1、- 1 -2018-2019 学年度上学期第三次月考高二物理试题全卷满分 100 分，考试时间 90 分钟。请在答题卷上作答。一、选择题(共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。第 1-7 小题单项选择题，第 8-12 小题多项选择题。) 1.如图所示，、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，处于匀强磁场中，和处于匀强电场中，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，下列说法正确的是（ ）A 在 K 处球 a 速度最大B 在 K 处球 b 对轨道压力最大C 球 b 需要的时间最长D 球 c 机械能损失最多2.如图所
2、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 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 t3B t2 t1 t3C t1=t2=t3D t1 t2=t3- 2 -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 ra=2rb
3、，则由此可知（ ）A 两粒子均带正电，质量比 ma mb=14B 两粒子均带负电，质量比 ma mb=14C 两粒子均带正电，质量比 ma mb=41D 两粒子均带负电，质量比 ma mb=414.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
4、处B 粒子的初速度为C 粒子在磁场中运动的最长时间为D 粒子到达 y 轴上的最大时间差为 5.如图所示， A、 B 是真空中的两个等量异种点电荷， M、 N、 O 是 AB 连线的垂线上的点，且AO OB.一带负电的试探点电荷仅受电场力作用，运动轨迹如图中实线所示， M、 N 为轨迹和垂线的交点，设 M、 N 两点的场强大小分别 EM、 EN，电势分别为 M 、 N ，取无穷远为零电势下列说法中正确的是( )- 3 -A 点电荷 A 一定带正电B EM小于 ENC M ND 该试探点电荷在 M 处的电势能小于 N 处的电势能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 A
5、C 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 0B 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7.空间有一沿 x 轴分布的电场，其电势 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点电场强度小C 一正电荷沿 x 轴从 x1点移动到 x1点，电
6、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 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( )- 4 -A A、 B 两处电势、场强均相同B C、 D 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 处的电势能大于在 B 处的电势能9.某同学设计了一个测定列车加速度的仪器，如图所示 AB 是一段圆弧形的电阻， O 点为其圆心，圆弧半径为 r.O 点下方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
7、好且无摩擦 A、 B 之间接有内阻不计、电动势为 9 V 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有( )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 3 V，则列车的加速度为 gD 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10.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
8、 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( )- 5 -A P、 Q 间加速电压为 ERB 离子在磁场中运动的半径为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
9、在胶片上同一点则这些离子具有相同的比荷11.如图空间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 滴在 c 点动能最大C 若液滴所受空气阻力不计，则机械能守恒D 液滴在 c 点机械能最大12.劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如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质量为 m、电荷量为+ q，在
