北京市昌平区新学道临川学校2020届高三上学期第三次月考物理试题

2019-2020学年度北京新学道临川学校12月考卷

考试范围：动量电场；考试时间：90分钟；

一、单选题

1.如图所示，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S1为开关，别为理想电压表与电流表。初始时S0与S1均闭合，现将S1断开，则 （  ）

A. 的读数变大，的读数变小

B. 读数变大，的读数变大

C. 的读数变小，的读数变小

D. 的读数变小，的读数变大

【答案】D

【解析】

【详解】S1断开，相当于电阻变大，则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小，所以R1两端的电压变小，即电压表示数变小，把R1归为内阻，内电压减小，故R2中的电压增大，由欧姆定律可知R2中的电流也增大，电流表示数增大，故ABC错误，D正确；

2.如图所示，电路中的电源的电动势为E、内电阻为r，开关S闭合后，当滑动变阻器的滑片P从滑动变阻器R的中点位置向左滑动时，小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是（   ）

A. L1灯变亮，L2灯变暗，L3灯变亮

B. L1灯变暗，L2灯变亮，L3灯变暗

C. L1、L2两灯都变亮，L3灯变暗

D. L1、L2两灯都变暗，L3灯变亮

【答案】A

【解析】

试题分析：将滑动变阻器的滑片P从滑动变阻器R的中点位置向左滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律得知：干路电流I减小，路端电压增大，则灯变亮．流过灯电流，I减小，增大，则减小，灯变暗．灯的电压，U增大，减小，增大，灯变亮．

故选A

考点：闭合电路的欧姆定律．

点评：本题是电路中动态变化分析问题，往往按照“局部→整体→局部”顺序进行分析．

3.如图所示，在边长为L的正方形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，有一带正电的电荷，从D点以v0的速度沿DB方向射入磁场，恰好从A点射出，已知电荷的质量为m，带电量为q，不计电荷的重力，则下列说法正确的是(   )

A. 匀强磁场的磁感应强度为

B. 电荷在磁场中运动的时间为

C. 若电荷从CD边界射出，随着入射速度的减小，电荷在磁场中运动的时间会减小

D. 若电荷的入射速度变为2v0，则粒子会从AB中点射出

【答案】A

【解析】

【详解】由几何关系可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心恰好在C点，这样半径为L，根据可知，磁感强度大小 ，A正确；电荷在磁场中运动的路程，因此运动的时间，B错误；若从CD边界射出，则在磁场中运动的时间恰好为半个周期，而粒子在磁场中运动的周期，与粒子运动的速度无关，因此若电荷从CD边界射出，虽然入射速度的减小，但电荷在磁场中运动的时间总是，保持不变，C错误；若电荷的入射速度变为2v0，则根据可知轨道半径为2L，则根据几何关系可以求出射出点距B的距离为，D错误。

4.一个直流电动机，线圈电阻是0.5Ω，当它两端所加电压为6V时，通过电动机的电流是2A。由此可知

A. 电动机消耗的电功率为10W

B. 电动机发热的功率为10W

C. 电动机输出的机械功率为10W

D. 电动机工作效率为83.3%

【答案】CD

【解析】

【详解】AB．直流电动机线圈电阻为R，当电动机工作时通过的电流为I，两端的电压为U，总功率为：

P=UI=2×6=12W

发热功率为：

P热=I2R=22×0.5=2W

故AB错误；

C．根据能量守恒定律，其输出功率是：

P出=P-P热=12W-2W=10W

故C正确；

D．机械的工作效率为

故D正确。

5.如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场（未画出）。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿过铝板后到达PQ的中点O，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为

A. 2

B.

C. 1

D.

【答案】D

【解析】

【分析】

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，从而求出磁感应强度的表达式．结合动能，最终得到关于磁感应强度B与动能Ek的关系式，从关系式及题设条件--带电粒子在穿越铝板时减半，就能求出上下磁感应强度之比．

【详解】由动能公式，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动洛仑兹力提供向心力得，

联立可得

，

上下磁场磁感应强度之比为

，

D正确。

【此处有视频，请去附件查看】

6.如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP ＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1.若将N处的长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小变为B2，则B2与B1之比为(　　)                                                    

A. 1∶1

B. 1∶2

C. ∶1

D. ∶2

【答案】B

【解析】

试题分析：由磁场的叠加可知每根导线在O点产生的磁感强度大小，移动之后距O点的距离不变，故磁感强度大小不变，则由矢量合成的方向可得出移动之后的合磁感强度；即可求得比值．

每根导线在O点产生的磁感强度为，方向竖直向下，则当N移至P点时，磁感应强度方向如图所示，由图可知，两导线形成的磁感应强度方向夹角为120°，由由几何关系可知，O点合磁感强度大小为，则，B正确．

