北京工业大学附中2018届高三12月考物理试题Word版含解析

2017-2018学年度第一学期第二次月考高三物理 物理学科试卷（考试时间90分钟，总分100分）一、单项选择题（本题共13小题，每小题3分，共39分．每小题给出的4个选项中，只有一个符合要求．）1．静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬⋅考异邮》中有“玳瑁吸衣若”之说，下列不属于电现象的是（ ） A ．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B ．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C ．通电导线放入磁场中受到力的作用D ．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉 【答案】C【解析】A ．梳子与头发摩擦会产生静电，吸起纸屑，是静电现象，与题意不符，故A 错误． B ．这属于静电感应现象，是静电现象，与题意不符，故B 错误． C ．属于电流在磁场中的受力，不属于静电现象，所以C 选项是正确的． D ．因为摩擦会产生静电，也是静电现象，与题意不符，故D 错误． 故选C ．2．磁感应强度单位是特斯拉，1特斯拉相当于（ ） A ．21kg/A s ⋅ B ．21kg m/A s ⋅⋅ C ．221kg m /s ⋅ D ．221kg m /A s ⋅⋅【答案】A【解析】磁感应强度的定义通过单位电流的单位长度导线在磁场中受到力的大小，故 221kg m/s 11kg/A 1A 1mT s ⋅==⋅⋅，故A 项正确．故选A ．3．如图所示，分别是直流电动机、摇绳发电、磁电式仪表和电磁轨道炮示意图，其中不属于“因电而动”（即在安培力作用下运动）的是（ ）A．B．C．D．【答案】B【解析】A．直流电动机是将直流电能转换为机械能的转动装置，无感应电流产生，故A错误．B．摇绳发电时，绳子切割地磁场的磁感线，有感应电流，所以B选项是正确的．C．磁电式仪表是测量电路中电流或电压用，不产生感应电流，故C错误．D．电磁轨道炮中电流不是感应电流，故D错误．故选B．4．从阴极射线管发射出的一束电子，通过图示的磁场，以下四幅图中能正确描绘电子偏转情况的是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】如图，电子束从阴极（ 极）射出，根据左手定则：伸开左手，磁感线穿过手心，四指指向电子运动的相反方向，拇指指向洛伦兹力方向，判断得知电子所受的洛伦兹力方向向下，则电子束向下偏转，故B正确．故选B．5．一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态．当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是（）A．B．C．D．【答案】D【解析】A项，根据左手定则判断通电导线在磁场中的受力方向，图示电流与磁场平行，导线不受力的作用，所以导线呈直线状态，故A项错误．B项，由左手定则判断得，安培力的方向垂直纸面向里，导线应垂直纸面向里弯曲，故B项错误．C、D项，由左手定则判断得，安培力的方向水平向右，所以导线向右弯曲，故C项错误，D 项正确．故选D．6．如图所示，实线MN是一正点电荷产生的电场的一条电场线，虚线ab是一个带负电的粒子（不计重力）穿越这条电场线的轨迹．下列结论正确的是（）A．点电荷一定位于M点的左侧B．带电粒子在a点的电势高于在b的电势C．带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度D．带电粒子在a点时的电势能小于在b点时的电势能【答案】C【解析】A．因为正电荷与负电荷之间是吸引力，所以点电荷运动在N点的右侧，故A错误．B．因为受力的方向与运动方向之间的夹角小是锐角，故电场力做正功，粒子的动能增加，电势能减小，B、D错误．C．由A的分析知点电荷运动在N点的右侧，a点的场强小，带电粒子在a点的加速度也小，所以C正确的．故选C．7．