湖北省黄冈市黄州区一中2020届高三物理月考一试卷【会员独享】 13页

湖北省黄冈市黄州区一中2020届高三月考一物理试卷 ‎ 一． 选择题（每小题5分，共50分，每小题有一个或多个正确答案）‎ ‎1．如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是电阻可忽略不计的电感线圈，那么 A．合上S，A、B一起亮，然后A变暗后熄灭 B．合上S，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮 C．断开S，A立即熄灭，B由亮变暗后熄灭 D．断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭 解析：合上S，由于自感的作用，电感L阻碍了电流从L上流过，那么等A、B应该同时变亮，因为L的直流电阻为零，则最后要将A灯短路掉，因此，瞬间过后，灯A变暗，最后熄灭，A对；断开S时，由于自感作用，电感产生的自感电动势加在灯A的两端，灯A要闪亮一下再熄灭，而B灯直接熄灭，则D对。‎ 答案：AD ‎2．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为UP和UQ，则 A．正电荷的电量大于负电荷的电量 B．正电荷的电量小于负电荷的电量 C．EP＞EQ，UP＞UQ D．EP＜EQ，UP＜UQ 解答：从图可以看出P点的电场线的密集程度大于Q点的密集程度，说明正电荷电量比负电荷的电量多，A正确，且P点的场强大于Q点的场强（也可以根据电场的叠加原理来理解），因电场线的方向由P指向Q，而沿电场线的方向电势逐渐降低， P点的电势高于Q点的电势，故C正确。‎ 答案AC ‎3．‎ 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1＝20 ，R2＝30 ，C为电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则（ ）‎ A.交流电的频率为0.02 Hz B.原线圈输入电压的最大值为200 V C.电阻R2的电功率约为6.67 W D.通过R3的电流始终为零 解析：根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02s、频率为50赫兹，A错。由图乙可知通过R1的电流最大值为Im＝‎1A、根据欧姆定律可知其最大电压为Um＝20V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V、B错；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R3和电容器，D错；根据正弦交流电的峰值和有效值关系并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为I＝、电压有效值为U＝Um/V，电阻R2的电功率为P2＝UI＝W、C对。‎ 答案：C ‎4．如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，闭合开关S，增大可变电阻R的阻值后，电压表示数的为变量为△U。在这个过程中，下列判断正确的是（　C　）‎ A．电阻R1两端的电压减小，减小量等于△U B．电容器的带电量减小，减小量等于C△U C．电压表的示数U和电流表的示数I的比值变大 D．电压表示数变化量△U和电流表示数变化量△I的比值增大 解析：根据串联分压原理知电压表示数增大，且DU=DUR1+DUr，知DUR1Q2，且Q1带负电，Q2带正电，所以M点电势高于N点电势，且N点电场强度为零，M点电势为零，AC正确。‎ 答案：AC ‎9．粒子回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D型金属盒的半径为R，两金属盒间的狭缝很小，磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频率交流电的频率为f，加速电压的电压为U，若中心粒子源处产生的质子质量为m，电荷量为+e，在加速器中被加速。