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1、学科网（北京）股份有限公司3 35 5 届高二上学期第一次月考届高二上学期第一次月考 物理试卷物理试卷 考试时间：考试时间：7 75 5 分钟分钟 试卷满分：试卷满分：1 10000 分分 选择题选择题:本题共本题共 1 10 0 小题，共小题，共 4 46 6 分。在每小题给出的四个选项中，第分。在每小题给出的四个选项中，第 1 1-7 7 题只有一项符合题目要求，每小题只有一项符合题目要求，每小题题 4 4 分；第分；第 8 8-1010 题有多项符合题目要求，每小题题有多项符合题目要求，每小题 6 6 分，全部选对的得分，全部选对的得 6 6 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 3 3
2、 分，漏选分，漏选或有选错的得或有选错的得 0 0 分。分。一、单选题一、单选题 1关于磁场，下列认识正确的是（）A公式FBIL=说明磁感应强度 B与 F 成正比，与 IL 成反比 B磁感线总是由磁体的 N 极发出终止于磁体的 S 极 C某点的磁场方向与放在该点的小磁针 N 极所受磁场力方向一定相同 D若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零 2四个带电粒子的电荷量和质量分别为（+q，m）、（+q，2m）、（+3q，3m）、（-q，m），它们先后以相同的速度从坐标原点 O沿 x轴正方向射入一匀强磁场中，磁场方向垂直于xOy平面。不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图
3、像中，可能正确的是（）AB C D3如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁场垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时（）A磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用 B磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用 C磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用 D磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用 4如图所示，在直角坐标系 xoy 中，x轴上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为 B，磁场方向垂直于纸面向外许多质量为 m、电荷量为+q的粒子，以相同的速率 v沿纸面内，由 x轴负方向与 y轴正方向之间各个方向从原点 O 射入磁场区域不计重力及粒子间的相互作用
4、下列图中阴影部分表示带电粒子在磁场中可能经过的区域，其中 R=mv/qB，正确的图是（）辽宁省沈阳市东北育才学校2023-2024学年高二上学期10月月考物理试题学科网（北京）股份有限公司ABCD5中科院等离子体物理研究所设计制造了全超导非圆界面托卡马克实验装置（EAST），这是我国科学家率先建成的世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置。将原子核在约束磁场中的运动简化为带电粒子在匀强磁场中的运动，如图所示。磁场方向水平向右，磁感应强度大小为 B，甲粒子速度方向与磁场垂直，乙粒子速度方向与磁场方向平行，丙粒子速度方向与磁场方向间的夹角为，所有粒子的质量均为m，电荷量均为q+，且粒子的初速度
5、方向在纸面内，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则（）A甲粒子受力大小为qvB，方向水平向右 B乙粒子的运动轨迹是抛物线 C丙粒子在纸面内做匀速圆周运动，其动能不变 D从图中所示状态，经过2mqB时间后，丙粒子位置改变了2cosmvqB6如图所示，一内壁光滑、上端开口下端封闭的绝缘玻璃管竖直放置，高为 h，管底有质量为 m、电荷量为+q 的小球，玻璃管以速度 v沿垂直于磁场方向进入磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。在外力作用下，玻璃管在磁场中运动速度保持不变，小球最终从上端管口飞出，在此过程中，下列说法正确的是（）A洛伦兹力对小球做正功 B小球机械能的增加量等于 qvBh C小球相
6、对于地面做加速度不断变化的曲线运动 D小球在玻璃管中的运动时间与玻璃管的速度成反比 7在笔记本电脑的机身与显示屏的对应部位，分别装有磁体和霍尔元件。开启显示屏，磁体的磁场远离 学科网（北京）股份有限公司 霍尔元件，元件不工作，屏幕正常显示：闭合显示屏，磁体的磁场靠近使得霍尔元件工作，屏幕熄灭，电脑也休眠。如图所示，一块长为 a、宽为 c、高为 d的长方体霍尔元件，当有电流 I沿长度方向流过，且有垂直于上表面、方向向上的磁感应强度为 B 的匀强磁场作用时，元件的前、后表面间形成电势差为 U。电势差 U控制屏幕的熄灭。已知电流 I是电子定向移动形成的，电子电荷量为 e，单位体积内的电子数目为n，下
