2021届河北省正定中学高三上学期第三次月考物理试题（word版）

河北正定中学2021届高三年级第三次月考

物理

一、选择题：本题共12小题40分，在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，每小题3分。第9～12题有多项符合题目要求,每小题4分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1．如图1和图2所示，甲、乙两个电压表是由相同的电流表Ⓖ(内阻不为零)改装而成的，R1、R2是分压电阻，且R1<R2.下列说法正确的是(　　)

A．甲的量程等于乙的量程

B．甲的量程大于乙的量程

C．测量同一电压时，甲、乙两表指针的偏转角度相同

D．测量同一电压时，甲表指针的偏转角度比乙表大

2．如图所示，半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的收集板，从圆形磁场最高点P以速度v垂直磁场向圆形区域内射入大量带正电的粒子，粒子所带电荷量均为q、质量均为m.不考虑粒子间的相互作用和粒子的重力，关于这些粒子的运动，以下说法正确的是(　　)

A．粒子只要对着圆心入射，出磁场后就可垂直打在MN上

B．对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线不一定过圆心

C．只要速度满足v＝，沿不同方向入射的粒子出磁场后均可垂直打在MN上

D．对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长越长，运动的时间也越长

3.阻值相等的三个电阻R、电容器C及电池E(内阻不计)连接成如图所示电路．保持开关S1闭合，开关S2断开，电路稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S2，电路再次稳定后，C所带的电荷量为Q2，则Q1与Q2的比值为(　　)

A.          B.       C.         D.

4. 如图，虚线MN的右侧有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，两电荷量相同的粒子P、Q从磁场边界的M点先后射入磁场，在纸面内运动。射入磁场时，P的速度vP垂直于磁场边界，Q的速度vQ与磁场边界的夹角为45°。已知两粒子均从N点射出磁场，且在磁场中运动的时间相同，则(    )

A.P和Q的质量之比为1：3 B.P和Q的质量之比为

C.P和Q速度大小之比为 D.P和Q速度大小之比为2：1

5．如图所示，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里，许多质量为m、带电荷量为＋q的粒子，以相同的速率v从小孔O沿位于纸面内的各个方向射入磁场区域，不计粒子重力与粒子间的相互作用，下列图中阴影部分表示带电粒子经过的区域，其中R＝，则正确的是(　　)

6．某空间存在匀强磁场和匀强电场．一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动．下列因素与完成上述两类运动无关的是(　　)

A．磁场和电场的方向  B．磁场和电场的强弱

C．粒子的电性和电量  D．粒子入射时的速度

7.如图所示，在空间中存在水平向右的匀强电场和垂直纸面的匀强磁场，在正交的电磁场空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆，与电场方向成60°角且处于竖直平面内，一质量为m、带电荷量为q(q>0)的小球套在绝缘杆上，当小球沿杆向下的初速度大小为v0时，小球恰好做匀速直线运动，已知重力加速度大小为g，磁感应强度大小为B，电场强度大小为E＝，小球电荷量保持不变，则以下说法正确的是(　　)

A．小球的初速度v0＝

B. 若小球沿杆向下的初速度为，则小球将沿杆做加速度不断增大的减速运动，最后停止

C．若小球沿杆向下的初速度为，则小球将沿杆做加速度不断减小的减速运动，最后停止

D．若小球沿杆向下的初速度为，则小球从开始运动到稳定过程中，克服摩擦力做的功为

8.如图所示，在倾角为α(α<45°)的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒．当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场．当加匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上时，磁感应强度大小为B1，现使匀强磁场的磁感应强度方向沿逆时针转过α角时，磁感应强度大小为B2，再使匀强磁场的磁感应强度方向沿逆时针转过α角时，磁感应强度大小为B3，则(　　)

A．B1＝B3>B2      B．B1<B2<B3     C．B1＝B3<B2     D．B1＝B2<B3

9.如图所示，ABC为等边三角形，电荷量为+q的点电荷固定在A点.先将一电荷量也为+q的点电荷Q1从无穷远处(电势为0)移到C点，此过程中，电场力做功为－W.再将Q1从C点沿CB移到B点并固定.最后将一电荷量为－2q的点电荷Q2从无穷远处移到C点.下列说法正确的有（     ）

A.Q1移入之前，C点的电势为

B.Q1从C点移到B点的过程中，所受电场力做的功为0

C.Q2从无穷远处移到C点的过程中，所受电场力做的功为2W

D.Q2在移到C点后的电势能为－4W

10．如图所示，直线a、抛物线b和c分别为某一稳定恒压直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内阻发热功率Pr随路端电压U变化的图线，但具体对应关系未知，根据图象可判断(　　)

