线之间区域的电场强度E关于位置x的变化图 【答案】C 【解析】 【详解】A．如图所示，越远离中心场源电荷，电场强度越小，电势随距离变化量减小，故相邻等势面的水平间距不相等，故A错误； B．若取无限远为零势能面，则正电荷周围空间电势都为正值，从连线中点沿着中垂线向两侧递减，对应位置数值对称，不会一侧为正值，另一侧为负值，故B错误； C．电势随电场线变化率为电场强度E，带电的平行板电容器内部为匀强电场，匀强电场E为定值，故C正确； D．图所示，可知等量异种点电荷连线中点电场强度不是零，故D错误。 故选C。 5. 从宏观角度看，导体两端有电压，导体中就形成电流；从微观角度看，若导体内没有电场，自由电子就不会定向移动。现对电路中一段金属直导线进行分析：设该导线电阻率为ρ，导线内场强为 E，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v。现将导线中电流与导线横截面积的比值定义为电流密度，其大小用j表示。则下列表达式正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．在直导线内任选一个横截面S，在△t时间内以S为底，v△t为高的柱体内的自由电子都将从此截面通过，由电流及电流密度的定义知 其中△q=neSv△t，代入上式可得 j=nev 选项A B错误； CD．设横截面积为S，长为l的导线两端电压为U，则 电流密度的定义为 将代入得 导线的电阻 代入上式可得 选项C错误，D正确。 故选D。 6. 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 电子在磁场中运动的轨迹半径将减半，故B正确； C．仅将励磁线圈中的电流减半，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。 7. 磁流体发电机的原理如图所示。将一束等离子体连续以速度v垂直于磁场方向喷入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，可在相距为d、正对面积为S的两平行金属板间产生电压。现把上、下板和电阻R连接，上、下板等效为直流电源的两极。等离子体稳定时在两极板间均匀分布，电阻率为ρ，回路中有稳定的电流。忽略边缘效应及离子的重力，下列说法正确的是（ ） A. 上板A为正极，下板B为负极 B. 仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大 C. 把电阻R更换为阻值更大的电阻，稳定时，A、B两板间电压变大，且U<Bdv D. 稳定时，发电系统提供的能量全部转化为电阻R的内能（焦耳热） 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由左手定则判断洛伦兹力方向，可知正离子向下偏转聚集在B板，B板为正极，A板为负极，故A错误； B．等离子体稳定时，洛伦兹力与电场力平衡，有 解得电动势 根据闭合电路欧姆定律，路端电压 仅增大等离子体的喷入速率，电动势增大，极板间电压增大，故B正确； C．把电阻更换为阻值更大的电阻，由 可知，增大，变大，由于等离子体有内阻，则，故，故C正确； D．稳定时，发电系统提供的能量一部分转化为电阻的内能（焦耳热），另一部分转化为等离子体内阻的内能，故D错误。 故选BC。 8. 我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪率。体液中含有钠离子、钾离子等金属离子而呈现低电阻，而体内脂肪几乎不导电。脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关S，测试者两手分别握两手柄A、B，则（　　） A. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较大，电压表示数较小 B. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率高 C. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源输出功率大 D. 当A、B间电阻逐渐增大时，电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值变小 【答案】B 【解析】 【详解】A．体型相近的两人相比，脂肪含量高者电阻较大，图乙是串联电路，总电阻增大，电流减小，AB两端电压增大，对应的电流表示数较小，电压表示数较大，选项A错误； B．