7、列说法正确的是（）A前表面的电势比后表面的高 B前后表面间的电势差为BIUned=C自由电子所受静电力的大小为eUd D自由电子所受洛伦兹力大小为eUa 8如图为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁感应强度可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（）A仅增大电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大 B仅增大电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期变大 C仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变小 D同时增大电子枪的加速电压和励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期可能不变 9某一质
8、谱仪原理如图所示，区域为粒子加速器，加速电压为1U；区域为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为1B，两板间距离为 d；区域为偏转分离器，磁感应强度为2B。今有一质量为 m、电荷量为 q 的粒子（不计重力），由静止经加速电场1U加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。下列说法正确的是（）A粒子带负电 B粒子离开加速器时的速度大小12qUvm=C速度选择器两板间的电压1122BqUUdm=D粒子在分离器中做匀速圆周运动的半径1221U mRBq=10如图所示，边长为 2a的等边三角形 ABC 区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，一束质量为 m 电荷量
9、为-q（q0）的同种带电粒子（不计重力），从 AB 边的中点，以不同速率沿不同方向射入磁场区域（均垂直于磁场方向射入），下列说法正确的是（）学科网（北京）股份有限公司 A若粒子均平行于 BC边射入，则从 BC边射出的粒子最大速率为3Bqam B若粒子均平行于 BC边射入，则从 BC边射出的粒子最小速率为34Bqam C若粒子均垂直于 AB边射入，则粒子可能从 BC边上距 B 点233a 处射出 D若粒子射入时的速率为32Bqam，则粒子从 BC 边射出的最短时间为3mBq 三、实验题三、实验题 11某同学测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率，步骤如下：（1）用 10 分度的游标卡尺测量其长
10、度如图甲所示，可知其长度为 cm；（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为 mm；（3）用如图丙所示的电路测量其电阻，正确连线后，合上开关 S，将滑动变阻器的滑片 P 移至某位置时，电压表的示数2.60VU=时，电流表的示数如图丁所示，已知电流表的内阻为18，此段圆柱体的电阻为 ，该材料的电阻率为 m。（结果均保留两位有效数字）12（1）在“伏安法测电阻”的实验中，待测电阻xR约为 200，电压表 V 的内阻约为 2k，电流表 A 的内阻约为 1，测量电路如图甲或图乙所示，电阻测量值由公式xURI=计算得出，式中 U与 I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙电路电阻的测量值分
11、别记为1xR和2xR，则 （选填“1xR”或“2xR”）更接近待测电阻的真实值；该测量值 （选填“大于”、“等于”或“小于”）待测电阻的真实值。学科网（北京）股份有限公司 （2）在“测定电源的电动势和内电阻”的实验中，备有下列器材：A待测的干电池一节 B电流表1A（量程 03mA，内阻1g10R=）C电流表2A（量程 00.6A，内阻2g0.1R=）D滑动变阻器1R（020，1.0A）E电阻箱0R（09999.9）F开关和若干导线 某同学发现上述器材中没有电压表，他想利用其中的一个电流表和电阻箱改装成一块电压表，其量程为03V，并设计了图甲所示的 a、b 两个参考实验电路（虚线框内为改装电压表
12、的电路），其中合理的是 （选填“a”或“b”）电路；此时0R的阻值应取 。如图为该同学根据合理电路所绘出的12II图象（1I为电流表1A的示数，2I为电流表2A的示数）。根据该图线可得被测电池的电动势 E V，内阻 r 。四、解答题四、解答题 13回旋加速器的工作原理如图 1 所示，置于真空中的 D 形金属盒半径为 R，两盒间狭缝的间距为 d，磁感应强度为 B 的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为 m，电荷量为q+，加在狭缝间的交变电压如图所示，电压为0U，周期2 mTqB=，一束该种粒子在0 2T时间内从 A 处均匀地飘入狭缝，其初速度视为 学科网（北京）股份有限公司 零，现不考虑粒子在