A．PE－U图象对应图线a，由图知电源电动势为9 V，内阻为3 Ω

B．外电路电阻为1.5 Ω时，输出功率有最大值为2.25 W

C．Pr－U图象对应图线b，由图知电源电动势为3 V，内阻为1 Ω

D．PR－U图象对应图线c，图象中任意电压值对应的功率关系为PE＝Pr＋PR

11．如图甲所示，两根光滑、电阻可以忽略不计的平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，垂直于平行导轨放置一根电阻为r的匀质金属棒，从t＝0时刻起，释放金属棒且通入如图乙所示的电流，图甲中所示电流方向为电流正方向，金属棒在安培力作用下水平向右运动，则下列说法正确的是(　　)

A．若仅将B变为原来的2倍，则金属棒在0～T内的位移将变为原来的2倍

B．若仅将Im变为原来的2倍，则在0～T内金属棒上产生的焦耳热和安培力做的功都将变为原来的4倍

C．若在t＝时释放金属棒，则金属棒将做往复运动

D．若仅控制金属棒的释放时间，则可以改变安培力在一个周期内做的功

12.如图所示，在以R0为半径、O为圆心的圆形区域内存在磁场，直径MN左侧区域存在一方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B1的匀强磁场(未画出)；MN右侧区域存在一方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B2的匀强磁场(未画出)．现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)从P点沿垂直于MN的方向射入磁场，通过磁场区域后从Q点离开磁场，离开磁场时粒子的运动方向仍垂直于MN.已知OP与MN的夹角为θ1，OQ与MN的夹角为θ2，粒子在MN左侧区域磁场中的运动时间为t1，粒子在MN右侧区域磁场中的运动时间为t2，则(　　)

A.＝      B.＝

C.＝      D.＝

二、填空题（13题8分，14题6分，共14分）

13．要测绘一个标有“3V　1.5 W”的小灯泡的伏安特性曲线，备有下列器材：

A．电压表(量程3 V，内阻约6 kΩ)；

B．电压表(量程15 V，内阻约30 kΩ)；

C．电流表(量程0.6 A，内阻约0.5 Ω)；

D．电流表(量程3 A，内阻约0.1 Ω)；

E．滑动变阻器(阻值范围0～5 Ω)；

F．滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω)；

G．直流电源(3 V，内阻不计)；

H．开关、导线若干．

(1)要求多次测量并使电压表读数从零开始连续可调，上述器材中电压表应选用____________；电流表应选用__________；滑动变阻器应选用____________．(以上均填写器材前字母)

(2)请将图甲中的实物电路图用笔画线代替导线补充完整．

(3)图乙为某同学根据正确的实验电路所测的几组数据画出的U—I图象，图象是一条曲线而不是直线的原因是________________________________；从图象中可求得小灯泡电压为1.8 V时小灯泡的实际功率为________ W.

14．硅光电池是一种将光能转换为电能的器件，某同学根据图甲所示电路，用一定强度的光照射硅光电池，测量硅光电池的电动势E和内阻r.实验室可提供的器材如下．

A．硅光电池：电动势约为3 V，内阻约为100 Ω；

B．电流表：量程为0.1 mA，内阻为500 Ω；

C．电流表：量程为10 mA，内阻为18 Ω；

D．定值电阻：内阻为29.5 kΩ；

E．定值电阻：内阻为9 Ω；

F．滑动变阻器：最大阻值为200 Ω，允许最大电流为1 A：

G．开关一个，导线若干．

(1)根据器材规格和实验要求，为使实验结果尽可能准确，电流表应选用________，电阻R1应选用________．(填写器材前的字母)

(2)调节滑动变阻器，分别读出电流表的示数I1和电流表的示数I2，作出的I1－I2图象如图乙所示，则该电池的电动势为________V、内阻为________Ω.(结果均保留三位有效数字)

三、计算题(计算题4题，需要写出必要的解题步骤，共46分)

15．(10分)如图所示，A为电解槽，为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA＝2 Ω，S1闭合，S2、S3断开时，电流表示数为6 A，当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表示数为4 A．求：

(1)电炉子的电阻及发热功率； 

(2)电动机的内阻；

(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少．

16.（10分）空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P是电场中的两点。从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B。A不带电，B的电荷量为q(q>0)。A从O点发射时的速度大小为v0，到达P点所用时间为t；B从O点到达P点所用时间为。重力加速度为g，求

(1)电场强度的大小；

(2)B运动到P点时的动能。

17．（12分）如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=370，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω，金属导轨电阻不计， g取10 m/s2．已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求：