7. 如图为磁流体发电机的原理图，等离子体束（含有正、负离子）以某一速度垂直喷射入由一对磁极CD产生的匀强磁场中，A、B是一对平行于磁场放置的金属板．稳定后电流表中的电流从“+”极流向“-”极，由此可知( )

A. D磁极为N极

B. 正离子向B板偏转

C. 负离子向D磁极偏转

D. 离子在磁场中偏转过程洛仑兹力对其不做功

【答案】AD

【解析】

试题分析：根据电流的方向知，A板带正电，B板带负电，正离子向A板偏转，负离子向B板偏转．根据左手定则知，D极为N极，C极为S极，A正确，B、C错误；因为洛伦兹力的方向与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功．故D正确．故选AD．

考点：带电粒子在匀强磁场中的运动、电流的方向

8.如图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿AB方向自A点射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则：

A. 从P射出的粒子速度大

B. 从Q射出的粒子速度大

C. 从P射出的粒子，在磁场中运动的时间长

D. 两粒子在磁场中运动的时间一样长

【答案】BD

【解析】

【分析】

粒子在磁场中做圆周运动，根据题设条件作出粒子在磁场中运动的轨迹，根据轨迹分析粒子运动半径和周期的关系，从而分析得出结论．

【详解】如图，粒子在磁场中做圆周运动，分别从P点和Q点射出；

由图知，粒子运动的半径RP＜RQ，又粒子在磁场中做圆周运动的半径知粒子运动速度vP＜vQ，故A错误，B正确；粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系（图示弦切角相等），粒子在磁场中偏转的圆心角相等，根据粒子在磁场中运动的时间：t=T，又因为粒子在磁场中圆周运动的周期，可知粒子在磁场中运动的时间相等，故C错误，D正确；故选BD。

【点睛】粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由此根据运动特征作出粒子在磁场中运动的轨迹，掌握粒子圆周运动的周期、半径的关系是解决本题的关键．

二、多选题

9.在如图(a)所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合电键S，将滑动变阻器的滑动触头P，从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图(b)所示，则（）

A. 图线甲是电压表V2示数随电流变化的图线

B. 电源内电阻的阻值为10Ω

C. 电源的最大输出功率为1．8W

D. 滑动变阻器R2的最大功率为0．9W

【答案】ACD

【解析】

【详解】A. 当滑片左移时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大；而两端的电压增大，故乙图线表示是示数的变化；图线甲表示示数的变化，故A正确；

B.由图可知，当只有接入电路时，电路中电流为0.6A，电压为3V，则由可得：

当滑动变阻器全部接入时，两电压表示数之比为，故有：

由闭合电路欧姆定律可得：

解得：

，

故B错误；

C.因当内阻等于外阻时，电源的输出功率最大，故当外阻等于5Ω时，电源的输出功率最大，故此时电流：

故电源的最大输出功率：

故C正确；

D.由B的分析可知，的阻值为5Ω，电阻为20Ω；当等效为内阻，则当滑动变阻器的阻值等于时，滑动变阻器消耗的功率最大，故当滑动变阻器阻值为10Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流：

则滑动变阻器消耗的最大功率：

故D正确。

10.某空间存在着如图（甲）所示的足够大的，沿水平方向的匀强磁场。在磁场中A、B两个物块叠放在一起，置于光滑绝缘水平地面上，物块A带正电，物块B不带电且表面绝缘。在t1=0时刻，水平恒力F作用在物块B上，使A，B由静止开始做加速度相同的运动。在A、B一起向左运动的过程中，以下说法中正确的是（    ） 

A. 图（乙）可以反映A所受洛伦兹力大小随时间t变化的关系，图中y表示洛伦兹力大小

B. 图（乙）可以反映A对B的摩擦力大小随时间t变化的关系，图中y表示摩擦力大小

C. 图（乙）可以反映A对B的压力大小随时间t变化的关系，图中y表示压力大小

D. 图（乙）可以反映B对地面的压力大小随时间t变化的关系，图中y表示压力大小

【答案】CD

【解析】

【详解】A.由于A、B由静止开始运动，因此当t＝0时，速度为零，洛伦兹力为零，故A错误；

B.由于A、B是一起匀加速运动的，且A所受洛伦兹力竖直向下，因此对于A来说是由静摩擦力提供其加速度，故其所受摩擦力不变，故B错误；

C.设水平方向匀加速为a，由于竖直方向合外力为零，因此A对B的压力大小为：

，

压力为时间t的一次函数，故C正确；

D.同理B对地面压力为：

，

也是关于t的一次函数，故D正确；

11.如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像，直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像，直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图像。将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么（ ）