13、狭缝中的运动时间，不考虑粒子间的相互作用，不考虑粒子从最后一次加速至从引出装置射出过程的时间，求：（1）粒子获得的最大动能kmE；（2）粒子从飘入狭缝至动能达到kmE所需的总时间0t。（表达式中不能出现 T）14如图所示，两根倾斜直金属导轨 MN、PQ 平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角 37，两轨道之间的距离 L0.50m一根质量 m0.20kg 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与 ab 棒垂直的匀强磁场中在导轨的上端接有电动势 E36V、内阻 r1.6 的直流电源和电阻箱 R已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，sin370.60，co
14、s370.80，重力加速度 g10m/s2（1）若金属杆 ab 和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻 R12.0 时，金属杆 ab 静止在轨道上 如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向；（2）如果金属杆 ab 和导轨之间的摩擦不可忽略，整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感应强度大小B0.40T 的匀强磁场中，当电阻箱接入电路中的电阻值 R23.4 时，金属杆 ab 仍保持静止，求此时金属杆 ab 受到的摩擦力 f 大小及方向 15如图所示，将某正粒子放射源置于原点O，其向各方向射出的粒子速度大小均为
15、0v，质量均为m，电荷量均为q.在0yd的第一、二象限范围内分布着一个匀强电场，方向与y轴正方向相同，在2dyd的第一、二象限范围内分布着一个匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里.粒子离开电场上边缘时，能够到达的最右侧的位置为()2,d d.最终恰没有粒子从磁场上边界离开磁场.若只考虑每个粒子在电场中和磁场中各运动一次，不计粒子重力以及粒子间的相互作用.求：学科网（北京）股份有限公司 （1）电场强度E；（2）磁感应强度B；（3）粒子在磁场中运动的最长时间.学科网（北京）股份有限公司 答案及试题解析答案及试题解析 一、单选题一、单选题 1关于磁场，下列认识正确的是（）A公式FBIL=说明磁感应强度
16、 B与 F 成正比，与 IL 成反比 B磁感线总是由磁体的 N 极发出终止于磁体的 S 极 C某点的磁场方向与放在该点的小磁针 N 极所受磁场力方向一定相同 D若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零【答案】C【详解】A公式FBIL=是磁感应强度的定义式，B 的大小与 F、IL 无关，不成比例，故 A 错误；B磁感线是闭合曲线，磁感线在外部由 N 极指向 S 极，在内部由 S 极指向 N 极，故 B 错误；C某点小磁针 N 极所受磁场力方向就是某点的磁场方向，故 C 正确；D若通电导线不受磁场力，可能是导线与磁场方向相互平行，不能说明磁感应强度为零，故 D 错误。故选
17、 C。2四个带电粒子的电荷量和质量分别为（+q，m）、（+q，2m）、（+3q，3m）、（-q，m），它们先后以相同的速度从坐标原点 O沿 x轴正方向射入一匀强磁场中，磁场方向垂直于xOy平面。不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是（）AB C D 【答案】A【详解】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 2vqvBmr=则 mvrqB=根据上式可知（+q，m）和（+3q，3m）轨道半径相同，且二者的轨道半径与（-q，m）的相等，运动方向相反，（+q，2m）的轨道半径最大，故 A 正确。故选 A。3如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与
18、磁场垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时（）A磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用 B磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用 学科网（北京）股份有限公司 C磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用 D磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用【答案】C【分析】先判断电流所在位置的磁场方向，然后根据左手定则判断安培力方向；再根据牛顿第三定律得到磁体受力方向，最后对磁体受力分析，根据平衡条件判断。【详解】根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向，再根据左手定则判断安培力方向，如图：根据牛顿第三定律，电流对磁体的作用力向右下方；选取磁铁为研究对象，磁铁始终静
