北京市密云二中2011-2012学年高三12月月考物理试题

一、单选题

1. 难度：压轴

 相距为d、半径为r（r比d小得多）的两个相同绝缘金属球A、B带有大小相等的电荷量，两球之间相互吸引力大小为F。现用绝缘装置把第三个半径与A、B球相同且不带电的绝缘金属球C先后与A、B两球接触后移开。这时，A、B两球之间相互作用力的大小是（        ）

A.           B.           C.          D.

2. 难度：压轴

  如图所示，将一个半径为r的不带电的金属球放在绝缘支架上，金属球的右侧放置一个电荷量为Q的带正电的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离也为r。由于静电感应在金属球上产生感应电荷。设静电力常量为k。则关于金属球内的电场以及感应电荷的分布情况，以下说法中正确的是（      ）

A．金属球内各点的场强都是零

B．感应电荷在金属球球心处激发的电场场强，方向向右

C．金属球的右端带有正电荷，左端带有负电荷

D．金属球右侧表面的电势高于左侧表面

3. 难度：压轴

  如图，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为E_a ，方向与ab连线成60°角，b点的场强大小为E_b ，方向与ab连线成30°角。关于a、b两点的场强E_a、E_b及电势_a、_b的关系，有(         )

A. E_a＝3E_b ，_a＞_b         B. E_a＝3E_b ，_a＜_b

C. E_a＝E_b ，_a＜_b            D. E_a＝E_b ，_a＜_b

4. 难度：压轴

 显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束

将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以

产生磁场，使电子束发生偏转。设垂直纸面向外的磁场方

向为正方向，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移

动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是（       ）

5. 难度：压轴

 如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中。P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点（重力不计），则从开始射入到打到上板的过程中 (        )

A．它们运动的时间t_Q＞t_p  

B．它们所带的电荷量之比q_p∶q _Q=1∶2

C．它们的电势能减小量之比△Ep∶△E_Q=1∶2

D．它们的动能增量之比△E_{K P}∶△E_{K Q}=1∶2 

6. 难度：压轴

 传感器是把非电学物理量（如位移、压力、流量、声强等）转换成电学量的一种元件。如图所示为一种电容传感器，电路可将声音信号转化为电信号。电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜。若声源S发出频率恒定的声波使a振动,则a在振动过程

中（       ）

A. a、b板之间的电场强度不变

B. a、b板所带的电荷量不变

C. 电路中始终有方向不变的电流

D. 向右位移最大时，电容器的电容最大

7. 难度：压轴

 如图所示，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器的极板N与静电计相接，极板M接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在两板相距一定距离d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度。在整个实

验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将

使静电计指针张角变大（    ）

A．将M板向下平移

B．将M板沿水平向右方向靠近N板

C．在M、N之间插入云母板（介电常数ε>1）

D．在M、N之间插入金属板，且不和M、N接触

8. 难度：压轴

 如图所示，空间中有两个点电荷Q₁和Q₂，在两电荷所在平

面上有a、b、c、d四点，其中a、b位于电荷连线的延长线上， c

点位于两电荷连线的中点，d点位于两电荷连线的垂直平分线上。

则以下判错误的是 （          ）

A．若a点的电场强度为零，则说明Q₁和Q₂为异种电荷，且|Q₁| < |Q₂|

B．若c点的电势为零，则说明Q₁和Q₂是异种电荷，且|Q₁|＝|Q₂|

C．若b点的电场强度为零，则说明Q₁和Q₂是同种电荷，且|Q₁| > |Q₂|

D．无论两电荷是同种电荷还是异种电荷，d点的电场强度都不可能为零

9. 难度：压轴

 如图甲所示，一条电场线与Ox轴重合，取O点电势为零，Ox方向

上各点的电势φ随x变化的情况如图乙所示。若

在O点由静止释放一电子，质子仅受电场力的作

用，则正确的是（       ）

A．电子将沿x负方向运动            B．电子的电势能将变小

C．电子运动的加速度恒定         D．电子运动的加速度增大

10. 难度：压轴

 在光滑绝缘的水平面上，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B。A球的带电量为+2q，B球的带电量为-3q，组成一带电系统，如图所示。虚线MP为AB两球连线的垂直平分线，虚线NQ与MP平行且相距4L。最