如图所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连，在距离两板等距的M点有一个带电液滴处于静止状态．若将a板向下平移一小段距离，但仍在M点上方，稳定后，下列说法中正确的是（）A．液滴将加速向下运动B．M点的电场强度变小了C．M点电势升高，液滴在M点的电热能将减小D．在a板移动前后两种情况下，将液滴从a板移到b板，电场力做功相同【答案】CD【解析】AB．由UEd=分析可以知道，板间电场强度增大，粒子受到的电场力增大，故液滴将向上加速运动，所以A、B错误．C．由U Ed=可以知道，因E增大，d不变，则M点的电势增大；因带电液滴带负电，故电势能将减小，所以C正确的．D．由W Qq=知，前后两种状态下移动电荷时，电场力做功相同，所以D正确的．故选CD．8．如图是在有匀强磁场的云室中观察到的带电粒子的运动轨迹图，M、N是轨迹上两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是（）A．粒子在M点动能大，在N点动能小B．粒子先经过N点，后经过M点C．粒子带负电D ．粒子在M 点受到的洛伦兹力大于N 点的 【答案】B【解析】A 、B 项，由洛伦兹力提供向心力，可得：2v BqV m r=，则粒子轨道半径mV r Bq =，根据mVr Bq=可知：粒子的轨道半径越小速度越小，所以粒子在M 点的速度小于N 点的速度，故粒子先经过N 点，后经过M 点，故A 项错误，B 项正确． C 项，由左手定则可以判断出粒子带正电，故C 项错误．D 项，根据公式F Bqv =，已知粒子在M 点的速度小于N 点的速度，故粒子在M 点受到的洛伦兹力小于N 点的，故D 项错误． 故选B ．9．如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，匀强电场的方向竖直向下，有一正离子恰能以速率v 沿直线从左向右水平飞越此区域．下列说法正确的是（ ）不计粒子重力A ．若一电子以速率v 从右向左飞入，则该电子将沿直线运动B ．若一电子以速率v 从右向左飞入，则该电子将向上偏转C ．若一电子以速率v 从右向左飞入，则该电子将向下偏转D ．若一电子以速率v 从左向右飞入，则该电子将向下偏转 【答案】B【解析】有0qE qv B =，得0Ev B=．若粒子带负电，也从左边以速度0v 射入，电场力和洛伦兹力的方向对调，发现还是有0Ev B=，所以带电粒子只要以速度0v 从左边水平进入电场，粒子就会沿水平方向射出，与电性和电量无关；若负粒子从右边向左边进入，电场力与洛伦兹力在同一方向，即向上，则电子将向上偏转，ACD 错误，B 正确． 故选B ．10．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD 、EF ，导轨上置有一金属棒MN ．0t =时起释放棒，并给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即I kt =，其中k 为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．则棒的速度v 随时间t 变化的可能是（ ）A ．B ．C ．D ．【答案】B【解析】由左手定则，由N F BIL ==可知，MN 棒对导轨的压力不断增大，摩擦力f N μ=增大，根据牛顿第二定律得：mg BIL ma μ-=，I kt =，则得： BLKa g t mμ=-，所以加速度减小，做加速度减小的加速运动；当滑动摩擦力等于重力时，加速度为零，则速度达到最大，其动能也最大，当安培力继续增大时，导致加速度方向竖直向上，则加速度与速度方向相反，因此做加速度增大的减速运动，根据速度-时间图象的斜率表示加速度的大小，故B 正确．故选B ．11．如图所示，倾角为37α=︒的足够长的固定斜面处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，一带正电小物块从斜面顶端由静止开始沿斜面向下滑动，运动时间与速度图像如图所示．（已知sin 370.6︒=，cos 370.8︒=，取重力加速度210m/s g =），则下列说法正确的是（ ）A ．