19、止，根据平衡条件，可知通电后桌面对磁铁的支持力变大，磁铁受到桌面的静摩擦力方向水平向左；最后再根据牛顿第三定律，磁铁对桌面的压力增大。故选 C。【点睛】本题关键先对电流分析，得到其受力方向，再结合牛顿第三定律和平衡条件分析磁体的受力情况。4如图所示，在直角坐标系 xoy 中，x轴上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为 B，磁场方向垂直于纸面向外许多质量为 m、电荷量为+q的粒子，以相同的速率 v沿纸面内，由 x轴负方向与 y轴正方向之间各个方向从原点 O 射入磁场区域不计重力及粒子间的相互作用下列图中阴影部分表示带电粒子在磁场中可能经过的区域，其中 R=mv/qB，正确的图是（）A B CD【答案
20、】D【详解】试题分析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，以x轴为边界的磁场，粒子从 x轴进入磁场后在离开，速度v与 x轴的夹角相同，根据左手定和mvRqB=，知沿 x 轴负轴的刚好进入磁场做一个圆周，沿 y 学科网（北京）股份有限公司 轴进入的刚好转半个周期，如图，在两图形的相交的部分是粒子不经过的地方，故 D 正确；考点：带电粒子在匀强磁场中的运动【名师点睛】本题考查分析和处理粒子在磁场中运动的轨迹问题，难点在于分析运动轨迹的边界，可以运用极限分析法分析 5中科院等离子体物理研究所设计制造了全超导非圆界面托卡马克实验装置（EAST），这是我国科学家率先建成的世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验
21、装置。将原子核在约束磁场中的运动简化为带电粒子在匀强磁场中的运动，如图所示。磁场方向水平向右，磁感应强度大小为 B，甲粒子速度方向与磁场垂直，乙粒子速度方向与磁场方向平行，丙粒子速度方向与磁场方向间的夹角为，所有粒子的质量均为m，电荷量均为q+，且粒子的初速度方向在纸面内，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则（）A甲粒子受力大小为qvB，方向水平向右 B乙粒子的运动轨迹是抛物线 C丙粒子在纸面内做匀速圆周运动，其动能不变 D从图中所示状态，经过2mqB时间后，丙粒子位置改变了2cosmvqB【答案】D【详解】A由于甲粒子速度方向与磁场垂直，其所受洛伦兹力为 1FqvB=根据左手定则，该力垂直于纸
22、面向里，A 错误；B由于乙粒子速度方向与磁场方向平行，所受洛伦兹力为 0，不计重力和粒子间的相互作用，则乙粒子向右做匀速直线运动，B 错误；C将丙粒子的速度沿水平与竖直方向分解 cosxvv=，sinyvv=则丙粒子的运动可以分解为在垂直纸面的平面内的匀速圆周运动与水平向右的匀速直线运动，即丙粒子向右做螺旋运动，C 错误；D根据上述分析，分运动具有等时性、等效性与独立性，则丙粒子在垂直纸面的平面内的匀速圆周运动有()2sinsinvqvBmR=，2sinRTv=学科网（北京）股份有限公司 解得 2=mTtqB=丙粒子水平向右做匀速直线运动，时间 t 内向右运动的距离为 cosxvt=解得 2c
23、osmvxqB=D 正确。故选 D。6如图所示，一内壁光滑、上端开口下端封闭的绝缘玻璃管竖直放置，高为 h，管底有质量为 m、电荷量为+q 的小球，玻璃管以速度 v沿垂直于磁场方向进入磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。在外力作用下，玻璃管在磁场中运动速度保持不变，小球最终从上端管口飞出，在此过程中，下列说法正确的是（）A洛伦兹力对小球做正功 B小球机械能的增加量等于 qvBh C小球相对于地面做加速度不断变化的曲线运动 D小球在玻璃管中的运动时间与玻璃管的速度成反比【答案】B【详解】A.根据左手定则可知，洛仑兹力跟速度方向始终相互垂直，所以洛伦兹力永不做功，故 A 错误；BC由于
24、管对球的支持力对小球做了功，小球的机械能是增加的，在竖直方向上由牛顿第二定律知 qvBmgma=解得 qvBagm=在外力作用下，玻璃管在磁场中运动速度保持不变，小球在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上洛仑兹力不变，故小球在竖直方向上做匀加速直线运动，则合速度为匀变速曲线运动，在竖直方向上由位移公式得 212hat=小球在管口的速度 yvat=小球的合速度 22yvvv=+动能的增加量 学科网（北京）股份有限公司 22k1122Emvmv=重力势能的增加量 pEmgh=机械能的增加量 pkEEEqvBh=+=故 B 正确，C 错误；D小球的实际运动可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向的
