广东省吴川市第一中学高三物理周练(4)试题粤教版
一、单项选择题（本题共4小题，每小题5分,共20分。在每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题意）
1．如图1所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为θ。整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中，金属杆ab 垂直导轨放置，当杆中通有从a 到b 的恒定电流I 时，金属杆ab 刚好静止。则( )
图1
A ．磁场方向竖直向上
B ．磁场方向竖直向下
C ．ab 受安培力的方向平行导轨向上
D ．ab 受安培力的方向平行导轨向下
解析：安培力的方向总是既垂直于电流方向也垂直于磁场方向，由题意可知，金属杆要静止于光滑导轨上，所受安培力的方向必水平向右，C 、D 错误。再由左手定则可判定磁场方向应为竖直向上，A 正确B 错误。
答案：A
2如图2是示波管的工作原理图：电子经电场加速后垂直于偏转电场方向射入偏转电场，若加速电压为U 1，偏转电压为U 2，偏转电场的极板长度与极板间的距离分别为L 和d ，y 为电子离开偏转电场时发生的偏转距离。取“单位偏转电压引起的偏转距离”来描述示波管的灵敏度，即y U 2
(该比值越大则灵敏度越高)，则下列哪种方法可以提高示波管的灵敏度
( )
图2
A ．增大U 1
B ．增大U 2
C ．减小L
D ．减小d
解析：由y ＝12·eU 2md (L v 0)2＝eU 2L 22d ·2eU 1＝U 2L 24U 1d 可以看出，灵敏度y U 2＝L 24U 1d
与U 2无关，增大L 或减小U 1、d 时可提高灵敏度，D 正确。
答案：D
3电荷量为q ＝1×10－4
C 的带正电小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向
且方向始终不变的电场，电场强度E的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图3所示。若重力加速度g取10 m/s2，则物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别是( )
图3
A．m＝1 kg，μ＝0.2 B．m＝1.5 kg，μ＝0.13
C．m＝0.5 kg，μ＝0.2 D．m＝0.5 kg，μ＝0.4
解析：由题图乙可知，在前2 s内物体的加速度a＝1 m/s2，后2 s内物体处于平衡状态，再结合两图并利用牛顿第二定律有qE1－μmg＝ma，qE2＝μmg，利用图中的数据可解得m＝1 kg，μ＝0.2，A正确。
答案：A
4.有两根长直导线a、b互相平行放置，如图8所示为垂直于导线的截面图。在图示的平面内，O点为两根导线连线ab的中点，M、N为ab的中垂线上的两点，它们与a、b的距离相等。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流，已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比。则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是( )
图4
A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同
B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反
C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零
D．若在N点放一小磁针，静止时其北极沿ON指向O点
解析：直线电流产生的磁场的磁感线是以导线为圆心的同心圆，由此可知直线电流a 在M点处产生的磁场方向垂直于aM向下，在N点处产生的磁场方向垂直于aN向上；直线电流b在M点处产生的磁场方向垂直于bM向下，在N点处产生的磁场方向垂直于bN向上，又由于两导线中电流大小相同，故它们在M、N两点处产生的磁场大小都相等，再由场的叠加可得M点处磁场方向垂直于MN向下，N点处磁场方向垂直于MN向上，且大小相等，A错误，
B正确。在MN的中点O，两电流产生的磁场等值反向，O点磁场为零，C错误。放在磁场中的小磁针静止时N极指向所在处磁场的方向，由上述分析可知其应指向与MN垂直向上的方向，D错误。
答案：B
二、双项选择题（本题共5小题，每小题7分，共35分。在每小题给出的四个选项中均有两个选项符合题意）
5.如图5所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即U ab＝U bc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知( )
图5
A．三个等势面中，a的电势最高
B．带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大