小物块下滑的加速度为21m/s 6B ．小物块最终将飞离斜面做曲线运动C ．小物块下滑过程中机械能守恒D ．如小物块质量为0.1kg ，则0.25s t =时，重力的功率为1.5W 【答案】C【解析】A ．从图知物体的加速度236m/s 0.5v a t ∆===∆．故A 错误． B ．物体受的洛伦兹力方向垂直于斜面向下，与运动方向垂直，不会飞离斜面；故B 错误． C ．沿斜面方向：sin 37mg f ma ︒-=，计算得出0f =，则说明斜面光滑而洛伦兹力又不做功，所以小物块下滑过程中机械能守恒，所以C 正确的．D ．如小物块质量为0.1kg ，则0.25s t =时，从图知速度 1.5m/s v =．重力的功率为sin 37V 0.9W p mg =︒=，故D 错误．故选C ．12．通过一闭合线圈的磁通量为φ，φ随时间t 的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（ ）A ．0~0.3s 内线圈中的电动势在均匀增加B ．第0.6s 末线圈中的感应电动势是4VC ．第0.9s 末线圈中的瞬时电动势比0.2s 末的小D ．第0.2s 末和0.4s 末的瞬时电动势的方向相同 【答案】B【解析】A 项，根据法拉第电磁感应定律E t φ∆=∆,0~0.3s 内，8W 80V 0.3s 3b E ==，保持不变，故A 项错误．B 项，第0.6s 末线圈的感应电动势8W 6W 4V 0.8s 0.3sb bE -==-，故B 项正确．C 项，第0.9s 末线圈的感应电动势6W 30V 1s 0.8sbE ==-，大于第0.2s 末的电动势，故C 项错误． D 项，由E tφ∆=∆可知，0~0.3s 电动势为正，0.4~0.8s 电动势为负，所以两个电动势方向相反，故D 项错误． 故选B ．13．如图所示，相距为d 的两水平线1L 和2L 分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B ，正方形线框abcd 的边长为L （L d <）、质量为m ，电阻为R ．将线框在磁场上方高h 处由静止释放，ab 边刚进入磁场和穿出磁场时的速度恰好相等．则在线框全部穿过磁场的过程中（ ）A ．ab 边刚进入磁场时，ab 两端的电势差为B ．感应电流所做功为mgdC ．感应电流所做功为2mgdD ．线框最小速度为v 【答案】CD【解析】A ．有22122v h gt g==，线框的速度v ，ab 边产生的感应电动势，e BLv ==ab 两端的电势差为路端电压3344U e ==A 错误． BC ．根据动能定理可得：线框进a 磁场感应电流所做的负功大小等于线框下降d 重力所做的功．所以，线框进入磁场感应电流所做的负功大小等于mgd ；线框穿出磁场和进入磁场两过程感应电流所做的功相等，所以，在线框全部穿过磁场的过程中，感应电流所做的功为2mgd ，故B 错误，C 正确．D ．由动能定理可得：21()()2mv mg h L mgd mg h L d =+-=+-．所以，v D 正确． 故选CD ． 二、实验题14．如下图所示，示波管构造及功能的原理图，电子枪的作用是__________，偏转电极YY '和XX '的作用是__________．【答案】见解析．【解析】电子阴极出来后，受到加速电场的电场力的作用，向电源的正极做加速运动，所以电子枪的作用是给电子加速．YY'和XX'之间的电压产生的电场的方向与电子运动的方向垂直，所以电子将在电场中的集团，Y电极控制的是竖直方向偏转，以方向控制水平方向偏转．15．如图所示是定性研究平行板电容器的电容与其结构之间的关系的装置，平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地，若充电后保持电容器带电量不变，试指出下图所示的情况下，静电计指针偏转角度变化情况．（1）板间距离增大时，静电计指针的偏转角度__________（选填“不变”“变大”或“变小”）．（2）正对面积增大时，静电计指针的偏转角度__________（选填“不变”“变大”或“变小”）．（3）使用静电计的目的是观察电容器__________的变化情况． 