电源效率 ％ 路端电压随外电阻增加而增大，因此脂肪含量高者对应的电源效率高，选项B正确； C．电源输出功率与外电阻和电源内阻的关系有关，外电阻与电源的内阻越接近，电源输出功率越大，本题中未给出外电阻与电源内阻的关系，故无法判断对应的电源输出功率大小，故C错误； D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值为 其大小不变，故D错误。 故选B。 9. 如图甲所示，虚线表示竖直平面内的匀强电场中的等势面，等势面与水平面平行。电量为、质量为的带电小球以一定初速度水平向右抛出，以抛出点为坐标原点沿竖直向下方向建立轴，运动过程中小球的动能和机械能随坐标的变化关系如图乙中图线、所示，图中为已知量，重力加速度为，不计空气阻力。则下列说法错误的是（　　） A. 小球初速度大小 B. 小球加速度大小为 C. 小球抛出时重力势能为 D. 电场强度大小为 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．小球初动能为 解得初速度大小，故A错误，符合题意； D．根据动能定理得 根据功能关系得 联立可得 解得电场强度大小为，故D正确，不符合题意； B．根据牛顿第二定律有 解得小球加速度大小为，故B错误，符合题意； C．初始状态 可得小球抛出时重力势能为，故C错误，符合题意。 本题选错误的，故选ABC。 10. 2025年1月20日在合肥科学岛，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克EAST装置成功实现了上亿度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，再次创造了托卡马克装置高约束模运行新的世界纪录。某物理实验室对“人造太阳”磁约束模型进行模拟，立体图如图甲所示，半径为R的足够长水平圆柱形区域内分布有水平向右的匀强磁场Ⅰ，磁感应强度大小为B；圆柱形磁场区域Ⅰ外侧分布有方向与磁场Ⅰ垂直的环形磁场Ⅱ，其磁感应强度大小处处相同也为B，其左视图与纵截面图分别如图乙、图丙所示。核聚变的主要原料氕核和氘核均从从水平磁场Ⅰ最低点竖直向下射入磁场Ⅱ，忽略粒子重力和空气阻力，不考虑相对论效应。下列说法正确的是（　　） A. 若有粒子从环形磁场Ⅱ中飞出，则应增大磁场Ⅱ的磁感应强度 B. 若两种粒子在磁场Ⅱ中做圆周运动的半径相同，则两种粒子具有相同的动能 C. 若两种粒子再次返回磁场Ⅰ的时间相同，则两种粒子的动量大小相等 D. 某时刻氘原子核的速度为，氘核不射出Ⅱ区磁场边界，Ⅱ区磁场的最小厚度 【答案】AD 【解析】 【详解】A．若有粒子飞出，要想达到约束效果，则应减小粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径，根据 可知应增大磁感应强度，A正确； B．根据洛伦兹力提供向心力 可得 粒子的动能 粒子的半径相同，电荷量相同，因质量不同，故动能不相同，B错误； C．假设两粒子具有相同的动量，则粒子的半径相同，两种粒子经过的路程完全相同，根据周期公式 可知，粒子质量不同，周期不同，故运动的时间不同，所以若两种粒子从圆心射出到再次返回磁场Ⅰ的时间相同，则两种粒子的动量不相同，C错误； D．洛伦兹力提供向心力 结合上述结论 解得 D正确。 故选AD。 二、实验题（共15分，11题8分；12题7分） 11. 在“金属丝电阻率的测量”的实验中： （1）用伏安法测量金属丝的电阻Rx（阻值约为5Ω），实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）； 电流表A2（量程0~3A，内阻约0.01Ω）； 电压表 V1（量程0~3V，内阻约 3kΩ）； 电压表 V2（量程0~15V，内阻约 20kΩ）； 滑动变阻器R（0~20Ω）； 电源E（电动势为3.0V，内阻不计）。 为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选_______，电压表应选_______。 （2）根据所选用的实验器材，应选用以下图中哪个电路图进行实验？_______ （3）若通过测量可知，金属丝接入电路的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率_______（用题目所给字母表示） （4）本实验在测量电阻时，由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。将电压表或电流表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表内阻所引起的系统误差。