10、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 2RfB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 ：1- 6 -D不改变磁感应强度 B 和交流电频率 f，该回旋加速器的最大动能不变三、实验题(共 2 小题，共 13 分) 13.在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，如图为电表的电路图已知选用的电流表内阻 Rg10 、满偏电流 Ig10 mA，当选择开关接 3 时为量程 250 V 的电压表该多用电表表盘如图甲所示，下排刻度均匀， C 为
11、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)若指针在图甲所示位置，选择开关接 1 时其读数为_；选择开关接 3 时其读数为_(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：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；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乙，则 C 处刻度应为_ .计算得到多用电表内电池的电动势为_ V(保留两位有效数字)(3)调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图甲所示位置，则待测电阻的阻值为_.(保留两位有效数字)14.有一
12、根细长而均匀的金属管线样品，长约为 60 cm，电阻大约为 6 ，横截面如图甲所示- 7 -（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 0.6 A，内阻约 0.1 ）B电流表（量程 3 A，内阻约 0.03 ）C电压表（量程 3 V，内阻约 3 k）D滑动变阻器（1 750 ，0.3 A）E滑动变阻器（15 ，3 A）F蓄电池（6 V，内阻很小）G开关一个，带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选 ，滑动变阻器应选 （只填代号字母）（3）请将图丙所示的实际测量电路补充完整（4）已知金属管线样品材料的电阻
13、率为 ，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横截面积 S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是 （所测物理量用字母表示并用文字说明）计算中空部分横截面积的表达式为 S= 四、计算题(共 3 小题 ，每小题 13 分，共 39 分) 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 t0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
14、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- 8 -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/.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甲，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
15、 a、 b 间通以电流 I 时，另外两侧 c、 f 间产生电势差，这种现象称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 EH，同时产生霍尔电势差 UH，当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时， EH和 UH达到稳定值， UH的大小与 I 和 B 以及霍尔元件厚度 d之间满足关系式 UH RH ，其中比例系数 RH称为霍尔系数，其值仅与霍尔元件的材料性质有关- 9 -(1)已知半导体薄片的宽度( c、 f 间距)为 L，请写出 UH和 EH的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图甲中 c、 f 哪端的电势高；(2)已知半导体薄片内单位体积中
16、导电的电子数为 n，电子的电荷量为 e，请推导出霍尔系数RH的表达式(通过横截面积 S 的电流 I nevS，其中 v 是导电电子定向移动的平均速率)；(3)图乙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冲信号图象如图丙所示，若在时间 t 内，霍尔元件输出的脉冲数目为 P，请推导出圆盘转速 N 的表达式17.如图所示，在竖直向下的匀强电场中有一绝缘的光滑轨道，一个带负电的小球从斜轨上的 A 点由静止释放，沿轨道滑下，已知小球的质量为 m，电荷量为 q，匀强电场的