初A和B分别静止于虚线MP的两侧，距MP的距离均为L，且A

球距虚线NQ的距离为3L。若视小球为质点,不计轻杆的质量，在虚

线MP，NQ间加上水平向右的匀强电场E后，则带电系统从开始运

动到速度第一次为零B球电势能的变化量 (         )

A．B球电势能增加了8 Eq L    B．B球电势能增加了6 Eq L 

C．A球电势能增加了6Eq L    D．A球电势能增加了8Eq L

11. 难度：压轴

 如图所示，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 （         ）

A．磁场方向一定是竖直向上 

B．磁场方向竖直向上时，磁场的磁感应确定最小

C．ab受安培力的最小值为 

D．ab受安培力的最小值为 

12. 难度：压轴

 如图所示，两平行、正对金属板水平放置，使上面金属板带上一定量正电荷，下面金属板带上等量的负电荷，再在它们之间加上垂直纸面向里的匀强磁场。一个带电性质未知的带电粒子以某一初速度v₀沿垂直于电场和磁场的方向从两金属板左端中央射入后向上偏转。若带电粒子所受重力可忽略不计，仍按上述方式将带电粒子射入两板间，下列措施中一定不能使粒子进入两板间后向下偏转的是（      ）

A．仅增大带电粒子射入时的速度

B．仅增大两金属板所带的电荷量

C．仅减小射入粒子所带电荷量

D．仅改变射入粒子电性

13. 难度：压轴

 如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场

边界d点垂直于磁场方向射入，沿曲线dpa打到屏MN上的a点，

通过pa段用时为t。若该微粒经过p点时，与一个静止的不带电微

粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上。两个微粒所受重

力均忽略。新微粒运动的 （        ）

A．轨迹为pb，至屏幕的时间将小于t      B．轨迹为pc，至屏幕的时间将大于t

C．轨迹为pb，至屏幕的时间将等于t     D．轨迹为pa，至屏幕的时间将大于t

14. 难度：压轴

 有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图。在图示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线的中垂线上，且与O点的距离相等。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段M N上各点的磁感应强度的说法中正确的是  （      ）

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M N上各点的磁感应强度都不可能为零

D. 在线段M N上有两个点的磁感应强度为零

15. 难度：压轴

 如图所示，在竖直虚线MN和之间区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子（不计重力）以初速度v₀由A点进入这个区域，带电粒子沿直线运动，并从C点离开场区。如果撤去磁场，该粒子将从B点离开场区；如果撤去电场，该粒子将从D点离开场区。则下列判断正确的是 （         ）

A．该粒子由B、C、D三点离开场区时的动能相同

B．该粒子由A点运动到B、C、D三点的时间均不相同

C．匀强电场的场强E与匀强磁场的磁感应强度B之比

D．若该粒子带负电，若电场方向竖直向下，则磁场方向垂直于纸面向外

16. 难度：压轴

 如图所示，带电平行金属板相互正对水平放置，两板间存在着水平方向的匀强磁场。带电液滴a沿垂直于电场和磁场的方向进入板间后恰好沿水平方向做直线运动，在它正前方有一个静止在小绝缘支架上不带电的液滴b。带电液滴a与液滴b发生正碰，在极短的时间内复合在一起形成带电液滴c，若不计支架对液滴c沿水平方向的作用力，则液滴离开支架后  (      )

A．液滴一定带正电       B．一定做直线运动

C．一定做匀速圆周运动   D． 一定做匀变速曲线运动

17. 难度：压轴

 如图所示圆区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和带电量都相同的带电粒子，以不相等的速率，沿着相同的方向，对准圆心Ｏ射入匀强磁场中，又都从该磁场中射出，这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短，若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则下列说法中正确的是 (       )

Ａ．速率较大的粒子运动通过磁场后偏转角一定越大

Ｂ．速率较大的粒子运动半径一定大，周期也一定大

Ｃ．运动时间较长的，在磁场中通过的路程较长

Ｄ．运动时间较长的，在磁场中偏转的角度一定大

二、计算题

18. 难度：压轴

 如图所示，空间不但有重力场（重力加速度为g），还有电场强为E的匀强电场和感应场强为B匀强磁场，三者的方向如图所示。有一个质量为m的小球在竖直面内能够以速率v做匀速圆周运动，求（1）小球的带电性质和电量分别是怎样的（2）小球做匀速圆周运动的轨道半径是多大？