在未消除该系统误差时本实验的电阻丝的测量阻值为R0，若已知电压表的内阻为 Rv，电流表的内阻为RA，那么消除该系统误差后，电阻丝的阻值Rx应该为_______。 【答案】 ①. A1 ②. V1 ③. 甲 ④. ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1][2]电源电动势为3V，金属丝的阻值约为5Ω，则最大电流约为0.6A，则电流表选A1，电压表选V1。 （2）[3]由于 电压表分流造成的误差较小，则电流表采用外接，应选用甲电路图。 （3）[4]金属丝电阻为 电阻定律为 又 联立得 （4）[5]未消除误差前 消除误差后 联立得 12. 某同学把铜片和锌片相隔约2cm插入一个桔子中，就制成了一个水果电池。铜片是电池的正极，锌片是负极。他所用到的器材有水果电池、电阻箱、电流表、电键和导线若干，实验电路图如图所示。 （1）分别用 E和 r表示电源的电动势和内阻， RA为电流表的内阻，则R与的关系式为=______。 （2）若用该实验方法测量水果电池的电动势和内阻，电动势的测量值______真实值，内阻的测量值______真实值（选填“大于 ”“等于 ”“小于 ”）。 （3）该同学在断开电键准备收拾器材的时候，忽然想起测量干电池电动势时，可以将学生用指针式电压表（量程 0~3V，内阻约3kΩ）直接接到干电池的正负极，因此该同学也将这种指针式电压表直接接到了桔子电池的正负极，但是测得的数值与用图像测得的电动势数值差距很大。设直接用指针式电压表测得的电动势用E2表示，该同学用R与图像法测得的电动势用E1表示，请分析说明这两个值哪一个更大。______。 【答案】（1） （2） ①. 等于 ②. 大于 （3）更大。图像法测得的无系统误差，等于真实电动势；水果电池内阻很大，当电压表直接接在电源两极时，电压表与电源内阻构成闭合回路，电路中有电流，根据闭合电路欧姆定律可知，电压表读数测的是路端电压，小于电源的电动势，故更大。 【解析】 【小问1详解】 根据闭合电路欧姆定律，电路中的电流满足 变形可得 整理得到 【小问2详解】 [1] [2]由第（1）问可知 结合线性函数可知，图像斜率 纵轴截距 解得电动势 内阻的真实值为 若实验中未扣除或将视为内阻一部分，则 故电动势测量值等于真实值，内阻测量值大于真实值。 【小问3详解】 E1更大。图像法测得的无系统误差，等于真实电动势；水果电池内阻很大，当电压表直接接在电源两极时，电压表与电源内阻构成闭合回路，电路中有电流，根据闭合电路欧姆定律可知，电压表读数测的是路端电压，小于电源的电动势，故更大。 三、计算题（共55分，13题8分；14题8分；15题8分；16题9分；17题10分；18题12分；解答过程要有必要的文字说明） 13. 如图所示，宽度L＝0.40 m的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值R=1.5Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.50T。一根导体棒MN放在导轨上，两导轨之间的导体棒的电阻r=0.5Ω，导轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的水平拉力拉动导体棒使其沿导轨以v=10 m/s的速度向右匀速运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好。空气阻力可忽略不计，求： （1）导体棒两端的电压大小U，并指出哪端电势高。 （2）作用在导体棒上的拉力大小F； （3）电阻R的电功率P。 【答案】（1）1.5V，M端电势高 （2）0.2N （3）1.5W 【解析】 【小问1详解】 导体棒运动产生的感应电动势E=BLv=2.0V 通过导体棒的电流 导体棒两端的电压U=IR=1.5V 根据右手定则可以判断，M端电势高。 【小问2详解】 导体棒所受安培力F安=BIL=0.2N 因导体棒做匀速运动，拉力F= F安= 0.2N 【小问3详解】 电阻R上的电功率P=I2R=1.5W 14. 质谱仪如图所示，初速度为0的带电粒子经加速电压U加速之后进入磁感应强度为B的磁场，最终打到显示屏上某处形成亮斑后被导走。已知带电粒子形成的电流大小为I，显示屏上亮斑在磁场入口左边，距离为d。 （1）判断粒子的电性； （2）计算粒子的比荷的大小； （3）求显示屏受力大小F。 