A. R接到a电源上，电源的效率较高

B. R接到b电源上，电源的效率较高

C. R接到a电源上，电源的输出功率较大

D. R接到b电源上，电源的输出功率较大

【答案】BC

【解析】

【分析】

电源的效率等于电源的输出与总功率的百分比，根据欧姆定律得到，电源的效率也等于外电阻与电路总电阻之比．由电源的 U-I图象斜率大小等于电源的内阻，比较读出电源内电阻的大小，确定电源的效率关系．当电阻R与电源组成闭合电路时，电阻R的U-I图线与电源的U-I图 线的交点表示工作状态，交点坐标的乘积等于电源的输出功率．

【详解】AB．电源效率

，

由闭合电路欧姆定律

可知，b电源的内阻r较小，R接到b电源上，电源的效率较高．故A错误，B正确．

CD．当电阻R与电源组成闭合电路时，电阻R的U-I图线与电源的U-I图线的交点表示工作状态，交点的纵坐标表示电压，横坐标表示电流，两者乘积表示电源的输出功率，由图看出，R接到a电源上，电压与电流的乘积较大，电源的输出功率较大．故C正确，D错误．

【点睛】关键理解交点的物理意义，也可以根据欧姆定律研究电流与电压关系，来比较电源的输出功率．

12.如图，初速度可忽略，质量相同，电量分别为q和3q的粒子P和y，经电压为U的电场加速后，垂直进入方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，不计粒子重力，下列表述正确的是(  )

A. P和y离开电场区域时的动能相同

B. P和y在电场中运动时的加速度之比为1∶3

C. P在磁场中运动的半径较大

D. y在磁场中运动的周期较大

【答案】BC

【解析】

由动能定理，可知，当质量、电压与初速度相同情况下，电量越大，动能越多，A错误；由牛顿第二定律与相结合，则有，可知，a与q成正比，B正确；由半径公式，结合，可知，则有，得出R与成正比，C正确；由周期公式，则有T与成正比，D错误．

三、实验题(本大题共2小题,共15分)

13.有一电压表，其量程为3V，内阻约为3000Ω,要准确测量该电压表的内阻，提供的实验器材有：

电源：电动势约15V，内阻不计； 电压表：量程2V，内阻r2="2000Ω" ；

定值电阻：阻值20Ω； 定值电阻：阻值3Ω；

滑动变阻器：最大阻值10Ω，额定电流1A ； 电键一个，导线若干。

设计的一个测量电压表的内阻的实验电路图如图所示

①实验中定值电阻应选用            （或）;

②说明实验所要测量的物理量：                          和                           ；

③写出电压表内阻的计算的表达式=                .

【答案】①②电压表的示数，电压表的示数， ③

【解析】

试题分析：①电压表与的最大串联电压为,根据串联单路分压规律可知:，解得R=20Ω，所以定值电阻应选．

②、③：由欧姆定律所以，只要读出电压表的读数和电压表的读数，即可求出待测电压表的内阻；解得.

考点：本题考查了伏安法测电阻、电表的改装.

14. 为研究额定电压为2.5V的某电阻的伏安特性，所做部分实验如下：

⑴用多用电表测量该电阻的阻值，选用“×10”倍率的电阻档测量，发现指针偏转角度太小，因此需选择  倍率的电阻档(选填“×1”或“×100”)，欧姆调零后再进行测量，示数如图所示，测量值为     Ω。

⑵为描绘该电阻的伏安特性曲线（要求电压从零开始连续变化），提供的器材如下：

A．电流表A（量程2mA、内阻约30 Ω）

B．电压表V（量程3V、内阻约3kΩ）

C．滑动变阻器R1（阻值0~10kΩ、额定电流0.5A）

D．滑动变阻器R2（阻值0~10Ω、额定电流2A）

E．直流电源（电动势3V、内阻约0.2Ω），开关一个，导线若干滑动变阻器应选用       (选填器材前的字母)。

⑶图示电路中部分导线已连接，请用笔画线代替导线将电路补充完整。

【答案】(1)×100，2200 (2) D (3) 如图

【解析】

试题分析：(1) 欧姆表指针偏转的角度太小说明待测电阻阻值比较大，应该换更大倍率，所以换×100，待测阻值为刻度值乘以倍率，故待测阻值为22×100=2200Ω；（2）因测电阻的伏安特性，电路需从零开始多测几组数据，滑动变阻器用分压式接法，为调节的方便，滑动变阻器需选用阻值较小，额定电流大的，故选择R2；（3）控制电路分压式，待测电阻阻值较大，测量电路用电流表的内接法，如图所示：

