上海市金山中学2010届高三月考物理试卷

金山中学高三年级物理学科学习水平检查 2009年10月
（考试时间：120分钟 满分：150分 命题人：曹 伟 审核人：朱宏权） 一．（20分）填空题．本大题共5小题，每小题4分。

答案写在答题纸中指定位置，不要求写出演算过程。

1．如图所示的逻辑电路由一个“________”门和一个“非”门组合而成；当输入端“A =1”、“B =0”时，输出端“Z =______”。

2. 如图所示，一个矩形线圈长L l ＝0.2 m ，宽L 2＝0.1 m ，共100匝，匀强磁场垂直线圈平面向里，磁感强度B 随时间t 变化的规律是B ＝0.4t +0.2，式中t 的单位是秒，B 的单位是特。

当t ＝2 s 时，穿过矩形线圈的磁通量
中Φ＝________Wb ，线圈中感应电动势ε＝_______V 。

3. 如图所示，在光滑水平面上，一绝缘细杆长为l ，两端各固定着一个带电小球，处于水平方向、场强为E 的匀强电场中，两小球带电量分别为＋q 和－q ，轻杆可绕中点O 自由转动。

在轻杆与电场线夹角为θ时，忽略两电荷间的相互作用，两电荷受到的电场力对O 点的力矩大小为 。

取O 点为零电势能点，两电荷具有的电势能为 。

4. 如图电路，当滑动变阻器的滑片放在正中时，三灯的亮度相同，则：（1）三灯的电阻大小关系是： ；（2）当滑动变阻器的滑片下移后， 三个灯的亮度最暗的是 灯。

5．如图所示，直线a 、抛物线b 分别为某电池的总功率P 、输出功率P R 随电流I 变化的图像。

根据图
线可知该电池的电动势E =________；当电池的输出功率P R =0.32W 时，对应的外电阻为______________。

二、（40分）选择题。

Ⅰ．单项选择题
6．如下四个电场中，均有相互对称分布的a 、b 两点．其中电势和场强都相同的是（ ）
7．如图，一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。

线段ab 、bc 和cd 的长度均为L ，且∠abc =∠bcd =1350。

流经导线的电流为I ，方向如图中箭头所示。

导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力（ ）
Ａ．方向沿纸面向上，大小为1)IBL
Ｂ．方向沿纸面向上，大小为1)IBL
Ｃ．方向沿纸面向下，大小为1)IBL
Ｄ．方向沿纸面向下，大小为1)IBL
8．两只额定电压均为110V 的灯泡A 和B ，额定功率分别为100W 和40w ，为了使它们接到220V 电源上能正常发光，同时电路消耗的电功率最小，如图所示电路中最合理的是图（ ）
9．一根长1m 的均匀电阻丝需与一盏“10V ，5W ”的灯同时工作，电源电压恒为100V ，电阻丝阻值R=100Ω（其阻值不随温度而变），现利用分压电路从电阻丝上获取电能使灯正常工作。

和灯并联的一段电阻丝的长度范围为：（ ）
A ． 0-0.1m B. 0.1m-o.2m C. o.2m-o.3m D. o.3m-0.4m
b
10．某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用，他将一条形磁铁放在转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感强度传感器固定在转盘旁边，当转盘(及磁铁)转动时，引起磁感强度测量值周期性地变化，该变化与转盘转动的周
期一致．经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图像： ( )
A ．在图象记录的这段时间内，圆盘转动的快慢情况是不变
B ．在图象记录的这段时间内，圆盘转动的快慢情况是先快慢不变，后越来越慢
C ．若该磁场穿过一个线圈则在t=0.15s 时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化
D ．若该磁场穿过一个线圈则在t=0.15s 时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值。

Ⅱ．多项选择题
11.如图所示，在点电荷Q 形成的电场中，带电粒子q 仅受电场力作用，运动轨迹为MEGFN 曲线，其中G 点与等势面a 相切，E 、F 两点在等势面b 上，M 、N 两点在等势面c 上。

