学海导航高三考试题物理考卷三答案

2012届高三月考试题·广东(三)物 理(考试范围：电场、电路、磁场)命题：华附在线学习中心(爱学网)学海导航·2012届高三月考试题·广东(三)·物理本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．共100分，考试用时50分钟．第Ⅰ卷(选择题 共46分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分. 在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得4分，有选错或不答的得0分．)1.场是一种客观存在的特殊物质，尽管我们看不到、摸不着，但它确确实实的存在着，电场就是其中的一种，若在电场中的某点放一个试探电荷，其电荷量为q ，受到的电场力为F ，则该点的电场强度为E ＝F q，下列说法正确的是( D ) A ．若移去试探电荷，则该点的电场强度为0B ．若试探电荷的电荷量变为4q ，则该点的场强变为4EC ．若放置到该点的试探电荷变为－2q ，则场中该点的场强大小不变，但方向相反D ．若放置到该点的试探电荷变为－2q ，则场中该点的场强大小方向均不变【解析】 电场中某点的电场强度只取决于电场本身，与试探电荷无关，故选D.2.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图所示的电路图．当开关S 接通后，将看到的现象是( C )A ．弹簧向上收缩B ．弹簧被拉长C ．弹簧上下跳动D ．弹簧仍静止不动【解析】 如图所示，通电后，弹簧的每一圈都相当于一个环形电流，且各圈的电流绕向相同．任取其中两圈，其相邻两侧一定形成相异极性，因此互相吸引(或者，也可把任意两圈的相邻各段，看做两个同向电流而相互吸引)．弹簧的各圈互相吸引后，弹簧收缩，下端脱离水银面，使电路断开．电路断开后，弹簧中的电流消失，磁场作用失去，弹簧在自身重力及弹力作用下下落．于是，电路又接通，弹簧又收缩……如此周而复始，弹簧上下跳动．C 项正确．3.一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示．根据表中所提供的数据，计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时，通过电热水器的电流约为( A )A.6.8A B ．0.15A C ．4.4A D ．0.23A【解析】 由P ＝UI 可知，该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为：I ＝P U ＝1500220A ≈6.8A ，故选项A 正确．4.美国物理学家劳伦斯于1932年发明了回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一大步．图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A 、C 板间．带电粒子从P 0处以速度v 0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D 形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动．对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是( C )A ．带电粒子每运动一周被加速两次B ．带电粒子每运动一周P 1P 2＝P 2P 3C ．加速粒子的最大速度与D 形盒的尺寸有关D ．加速电场方向需要做周期性的变化【解析】 由图可以看出，带电粒子每运动一周被加速一次，A 错误；由R ＝m v qB和Uq ＝12m v 22－12m v 21可知，带电粒子每运动一周，电场力做功都相同，动能增量都相同，但速度的增量不相同，故粒子圆周运动的半径增加量不相同，B 错误；由v ＝qBR m可知，加速粒子的最大速度与D 形盒的半径R 有关，C 正确；由题图可知，加速电场方向恒定不变，故D 错误．二、双项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全选对的得6分，只选1个且正确得3分，错选、不选得0分．)5.如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线，A、B是这条直线上的两点，一带正电粒子仅在电场力作用下，以速度v A经过A点向B点运动，经过一段时间后，粒子以速度v B经过B点，且v A与v B方向相反，则( BD )A．A点的场强一定大于B点的场强B．A点的电势一定小于B点的电势C．粒子在A点的动能一定小于在B点的动能D．