安徽省定远市重点中学2018-2019学年高二上学期物理第三次月考试卷

试卷更新日期：2019-09-17 类型：月考试卷

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一、单选题

1. 如图所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是竖直平面内三个相同的半圆形光滑轨道，k为轨道最低点，Ⅰ处于匀强磁场中，Ⅱ和Ⅲ处于匀强电场中，三个完全相同的带正电小球a、b、c从轨道最高点自由下滑至第一次到达最低点k的过程中，下列说法中正确的有（）

A、在k处球b速度最大 B、在k处球c对轨道压力最大 C、球b需时最长 D、球c机械能损失最多

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2.
如图所示，M、N两平行金属板间存在着正交的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子（重力不计）从O点以速度υ沿着与两板平行的方向射入场区后，做匀速直线运动，经过时间t₁飞出场区；如果两板间撤去磁场，粒子仍以原来的速度从O点进入电场，经过时间的t₂飞出电场；如果两板间撤去电场，粒子仍以原来的速度从O点进入磁场后，经过时间t₃飞出磁场，则t₁、t₂、t₃的大小关系为（）

A、t₁=t₂＜t₃ B、t₂＞t₁＞t₃ C、t₁=t₂=t₃ D、t₁＞t₂=t₃

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3.
如图所示，a和b是从A点以相同的动能射入匀强磁场的两个带等量电荷的粒子运动的半圆形径迹，已知其半径r_a=2r_b ，则由此可知（）

A、两粒子均带正电，质量比m_a：m_b=1：4 B、两粒子均带负电，质量比m_a：m_b=1：4 C、两粒子均带正电，质量比m_a：m_b=4：1 D、两粒子均带负电，质量比m_a：m_b=4：1

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4. 如图所示，半径为R的1/4圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场的左边垂直x轴放置一线型粒子发射装置，能在0≤y≤R的区间内各处沿x轴正方向同时发射出速度相同、带正电的同种粒子，粒子质量为m，电荷量为q，不计粒子的重力及粒子间的相互作用力，若某时刻粒子被装置发射出后，经过磁场偏转击中y轴上的同一位置，则下列说法中正确的是（）

A、粒子都击中在O点处 B、粒子的初速度为 $\frac{B q R}{2 m}$ C、粒子在磁场中运动的最长时间为 $\frac{π m}{q B}$ D、粒子到达y轴上的最大时间差为 $\frac{π m}{2 q B} - \frac{m}{q B}$

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5. 如图所示，真空中有两个等量异种点电荷A、B，M、N、O是AB连线的垂线上的点，且AO＞OB．一带负电的试探电荷仅受电场力作用，运动轨迹如图中实线所示，设M、N两点的场强大小分别E_M、E_N ，电势分别为φ_M、φ_N ．下列判断中正确的是（）

A、点电荷A一定带正电 B、E_M小于E_N C、φ_M大于φ_N D、此试探电荷在M处的电势能小于N处的电势能

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6. 如图所示，一圆心为O，半径为R的圆中有两条互相垂直的直径AC和BD，电荷量均为Q的正点电荷放在圆周上，它们的位置关系关于AC对称，＋Q与O点的连线和OC间夹角为60°.两个点电荷的连线与AC的交点为P，取无穷远电势为零，则下列说法正确的是（）

A、P点的场强为0，电势也为0 B、A点电势低于C点电势 C、点电荷＋q从A到C的过程中电势能先减小后增大 D、点电荷－q在B点具有的电势能小于在D点具有的电势能

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7. 空间有一沿x轴分布的电场，其电势φ随x变化如图，下列说法正确的是（）

A、x₁和－x₁两点的电势相等 B、x₁点的电场强度比x₃点电场强度大 C、一正电荷沿x轴从x₁点移动到－x₁点，电势能一直增大 D、一负电荷沿x轴从x₁点移动到x₃点，电场力先做正功再做负功

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8. 如图所示，虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴，相交于O点，两个等量异种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M、N上，下列说法中正确的是（）

A、C，D两处电势、场强均相同 B、A，B两处电势、场强均相同 C、在虚线AB上O点的场强最大 D、带正电的试探电荷在O处的电势能小于在B处的电势能

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二、多选题

9. 如图所示，真空中存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一带电液滴从静止开始自a沿曲线acb运动到b点时，速度为零，c是轨迹的最低点。以下说法中正确的是（）

A、液滴带负电 B、液滴在C点动能最大 C、液滴运动过程中机械能守恒 D、液滴在C点机械能最大

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10. 某同学设计了一个测定列车加速度的仪器，如图所示．AB是一段圆弧的电阻，O点为其圆心，圆弧半径为r．O点下用一电阻不计的金属线悬挂着一个金属球，球的下部与AB接触良好且无摩擦．A、B之间接有内阻不计、电动势为9V的电池，电路中接有理想电流表A，O、B间接有一个理想电压表V．整个装置在一竖直平面内，且装置所在平面与列车前进的方向平行．下列说法中正确的是（）