17、场强大小为 E，斜轨道的倾角为 ，圆轨道半径为 R，小球的重力大于所受的电场力(1)求小球沿轨道滑下的加速度的大小；(2)若使小球通过圆轨道顶端的 B 点，求 A 点距水平地面的高度 h1至少为多大；(3)若小球从斜轨道 h25 R 处由静止释放假设其能通过 B 点求在此过程中小球机械能的改变量 - 10 -答案解析1.【答案】C【解析】对 a 小球受力分析可知， ，所以 ；对 b 球受力分析可得， ，所以 ；对 c 球受力分析可知 ，所以 ；由于 a 球在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒； b 球受到的电场力对小球做负功，到达最低点时的速度的大小最小，所以 b 球的
18、运动的时间也长，所以A 错误，C 正确； c 球受到的电场力对小球做正功，到达最低点时球的速度大小最大，所以 c球的机械能增加， c 球对轨道压力最大，所以 B 错误，D 错误.2.【答案】A【解析】设极板长度为 L，粒子在电场与磁场中做匀速直线运动，运动时间 t1= ，粒子在电场中做类平抛运动，可分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的匀加速运动，运动时间由水平分运动决定 t2= =t1；粒子在磁场中做圆周运动，运动路程 s L，洛伦兹力对粒子不做功，速率 不变，运动时间t3= =t1=t2；则 t1=t2 t3，故 A 正确，B、C、D 错误.3.【答案】D【解析】两粒子进入磁场后均向下偏
19、转，可知在 A 点受到洛伦兹力均向下，由左手定则可知，四指所指的方向与粒子的运动方向相反，所以这两个粒子均带负电；根据洛伦兹力提供向心力，得： ，得： ， P 是粒子的动量大小由动能和动量之间的关系有： P= ，得：a 粒子动量为： Pa= b 粒子动量为： Pb= 由题意有： = = = - 11 -联立得： =41，故 D 正确4.【答案】D【解析】A、由题意，某时刻发出的粒子都击中的点是 y 轴上同一点，由最高点射出的只能击中(0， R)，则击中的同一点就是(0， R)，所以 A 选项错误B、从最低点射出的也击中(0， R)，那么粒子做匀速圆周运动的半径为 R，由洛伦兹力提供向心力得：
20、qvB m ，则速度 v ，所以选项 B 错误C、偏转角最大的时间最长，显然从最低点射出的粒子偏转 90，时间最长，时间t T ，所以选项 C 错误D、从最高点直接射向(0， R)的粒子时间最短，则最长与最短的时间差为 t t ，所以选项 D 正确5.【答案】B【解析】根据曲线运动中轨迹和受力的关系可知，受力指向轨迹的内侧，则点电荷 B 带正电，故 A 选项错误；根据等量异种点电荷电场线和等势线的分布情况可知， N 处的电场线密，场强强， N 处的电势高，故 B 选项正确，C 选项错误；负电荷在电势高的地方电势能小，D 选项错误6.【答案】D【解析】 Q 在 P 点产生的场强方向向右， Q 在
21、 P 点产生的场强方向也向右，根据叠加原理可知 P 点的场强不为 0，故 A 错误 AC 连线是等量异种点电荷电场中一条等势线，故A、 C 两点的电势相等，故 B 错误 AC 连线是等量异种点电荷电场中一条等势线，点电荷 q从 A 到 C 的过程中电势能不变故 C 错误根据顺着电场线方向电势降低，结合电场线的分布情况可知， B 点的电势高于 D 点电势，由电势能公式 Ep q 分析可知：点电荷 q 在 B 点的电势能小于在 D 点具有的电势能故 D 正确7.【答案】D【解析】电势的正负表示大小，由图可知， x1的电势是正值， x1点电势是负值，故 x1点的电势比 x1点的电势高，故 A 错误；
22、图象的斜率等于场强大小，由图可知， x1处的斜率比 x3处的斜率大，故 x1点的电场强度比 x3点电场强度大，故 B 错误；电荷的电势能为 E q ，一正电荷从电势高处向电势低处移动，电势能减小，即一正电荷沿 x 轴从 x1点移动到 x1点，电势能一直减小，故 C 错误； x1处的电势低于 x2处的电势，故电场由 x2处指向 x1处， x2处- 12 -的电势高于 x3处的电势，故电场由 x2处指向 x3处，一负电荷沿 x 轴从 x1点移动到 x3点，受到的电场力先向右，后向左，即电场力的方向先与位移相同，后与位移相反，故电场力先做正功再做负功，故 D 正确8.【答案】BD【解析】根据顺着电场
23、线方向电势降低，结合等量异种电荷电场线、等势面分布对称性特点可知， A、 B 场强相同， A 点电势高故 A 错误根据等量异种电荷等势面分布可知： CD 是一条等势线， C、 D 两处电势相等由电场分布的对称性可知： C、 D 两处的场强相同故 B 正确根据电场线疏密表示场强的大小可知，在 AB 之间， O 点场强最小故 C 错误 O 点电势高于 B 点电势，正试探电荷在 O 处电势能大于在 B 处电势能故 D 正确9.【答案】CD【解析】小球所受的合力水平向右，知列车向右做加速运动或向左做减速运动故 A 错误小球的加速度 a gtan ，当加速度增大时， 增大， BC 段电阻增大，因为总电阻