粒子在A点的电势能一定小于在B点的电势能【解析】电场线的疏密表示场强的大小，一条电场线无法判断场强的大小，A错；由于v B与v A反向，所以电场线方向由B→A，顺着电场线电势越来越低，B正确；根据功能关系得：粒子从A→B电场力做负功，电势能增大，动能减小，所以C错D对．6.如图所示的电路图中，C1＝2C2，R1＝2R2，电源内阻不计．下列说法中正确的是( AD )A．开关处于断开状态，电容器C1所带的电荷量大于C2所带的电荷量B．开关处于断开状态，a点电势低于b点的电势C．开关处于接通状态，电容器C1所带的电荷量小于C2所带的电荷量D．在闭合开关的瞬间，电容器上电荷量减少引起的放电电流的方向为a→b【解析】开关断开时，电容器两端的电压相等，均为电源的电动势，根据Q＝CU可知，A选项正确；开关断开时，a接电源正极，b接电源负极，所以φa>φb，B错误；开关接通时，电阻R1与R2串联，电路中有电流，C1与R2并联，C2与R1并联，C2两端的电压为C1两端电压的2倍，所以两电容器所带的电荷量相等，C错误；由于开关断开时，C1、C2带的电荷量多，开关接通时带的电荷量少，两个电容器均要放电，所以放电电流的方向为a→b，故D选项正确．7.如图所示，在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球，另一端固定于O点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b.不计空气阻力，则( AB )A．小球带正电B．电场力跟重力平衡C．小球在从a点运动到b点的过程中，电势能减小D．小球在运动过程中机械能守恒【解析】由于小球在竖直平面内做匀速圆周运动，速率不变化，由动能定理，外力做功为零，绳子拉力不做功，电场力和重力做的总功为零，所以电场力和重力的合力为零，电场力跟重力平衡，B正确．由于电场力的方向与重力方向相反，电场方向又向上，所以小球带正电，A正确．小球在从a点运动到b点的过程中，电场力做负功，由功能关系得，电势能增加，C不正确．在整个运动过程中，除重力做功外，还有电场力做功，小球在运动过程中机械能不守恒，D不正确．8.在地面附近，存在着一有界电场，边界MN 将某空间分成上下两个区域Ⅰ、Ⅱ，在区域Ⅱ中有竖直向上的匀强电场，在区域Ⅰ中离边界某一高度由静止释放一质量为m 的带电小球A ，如图甲所示，小球运动的v －t 图象如图乙所示，已知重力加速度为g ，不计空气阻力，则( BC )A ．在t ＝2.5s 时，小球经过边界MNB ．小球受到的重力与电场力之比为3∶5C ．在小球向下运动的整个过程中，重力做的功与电场力做的功大小相等D ．在小球运动的整个过程中，小球的机械能与电势能总和先变大再变小【解析】 由速度图象可知，带电小球在区域Ⅰ与区域Ⅱ中的加速度之比为3∶2，由牛顿第二定律可知：mg F －mg＝3∶2，所以小球所受的重力与电场力之比为3∶5，B 正确．小球在t ＝2.5s 时速度为零，此时下落到最低点，A 错．由动能定理可知，重力与电场力的总功为零，故C 正确．因小球只受重力与电场力作用，所以小球的机械能与电势能总和保持不变，D 错．9.高温超导限流器作为一种有效的短路电流限制装置，在发生短路故障时，能够迅速将短路电流限制到可接受的水平，可以大大提高电网的稳定性，改善供电的可靠性和安全性．高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示，超导部件有一个超导临界电流I c ，当通过限流器的电流I >I c 时，将造成超导体失超，从超导态(电阻为零)转变为正常态(一个纯电阻)，以此来限制电力系统的故障电流．已知超导部件的正常态电阻为R 1＝3Ω，超导临界电流I c ＝1.2A ，限流电阻R 2＝6Ω，小电珠L 上标有“6V,6W”的字样，电源电动势E ＝8V ，内阻r ＝2Ω，原来电路正常工作，现L 突然发生短路，则( BC )A ．短路前通过R 1的电流为23A B ．短路后超导部件将由超导状态转化为正常态C ．短路后通过R 1的电流为43A D ．短路后通过R 1的电流为2A【解析】 小电珠L 上标有“6V ,6W ”，该电珠的电阻R L ＝U 2/P ＝6Ω，短路前由于电路正常工作，电路的总电阻为R ＝R L ＋r ＝6Ω＋2Ω＝8Ω，总电流为I ＝E /R ＝1A ，所以短路前通过R 1的电流为I 1＝1A ，选项A 错误；当L 突然短路后，电路中电流为I ＝E /r ＝4A>I c ＝1.2A ，超导部件由超导态转变为正常态，则此时电路中总电阻为R ′＝R 1R 2R 1＋R 2＋r ＝4Ω，总电流I ′＝E /R ′＝2A ，短路后通过R 1的电流为I 1′＝43A ，故选项B 、C 正确．第Ⅱ卷(非选择题 共54分)三、非选择题(本题共3小题，共54分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位．)10.(18分)(1)利用实验室的斜面小槽等器材装配图甲所示的装置．