不考虑相对论效应，则下列说法正确是（ ）‎ A．不改变磁感应强度B和交流电的频率f，该加速器也可加速a粒子 B．加速的粒子获得的最大动能随加速电场U增大而增大 C．质子被加速后的最大速度不能超过2pRf D．质子第二次和第一次经过D型盒间狭缝后轨道半径之比为 解析：质子被加速获得的最大速度受到D型盒最大半径制约，um=2pR/T=2pRf，C正确；圈子旋转频率为，与被加速粒子的荷质比有关，所以A错误；粒子被加速的最大动能Ekm=mum2/2=2mp2R2f2，与电压U无关，B错误；因为运动半径R=mu/Bq，nUq=mu2/2，知半径比为，D正确。‎ 答案：CD ‎10．如图所示，有一垂直于纸向外的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，其边界为一边长L的正三角形（边界上有磁场）ABC为三角形的三个顶点。今有一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以速度从AB边上的某点P既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入，然后从BC边上某点Q射出。若从P点射入的该粒子能从Q点射出，则（ ）‎ A． B．‎ C． D．‎ 解析：运动的带电粒子圆心必在AB之上，画出运动轨迹如图所示，由半径公式有粒子做圆周运动的半径为，当粒子运动的圆心位于对称中心O1时，粒子正好与AC、BC边相切，由几何关系知PB满足，A正确；平行向右移动参考圆O1，与CB交点最远时的Q点到AB的距离为半径R ，所以，D正确。‎ 答案：AD 二．实验题 ‎11．（8分）某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻Rx（标称阻值为180Ω）的电流随其两端电压变化的特点。‎ ‎ 实验器材：多用电表，电流表A（0－50mA，内阻约15Ω），电压表V（5V，内阻约20kΩ），电源E（6V直流电源，内阻可忽略不计），滑动变阻器R（最大阻值为20Ω），定值电阻R0（100Ω），电阻箱（99.9Ω）、开关K和导线若干。‎ ‎①该小组用多用表的“×‎1”‎倍率的挡位测热敏电阻在室温下的阻值，发现表头指针偏转的角度很小；为了准确地进行测量，应换到 倍率的挡位；如果换档后就用表笔连接热敏电阻进行读数，那么欠缺的实验步骤是： ，补上该步骤后，表盘的示数如图所示，则它的电阻是 Ω 。‎ ‎②该小组按照自己设计的电路进行实验。实验中改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从0开始逐渐增大到5V，作出热敏电阻的I-U图线，如右下图所示。‎ 请在所提供的器材中选择必需的器材，在方框内画出该小组设计的电路图。‎ ‎0‎ ‎1 2 3 4 5 ‎ ‎40‎ ‎80‎ U/V ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎50‎ I/ mA ‎③‎ 分析该小组所画出的I-U图线，说明在电流比较大的情况下热敏电阻的阻值随电流的增大而　　　　　　；分析其变化的原因可能是　　　　　　‎ ‎。‎ ‎④请提出一个简单的实验方法，说明你对变化原因的判断是正确的。‎ 解析：‎ Rx R E K ‎①“×10 ”（1分）；两表笔直接接触，调节欧姆表的调零旋钮，使指针指在“0Ω”处（或重新进行欧姆档的调零）（1分）；200（200～205都给分）。（1分）‎ ‎②.测量电路（电流表内接不给分）（2分）；供电电路（用限流接法不给分）（2分）‎ ‎③减小（2分），这是由于电流较大时，通电生热，使热敏电阻的温度升高，阻值变小。（1分）‎ ‎12．（8分）‎ 答案：‎ 三．计算题（请写出主要的解题步骤与依据，有数值的标明单位）‎ ‎ P（a，-b）‎ x y O v0‎ ‎13．（10分）如图所示，在真空中的一直角坐标系xOy平面内，有一个质量为m、电量为+q的粒子（不计重力），从原点O沿y轴正方向以初速度v0射入，为了使此粒子能够沿圆弧轨道通过定点P（a，-b）， 可以在坐标系xOy平面内的某点固定一带负电的点电荷，若静电力常数为k.