【答案】（1）见解析．（2）见解析．（3）见解析． 【解析】（1）板间距离增大时，根据电容的决定4πqsC kd=，可知电容C 减小，而电量Q 不变，由电容的定义式QC U=得知，电容器板间电压增大．所以静电计指针偏角增大． （2）正对面积增大时，根据电容的决定式4πsC kdε=，可知电容C 增大，则电量Q 不变，由电容的定义式QC U=得知，电容器板间电压减小，所以静电计指针偏角减小． （3）使用静电计的目的是观察电容器两极板间电势差． 16．如图为“研究电磁感应现象”的实验装置．（1）将图中所缺的导线补接完整．（2）如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下，那么合上电键后__________．A ．将原线圈迅速插入副线圈时，指针向左偏转一下B ．将原线圈插入副线圈后，电流计指针一直偏在零点右侧C ．原线圈插入副线圈稳定后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电流计指针向右偏转一下D ．原线圈插入副线圈稳定后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时电流计指针向左偏转一下 【解析】（1）实物连线如图．（2）合上电键后将原线圈迅速插入副线圈时，穿过线圈的磁通增加，指针也向左偏转一下，选项A 正确．将原线圈插入副线圈后，磁通量不变，则电流计指针一直偏在零点，这项B 错误． 原线圈插入副线圈稳定后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，电流减小，穿过线圈的磁通量减小，故电流计指针向右偏转下，选项C 正确，D 错误．三、解答题（本题共5小题，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）17．如图，真空中xOy 平面直角坐标系上的ABC 三点构成等边三角形，边长 2.0m L =．若将电荷量均为62.010C q -=+⨯的两点电荷分别固定在A 、B 两点，已知静电力常数9229.010N m /C k =⨯⋅，求：（1）两个点电荷间的库仑力大小． （2）C 点的电场强度的大小和方向．【答案】（1）-39.010N ⨯．（2）37.810N/C ⨯7 沿y 轴正向． 【解析】（1）根据库仑定律，A 、B 两点电荷间的库仑力大小为122q q F kL=……①代入数据得39.010N F -=⨯……②（2）A 、B 点电荷在C 点产生的场强大小【看不清】等，均为12kqE L=……③ A 、B 两点电荷形式的电场在C 点的合场强大小为12cos 30E E =︒……④由③④式并代入数据得37.810N/C E =⨯……⑤ 场强E 的方向沿y 轴正向．18．如图所示，A 点距坐标原点的距离为l ，坐标平面内有边界过A 点和坐标原点O 的圆形匀强磁场区域，磁场方向于垂直坐标平面向里．有一电子（质量为m 、电荷量为e ）从A 点以初速度0v 平行x 轴正方向射入磁场区域，在磁场中运动行，从x 轴上的B 点射出磁场区域，此时速度方向与x 轴的正方向之间的夹角为60︒，求： （1）磁场的磁感应强度大小． （2）磁场区域的圆心1O 的坐标． （3）电子的磁场中运动的时间．【答案】（1）02mv eL ．（2）2L L ⎫⎪⎪⎝⎭，．（3）02π3Lv ． 【解析】（1）粒子运动的轨迹如图得2R L α=，洛伦兹力提供向心力，得：20mv eBv R=，所以：002mv mv B eR eL==．（2）根据题意和上图的几何关系可乔，过a 、o 、B 三点的圆的圆心在aB 连线的中点，所以：x轴坐标1sin 60x ao L =︒=． y 轴坐标为1sin 602Ly L ao =-︒=． 1O点坐标为,2L L ⎫⎪⎪⎝⎭．（3）粒子在磁场中飞行时间为：002π3R Lt v v θ==． 19．如图所示，匀强电场场强的方向与水平方向成30θ=︒角，有一带电量为q ，质量为m 的小球，用长为L 的绝缘细线悬挂于O 点，当静止时，细线怡被拉成水平方向，重力加速为g ，求：（1）小球的电性及匀强电场场强E 的大小．