19. 难度：压轴

 如图所示，两根足够长的光滑平行导轨与水平面成θ=60°角，导轨间距为L。将直流电源、电阻箱和开关串联接在两根导轨之间。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m的导体棒MN垂直导轨水平放置在导轨上，导体棒与两根导轨都接触良好。重力加速度为g。（1）若磁场方向垂直导轨平面向上，当电阻箱接入电路的电阻为R₁时，闭合开关后，导体棒MN恰能静止在导轨上。请确定MN中电流I₁的大小和方向（2）若磁场方向竖直向上，当电阻箱接入电路的电阻为R₂时，闭合开关后，导体棒MN也恰能静止在导轨上，请确定MN中的电流I₂的大小（3）导轨的电阻可忽略，而电源内阻、导体棒MN的电阻均不能忽略，求电源的电动势。

20. 难度：压轴

 在水平放置的两块金属板AB上加上不同电压，可以使从炽热的灯丝释放的电子以不同速度沿直线穿过B板中心的小孔O进入宽度为L的匀强磁场区域，匀强磁场区域的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。若在A、B两板间加上电压U₀时，电子不能穿过磁场区域而打在B板延长线上的P点，如图所示。已知电子的质量为m，电荷量为e，并设电子离开A板时的初速度为零。（1）在A、B两板间加上电压U₀时，求电子穿过小孔O的速度大小v₀（2）求P点距小孔O的距离x（3）若改变A、B两板间的电压，使电子穿过磁场区域并从边界MN上的Q点射出，且从Q点穿出时速度方向偏离原来的方向的角度为θ，则A、B两板间电压U为多大？

 

21. 难度：压轴

 如图所示为一种测量电子比荷的仪器的原理图，其中阴极K释放电子，阳极A是一个中心开孔的圆形金属板，在AK间加一定的电压。在阳极右侧有一对平行正对带电金属板M、N，板间存在方向竖直向上的匀强电场。O点为荧光屏的正中央位置，且K与O的连线与M、N板间的中心线重合。电子从阴极逸出并被AK间的电场加速后从小孔射出，沿KO连线方向射入M、N两极板间。已知电子从阴极逸出时的初速度、所受的重力及电子之间的相互作用均可忽略不计，在下列过程中，电子均可打到荧光屏上（1）为使电子在M、N两极板间不发生偏转，需在M、N两极板间加一个垂直纸面的匀强磁场，请说明所加磁场的方向（2）如果M、N极板间的电场强度为E，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为B，K与A间的电压为U，电子恰能沿直线KO穿过平行金属板，打在荧光屏正中央，求电子的比荷（电荷量和质量之比）为多少（3）已知M、N板的长度为L₁，两极板右端到荧光屏的距离为L₂，如果保持M、N极板间的电场强度为E，K与A间的电压为U，而撤去所加的磁场，求电子打到荧光屏上的位置与O点的距离。

22. 难度：压轴

 如图所示，一长为l、质量为M的绝缘板静止在光滑水平面上，板的中点有一个质量为m的小物块，它带有电荷量为q的正电荷。在绝缘板右侧有一磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的宽度也为l。在水平恒力F的作用下绝缘板与物块一起向右运动。物块进入磁场前与绝缘板相对静止，进入后与绝缘板产生相对滑动，当物块运动到磁场的右边界时，恰好位于绝缘板的左端，此时物块与板间的摩擦力刚好减为零，已知物块经过磁场所用的时间为t。求

（1）物块进入磁场左边界时的速度大小

（2）物块到达磁场右边界时的速度大小

（3）绝缘板完全穿出磁场时的速度大小

23. 难度：压轴

 如图所示，真空中有以（r，0）为圆心，半径为r的圆形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，在y= r的虚线上方足够大的范围内，有方向水平向左的匀强电场，电场强度的大小为E，从O点向不同方向发射速率相同的质子，质子的运动轨迹均在纸面内，且质子在磁场中的偏转半径也为r，已知质子的电荷量为q，质量为m，不计重力、粒子间的相互作用力及阻力的作用。求（1）质子射入磁场时速度的大小（2）沿x轴正方向射入磁场的质子，到达y轴所需的时间（3）与x轴正方向成30^o角（如图中所示）射入的质子，到达y轴的位置坐标。

 

24. 难度：压轴

 在高能物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝。两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速。如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出。已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R。每次加速的时间很短，可以忽略不计。正离子从离子源出发时的初速度为零，求（1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率（2）求离子能获得的最大动能（3）求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比。