（1）通过导体棒的电流；

（2）导体棒受到的安培力和导体棒受到的摩擦力；

（3）若仅将磁场方向改为竖直向上，求导体棒受到的摩擦力．

18．(14分)如图所示，轴、y轴和直线x=L将平面划分成多个区域。其中I区域内存在竖直向下的电场，II区域存在垂直于纸面向里的匀强磁场，III区域存在垂直于纸面向外的匀强磁场，II、III区域的磁感应强度大小相同。质量为m、电量为+q的粒子从P点（－L，y）以垂直于电场方向、大小为v0的速度出发，先后经O点（0，0）、M点（L，0）到达N点（L，－L），N点位于磁场分界线处。已知粒子到达O点时速度方向偏转了，不计粒子的重力，回答下面问题。

(1)求带电粒子在电场运动过程中电场力的冲量；

(2)若粒子从P点出发依次通过O点、M点并于M点第一次射出磁场分界线后到达N点，则粒子运动的时间为多少？

(3)粒子到达N点时在磁场中运动的路程为多少？

1．D　 2．C　3．A　 4 .C5．A　6．C　7．B　8．A　 9.ABD    10．CD　 11．AC　12．AD　

13．(1)A　C　E　(2)实物图连接见解析

(3)小灯泡的电阻会随温度的升高而增大　0.72 W

解析：(1)灯泡额定电压为3 V，故电压表应选择3 V量程的A；由P＝可知，I＝＝ A＝0.5 A，故电流表应选择C；本实验要求电流从零开始调节，滑动变阻器应采用分压接法，故滑动变阻器应选用最大阻值较小的E.(2)本实验采用滑动变阻器分压接法，同时因灯泡内阻较小，故应选用电流表外接法；如图所示．(3)灯泡电阻随温度的升高而增大，因此图象为曲线；当电压为1.8 V时，电流为0.4 A，则功率P＝UI＝1.8×0.4 W＝0.72 W.

14．(1)B　D　(2)2.70　100(98.0～102均可)

15．(1)2 Ω　72 W　(2)1 Ω　(3)16 W

解析：

(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得：R＝＝ Ω＝2 Ω（1分）

其发热功率为：

P＝UI1＝12×6 W＝72 W. （1分）

(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：UI2＝IrM＋P输出，（2分）

所以：rM＝＝ Ω＝1 Ω. （2分）

(3)电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：P化＝UI3－IrA（2分）

所以P化＝(12×4－42×2) W＝16 W. （2分）

16(1)；(2)

解析：(1)设电场强度的大小为E，小球B运动的加速度为a。根据牛顿定律、运动学公式和题给条件，有

mg+qE=ma①（2分）

②（2分）

解得

③（1分）

(2)设B从O点发射时的速度为v1，到达P点时的动能为Ek，O、P两点的高度差为h，根据动能定理有

④（2分）

且有

⑤（1分）

⑥（1分）

联立③④⑤⑥式得

⑦（1分）

17．（1）1.5A（2）0.30N 方向沿斜面向上  0.06N  方向沿斜面向（3）零

解析：（1）对导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：（2分）

（2）导体棒受到的安培力：F安=BIL=0.30N  方向沿斜面向上 （2分）

导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mgsin370=0.24N（2分）

由于F1小于F安，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f ，受力如图．

根据共点力平衡条件mg sin370+f=F安

解得：f=0.06N    方向沿斜面向下      （2分）

（3）对导体棒受力分析如图，

由于（2分）

所以在安培力作用下导体棒刚好处于平衡，故导体棒受的摩擦力为零（2分）

18．(1)，方向竖直向下；(2)；(3)当粒子到达M处时，为奇数次通过磁场边界，路程为πL；当粒子到达M处时，为偶数次通过磁场边界，路程为

解析： (1)粒子在电场中做类平抛运动，粒子到达O点时速度方向偏转了，分解速度得（1分）

取竖直向下方向为正方向，根据动量定理，电场力的冲量

（1分）

得

方向竖直向下。（1分）

(2)设粒子在电场中运动的时间为，水平方向上做匀速直线运动，则（1分）

粒子在磁场中运动速度为（1分）

粒子运动轨迹如图甲所示：

由几何关系知（1分）

两段轨迹半径相等，圆心角之和为2π，粒子运动的时间为一个周期

所以（2分）

(3)对图甲粒子做圆周运动的路程为圆周长

（1分）

粒子运动轨迹还可以如图乙：

粒子做圆周运动的半径为（1分）

路程为（1分）

当粒子到达M处时是第三次通过磁场边界，粒子做圆周运动的半径为

（1分）

路程为（1分）

当粒子到达M处时是第四次通过磁场边界，粒子做圆周运动的半径为

路程

依次类推，当粒子到达M处时，为奇数次通过磁场边界，路程为πL；（1分）当粒子到达M处时，为偶数次通过磁场边界，路程为。（1分）