【答案】（1）正电；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据带电粒子在磁场中的偏转方向，应用左手定则，可判断出粒子带正电； （2）带电粒子在电场中加速，根据动能定理，有 带电粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 所以可得 解得 （3）设时间内有个粒子打在屏上，根据电流的定义式有 由牛顿第三定律，显示屏受力F与粒子受力大小相等，取打在屏上时速度方向为正，根据动量定理，有 ， 解得 15. 平行板电容器是一种常用的电学元件。 （1）如图甲所示，电源与平行板电容器，定值电阻，开关组成闭合电路。已知平行板电容器的电容为C，电源电动势为E，内阻不计，不考虑极板边缘效应，请在图乙中画出充电过程中电容器两板电压u随其所带电荷量q变化的图像，并类化直线运动中由图像求位移的方法，求充电完毕时电容器储存的电能。 （2）如图丙所示，M、N是平行板电容器的两个极板，板间距离为d。用绝缘细线把一个质量为m，电荷量为q的带电小球悬挂在两极板问，已知开关S闭合后，且小球静止时，绝缘细线与竖直方向夹角为，电源电动势为E，内阻不计。三个定值电阻的阻值分别为、、，重力加速度为g，忽略小球的电荷量对极板间电场的影响。 a.求夹角与定值电阻阻值的关系式； b.若某时刻烧断细线，同时断开开关S，通过分析定性说明小球在两极板间可能出现的运动情况（假设小球的电荷量保持不变，且始终未与极板发生碰撞）。 【答案】（1）， ；（2）a. ；b.某时刻烧断细线，同时断开开关，细线对小球的拉力为零。在竖直方向上，小球只受重力作用，加速度不变，做匀加速直线运动；在水平方向上，小球只受电场力作用，由于平行板电容器会通过电阻放电，使得小球所受电场力减小，加速度减小，做加速度减小的加速运动。若放电时间比较长，小球做加速度减小的曲线运动。若放电时间比较短，在放电完毕前，小球做加速度减小的曲线运动；放电完毕后，小球只在重力作用下做匀变速曲线运动。 【解析】 【详解】（1）图像如图所示 充电完毕时电容器两端电压等于电源电动势E，电容器所带电荷量为Q，图线与横轴所围面积即为电容器储存的电能 ， 联立可得 （2）a.小球在电场中静止时受到重力、电场力及细线的拉力，小球所受电场力为 两极板之间电场强度 根据闭合电路欧姆定律，可得两极板间的电势差 根据平衡条件有 联立可得 b.某时刻烧断细线，同时断开开关，细线对小球的拉力为零。在竖直方向上，小球只受重力作用，加速度不变，做匀加速直线运动；在水平方向上，小球只受电场力作用，由于平行板电容器会通过电阻放电，使得小球所受电场力减小，加速度减小，做加速度减小的加速运动。若放电时间比较长，小球做加速度减小的曲线运动。若放电时间比较短，在放电完毕前，小球做加速度减小的曲线运动；放电完毕后，小球只在重力作用下做匀变速曲线运动。 16. 如图1所示，场强大小为、方向竖直向上的匀强电场内存在一竖直平面内半径为的圆形区域，点为该圆形区域的圆心，点是圆形区域的最低点，点是最右侧的点。在点有放射源释放出初速度大小不同、方向均垂直于场强向右的正电荷，电荷的质量为，电荷量为，不计重力。（提示：=1-）试求： （1）运动轨迹经过点的电荷在点时的速度； （2）某电荷的运动轨迹和圆形区域的边缘交于点，，请写出该电荷经过点时动能的表达式； （3）若在圆形区域的边缘有一接收屏，、分别为接收屏上最边缘的两点，如图2所示， 。求该屏上接收到的电荷的末动能大小的范围。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 运动轨迹经过点的电荷，根据类平抛规律，有，及 联立三个式可解得 【小问2详解】 粒子做类平抛运动。水平方向 竖直方向 且 可得 初动能 根据动能定理可知，经过P点时的动能 【小问3详解】 由第（2）小题的结论可以看出，当从变化到，接收屏上电荷的动能逐渐增大，因此D点接收到的电荷的末动能最小，C点接收到的电荷的末动能最大。 所以，屏上接收到的电荷的末动能大小的范围为 17. 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。 （1）如图甲所示，将一个半导体薄片垂直置于磁感应强度为B的磁场中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中能够自由移动的电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是在c、f间产生霍尔电压UH。已知半导体薄片的厚度为d，半导体薄片的宽度为L，假设半导体薄片元件内的导电粒子是电荷量为 e 的自由电子，薄片元件内单位体积中的自由电荷数n，求 ①薄片元件内自由电荷定向移动的速率v； ②比较的高低 ③求c、f间产生的霍尔电压UH 。 （2）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量，如图乙所示为利用霍尔元件制作的位移传感器，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图丙所示的空间坐标系，保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH，在c、f之间连接一个电压表，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，电压表的示数为0，将该点作为位移的零点，在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比（比例系数为k），这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表（位移传感器）。 ①推导薄片元件c、f之间的电势差与坐标z之间的定量关系并在图丁中定性画出电势差与坐标z之间的图像。 ②若可以反映该位移传感器的灵敏度，则要提高该传感器的灵敏度可采取哪些可行措施。 【答案】（1）①；②；③；（2） ①；；②增大沿x方向的电流I，减小霍尔元件的厚度d 【解析】 【详解】（1）①由电流的微观表达式 s=dL 解得 ②由左手定则可知，电子偏向f端集聚，则 ③电子受到的洛伦兹力 电子受到的电场力 由平衡条件可知 f=F 即 解得 （2） ①由题意可知：磁感应强度 B=kz 由上问可知 电势差与坐标z图像如图所示 ②根据 可知 则要提高该传感器的灵敏度可增大沿x方向的电流I，减小霍尔元件的厚度d。 18. 物理学对电场和磁场的研究，促进了现代科学技术的发展，提高了人们的生活水平，甚至是拯救人类自己的生命。根据牛顿力学经典理论，只要物体的初始条件和受力情况确定，就可以预知物体此后的运动情况。如图所示，两平行极板水平放置，两板间有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，磁场的磁感应强度为B。一束质量均为m、电荷量均为+q的粒子，以不同速率沿着两板中轴线PQ方向进入板间后，速率为v的甲粒子恰好做匀速直线运动；速率为的乙粒子在板间的运动轨迹如图2中曲线所示，A为乙粒子第一次到达轨迹最低点的位置，乙粒子全程速率在和之间变化。不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用。 （1）两板间电场强度的大小E； （2）乙粒子的运动比较复杂，为了研究乙粒子的运动，可以应用运动的合成与分解的方法，将速度为0分解为大小相等的水平向左和水平向右的速度。乙粒子偏离中轴线的最远距离ym； （3）研究一般的曲线运动时，可将曲线分割成许多很短的小段，这样质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分，采用圆周运动的分析方法来处理。乙粒子的运动轨迹在A处对应圆周的半径ρ。 【答案】（1）vB （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据牛顿第二定律有 所以两板间电场强度的大小为 【小问2详解】 乙粒子在最低点A时速率最大，为，初速率为，根据动能定理 解得 【小问3详解】 根据圆周运动在最低点，合力提供向心力，方向向上。有 乙粒子的运动轨迹在A处对应圆周的半径为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 教师进修学校附属实验学校高三物理12月考 一、不定项选择题。本题共10小题，每小题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符合题意的，有的题有多个选项是符合题意的。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。 1. 宇宙中“破坏力”最强的天体“磁星”，磁感应强度相当于地磁场的万亿倍，磁感线分布类似于地磁场，下列有关“磁星”的磁场说法正确的是（ ） A. “磁星”内部不存在磁场 B. “磁星”表面可以找到磁通量为零的闭合区域 C. “磁星”表面任意位置的磁场方向都与星体表面平行 D. “磁星”表面的磁场如此强大，故而磁感线非常密集，导致磁感线可能相交 2. 如图所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头的满偏电流为，定值电阻、的阻值均等于表头的内阻。当使用和两个端点时，电流表的量程为，当使用和两个端点时，电流表的量程为。下列说法正确的是（ ） A. ， B. 若仅使阻值变小，则和均变大 C. 