25、匀加速直线运动，竖直方向上洛仑兹力不变，由牛顿第二定律 qvBmgma=位移公式 212hat=解得 2mhtqvBmg=可知与运动速度不是反比关系，故 D 错误。故选 B。7在笔记本电脑的机身与显示屏的对应部位，分别装有磁体和霍尔元件。开启显示屏，磁体的磁场远离霍尔元件，元件不工作，屏幕正常显示：闭合显示屏，磁体的磁场靠近使得霍尔元件工作，屏幕熄灭，电脑也休眠。如图所示，一块长为 a、宽为 c、高为 d的长方体霍尔元件，当有电流 I沿长度方向流过，且有垂直于上表面、方向向上的磁感应强度为 B 的匀强磁场作用时，元件的前、后表面间形成电势差为 U。电势差 U控制屏幕的熄灭。已知电流 I是电子定
26、向移动形成的，电子电荷量为 e，单位体积内的电子数目为n，下列说法正确的是（）A前表面的电势比后表面的高 B前后表面间的电势差为BIUned=C自由电子所受静电力的大小为eUd D自由电子所受洛伦兹力大小为eUa【答案】B【详解】A电流向右，电子向左定向移动，根据左手定则，电子所受洛仑兹力垂直纸面向外，电子打在前表面，前表面电势比后表面电势低，A 错误；B根据平衡条件 UeevBc=解得 学科网（北京）股份有限公司 UBcv=IneSv=Scd=解得 BIUned=B 正确；CD自由电子所受静电力的大小为 eUFEqc=根据平衡条件 UeevBc=电子所受洛仑兹力大小为 UFec=CD 错误。
27、故选 B。二、多选题二、多选题 8如图为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁感应强度可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（）A仅增大电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大 B仅增大电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期变大 C仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变小 D同时增大电子枪的加速电压和励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期可能不变【答案】AC【详解】AB根据电子所受洛伦兹力的方向结合右手定则判断励磁线圈中电流方向是顺时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理有
28、 2012eUmv=电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有 200vev Bmr=解得 学科网（北京）股份有限公司 012mvUmreBBe=周期为 2 mTeB=可知增大电子枪加速电压，电子束的轨道半径变大，周期不变，故 A 正确，B 错误；C同理可得增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，则电子束的轨道半径变小，故 C 正确；D同时增大电子枪的加速电压和励磁线圈的电流，电流产生的磁场增强，根据2 mTeB=，可知电子做圆周运动的周期变小，故 D 错误。故选 AC。9某一质谱仪原理如图所示，区域为粒子加速器，加速电压为1U；区域为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为1B
29、，两板间距离为 d；区域为偏转分离器，磁感应强度为2B。今有一质量为 m、电荷量为 q 的粒子（不计重力），由静止经加速电场1U加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。下列说法正确的是（）A粒子带负电 B粒子离开加速器时的速度大小12qUvm=C速度选择器两板间的电压1122BqUUdm=D粒子在分离器中做匀速圆周运动的半径1221U mRBq=【答案】BD【详解】A粒子在磁场 B2中做逆时针的圆周运动，根据左手定则，粒子带正电，A 错误；B根据动能定理 2112qUmv=得粒子离开加速器时的速度大小为 12qUvm=B 正确；C粒子在速度选择器中做匀速直线运动，则
30、21UqvBqd=速度选择器两板间的电压为 1212qUUBdm=C 错误；D根据牛顿第二定律 学科网（北京）股份有限公司 22vqvBmR=得 1221U mRBq=D 正确。故选 BD。10如图所示，边长为 2a的等边三角形 ABC 区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，一束质量为 m 电荷量为-q（q0）的同种带电粒子（不计重力），从 AB 边的中点，以不同速率沿不同方向射入磁场区域（均垂直于磁场方向射入），下列说法正确的是（）A若粒子均平行于 BC边射入，则从 BC边射出的粒子最大速率为3Bqam B若粒子均平行于 BC边射入，则从 BC边射出的粒子最小速率为34Bqa
