2020-2021学年陕西省咸阳市武功县普集高级中学高二上学期第三次月考物理物理试卷(解析版)

普集高中2020—2021学年度第一学期高二年级第3次月考
物理试题（卷）
第一卷选择题（共48分）
一、选择题（本题共12小题，1-10只有一个选项符合题意。

11、12为多选题，选对但不全得2分，有错选0分。

每小题4分，共48分）
1. 真空中放置两个点电荷，电量各为q 1与q 2，它们相距r 时静电力大小为F ．若将它们的电量分别减为12q 和
22q ,距离也变为2
r
，则它们之间的静电力大小是： A. F
B. F/2
C. 2F
D. 4F
『答案』A
『解析』由库仑定律的可得，原来它们之间的库仑力为12
2q q F k
r
=，变化之后它们之间的库仑力为12
122222()2
q q q q F k k F r r ⨯'===，所以A 正确，BCD 错误．故选A ． 2. 有关电荷所受电场力和洛仑兹力的说法中，正确的是（ ） A. 电荷在电场中一定受电场力的作用 B. 电荷在磁场中一定受磁场力的作用 C. 电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致
D. 电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向不一定垂直
『答案』A
『解析』A ．而电荷在电场中一定受电场力的作用，选项A 正确；
B ．当电荷在磁场中静止或者速度方向与磁场方向平行时，电荷在磁场中将不受磁场力的作用，选项B 错误；
C ．正电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致，选项C 错误；
D ．电荷若受磁场力，则由左手定则可知受力方向与该处的磁场方向垂直，选项D 错误。

故选A 。

3. 关于磁感应强度，下列说法中正确的是（ ）
A. 若长为L 、电流为I 的导线在磁场中的某处受到的磁场力为F ，则该处的磁感应强度必为
F IL
B. 由
F
B
IL
=可知，B与F成正比，与IL成反比
C. 由
F
B
IL
=可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明该处一定没有磁场
D. 磁感应强度的方向就是小磁针N极在该处所受的磁场力的方向『答案』D
『解析』A．只有当通过导线垂直放入磁场中，磁感应强度才为F
IL
，若导线与磁场不垂直，
则磁感应强度大于F
IL
，故A错误；
B．磁感应强度公式
F
B
IL
=是定义式，磁感应强度的大小与方向由磁场本身决定，与放入
磁场中的通电导线所受安培力F无关，与通电导线中的电流I和导线长度L的乘积无关，故B错误；
C．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处不一定无磁场，也可能是因为导线与磁场平行。

故C错误
D．磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，也就是小磁针北极所受磁场力的方向，故D正确。

故选D。

4. 下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是()
A. B. C. D.
『答案』B
『解析』带电粒子在磁场中运动时，所受洛伦兹力方向由左手定则进行判断．
根据左手定则可知：A．图中洛伦兹力方向应该向上；错误
B．图中电荷的速度方向、磁场方向和电荷的受力方向之间的关系符合左手定则；正确CD．图中电荷运动方向与磁场方向在一条线上，不受洛伦兹力；错误
5. 如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是( )
A. 线圈向左运动
B. 线圈向右运动
C. 从上往下看顺时针转动
D. 从上往下看逆时针转动
『答案』A
『解析』电流方向如图中所示时，根据右手螺旋定则，环形电流可以等效为小磁针，小磁针的N极指向右，根据异性相吸，知线圈向左运动，靠近磁铁运动．故A正确，BCD错误；故选A．
6. 磁场中某区域的磁感线如图所示，则（）
A. a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＞B b
B. a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B b
C. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
『答案』A
『解析』AB．磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出B a>B b所以A正确，B错误；
CD．安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小B、电流大小I、导线长度L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误。