求：该点电荷的电量Q 解析：在图中O¢处固定一个带负电的点电荷Q，使粒子在库仑力作用下绕O¢做匀速圆周运动，其轨道半径为R.‎ 由图知q =2a， （1分） ，（1分）‎ ‎，（1分）‎ ‎， （1分）‎ ‎；（1分）‎ 由牛顿第二定律得：，（2分）‎ 解以上各式得：（1分）‎ ‎14．（12分）如图所示，足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平面内，导轨间距为l，b、c两点间接一阻值为R的电阻。ef是一水平放置的导体杆，其质量为m、有效电阻值为R，杆与ab、cd保持良好接触。整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。现用一竖直向上的力拉导体杆，使导体杆从静止开始做加速度为的匀加速运动，上升了h高度，这一过程中bc间电阻R产生的焦耳热为Q，g为重力加速度，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用。求：‎ b a F d c f e R ‎⑴导体杆上升到h过程中通过杆的电量；‎ ‎⑵导体杆上升到h时所受拉力F的大小；‎ ‎⑶导体杆上升到h过程中拉力做的功。‎ 解析（1）感应电量 根据闭合电路的欧姆定律 根据电磁感应定律，得 ‎（2）设ef上升到h时，速度为v1、拉力为F，根据运动学公式，得 根据牛顿第二定律，得 根据闭合电路的欧姆定律，得 综上三式，得 ‎（3）由功能关系，得 ‎15．（15分）如图所示为圆形区域的匀强磁场，磁感应强度为B、方向垂直纸面向里，边界跟y轴相切于坐标原点Ｏ． Ｏ点处有一放射源，沿纸面向各方向射出速率均为的某种带电粒子，带电粒子在磁场中做圆周运动的半径是圆形磁场区域半径的两倍．已知该带电粒子的质量为、电荷量为，不考虑带电粒子的重力．‎ ‎（1）推导带电粒子在磁场空间做圆周运动的轨道半径；‎ ‎（2）求带电粒子通过磁场空间的最大偏转角；‎ ‎（3）沿磁场边界放置绝缘弹性挡板，使粒子与挡板碰撞后以原速率弹回，且其电荷保持不变．若从Ｏ点沿x轴正方向射入磁场的粒子速度已减小为，求该粒子第一次回到Ｏ点经历的时间．‎ 解析：（1）带电粒子进入磁场后，受洛伦兹力作用，由牛顿第二定律得：‎ ‎ ‎ ‎（2）设粒子飞出和进入磁场的速度方向夹角为，则 x是粒子在磁场中轨迹的两端点的直线距离．x最大值为2R，对应的就是最大值．且2R=r 所以 ‎（3）当粒子的速度减小为时，在磁场中作匀速圆周运动的半径为 故粒子转过四分之一圆周，对应圆心角为时与边界相撞弹回，由对称性知粒子经过四个这样的过程后第一次回到Ｏ点，亦即经历时间为一个周期．‎ 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期．‎ 所以从O点沿x轴正方向射出的粒子第一次回到O点经历的时间是 ‎16．Q E P O y x （16分）如图所示，在坐标系xoy平面内，在x＝0和x＝L之间的区域中分布着垂直纸面向里的匀强磁场和沿x轴正方向的匀强电场，磁场的下边界PQ与x轴负方向成45°，磁感应强度大小为B，电场的上边界为x轴，电场强度大小为E。一束包含着各种速率的比荷为的粒子从Q点垂直y轴射入磁场，一部分粒子通过磁场偏转后从边界PQ射出，进入电场区域，带电粒子重力不计。‎ ‎（1）求能够从PQ边界射出磁场的粒子的最大速率；‎ ‎（2）若一粒子恰从PQ的中点射出磁场，求该粒子射出电场时的位置坐标和粒子从Q点射入磁场到射出电场的过程中所经历的时间。‎ 解答：（1）粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 qvB＝ 可知R越大则粒子速率越大，故最大半径 Rm＝L 联立解得最大熟练 vm＝ ‎②粒子恰从PQ的中点射出磁场，可知 R ′ ＝ 粒子在磁场中做匀速圆周运动的速率为 v ′ ＝ 粒子竖直向下射出磁场，在磁场中运动时间为 t1＝ T＝ 粒子从出磁场后到进入电场前运动时间为 t2＝ 在电场中 a＝ ＝at32 y＝v ′ t3‎ 联立解得 y＝ 故射出点坐标为 （0，－）‎ 粒子从Q点射入磁场到射出电场历时 t＝t1＋t2＋t3＝（＋1）＋