考点：本题考查测量电阻的伏安特性

四、计算题

15.如图所示，电源电动势E=10 V，内阻r=0.5 Ω，标有“8 V，16 W”的灯泡恰好能正常发光，电动机M绕组的电阻R0=1 Ω，求：

（1）路端电压；

（2）电源的总功率；

（3）电动机的输出功率。

【答案】8V； 40W； 12W

【解析】

【分析】

路端电压等于灯泡两端的电压，灯泡正常发光，就等于灯泡的额定电压，再根据闭合电路欧姆定律求出通过电源的电流；由P=EI求解电源的总功率，电源的输出功率等于总功率减去内耗功率；电动机两端电压等于灯泡的额定电压，根据电源的电流和灯泡的电流求出电动机的电流，根据能量守恒求解电动机的输出功率。

【详解】（1）因为灯泡正常发光，所以有：U=U额=8V
则电源内阻的电压：U内=E-U=2V
由欧姆定律得流过电源的电流：

（2）电源的总功率：P总=EI=10×4=40W
电源的热功率为：

所以电源的输出功率：P出=P总-P损=40W-8W=32W

（3）灯泡的电流为：

电动机的电流电动机发热功率=I-I灯=2A
电动机消耗的电功率：PM=UIM=8×2=16W

电动机发热功率：

所以电动机的输出功率为：P输出=PM-P热=16-4=12W

【点睛】本题主要考查了非纯组电路的，当电动机正常工作时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路。

16.如图所示，匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的，且宽度相等均为d，电场方向在纸平面内竖直向下，而磁场方向垂直于纸面向里，一带正电的粒子从O点以速度v0沿垂直电场方向进入电场，从A点出电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的偏转位移为电场宽度的一半，当粒子从磁场右边界上C点穿出磁场时速度方向与进入电场O点时的速度方向一致，已知d、v0(带电粒子重力不计)，求：

(1)粒子从C点穿出磁场时的速度大小v；

(2)电场强度E和磁感应强度B的比值.

【答案】因为题干的结构发生了变化，所以重新生成了答案模版。下面是旧的答案，供您参考。上传之前，务必将本段和下面的所有文字全部删除干净。

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    【小题1】方向：水平向右

    【小题2】

【解析】

【详解】(1)粒子在电场中偏转时做类平抛运动，则

垂直电场方向d＝v0t，平行电场方向＝t

得vy＝v0，到A点速度为v＝v0

在磁场中速度大小不变，

所以从C点出磁场时速度大小仍为v0

(2)在电场中偏转时，出A点时速度与水平方向成45°

vy＝t＝，并且vy＝v0

得E＝

在磁场中做匀速圆周运动，如图所示

由几何关系得R＝d

又qvB＝，且v＝v0

得B＝

解得＝v0.

答案：(1)v0　(2)v0

本题考查带电粒子在复合场中的偏转，根据粒子在电场中的类平抛运动求出进入磁场是的速度，在磁场中先找圆心后求半径，根据几何关系和洛伦兹力求解

17.如图所示，在xOy平面内，以O′(0，R)为圆心，R为半径的圆内有垂直平面向外的匀强磁场，x轴下方有垂直平面向里的匀强磁场，两区域磁感应强度大小相等．第四象限有一与x轴成45°角倾斜放置的挡板PQ，P，Q两点在坐标轴上，且O，P两点间的距离大于2R，在圆形磁场的左侧0<y<2R的区间内，均匀分布着质量为m，电荷量为＋q的一簇带电粒子，当所有粒子均沿x轴正向以速度v射入圆形磁场区域时，粒子偏转后都从O点进入x轴下方磁场，结果有一半粒子能打在挡板上．不计粒子重力，不考虑粒子间相互作用力．求：

(1)磁场的磁感应强度B的大小；

(2)挡板端点P的坐标；

(3)挡板上被粒子打中的区域长度．

【答案】（1）     (2)    (3)

【解析】

【详解】（1）设一粒子自磁场边界A点进入磁场，该粒子由O点射出圆形磁场，轨迹如图甲所示，过A点做速度的垂线长度为r,C为该轨迹圆的圆心.连接AOˊ、CO，可证得ACOOˊ为菱形，根据图中几何关系可知：粒子在圆形磁场中的轨道半径r=R，

由

得：

（2）有一半粒子打到挡板上需满足从O点射出的沿x轴负方向的粒子、沿y轴负方向的粒子轨迹刚好与挡板相切，如图乙所示，过圆心D做挡板的垂线交于E点

P点的坐标为（，0 ）

（3）设打到挡板最左侧的粒子打在挡板上的F点，如图丙所示，OF=2R   ①  

过O点做挡板垂线交于G点，

②

③

④

挡板上被粒子打中的区域长度l=FE=+=⑤