故选A。

7. 两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示．不计粒子的重力，下列说法正确的是（）
A. a粒子带正电，b粒子带负电
B. a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大
C. b粒子动能较大
D. b粒子在磁场中运动时间较长
『答案』C
『解析』A．粒子向右运动，根据左手定则，b向上偏转，应当带正电；a向下偏转，应当带负电，故A错误．
BC．洛伦兹力提供向心力，即：
2
v
qvB m
r
=，得：
mv
r
qB
=，
故半径较大的b粒子速度大，动能也大．由公式f=qvB，故速度大的b受洛伦兹力较大．故B错误，C正确．
D．磁场中偏转角大的运动的时间也长；a粒子的偏转角大,因此运动的时间就长．故D错误．8. 如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线．当导线中通以由外向内的电流时磁铁仍然保持静止，则( )
A. 磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力增大
B. 磁铁受到向右的摩擦力，对桌面的压力减小
C. 磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力减小
D. 磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变
『答案』C
『解析』条形磁铁外部磁场又N指向S，根据左手定则知,直导线所受的安培力的方向斜向左下方，根据牛顿第三定律知，条形磁铁所受力的方向斜向右上方，可知条形磁铁有向右的运动趋势，所受的摩擦力方向向左，磁铁对桌面的压力减小；故C正确，A、B、D错误. 故选C
9. 如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场
中，并分别与高频电源相连。

现分别加速氘核2
1H和氦核4
2
He。

下列说法中正确是（）
A. 氘核2
1
H的最大速度较大 B. 它们的最大动能不相同
C. 它们在D形盒内运动的周期不相同
D. 仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能『答案』B
『解析』AB．根据
2
v
qvB m
r
=得
qBr
v
m
=
两粒子的比荷相等，所以最大速度相等，最大动能
222
2
k
1
22
q B R E mv
m ==
由于电荷量不同，所以最大动能不等，故A错误，B正确；
C．带电粒子在磁场中运动的周期
2π
=
m
T
qB
，两粒子的比荷相等，所以周期相等，故C错误；
D．由于最大动能为
222
2
k
1
22
q B R
E mv
m
==与电源的频率无关，故D错误。

故选B。

10. 如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R．已知电场的电场强度为E，方向竖直向下；磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g，则()
A. 液滴带正电
B. 液滴的比荷为q E m g =
C. 液滴顺时针运动
D. 液滴运动的速度大小
Rg v
BE =
『答案』C
『解析』液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场组成的复合场中做匀速圆周运动，可知，液滴受到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相
反，故可知液滴带负电，故A 错误；由mg ＝qE 解得
q g
m E
=，故B 错误；磁场方向垂直纸面向里，洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可判断液滴的运动方向为顺时针，故C 正确；液滴在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动的半径为mv R qB =，联立各式得RBg v E
=，故D 错误．
11. 如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电荷量均相同的正负离子(不计重力)，从点O 以相同的速率先后射入磁场中，入射方向与边界成θ角，则正负离子在磁场中( )
A. 运动时间相同
B. 运动轨道的半径相同
C. 重新回到边界时速度的大小和方向相同
D. 重新回到边界的位置与O 点距离相等
『答案』BCD
『解析』A.根据左手定则可以判断，两粒子运动轨迹不同，转过的圆心角不同，但是运动
周期2m
T Bq
π=
相同，所以运动时间不同，A 错误． B.根据mv
r Bq
=
可知，粒子运动半径相同，B 正确． C.因为从同一边界射入，又从相同边界射出，所以出射角等于入射角，且洛仑兹力时刻与速度垂直，不做功，所以出射速度大小与入射速度相同，C 正确．
D.根据题意可知，重新回到边界位置与O 点距离2sin d r θ=，相同，D 正确． 12. 如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L 、质量为m 的通电直导线，电流方向垂直纸面向里．欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是（ ）
A B=
cos mg IL
θ
，方向水平向右 B. B=
sin mg IL
θ
，方向垂直斜面向下
C. B=
tan mg IL
θ
，方向竖直向下 D. B=
mg
IL
，方向水平向左 『答案』BCD
『解析』A ．磁场方向水平向右时，安培力竖直向下，无法平衡，A 错误；
B ．外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向垂直斜面向下，则沿斜面向上的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，则有sin mg BIL θ= 解得sin mg B IL
θ
= B 正确；
C ．磁场竖直向下时，安培力水平向左，导体棒还受到重力和支持力，根据平衡条件和安培力公式，有tan mg BIL θ= 解得tan mg B IL
θ
= C 正确；
D ．磁感应强度的方向水平向左，则安培的方向竖直向上，根据mg BIL = 解得mg
B IL
= D 正确。