A、从图中看到列车一定是向右加速运动 B、当列车的加速度增大时，电流表A的读数增大，电压表V的读数也增大 C、若电压表显示3V，则列车的加速度为 $\frac{\sqrt{3}}{3}$ g D、如果根据电压表示数与列车加速度的一一对应关系将电压表改制成一个加速度表，则加速度表的刻度是不均匀的

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11. 如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图．此质谱仪由以下几部分构成：粒子源N；P、Q间的加速电场；静电分析器；磁感应强度为B的有界匀强磁场，方向垂直纸面向外；胶片M．若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E．由离子源发出一质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，垂直场强方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿中心线做匀速圆周运动，而后由S点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最终打到胶片上的某点．下列说法中正确的是（）

A、P、Q间加速电压为 $\frac{1}{2} E R$ B、离子在磁场中运动的半径为 $\frac{1}{B} \sqrt{\frac{m E R}{q}}$ C、若一质量为4m、电荷量为q的正离子加速后进入静电分析器，离子不能从S射出 D、若一群离子经过上述过程打在胶片上同一点则这些离子具有相同的比荷

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12. 劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如右图所示。置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是（）

A、质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf B、质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比 C、质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为 $\sqrt{2} ： 1$ D、不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能加速 $α$ 粒子

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三、实验题

13. 某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路图。已知选用的电流表内阻 $R_{g} = 5 Ω$ 、满偏电流 $I_{g} = 25 mA$ ，当选择开关接3时为量程100V的电压表。该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心上排刻度线对应数据没有标出。

(1)、若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为；选择开关接3时其读数为；（保留3位有效数字）

(2)、为了测该多用电表电阻档的电阻和表内电源的电动势，这位同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：
①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R₁的阻值使电表指针满偏；

②将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图丙，则C处刻度应为 $Ω$ .

③计算得到多用电表内电池的电动势为V。（保留2位有效数字）

(3)、调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为 $Ω$ 。（保留2位有效数字）

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14. 有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60cm，电阻大约为6 $Ω$ ，横截面如图甲所示。

(1)、用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为mm；

(2)、现有如下器材
A．电流表（量程0.6A，内阻约为0.1 $Ω$ ）

B．电流表（量程3A，内阻约为0.03 $Ω$ ）

C．电压表（量程3V，内阻约为3 $k Ω$ ）

D．滑动变阻器（1000 $Ω$ ，0.3A）

E．滑动变阻器（15 $Ω$ ，3A）

F．蓄电池（6V，内阻很小）

G．开关，带夹子的导线若干

实验采用限流式接法，请将图丙所示的实际测量电路补充完整。电路中的电流表应选，滑动变阻器应选。（只填代号字母）

(3)、已知金属管线样品材料的电阻率为 $ρ$ ，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S，在前面实验的基础上，还需要精确测量的物理量是（所测物理量用字母表示并用文字说明）。计算中空部分截面积的表达式为S=。

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四、解答题

15. 如图所示，与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E的匀强电场(上、下及左侧无界)．一个质量为m、电量为q＝mg/E的可视为质点的带正电小球，在t＝0时刻以大小为v₀的水平初速度向右通过电场中的一点P，当t＝t₁时刻在电场所在空间中加上一如图所示随时间周期性变化的磁场，使得小球能竖直向下通过D点，D为电场中小球初速度方向上的一点，PD间距为L，D到竖直面MN的距离DQ为L/π.设磁感应强度垂直纸面向里为正．

(1)、如果磁感应强度B₀为已知量，试推出满足条件时t₁的表达式(用题中所给物理量的符号表示)

(2)、若小球能始终在电场所在空间做周期性运动．则当小球运动的周期最大时，求出磁感应强度B₀及运动的最大周期T的大小．

(3)、当小球运动的周期最大时，在图中画出小球运动一个周期的轨迹．

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16. 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差（霍尔电压），这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是c、f间建立起电场E_H ，同时产生霍尔电压U_H ．当电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，E_H和U_H达到稳定值。

(1)、设半导体薄片的宽度（c、f间距）为l，请写出U_H和E_H的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图1中c、f哪端的电势高；

(2)、已知半导体薄片内单位体积中导电的自由电荷数为n，每个电荷量为q。理论表明霍尔电压U_H的大小与I和B以及霍尔元件厚度d、材料的性质有关。试推导出U_H的表达式，并指出表达式中体现材料性质的物理量；

(3)、图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉动信号图象如图3所示。若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式。

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17. 如图所示，在竖直向下的匀强电场中有一绝缘的光滑离心轨道，一个带负电的小球从斜轨道上的A点由静止释放，沿轨道滑下（小球的重力大于所受的电场力）．

(1)、已知小球的质量为m，电量大小为q，匀强电场的场强大小为E，斜轨道的倾角为α，求小球沿斜轨道下滑的加速度的大小；

(2)、若使小球通过半径为R的圆轨道顶端的B点时不落下来，求A点距水平地面的高度h至少应为多大？

(3)、若小球从斜轨道h=5R处由静止释放．假设其能够通过B点，求在此过程中小球机械能的改变量．

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