C．带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大
D．带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小
解析：由轨迹的弯曲情况，电场力应指向曲线凹侧，且与等势面
垂直(电场线垂直该处等势面)，由于正电荷的受力方向与场强方向一
致，故可画出电场线方向，如图所示。顺着电场线方向电势降低，故
A项对。如果由P到Q，速度或位移与力的方向夹角小于90°做正功，
电势能减小，动能增大；反之，如果由Q到P，速度或位移与力的方
向夹角大于90°做负功，电势能增大，动能减小，故B项对，C项错。P处等势面比Q处密，等势面密处场强大，电荷在P点受的电场力大，加速度就大，故D错。
答案：AB
6.A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球。两块金属板接在如图6所示的电路中。电路中的R1为光敏电阻，R2为滑动变阻器，R3为定值电阻。当R2的滑动触头P在a端时闭合开关S。此时电流表和电压表
的示数分别为I和U，带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ，电源电动势E和内阻r一定。则以下说法正确的是( )
图6
A ．若将R 2的滑动触头P 向b 端移动，则I 不变，U 增大
B ．保持滑动触头P 不动，用更强的光照射R 1，则I 增大，U 增大
C ．保持滑动触头P 不动，用更强的光照射R 1，则小球重新达到稳定后θ角减小
D ．保持滑动触头P 不动，用更强的光照射R 1，则U 的变化量的绝对值与I 的变化量的绝对值的比值不变
解析：由电路图知滑动变阻器R 2与电容器串联后与光敏电阻并联，在稳定的状态下无电流通过R 2，故滑动R 2的滑片对电路无影响，A 错误。当用更强的光照射R 1时，R 1的阻值减小，外电路的总电阻减小，则电路中的电流增大，内电压增大，路端电压减小，B 错误。由于R 3为定值电阻，故电流增大时其两端电压增大，从而R 1两端电压即电容器两端电压减小，板间电场减弱，小球所受电场力减小，由小球受力及平衡条件知其重新平衡时θ角减小，C
正确。由闭合电路欧姆定律U ＝E －Ir 知ΔU ΔI
＝－r 是一定值，D 正确。 答案：CD
7.一个电子只在电场力作用下从a 点运动到b 点的轨迹如图7中虚线所示，图中一组平行实线可能是电场线也可能是等势面，下列说法中正确的是( )
图7
A ．如果实线是电场线，则a 点的电势比b 点的电势高
B ．如果实线是等势面，则a 点的电势比b 点的电势高
C ．如果实线是电场线，则电子在a 点的电势能比在b 点的电势能大
D ．如果实线是等势面，则电子在a 点的电势能比在b 点的电势能大
解析：由于在曲线运动中合外力方向总是指向运动轨迹的内侧，可知电子所受电场力的方向指向轨迹的右下方。当实线是电场线时，电场力方向水平向右，由于电子带负电，则电场线方向向左，而沿电场线方向电势是降低的，即a 点电势低于b 点电势，又因为负电荷在电势越高处电势能越小，故电子在a 点的电势能大，A 错误C 正确。若实线是等势面时，电场线与其垂直只能沿竖直方向，即电子所受电场力的方向一定是竖直向下的，同理可判定此时a 点电势高，电子在a 点的电势能小，B 正确D 错误。
答案：BC
8．在如图8所示的电路中，E 为电源的电动势，r 为电源的内电阻，R 1、R 2为可变电阻。在下列叙述的操作中，可以使灯泡L 的亮度变暗的是( )
图8
A ．仅使R 1的阻值增大
B ．仅使R 1的阻值减小
C ．仅使R 2的阻值增大
D ．仅使R 2的阻值减小
解析：由“串反并同”可知要使灯泡变暗，则要求与其串联(包括间接串联)的器件阻值增大或与其并联(包括间接并联)的器件阻值减小，故A 、D 正确B 、C 错误。
答案：AD
9.如图9所示，回旋加速器D 形盒的半径为R ，所加磁场的磁感应强度为B ，用来加速质量为m 、电荷量为q 的质子，质子从下半盒的质子源由静止出发，加速到最大能量E 后，由A 孔射出。则下列说法正确的是( )
图9
A ．回旋加速器不能无限加速粒子
B ．增大交变电压U ，则质子在加速器中运行时间将变短
C ．回旋加速器所加交变电压的频率为2mE πmR
D ．下半盒内部质子的轨道半径之比(由内到外)为1∶3∶ 5
解析：回旋加速器加速粒子时，粒子在磁场中运动的周期必须等于所加交变电压的周期，而粒子被加速到速度足够大时必须考虑相对论效应，即粒子的速度越大时质量越大，而粒子
在磁场中运动周期与质量有关：T ＝2πm qB
，这样就不能保证粒子运动的周期等于加速电压的周期了，A 正确。增大加速电压时，粒子每次被加速时获得的能量增大，粒子在磁场中回旋半径的增加变快，粒子在电场中被加速的次数减少，在磁场中回旋的圈数减少，运动时间减
少，B 正确。当粒子从加速器射出时，其轨道半径等于D 形盒的半径，由Bqv m ＝m v m 2R 、E ＝12
mv m 2、
f ＝1T ＝qB 2πm 可得f ＝2mE 2πmR ，C 错误。由Bqv m ＝m v k 2R k 、12mv k 2＝kqU 可得R k ＝1B 2mkU q