24、不变，所以电流不变， BC 段电压增大故 B 错误当电压表为 3 V 时，知 BC 段的电阻是总电阻的三分之一，则 30，则 a gtan 30g.故 C 正确根据 a gtan 知， a 与 不成正比关系，因为电流不变，电压表示数的大小与电阻成正比，BC 段电阻与 成正比，所以 a 与电压表示数的关系不成正比，所以加速度表的刻度不均匀故 D 正确10.【答案】ABD【解析】直线加速过程，根据动能定理，有： qU mv2电场中偏转过程，根据牛顿第二定律，有： qE m磁场中偏转过程，根据牛顿第二定律，有： qvB m由解得： U ER，故 A 正确；由上解得： r ，故 B 正确；由式，只要满
25、足 R ，所有粒子都可以在弧形电场区通过；由式，比荷不同的粒子从小孔 S 进入磁场的粒子速度大小一定不同，故 C 错误；由解得： r ，打到胶片上同一点的粒子的比荷一定相等；由式，比荷相同，故粒子的速度相同，故 D 正确；- 13 -11.【答案】ABD【解析】从图中可以看出，带电粒子由静止开始向下运动，说明重力和电场力的合力向下，洛伦兹力指向弧内，根据左手定则可知，液滴带负电，故 A 正确；从 A 到 C 的过程中，重力和电场力都做正功，洛伦兹力不做功，动能增大，从 C 到 B 的过程中，重力和电场力都做负功，洛伦兹力不做功，动能减小，所以液滴在 C 点动能最大，故 B 正确；液滴除重力做功
26、外，还有电场力做功，机械能不守恒，故 C 错误；除重力以外的力做的功等于机械能的变化量，从 A 到 C 的过程中，电场力都做正功，洛伦兹力不做功，机械能增大，从 B 到 C 的过程中，电场力都做负功，洛伦兹力不做功，机械能减小，所以液滴在 C 点机械能最大，故 D 正确.12.【答案】ACD【解析】质子出回旋加速器的速度最大，此时的半径为 R，则 = 所以最大速度不超过2fR 故 A 正确根据 ，知 = ，则最大动能 ，与加速的电压无关，据此可知，不改变磁感应强度 B 和交流电频率 f，该回旋加速器的最大动能不变，故 B 错误，D 正确粒子在加速电场中做匀加速运动，在磁场中做匀速圆周运动，根据
27、 知，质子第二次和第一次经过 D 形盒狭缝的速度比为 ，根据 r= ，则半径比为 ，故 C正确13.【答案】(1)6.90 mA 173 V (2)150 1.5 (3)67【解析】(1)接 1 为电流表，满偏 10 mA，则读数为 6.90 mA；接 3 为电压表，满偏 250 V，则读数为 173 V (2)电阻箱的电阻为 Rx1001 105 150 ，由闭合电路欧姆定律得 E I2Rx1.5 V (3)设待测电阻为 R，则 E I( Rx R)，则 R Rx150 67 .14.【答案】（1）1.1250.001（2）A E （3）如图所示- 14 -（4）管线的长度 L 【解析】（1
28、）螺旋测微器的读数等于 1 mm+0.0112.5 mm=1.125 mm（2）电路中的电流大约为 I= A=0.5 A，所以电流表选择 A待测电阻较小，若选用大电阻滑动变阻器，测量误差角度，所以滑动变阻器选择 E（3）待测电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，所以电流表采取外接法滑动变阻器可以采用限流式接法，也可以采用分压式接法（4）还需要测量的物理量是管线长度 L，根据 R= ，则 S= ，则中空部分的截面积 S= S= 15.【答案】(1) t1 (2)(3)【解析】当小球进入电场时： mg Eq 将做匀速直线运动(1)在 t1时刻加入磁场，小球在时间 t0内将做匀速圆周运动，圆周运动周期为
29、 T0，如图- 15 -若竖直向下通过 D 点，由图分析可知必有以下两个条件：t0 T0PF PD R 即： v0t1 L Rqv0B0所以： v0t1 Lt1 (2)小球运动的速率始终不变，当 R 变大时， T0也增加，小球在电场中的运动的周期 T 增加，在小球不飞出电场的情况下，当 T 最大时有：DQ2 R2B0T0 由图分析可知小球在电场中运动的最大周期：T8 T0(3)如图16.【答案】(1) UH EHL c 端的电势高(2)RH- 16 -(3)N【解析】(1)由场强与电势差关系知 UH EHL.导体或半导体中的电子定向移动形成电流，电流方向向右，实际是电子向左运动由左手定则判断，
30、电子会偏向 f 端，使其电势低，同时相对的 c 端电势高(2)由题意得： UH RH 解得： RH UH EHL 当电场力与洛伦兹力平衡时，有 eEH evB得： EH vB又有电流的微观表达式： I nevS将、带入得：RH vBL vL (3)由于在时间 t 内，霍尔元件输出的脉冲数目为 P，则有： P mNt圆盘转速为： N .17.【答案】(1) (2) R (3)3 qER【解析】(1)由牛顿第二定律有( mg qE)sin ma 得：a .(2)球恰能过 B 点有：mg qE m 由动能定理，从 A 点到 B 点过程，则有：(mg qE)(h12 R) mv 0由解得 h1 R.(3)因电场力做负功，导致机械能减少，电势能增加，则增加量： E qE(h22 R) qE(5R2 R)3 qER.由能量守恒定律得机械能减少，且减少量为 3qER.