若仅使阻值变小，则和均变大 D. 若用多用电表的欧姆挡检测故障，两表笔接1，2时表头Rg指针不偏转，接1，3和2，3时表头Rg指针都偏转。出现故障的原因是电阻R2断路 3. 某同学用内阻、满偏电流的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图甲所示。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 该电源电动势为 B. 该电源电动势为 C. 刻度处标注 D. 刻度处标注 4. 下列关于电场的图像中，可能正确的是（　　） A. 孤立正点电荷的等势面分布图 B. 一对等量正点电荷，沿连线的中垂线上的电势分布图（取无限远为零势能面） C. 带电的平行板电容器内部区域，电势关于到某一个极板之间距离d的变化图 D. 一对等量异种点电荷，在两电荷连线之间区域的电场强度E关于位置x的变化图 5. 从宏观角度看，导体两端有电压，导体中就形成电流；从微观角度看，若导体内没有电场，自由电子就不会定向移动。现对电路中一段金属直导线进行分析：设该导线电阻率为ρ，导线内场强为 E，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v。现将导线中电流与导线横截面积的比值定义为电流密度，其大小用j表示。则下列表达式正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 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 7. 磁流体发电机的原理如图所示。将一束等离子体连续以速度v垂直于磁场方向喷入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，可在相距为d、正对面积为S的两平行金属板间产生电压。现把上、下板和电阻R连接，上、下板等效为直流电源的两极。等离子体稳定时在两极板间均匀分布，电阻率为ρ，回路中有稳定的电流。忽略边缘效应及离子的重力，下列说法正确的是（ ） A. 上板A为正极，下板B为负极 B. 仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大 C. 把电阻R更换为阻值更大的电阻，稳定时，A、B两板间电压变大，且U<Bdv D. 稳定时，发电系统提供的能量全部转化为电阻R的内能（焦耳热） 8. 我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪率。体液中含有钠离子、钾离子等金属离子而呈现低电阻，而体内脂肪几乎不导电。脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关S，测试者两手分别握两手柄A、B，则（　　） A. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较大，电压表示数较小 B. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率高 C. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源输出功率大 D. 当A、B间电阻逐渐增大时，电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值变小 9. 如图甲所示，虚线表示竖直平面内的匀强电场中的等势面，等势面与水平面平行。电量为、质量为的带电小球以一定初速度水平向右抛出，以抛出点为坐标原点沿竖直向下方向建立轴，运动过程中小球的动能和机械能随坐标的变化关系如图乙中图线、所示，图中为已知量，重力加速度为，不计空气阻力。则下列说法错误的是（　　） A. 小球初速度大小 B. 小球加速度大小为 C. 小球抛出时重力势能为 D. 电场强度大小为 10. 2025年1月20日在合肥科学岛，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克EAST装置成功实现了上亿度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，再次创造了托卡马克装置高约束模运行新的世界纪录。某物理实验室对“人造太阳”磁约束模型进行模拟，立体图如图甲所示，半径为R的足够长水平圆柱形区域内分布有水平向右的匀强磁场Ⅰ，磁感应强度大小为B；圆柱形磁场区域Ⅰ外侧分布有方向与磁场Ⅰ垂直的环形磁场Ⅱ，其磁感应强度大小处处相同也为B，其左视图与纵截面图分别如图乙、图丙所示。