（2）若突然改变匀强电场方向，使其竖直向下，求小球摆到最低点的速度及绳子的拉力大小．【答案】（1）2mgq．（2）9mg ． 【解析】（1）以小球为研究对象，根据平衡条件及电场力方向与场强方向关系知，受力情况如图所示，由于电场力方向与场强方向相同，所以小球带正电，在三角形中，有sin qE mg θ=，解得：2sin mg mgE q qθ==．（2）若突然改变匀强电场方向，使其竖直向下，则小球由水平位置开始竖直平面内圆弧运动，设小球摆到最低点时的速度为v ，在下摆过程由动能定理得：212mgL qEL mv +=解得：v =根据牛顿第二定律得：2v T mg qE m L--=． 解得：T gmg =．20．两足够长的平行金属导轨间的距离为L ，导轨光滑且电阻不计，导轨所在的平面与水平面夹角为θ．在导轨所在平面内，分布磁感就能强度为B 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．把一个质量为m 的导体棒ab 放在金属导轨上，在外力作用下保持静止，导体棒与金属导轨垂直、且接触良好．（1）如图甲，金属导轨的一端接一个内阻为r 的直流电源．撤去外力后导体棒仍能静止．求直流电动势．（2）如图乙，金属导轨的一端接一个阻值为2R 的定值电阻，撤去外力让导体棒由静止开始下滑．在加速下滑的过程中，当导体棒的速度达到v 时，求此时导体棒的加速度． （3）求（2）问中导体棒所能达到的最大速度．【答案】（1）1()mg R r BL +．（2）2212sin ()B L v g m R R θ-+．（3）1222()sin mg R R B L θ+．【解析】（1）回路中的电流为1EI R r=+，导体棒受到的安培力为=F BIL 法，对导体棒受力分析知sin F mg θ=去，联立上面三式解得：1()sin mg R r E BLθ+=．（2）当ab 杆速度为v 时，感应电动势E BLv =，此时电路中电流12E BLv I R R R ==+，导体棒ab受到安培力2212B L vF BIL R R ==+，根据牛顿运动定律，有2212sin sin B L vma mg F mg R R θθ=-=-+．2212sin ()B L va g m R R θ=-+．（3）当2212sin B L vR R mg θ+=时，ab 杆达到最大速度m v ，1222()sin =m mg R R v B L θ+．21．如图所示，MN 和PQ 是两根放在竖直面内且足够长的平行金属导轨，相距50cm l =．导轨处在竽直纸面向里的磁感应强度5B T =的匀强磁场中．一根电阻0.1r =Ω的金属棒ab 可紧贴导轨左右运动．两块平行的、导轨相连接，图中跨接在两导轨间的电阻0.4R =Ω，其余电阻忽略不计．已知当金属棒ab 不动时，质量10g m =、电荷量3110C q -=-⨯的小球以某一速度0v 沿金属板A 和C 的中线射入板间，恰能射出金属板（取重力加速度210m/s g =）．求：（1）小球的速度0v 的大小．（2）若使小球在金属板间不偏转，则金属棒ab 的速度大小和方向如何． （3）若要使小球能从金属板间射出，求金属棒ab 速度大小的范围． 【答案】（1）2m/s ．（2）5m/s ．（3）010m/s ≤v ≤．【解析】（1）根据题意，小球在金属板间做平抛运动，水平位移为金属板长20cm L =，竖直位移等于15cm 2d =，根据平抛运动规律，2122d gt =①20122d L g v ⎛⎫= ⎪⎝⎭②02m/s v =． （2）设金属棒ab 的速度为1v ，则：1E BLv =回路中电流EI R r=+，金属板A 、C 间的电压：U IR = 金属板A 、C 间的电场=UE d场．小球受力平衡：qE mg =场联立以上各式解得：1()5m/s mg R r dv qBLR+==．（3）根据小球运动的对称性，小球沿A 板右边缘飞出和小球沿C 板右边缘飞出，其运动加速度相同，故有：qE mg mg -=场⑧ 由③④⑤⑥⑧得到：22()10m/s mg R r dv qBLR+==．民以若要使小球能射出金属板间，则金属棒ab 的速度大小：010m/s v ≤≤．。