则以下判断正确的是（ ） A ．q 与Q 电性相同
B ．带电粒子在G 点电势能最小
C ．带电粒子在M 点动能大于F 点
D ．带电粒子在
E 点电势能小于N 点
12.在如图所示电路中，闭合电键 S ，当滑动变阻器的滑动触头 P 向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用 I 、U 1、U 2 和 U 3 表示，电表示数变化量的大小分别用 ΔI 、ΔU 1、ΔU 2 和 ΔU 3 表示．下列比值正确的是（ ）
磁感强度传感器 图甲
t A
t B t C
t D A 、U 1/I 不变，ΔU 1/ΔI 不变． B 、U 2/I 变大，ΔU 2/ΔI 变大． C 、U 2/I 变大，ΔU 2/ΔI 不变． D 、U 3/I 变大，ΔU 3/ΔI 不变．
13．如图所示，点电荷+4Q 与+Q 分别固定在A 、B 两点，C 、D 两点将AB 连线三等分，现使一个带负电的粒子从C 点开始以某一初速度向右运动，不计粒子的重力，则该粒子在．CD ．．之间．．运动的速度大小v 与时间t 的关系图像可能是（ ）
14．空间某一静电场的电势φ在x 轴上分布如图所示，x 轴上两点B 、C 点电场强度在x 方向上的分量分别是E Bx 、E Cx ，下列说法中正确的有（ ）
A ．E Bx 的大小大于E Cx 的大小
B ．E Bx 的方向沿x 轴正方向
C ．电荷在O 点受到的电场力在x 方向上的分量最大
D ．负电荷沿x 轴从B 移到C 的过程中，电场力先做正功，后做负功
三．实验题
15. “电场中等势线的描绘”的实验装置如图11所示．
（1）图中电源应是__________。

（
“直流电源”或“交流电源”）
（2）若用图中的灵敏电流表的两个接线柱引出的两个表笔（探针）分别接触图
+4Q +Q
x
中ｄ、ｆ两点（ｄ、ｆ连线和Ａ、Ｂ连线垂直）时，指针向右偏（若电流从红表笔流进时，指针向右偏），则电流表的红表笔接触在____________点；要使指针仍指在刻度盘中央（即不发生偏转），应将接ｆ的表笔向____________（选填“左”或“右”）移动．
（3）在实验中，若两表笔接触纸面任意两点，发现电流表指针都不发生偏转，可能的原因是（只需写出一种原因） 。

16．在如图所示的电路中，A 、B 、C 为三节干电池，实验中理想电压表和理想
电流表的读数如下表所示。

（1）根据表中实验数据，计算出表中空格处小灯泡的电阻和功率（保留两位小数）；
（2）如果干电池A 和B 具有相同的电动势和内阻，根据表中实验数据，可计算出干电池A 的电动势为_________V ，内阻为_________Ω；
（3）当电键K 与“接线柱3”连接，串联电池组的总电动势增加，电流表的示数反而减小，究其原因可能是__________________________________。

17.如图所示为某同学实验得到的小灯泡灯丝电阻的U -I 关系曲线图。

U (A)
（1）在上框中画出实验电路图（根据该电路图可得到U-I关系的完整曲线），可用的器材有：电压传感器、电流传感器、滑线变阻器（变化范围0—50Ω）、电动势为6V的电源（不计内阻）、小灯泡、电键、导线若干。

（2）如果将该小灯泡分别接入甲、乙两个
不同电路，如图所示，其中甲电路的电源
为一节干电池，乙电路的电源为三节干电
池，每节干电池的电动势为1.5 V，内电阻
为1.5 Ω，定值电阻R＝18 Ω，则接入_____
（选填“甲”或“乙”）电路时，小灯泡较亮些。

（3）在电路乙中，小灯泡消耗的电功率为____________W。

（4）若将电路乙中的电阻R替换为另一个完全相同的小灯泡，其他条件不变，则此时电源内部的发热功率为____________W。

18．青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电
池充电，为路灯提供电能。

用光敏电阻作为传
感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。

光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，
作为简化模型，可以近似认为，照射光较强（如
白天）时电阻几乎为0：照射光较弱（如黑天）
时电阻接近于无穷大。

利用光敏电阻作为传感
器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开。

电磁开关的内部结构如图所示。

1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。

当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50mA时，3、4接通。

励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。

（1）利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图。

光敏电阻1R ,符号
，
灯泡L ，额定功率40W ，额定电压36V ，符号
保护电阻2R ,符号，
，
电磁开关，符号
，蓄电池E ，电压36V ，内阻很小；开关S ，导线
若干。