故选BCD 。

二、填空题（本题共3小题，每空2分，共12分）
13. 某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l ，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d ，示数如图．由图可读出l =_________cm ，d =__________mm.
『答案』 (1). 2.25 (2). 6.860
『解析』游标卡尺的读数x=22mm+0.1mm×
5=22.5mm=2.25cm ； 螺旋测微器的读数y=6.5mm+0.01mm×
36.0=6.860mm ． 14. 一个量程为 0～300μA 的电流表，内阻为1000Ω，再给它串联一个 99000Ω的电阻，将它改装成电压表，改装后电压表的量程为 _______V ，用它来测量一段电路两端的电压时，表盘指针如图，这段电路两端的电压是_______V ．
『答案』 (1). 30 (2). 23.0 『解析』根据题意可知，电压表量程：
6g g ()30010(100099000)V 30V U I R R -=+=⨯+=；因为量程是30V ，将对应刻度缩小
10倍即可，所以电压为23.0V ．
15. 一多用电表的欧姆挡有三个倍率，分别是×1Ω、×10Ω、×100Ω，用×10Ω挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到________挡，正确操作后表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是______Ω。

『答案』 (1). ×100Ω (2). 2200
『解析』
『1』用×10Ω挡测量某电阻时，操作步骤正确，表头指针偏转角度很小，说明所选档位太小，为了较准确地进行测量，应换大挡，应换到×100Ω挡； 『2』由图所示表盘可知，该电阻阻值是22×100Ω=2200Ω。

三、计算题（解答应写出必要的文字说明．方程式和演算步骤，只写出最后的答案不能得分。

有数值计算的题，答案必修明确写出数值和单位。

共40分）
16. 电路图如图甲所示，若电阻未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U 随电流I 的变化图线及外电阻的U -I 图线分别如图乙所示，求：
(1)电源的电动势和内阻； (2)电源的路端电压； (3)电源的输出功率。

『答案』(1)4 V ，1 Ω；(2)3 V ；(3)3 W
『解析』(1)由题图乙所示图线知，电源电动势E ＝4 V ，短路电流I 短＝4 A ，故内阻
r ＝
E
I 短
＝1 Ω (2)由图象知：电源与电阻构成闭合回路时对应路端电压U ＝3 V (3)由图象知：R ＝3 Ω，故P 出＝I 2R ＝3W
17. 如图所示，分布在半径为r 的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B 。

方向垂直纸面向里。

电量为q ，质量为m 的带正电的粒子从磁场边缘A 点沿圆的半径AO 方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角。

试确定：
（1）粒子做圆周运动的半径； （2）粒子的入射速度。

『答案』
（1）3r ；（2）3Bqr
『解析』
（1）粒子离开磁场区域时速度方向偏转60°角，则带电粒子轨迹对应的圆心角也等于60°，画出轨迹，如图
根据几何关系
tan 30r R ︒= 解得3tan 30
r
R r ︒== （2）设洛仑兹力提供向心力2v F m R =即有2
v qvB m R
=
解得3Bqr
v m
=
18. 如图所示为贝恩布里奇（Bainbridge ）设计的用来测量同素荷质比的仪器。

有一束速度相同的同位素离子速（有两种离子）以相同的速度通过狭缝S 1、S 2，向下运动到两极板P 1、P 2之间，在这两极板之间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B ，同时加一水平向右的匀强电场，电场强度为E ，调节E 、B ，使离子沿着直线通过狭缝S 3，然后进入半圆形的匀强磁场区域，此区域的磁感应强度为B ˊ，最后离子在此匀强磁场中做匀速圆周运动，经过半个圆周打到照相底片上D 1、D 2两点，测量出S 3D 1=L 1，S 3D 2=L 2。

试求： （1）求离子通过狭缝3S 的速度？ （2）这两种离子的荷质比分别是多少？
『答案』
（1）E
B
；（2）1'E B BL ；
22'E BB L 『解析』(1)离子匀速通过速度选择器，则qvB qE =
则通过狭缝3S 的速度为E
v B
=
(2)离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得2
'v qvB m r
=
解得
'='q v m B r E B Br
= 由题意与图示可知，离子在磁场中做圆周运动的轨道半径1r =12L 2r =22
L 则离子的荷质比分别为111
2='q E
m BB L。