31、m C若粒子均垂直于 AB边射入，则粒子可能从 BC边上距 B 点233a 处射出 D若粒子射入时的速率为32Bqam，则粒子从 BC 边射出的最短时间为3mBq【答案】ABD【详解】A从 BC边射出的粒子速度最大时，半径最大，则如图 由几何关系 11sin30cos30RRa=解得 13Ra=根据 2vqvBmR=学科网（北京）股份有限公司 解得 max3Bqavm=选项 A 正确；B当从 BC 边射出的粒子速率最小时，半径最小，此时轨迹与 BC边相切，则 213cos3024Raa=根据 2vqvBmR=解得 min34Bqavm=选项 B 正确；C若粒子均垂直于 AB边射入，则当轨迹与
32、BC 相切时 cos30rra+=解得 tan30(23)BDra=则粒子不可能从 BC边上距 B 点233a 处射出，选项 C 错误；D 若粒子射入时的速率为32Bqam，则轨道半径 32ra=粒子从 BC边射出的时间最短时，轨迹对应的弦最短，最短弦为射入点到BC 的距离，长度为32a，则由几何关系可知，轨迹对应的圆心角为3，时间为 223mmtqBBq=选项 D 正确。故选 ABD。三、实验题三、实验题 11某同学测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率，步骤如下：学科网（北京）股份有限公司 （1）用 10 分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为 cm；（2）用螺旋测微器测量其直
33、径如图乙所示，可知其直径为 mm；（3）用如图丙所示的电路测量其电阻，正确连线后，合上开关 S，将滑动变阻器的滑片 P 移至某位置时，电压表的示数2.60VU=时，电流表的示数如图丁所示，已知电流表的内阻为18，此段圆柱体的电阻为 ，该材料的电阻率为 m。（结果均保留两位有效数字）【答案】5.04 3.700 8.0 31.7 10【详解】（1）1圆柱体的长度为 1mm5cm45.04cm10l=+=（2）2圆柱体的直径为 0.5mm3.5mm20.03.700mm50d=+=（3）3 由图可知，电流表的示数为0.32AI=，所以此段圆柱体的电阻为 12.6V0.32A88.00.32AR=4
34、该材料的电阻率为 23()21.7 10mdSRRll=12（1）在“伏安法测电阻”的实验中，待测电阻xR约为 200，电压表 V 的内阻约为 2k，电流表 A 的内阻约为 1，测量电路如图甲或图乙所示，电阻测量值由公式xURI=计算得出，式中 U与 I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙电路电阻的测量值分别记为1xR和2xR，则 （选填“1xR”或“2xR”）更接近待测电阻的真实值；该测量值 （选填“大于”、“等于”或“小于”）待测电阻的真实值。（2）在“测定电源的电动势和内电阻”的实验中，备有下列器材：A待测的干电池一节 学科网（北京）股份有限公司 B电流表1A（量程 03mA，内阻
35、1g10R=）C电流表2A（量程 00.6A，内阻2g0.1R=）D滑动变阻器1R（020，1.0A）E电阻箱0R（09999.9）F开关和若干导线 某同学发现上述器材中没有电压表，他想利用其中的一个电流表和电阻箱改装成一块电压表，其量程为03V，并设计了图甲所示的 a、b 两个参考实验电路（虚线框内为改装电压表的电路），其中合理的是 （选填“a”或“b”）电路；此时0R的阻值应取 。如图为该同学根据合理电路所绘出的12II图象（1I为电流表1A的示数，2I为电流表2A的示数）。根据该图线可得被测电池的电动势 E V，内阻 r 。【答案】1xR 大于 b 990 1.48（1.451.55 之
36、间均可）0.86（0.851.05 之间均可）【详解】（1）1由于 V200010200 xRR=A2002001xRR=所以选择图甲所示的电路来测量较准确，即1xR更接近待测电阻的真实值；学科网（北京）股份有限公司 2根据 xURI=可知，由于电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压，所以电阻的测量值偏大；（2）3电源的电动势为 1.5V，电压表的量程为 3V 即可，则应把电流表1A与电阻箱串联组成电压表；如果用电流表2A，则改装后的电压表量程太大，读数误差也较大，所以比较合理的是 b 电路；4根据欧姆定律可得 110()3VggIRR+=解得 0113V990ggRRI=5由图 b 所示的电
37、路可知，在闭合电路中有 1211012()()()gEUIIrI RRIIr=+=+整理得 121010ggrEIIRRrRRr=+由图所示的纵轴截距和斜率可得 3101.48 10 AgERRr=+310(1.40 1.10)100.450.10grRRr=+联立解得 1.48VE 6由上小题两式可联立解得 0.86r 四、解答题四、解答题 13回旋加速器的工作原理如图 1 所示，置于真空中的 D 形金属盒半径为 R，两盒间狭缝的间距为 d，磁感应强度为 B 的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为 m，电荷量为q+，加在狭缝间的交变电压如图所示，电压为0U，周期2 mTqB=，一束该种粒子