（2） 回答下列问题：
①如果励磁线圈的电阻为200Ω，励磁线圈允许加的最大电压为 V ，保护电阻2R 的阻值范围为 Ω。

②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通。

为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明。

答： 。

③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子。

答： 。

R 2
1
金山中学高三年级物理学科学习水平检查答题卷
一．（20分）填空题．本大题共5小题，每小题4分。

1. ________________ ；________________ ； 2. ________________ ；________________ ； 3. ________________ ；________________ ； 4. ________________ ；________________ ； 5. ________________ ；________________ ；
15．（1）________________ ； （2）________；________；
（3）________________________________ 16．（1）
（2）电动势为_________V ，内阻为_________Ω；
（3）____________________________________________________。

17．（2）________（3）________（4）________
班级________ 考场号______ 座位号______ 姓名__________ 准考证_________
密 封 线
18．（2）①________________ ；________________ ；
②________________________________________________；
③________________________________________________。

四．计算题（要求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，而未写出主要演算过程的，不能得分。

）
19．如图所示，竖直放置的两平行带电金属板间的匀强电场中有一根质量为m 的均匀绝缘杆，上端可绕轴O 在竖直平面内转动，下端固定一个不计重力的点电荷A ，带电量＋q 。

当板间电压为U 1时，杆静止在与竖直方向成θ＝45°的位置；若平行板以M 、
N 为轴同时顺时针旋转α＝15°的角，而杆仍静止
在原位置上，板间电压应变为U 2。

求：U 1/U 2的比值。

20．一个质量为m 、直径为d 、电阻为R 的金属圆环，在范围足够大的磁场中竖直向下下落，磁场的分布情况如图所示。

已知磁感强度竖直方向分量B y 的大小只随高度y 变化，其随高度y 变化关系为B y =B 0(1+ky )（此处k 为比例常数，且k >0），其中沿圆环轴线的磁场方向始终向上。

金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平，速度越来越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度。

求
（1）圆环中感应电流的方向。

（2）圆环收尾速度的大小
O
21．如图所示，在绝缘水平面上，相距为L 的A 、B 两点处分别固定着两个等量正电荷。

a 、b 是AB 连线上两点，其中Aa =Bb =
4
L
，O 为AB 连线的中点。

一质量为m 带电量为+q 的小滑块(可视为质点)以初动能E 0从a 点出发，沿AB 直线向b 运动，其中小滑块第一次经过O 点时的动能为初动能的n 倍(n >1)，到达b 点时动能恰好为零，小滑块最终停在O 点，求：
(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数μ
(2)Ob 两点间的电势差U Ob 。

(3)小滑块运动的总路程s 。

22．如图所示，在空间中取直角坐标系
Oxy ，在第一象限内平行于y 轴的虚线MN 与y 轴距离为d ，从y 轴到MN 之间的区域充满一个沿y 轴正方向的匀强电场，场强大小为E 。

初速度可以忽略的电子经过另一个电势差为U 的电场加速后，从y 轴上的A 点以平行于x 轴的方向射入第一象限区域，A 点坐标为（0，h ）。

已知电子的电量为e ，质量为m ，加速电场的电势差
U ＞Ed 2
4h
，电子的重力忽略不计，求：
（1）电子从A 点进入电场到离开该电场区域所经历的时间t 和离开电场区
域时的速度v ；
（2）电子经过x 轴时离坐标原点O 的距离l 。

班级________ 考场号______ 座位号______ 姓名__________ 准考证_________
密 封 线
23．如图（甲）为一研究用电磁感应的实验装置示意图，其中电流传感器（相当于一只理想的电流表）能将各时刻的电流数据实时传输到计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出I t-图象。