∝k ，而在下半盒内粒子被加速的次数k 依次是2、4、6…，故轨道半径之比应是1∶2∶3…，D 错误。
答案：AB
三、实验题(本题共1小题，共13分，把答案填在题中横线上或按要求做答)
10．(11分)用下列器材，测定小灯泡的额定功率。
A ．待测小灯泡：额定电压6 V ，额定功率约为5 W ；
B ．电流表：量程1.0 A ，内阻约为0.5 Ω；
C ．电压表：量程3 V ，内阻5 kΩ；
D ．滑动变阻器R ：最大阻值为20 Ω，额定电流1 A ；
E ．电源：电动势10 V ，内阻很小；
F ．定值电阻R 0(阻值10 kΩ)；
G ．开关一个，导线若干。
要求：(1)实验中，电流表应采用________接法(填“内”或“外”)；滑动变阻器应采用________接法(填“分压”或“限流”)。
(2)在方框中画出实验原理电路图。
(3)实验中，电压表的示数调为________V 时，即可测定小灯泡的额定功率。
解析：(1)小灯泡的额定电流为I ＝P U ＝56 A ，正常发光时的电阻为R ＝U I
＝7.2 Ω，由于电压表量程小于小灯泡的额定电压，实验时需先与定值电阻串联以扩程，则有R R L ＋R ≈2.7 V，满足小灯泡正常发光时的要 求，故控制电路可以采用限流式，当然也可以使用分压式。 (2)电路如图所示 (3)由于定值电阻的阻值等于电压表内阻的二倍，则电压表两端电压等于总电压的三分之一。 答案：(1)外 限流(分压也可) (2)见解析 (3)2 四、解答题（本大题共2小题，共32分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位） 11．(14分)如图10甲所示，A 、B 表示真空中水平放置的相距为d 的平行金属板，长为L ，两板加电压后板间可视为匀强电场，图乙表示一周期性变化的交变电压。t ＝0时，将图乙中交变电压加在A 、B 两板上，此时恰好有一质量为m 、电荷量为q 的粒子在两板中央沿平行两板中线以速度v 0射入电场。若此粒子离开电场时恰能以平行A 、B 两板的速度飞出，求： 图10 (1)A 、B 两板上所加交变电压的频率应满足的条件； (2)该交变电压U 0的取值范围(忽略粒子的重力) 解析：(1)由于粒子水平方向匀速运动，故穿过两板时间为t ＝L v 0。离开电场时恰能以平行A 、B 两板的速度飞出，则竖直速度分量为零，则它在电场中运动时间必为交变电压周期 的整数倍，即t ＝nT (n ＝1,2,3，…)。交变电压的频率应为f ＝1T ＝nv 0L (n ＝1,2,3，…)。 (2)一个周期内，粒子的侧向位移为 y ＝2×12a (T 2)2＝qU 0md (T 2)2＝14·qU 0md (L nv 0 )2 欲刚好不打在板上且水平射出，必须d 2 ≥ny 所以得U 0≤2nd 2mv 02qL 2(n ＝1,2,3，…)。 答案：(1)f ＝nv 0L (n ＝1,2,3，…) (2)U 0≤2nd 2mv 02qL 2(n ＝1,2,3，…) 12．(18分)如图11所示，两端开口、内壁光滑绝缘直管质量为M ，中央有绝缘隔板，放在光滑水平面上。中央隔板两侧有带等量正负电荷小球A 、B ，质量均为m ，带电量均为q 。处在磁感应强度为B ，方向竖直向下的匀强磁场中，不计二者间库仑力。现给系统垂直直管的水平初速度v 0，设以后运动过程中小球始终在管内。 求： 图11 (1)小球的最大速度v m ； (2)小球向右离开初位置的最远距离x m ； (3)两球相距的最远距离y m 。 解析：对系统，不考虑内弹力作用，两带电小球受到磁场的洛伦兹力。设两小球垂直管向速度为v x ，沿管向速度为v y 。在沿管方向上，受到的洛伦兹力分力为qBv x ，两球在管内反向运动v y ；分别受到垂直管向的洛伦兹力qBv y ，使管系统向右减速，速度一直减到零。两球沿管向速度由0增到最大v m ，此时管向右运动到最远处。以后，小球受向左的洛伦兹力qBv m 系统返回，做周期性往复运动。 (1)对系统，两球从初位置向右运动到最远时，两球速度最大v m ，管速度减为零，仅内弹力做功(洛伦兹力不做功)，系统机械能守恒，有： 12(M ＋2m )v 02＝122mv m 2，v m ＝v 0M ＋2m 2m 。 (2)两球从初位置向右运动到最远过程中，对一个球，沿管方向上，受到的洛伦兹力分力的平均值大小为qB v x ，依动量定理有qB v x t 1＝mv m 。 根据对称性知，小球离开初位置的最远距离 x m ＝v x t 1＝mv m qB ＝mv 0qB M ＋2m 2m 。 (3)两球从初位置向右运动到最远过程中，对系统，在垂直管方向上，弹力是系统内力， 外力是两球垂直管向的洛伦兹力分力，其平均值大小为qB v y 根据系统的动量定理，有： －2qB v y t 1＝(M ＋2m )0－(M ＋2m )v 0 根据对称性知，两球相距最远距离 y m ＝4v y t 1＝2M ＋2m v 0 qB 。 答案：(1)v 0M ＋2m 2m (2)mv 0qB M ＋2m 2m (3)2M ＋2m v 0 qB