38、在0 2T时间内从 A 处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零，现不考虑粒子在狭缝中的运动时间，不考虑粒子间的相互作用，不考虑粒子从最后一次加速至从引出装置射出过程的时间，求：（1）粒子获得的最大动能kmE；（2）粒子从飘入狭缝至动能达到kmE所需的总时间0t。（表达式中不能出现 T）学科网（北京）股份有限公司 【答案】（1）2222q B Rm；（2）202BRmUqB【详解】（1）粒子运动半径为 R时，依据牛顿第二定律，结合洛伦兹力提供向心力，则有 2mvqvBR=且 2km12Emv=解得 222km2q B REm=（2）粒子被加速 n次到达动能为kmE，则 km0EnqU=由 0(1)2T
39、tn=2 mTqB=解得 2002BRmtUqB=14如图所示，两根倾斜直金属导轨 MN、PQ 平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角 37，两轨道之间的距离 L0.50m一根质量 m0.20kg 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与 ab 棒垂直的匀强磁场中在导轨的上端接有电动势 E36V、内阻 r1.6 的直流电源和电阻箱 R已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，sin370.60，cos370.80，重力加速度 g10m/s2（1）若金属杆 ab 和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻 R12.0 时，金属杆 ab 静止在轨道
40、上 如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；学科网（北京）股份有限公司 如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向；（2）如果金属杆 ab 和导轨之间的摩擦不可忽略，整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感应强度大小B0.40T 的匀强磁场中，当电阻箱接入电路中的电阻值 R23.4 时，金属杆 ab 仍保持静止，求此时金属杆 ab 受到的摩擦力 f 大小及方向 【答案】1）0.30T 0.24T 垂直于轨道平面斜向下（2）0.24N 沿轨道平面向下【详解】（1）设通过金属杆 ab 的电流为 I1，根据闭合电路欧姆定律可知：I1=E/（R1+r）设磁感应强度为 B
41、1，由安培定则可知金属杆 ab 受安培力沿水平方向，金属杆 ab 受力如答图 1 对金属杆 ab，根据共点力平衡条件有：B1I1L=mgtan 解得：=030T 根据共点力平衡条件可知，最小的安培力方向应沿导轨平面向上，金属杆 ab 受力如答图 2 所示 设磁感应强度的最小值为 B2，对金属杆 ab，根据共点力平衡条件有：B2I1L=mgsin 解得：=0.24T 根据左手定则可判断出，此时磁场的方向应垂直于轨道平面斜向下（2）设通过金属杆 ab 的电流为 I2，学科网（北京）股份有限公司 根据闭合电路欧姆定律可知：I2=E/（R2+r）假设金属杆 ab 受到的摩擦力方向沿轨道平面向下，根据共
42、点力平衡条件有:BI2L=mgsin+f 解得：f=0.24N 结果为正，说明假设成立，摩擦力方向沿轨道平面向下 15如图所示，将某正粒子放射源置于原点O，其向各方向射出的粒子速度大小均为0v，质量均为m，电荷量均为q.在0yd的第一、二象限范围内分布着一个匀强电场，方向与y轴正方向相同，在2dyd的第一、二象限范围内分布着一个匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里.粒子离开电场上边缘时，能够到达的最右侧的位置为()2,d d.最终恰没有粒子从磁场上边界离开磁场.若只考虑每个粒子在电场中和磁场中各运动一次，不计粒子重力以及粒子间的相互作用.求：（1）电场强度E；（2）磁感应强度B；（3）粒子在磁场
43、中运动的最长时间.【答案】(1)202mvqd(2)()012 mvqd+(3)()03 232dv【详解】(1)粒子离开电场上边缘时,能够到达最右侧位置的粒子是沿x轴正方向发射的粒子,对此粒子,有2,xd yd=,由类平抛运动基本规律得 0 xv t=，21,2qEyatam=，联立可得202mvEqd=.(2)沿x轴正方向发射的粒子射入磁场时,有02dv t=，2yvdt=联立可得0yvv=，22002yvvvv=+=,方向与水平方向成45斜向右上方,根据题意知该粒子的运动轨迹恰与磁场上边界相切,其余粒子均不能达到2yd=边界,学科网（北京）股份有限公司 由几何关系可知22RRd+=,由2vqvBmR=，得mvRqB=，联立可得()012 mvBqd+=.(3)粒子运动的最长时间对应最大的圆心角,运动轨迹经过()2,d d且恰与磁场上边界相切的粒子,其轨迹对应的圆心角最大，由几何关系可知圆心角270=,粒子运动的周期2 mTqB=，()03 23342dtTv=.