钢球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动．每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下，钢球在空中做平抛运动的轨迹是一定的，设法用铅笔描出小球经过的位置，通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹．①某同学在安装实验装置和进行其余的操作时都准确无误，他在分析数据时所建立的坐标系如图乙所示．他的错误之处是 将斜槽末端点作为坐标原点(3分) .②该同学根据自己所建立的坐标系，在描出的平抛运动轨迹图上任取一点(x ，y )，运用公式v 0＝x g 2y求小球的初速度v 0，这样测得的平抛初速度值与真实值相比 偏大(3分) .(填“偏大”、“偏小”或“相等”)(2)如图，现用如下器材设计一个既能测待测电阻的阻值，又能测量电源电动势的实验．A ．待测电阻R x (约100Ω)B ．电流表A(量程100mA ，内阻约2Ω)C ．电阻箱R 0(最大阻值999.9Ω)D ．电压表V(量程3V ，内阻约10kΩ)E ．滑动变阻器R (最大阻值100Ω)F ．电源E (电动势约3V ，内阻未知)G ．单刀单掷开关S 和单刀双掷开关S 1各一个，导线若干①如图甲所示是小明设计的部分测量电路，请你将此电路补充完整，使实验可以完成． 答图如下：(4分)②下面是小明用完整的电路测R x 的实验步骤，请你写下剩下的步骤．a ．将滑片移至滑动变阻器阻值最大处，闭合开关S ；b ． 将S 1扳到位置1，移动滑动变阻器的滑片到适当位置，读出电流(或电压)表示数I (或U )(2分) ；c ． 将S 1扳到位置2，保持R 不变，调节R 0，使电流(或电压)表示数仍为I (或U )，读出R 0的值(2分) .③在测出电阻R x 的值后，小明继续测电源的电动势和内电阻，图乙是根据测量数据用描点法作出的路端电压U 与电流I 的关系图线，则电源电动势为 2.96(2分) V ，内电阻为 10(2分) Ω.【解析】 (1)①小球平抛运动的起点在斜槽末端正上方小球球心所在处，该同学的错误在于他将斜槽末端点作为坐标原点．②这样建坐标系后，坐标y 值测量偏小，由v 0＝xg 2y求出的小球的初速度v 0将比真实值偏大．11.(18分)如图所示，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC ，其下端(C 端)距地面高度h ＝0.8m.有一质量为m ＝500g 的带电小环套在直杆上，正以某一速度沿杆匀速下滑，小环离开杆后正好通过C 端的正下方P 点．(g 取10m/s 2)求：(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向；(2)小环在直杆上匀速运动时速度的大小；(3)小环运动到P 点的动能．【解析】 (1)小环在直杆上的受力情况如图所示．由平衡条件得：mg sin45°＝Eq cos45°(2分)得mg ＝Eq (1分)离开直杆后，只受mg 、Eq 作用，则2mg ＝ma (2分)a ＝2g ＝102m/s 2≈14.1m/s 2(1分)方向与杆垂直斜向右下方45°.(2分)(2)设小环在直杆上运动的速度为v 0，离杆后经t 秒到达P 点，则竖直方向：h ＝v 0sin45°·t ＋12gt 2(2分) 水平方向：v 0cos45°·t －12qE m t 2＝0(2分) 解得：v 0＝gh 2＝2m/s(2分) (3)由动能定理得：E k P －12m v 20＝mgh (2分) 可得：E k P ＝12m v 20＋mgh ＝5J.(2分)12.(18分)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v 0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 、v 0(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E B. 【解析】 (1)粒子在电场中偏转时做类平抛运动，则垂直电场方向d ＝v 0t (2分) 平行电场方向d 2＝v y 2t (2分) 得v y ＝v 0，到A 点速度为v ＝2v 0(2分)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2v 0.(2)在电场中偏转时，出A 点时速度与水平方向成45°v y ＝qE m t ＝qEd m v 0，并且v y ＝v 0(2分) 得E ＝m v 20qd(2分)在磁场中做匀速圆周运动，如图所示 由几何关系得R ＝2d (2分)又q v B ＝m v 2R，且v ＝2v 0(2分) 得B ＝m v 0qd(2分) 解得E B＝v 0(2分)。