已知电阻R及金属杆的电阻r均为0.5Ω，杆的质量m及悬挂物的质量M均为0.1 kg，杆长1m
L=．实验时，先断开K，取下细线调节轨道倾角，使杆恰好能沿轨道匀速下滑．然后固定轨道，闭合K，在导轨区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，让杆在悬挂物M的牵引下，从图示位置由静止开始释放，此时计算机屏幕上显示出如图（乙）所示的I t-图象（设杆在整个运动过程中与轨道垂直，且细线始终沿与轨道平行的方向拉杆，导轨的电阻、细线与滑轮问的摩擦及滑轮的质量均忽略不计）．试求：
（1）0.2s
t=时电阻R的热功率；
（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（3）估算0~0.4s内R上产生的焦耳热．
一．（20分）填空题．本大题共5小题，每小题4分。

1、或；0
2、0.02Wb；0.8V
3、qElsinθ；qElcosθ
4、R A＜R C＜R B；C
5、1.2V ；0.5Ω或2Ω
15．（1）直流电源
（2）ｆ右
（3）电表坏了，导电纸有导电物质的一面朝下，电源未接上，Ａ、Ｂ电极连线断了等．
16．（1）上图
（2）电动势为1.5 V，内阻为0.5 Ω；
（3）干电池C的电动势较小，内阻较大，功率损耗较大。

17．（1）图略，分压接法
（2）甲，
（3）0.15，
（4）0.26（0.24—0.28间都给分），
18．（1）电路原理如图所示。

（2）①20 160~520
②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通：不吸合时，3、4之间断开。

③电磁起重机
四．计算题
19．解：由力矩平衡关系，可得：
01045cos 45sin 2L d
qU L
mg
= 002030sin 15
cos 45sin 2L d qU L
mg
= 解（1）、（2），即可求得：
)13(2
1
-=U U 20．：(1)愣次定律可知，感应电流的方向为顺时针（俯视） (2)圆环下落高度为y 时的磁通量为： Φ=BS =B πd 24= B 0(1+ky ) πd 2
4
设收尾速度为v m ，以v m 运动Δt 时间内磁通量的变化为 ΔΦ=ΔBS= B 0k Δy πd 24=B 0k πd 2
4
v m Δt
由法拉第电磁感应定律 ε=ΔΦΔt =B 0k π d 2
4v m
圆环中感应电流的电功率为 P ε=ε2
R
重力做功的功率为 P G =mgv m 能量守恒 P ε= P G 解得 v m =
2224
016mgR
k B d π
21．解：(1)由Aa =Bb =
4
L
,O 为AB 连线的中点得：a 、b 关于O 点对称，则 U ab =0 ①
设小滑块与水平面间的摩擦力大小为f ，对于滑块从a →b 过程，由动能定理得：
002
E L
f U q ab -=⋅
-⋅ ② 而f =μmg ③
由①——③式得：mgL
E 0
2=
μ ④ (2)对于滑块从O →b 过程，由动能定理得：
004
nE L
f U q Ob -=⋅
-⋅ ⑤ 由③——⑤式得：q
E n U Ob 2)12(0
--
= ⑥
(3)对于小滑块从a 开始运动到最终在O 点停下的整个过程，由动能
定理得：
00E s f U q aO -=⋅-⋅ ⑦
而q
E n U U Ob aO 2)12(0
-=
-= ⑧
由③——⑧式得：21
4
n s L +=
⑨ 22. （1）由 eU ＝1
2
mv 02 得电子进入偏转电场区域的初速度v 0＝
2eU
m
设电子从MN 离开，则电子从A 点进入到离开匀强电场区域的时间
t ＝d
v 0
＝d m
2eU
； y ＝12 at 2＝Ed 24U
因为加速电场的电势差U ＞Ed 2
4h ， 说明y ＜h ，说明以上假设正确所以v y ＝
at ＝
eE m
⨯ d m 2eU ＝eEd m
m
2eU
离开时的速度v ＝
v 02＋v y 2＝
2eU m ＋eE 2d 2
2mU
（2）设电子离开电场后经过时间t’到达x 轴，在x 轴方向上的位移为x’，则
x’＝v 0t’，y ’＝h －y ＝h －v y
2
t ＝v y t’
则 l ＝d ＋x’＝ d ＋v 0t’＝ d ＋v 0（h v y －t 2 ）＝ d ＋v 0v y h －d 2 ＝d 2 ＋v 0
v y h
代入解得 l ＝d 2 ＋2hU
Ed
23.。