核聚变的主要原料氕核和氘核均从从水平磁场Ⅰ最低点竖直向下射入磁场Ⅱ，忽略粒子重力和空气阻力，不考虑相对论效应。下列说法正确的是（　　） A. 若有粒子从环形磁场Ⅱ中飞出，则应增大磁场Ⅱ的磁感应强度 B. 若两种粒子在磁场Ⅱ中做圆周运动的半径相同，则两种粒子具有相同的动能 C. 若两种粒子再次返回磁场Ⅰ的时间相同，则两种粒子的动量大小相等 D. 某时刻氘原子核的速度为，氘核不射出Ⅱ区磁场边界，Ⅱ区磁场的最小厚度 二、实验题（共15分，11题8分；12题7分） 11. 在“金属丝电阻率的测量”的实验中： （1）用伏安法测量金属丝的电阻Rx（阻值约为5Ω），实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）； 电流表A2（量程0~3A，内阻约0.01Ω）； 电压表 V1（量程0~3V，内阻约 3kΩ）； 电压表 V2（量程0~15V，内阻约 20kΩ）； 滑动变阻器R（0~20Ω）； 电源E（电动势为3.0V，内阻不计）。 为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选_______，电压表应选_______。 （2）根据所选用的实验器材，应选用以下图中哪个电路图进行实验？_______ （3）若通过测量可知，金属丝接入电路的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率_______（用题目所给字母表示） （4）本实验在测量电阻时，由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。将电压表或电流表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表内阻所引起的系统误差。在未消除该系统误差时本实验的电阻丝的测量阻值为R0，若已知电压表的内阻为 Rv，电流表的内阻为RA，那么消除该系统误差后，电阻丝的阻值Rx应该为_______。 12. 某同学把铜片和锌片相隔约2cm插入一个桔子中，就制成了一个水果电池。铜片是电池的正极，锌片是负极。他所用到的器材有水果电池、电阻箱、电流表、电键和导线若干，实验电路图如图所示。 （1）分别用 E和 r表示电源的电动势和内阻， RA为电流表的内阻，则R与的关系式为=______。 （2）若用该实验方法测量水果电池的电动势和内阻，电动势的测量值______真实值，内阻的测量值______真实值（选填“大于 ”“等于 ”“小于 ”）。 （3）该同学在断开电键准备收拾器材的时候，忽然想起测量干电池电动势时，可以将学生用指针式电压表（量程 0~3V，内阻约3kΩ）直接接到干电池的正负极，因此该同学也将这种指针式电压表直接接到了桔子电池的正负极，但是测得的数值与用图像测得的电动势数值差距很大。设直接用指针式电压表测得的电动势用E2表示，该同学用R与图像法测得的电动势用E1表示，请分析说明这两个值哪一个更大。______。 三、计算题（共55分，13题8分；14题8分；15题8分；16题9分；17题10分；18题12分；解答过程要有必要的文字说明） 13. 如图所示，宽度L＝0.40 m的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值R=1.5Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.50T。一根导体棒MN放在导轨上，两导轨之间的导体棒的电阻r=0.5Ω，导轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的水平拉力拉动导体棒使其沿导轨以v=10 m/s的速度向右匀速运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好。空气阻力可忽略不计，求： （1）导体棒两端的电压大小U，并指出哪端电势高。 （2）作用在导体棒上的拉力大小F； （3）电阻R的电功率P。 14. 质谱仪如图所示，初速度为0的带电粒子经加速电压U加速之后进入磁感应强度为B的磁场，最终打到显示屏上某处形成亮斑后被导走。已知带电粒子形成的电流大小为I，显示屏上亮斑在磁场入口左边，距离为d。 （1）判断粒子的电性； （2）计算粒子的比荷的大小； （3）求显示屏受力大小F。 15. 平行板电容器是一种常用的电学元件。 （1）如图甲所示，电源与平行板电容器，定值电阻，开关组成闭合电路。已知平行板电容器的电容为C，电源电动势为E，内阻不计，不考虑极板边缘效应，请在图乙中画出充电过程中电容器两板电压u随其所带电荷量q变化的图像，并类化直线运动中由图像求位移的方法，求充电完毕时电容器储存的电能。 （2）如图丙所示，M、N是平行板电容器的两个极板，板间距离为d。用绝缘细线把一个质量为m，电荷量为q的带电小球悬挂在两极板问，已知开关S闭合后，且小球静止时，绝缘细线与竖直方向夹角为，电源电动势为E，内阻不计。三个定值电阻的阻值分别为、、，重力加速度为g，忽略小球的电荷量对极板间电场的影响。 a.求夹角与定值电阻阻值的关系式； b.若某时刻烧断细线，同时断开开关S，通过分析定性说明小球在两极板间可能出现的运动情况（假设小球的电荷量保持不变，且始终未与极板发生碰撞）。 16. 如图1所示，场强大小为、方向竖直向上的匀强电场内存在一竖直平面内半径为的圆形区域，点为该圆形区域的圆心，点是圆形区域的最低点，点是最右侧的点。在点有放射源释放出初速度大小不同、方向均垂直于场强向右的正电荷，电荷的质量为，电荷量为，不计重力。（提示：=1-）试求： （1）运动轨迹经过点的电荷在点时的速度； （2）某电荷的运动轨迹和圆形区域的边缘交于点，，请写出该电荷经过点时动能的表达式； （3）若在圆形区域的边缘有一接收屏，、分别为接收屏上最边缘的两点，如图2所示， 。求该屏上接收到的电荷的末动能大小的范围。 17. 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。 （1）如图甲所示，将一个半导体薄片垂直置于磁感应强度为B的磁场中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中能够自由移动的电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是在c、f间产生霍尔电压UH。已知半导体薄片的厚度为d，半导体薄片的宽度为L，假设半导体薄片元件内的导电粒子是电荷量为 e 的自由电子，薄片元件内单位体积中的自由电荷数n，求 ①薄片元件内自由电荷定向移动的速率v； ②比较的高低 ③求c、f间产生的霍尔电压UH 。 （2）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量，如图乙所示为利用霍尔元件制作的位移传感器，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图丙所示的空间坐标系，保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH，在c、f之间连接一个电压表，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，电压表的示数为0，将该点作为位移的零点，在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比（比例系数为k），这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表（位移传感器）。 ①推导薄片元件c、f之间的电势差与坐标z之间的定量关系并在图丁中定性画出电势差与坐标z之间的图像。 ②若可以反映该位移传感器的灵敏度，则要提高该传感器的灵敏度可采取哪些可行措施。 18. 物理学对电场和磁场的研究，促进了现代科学技术的发展，提高了人们的生活水平，甚至是拯救人类自己的生命。根据牛顿力学经典理论，只要物体的初始条件和受力情况确定，就可以预知物体此后的运动情况。如图所示，两平行极板水平放置，两板间有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，磁场的磁感应强度为B。一束质量均为m、电荷量均为+q的粒子，以不同速率沿着两板中轴线PQ方向进入板间后，速率为v的甲粒子恰好做匀速直线运动；速率为的乙粒子在板间的运动轨迹如图2中曲线所示，A为乙粒子第一次到达轨迹最低点的位置，乙粒子全程速率在和之间变化。不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用。 （1）两板间电场强度的大小E； （2）乙粒子的运动比较复杂，为了研究乙粒子的运动，可以应用运动的合成与分解的方法，将速度为0分解为大小相等的水平向左和水平向右的速度。乙粒子偏离中轴线的最远距离ym； （3）研究一般的曲线运动时，可将曲线分割成许多很短的小段，这样质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分，采用圆周运动的分析方法来处理。乙粒子的运动轨迹在A处对应圆周的半径ρ。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $