全國100所名校單元測試示X卷·高三·物理卷(十二)第十二單元電場、電路與磁場的綜合（教師用卷）(90分鐘100分)第Ⅰ卷(選擇題共40分)選擇題部分共10小題。在每小題給出的四個選項中,1~6小題只有一個選項正確,7~10小題有多個選項正確;全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分。1.真空中有三個完全相同的均可視為質點的金屬小球A、B、C,已知A小球的帶電荷量為-7C,B小球所帶電荷量為-1C,C小球不帶電,起初把A、B兩小球放在相距為r的兩處,它們之間的電場力為F,現讓A、B接觸后分開,再讓C分別與A、B接觸后分開,最后把A、B仍舊放回原處,則A、B之間的庫侖力變為A.FB.FC.FD.F解析:A、B接觸后分開,均帶-4C的電荷量,再讓C與A接觸后分開,A、C均帶-2C的電荷量,最后讓C、B接觸后分開,C與B均帶-3C的電荷量,當把A、B再放回原處時,根據庫侖定律,A、B之間的庫侖力是F,選項A正確。答案:A2.如圖所示,三條通有相同電流的絕緣長直導線,垂直紙面放置在一個等邊三角形的三個頂點上。a、b和c分別是三角形各邊的中點。將a、b和c處的磁感應強度大小分別記為B1、B2和B3,則下列說法正確的是A.B1=B2<B3B.B1=B2>B3C.B1=B2=B3≠0D.a、b和c三處的磁場方向相同解析:本題考查磁場的疊加,由于通過三條導線的電流大小相等,結合安培定則可判斷出三條導線在a、b和c處產生的合磁感應強度大小B1=B2=B3,但方向不同,故選項C正確。答案:C3.圖示為某種醫用回旋加速器示意圖,其核心部分是兩個靠得很近的D形金屬盒,兩金屬盒均置于勻強磁場中,并分別與高頻交流電源相連。現分別加速氘核H)和氦核He)。不計粒子重力,下列說法中正確的是A.它們在D形盒中運動的周期越來越大B.氦核穿出D形盒時的最大速度比氘核的大C.氦核穿出D形盒時的最大速度比氘核的小D.使粒子加速的是電場解析:因氘核和氦核的比荷相同,故根據帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期公式和半徑公式可得它們在磁場中運動的周期相同,穿出時的速度大小相同,故A、B、C錯誤;使粒子加速的是電場而不是磁場,D正確。答案:D4.一塊手機電池的背面印有如圖所示的一些符號,另外在手機使用說明書上還寫有“通話時間3h,待機時間100h”,則該手機通話和待機時消耗的功率分別約為A.1.8W,5.4×10-2WB.3.6W,0.108WC.0.6W,1.8×10-2WD.6.48×103W,1.94×102W解析:由圖可知手機電池的電動勢E=3.6V,通話時電流I1==mA,通話時功率P=EI1=0.6W;待機時電流I2==5mA,所以待機功率P'=EI2=1.8×10-2W,故選項C正確。答案:C5.如圖所示,C為中間插有電介質的電容器,a和b為其兩極板,a板接地。P和Q為兩豎直放置的平行金屬板,在兩板間用輕質絕緣細線懸掛一帶電小球,P板與b板用導線相連,Q板接地。開始時懸線處于豎直方向,在b板帶電后,懸線偏轉了角度α。在以下方法中,能使懸線的偏角變大的是A.減小a、b兩極板的正對面積B.減小a、b間的距離C.將電介質換為介電常數更大的電介質(大小和形狀相同)D.把電介質換成一塊形狀大小相同的鐵塊解析:平行板電容器的電容C=,當減小兩極板的正對面積時,電容減小,再根據電容的定義式C=,電容與電源沒有連接,電容的電量不變,可見電壓增大,一個極板接地,電勢為零,另一個極板的電勢升高,b與P連接在一起,表明是等勢體,可知P板的電勢升高,P、Q之間的電勢差增大,在兩極板距離不變的情況下,根據U=dE,可知電場強度增大,電場力增大,懸線與豎直方向的夾角增大,選項A正確;同理可知道,選項B、C錯誤;把電介質換做鐵塊,相當于減小兩極板之間的距離,選項D錯誤。答案:A6.圖示為一示波器面板,若屏上顯示的是一亮度很低、線條較粗且模糊不清的波形,為了調節波形,以下做法正確的是A.若要增大顯示的波形的亮度,應調節聚焦旋鈕B.若要屏上波形線條變細且邊緣清晰,應調節聚焦旋鈕C.若要將波形曲線調至屏中央,應調節X增益D.若要將波形曲線調至屏中央,應調節Y增益解析:輝度旋鈕用于調節亮度,聚焦旋鈕用來調節清晰度,若要圖象平移可調節豎直位移(上下移動)和水平位移(左右移動),因此選項B正確,其余均錯誤。答案:B7.下列關于物理學史和物理方法的說法正確的是A.庫侖首先引入電場線描述電場B.正、負電荷的名稱是法拉第首先提出來的C.磁感應強度是根據比值法定義的物理量D.焦耳通過實驗得到了著名的焦耳定律公式解析:法拉第首先引入電場線描述電場,選項A錯誤;正、負電荷的名稱是美國科學家富蘭克林首先提出來的,選項B錯誤;磁感應強度是根據比值法定義的,選項C正確;焦耳通過實驗直接得到了Q=I2Rt的關系式,我們稱之為焦耳定律,選項D正確。答案:CD8.在輸液時,藥液有時會從針口流出體外,為了及時發現,設計了一種報警裝置,電路如圖所示。M是貼在針口處的傳感器,接觸到藥液時其電阻RM會變小,導致S兩端電壓U變化,裝置發出警報,則此時(電源內阻不可忽略)A.U減小,且電源的內阻消耗的熱功率減小B.U增大,且S兩端增大的電壓小于電阻R兩端減小的電壓C.U增大,且R越大,U增大越明顯D.U減小,且R越小,U減小越明顯解析:M的電阻變小,可知干路電流增大,且R越大,干路電流增大越明顯,電壓U增大越明顯,C正確、D錯誤,由于ΔIRS+ΔIr=ΔIR'(其中ΔI為電路中改變的電流,RS為S的電阻,r為電源內阻,R'為傳感器與電阻R并聯后的總阻值),故B正確。答案:BC9.圖示為一電場的電場線,若將一帶電粒子沿直線從A點移動到B點,其中B點為AC的中點。則下列判斷正確的是A.C點的電場強度大于B點的電場強度B.A點的電勢高于C點的電勢C.A、B兩點間的電勢差大于B、C兩點間的電勢差D.粒子在A點的電勢能大于其在C點的電勢能解析:根據電場線的疏密,可知沿著直線ABC,電場強度逐漸減小,A錯誤;沿著直線AC,電勢逐漸降低,由于A、B間的電場線更密,故電勢差UAB>UBC,選項B、C正確;由于粒子所帶電性未知,故選項D錯誤。答案:BC10.如圖所示,在沿水平方向的勻強磁場中,帶電小球A與B在同一豎直線上,其中小球B帶正電荷并被固定,小球A與一水平放置的光滑絕緣板C接觸(不粘連)而處于靜止狀態。若將絕緣板C沿水平方向抽去后,以下說法正確的是A.小球A可能還處于靜止狀態B.小球A將可能沿軌跡1運動C.小球A將可能沿軌跡2運動D.小球A將可能沿軌跡3運動解析:小球A處于靜止狀態,可判斷小球A帶正電,若此時小球A的重力與庫侖力平衡,將絕緣板C沿水平方向抽去后,小球A仍處于靜止狀態;若庫侖力大于小球A重力,則將絕緣板C沿水平方向抽去后,小球A向上運動,此后小球A在庫侖力、重力、洛倫茲力的作用下將可能沿軌跡1運動。答案:AB第Ⅱ卷(非選擇題共60分)非選擇題部分共6小題,把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題,答案中必須明確寫出數值和單位。11.(6分)某同學用多用電表直接粗測燈泡(“24W36V”)的電阻,應選用多用表歐姆擋的“×10”擋進行測量。但選用該擋測量時,發現指針偏轉的角度過大,換擋正確操作后,若多用表的示數如圖所示,則燈泡的電阻為Ω。該阻值遠小于根據燈泡銘牌上的數據計算出的阻值,原因是。答案:8多用電表直接測量時,燈絲的溫度較低,電阻值遠小于正常發光時燈絲的電阻(每空3分)12.(9分)某同學測繪標有“5V0.5A”字樣的小燈泡的電功率P隨電壓U變化的圖象,要使小燈泡兩端的電壓從0到5V連續變化,使測量盡可能準確,除了導線和開關外,可供選擇的儀器還有:A.電流表(量程為0.6A,內阻約為2Ω)B.電流表(量程為3A,內阻約為0.2Ω)C.電壓表(量程為3V,內阻約為2kΩ)D.電壓表(量程為6V,內阻約為4.5kΩ)E.滑動變阻器(阻值X圍為0~10Ω,額定電流為2A)F.滑動變阻器(阻值X圍為0~100Ω,額定電流為0.5A)G.電池組(電動勢為6V,內阻約為1Ω)(1)選用的器材代號為。(2)在圖甲所示的虛線框中畫出實驗電路圖。(3)根據實驗測量的數據描出P-U2圖象,如圖乙所示,小燈泡在1V電壓下的阻值為Ω。解析:(1)先選取唯一性器材G;根據小燈泡的額定電壓為5V,額定電流為0.5A,可知電流表選擇A,電壓表選擇D;由于實驗要使小燈泡兩端的電壓從0到5V連續變化,所以滑動變阻器應采用分壓接法,其阻值不宜太大,應選擇E。綜上可知,選用的器材代號為ADEG。(2)小燈泡正常發光時的電阻R==10Ω,該阻值遠小于電壓表內阻,所以電流表要外接;實驗電路如圖丙所示。(3)由P-U2圖象可知,小燈泡在1V電壓下的功率P=0.2W,所以此時小燈泡的阻值R==5Ω。答案:(1)ADEG(3分)(2)如圖丙所示(3分)(3)5(3分)丙甲13.(10分)如圖甲所示,電荷量為+1×10-6C的點電荷A鑲嵌在墻壁上,帶電荷量為+3×10-6C的小球B(可視為點電荷)懸掛在長為50cm的輕繩末端,懸點在A的正上方C處,A、C之間的距離為40cm,重力加速度為10m/s2。(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2)(1)若AB垂直于墻面,則A、B之間的庫侖力和重力分別為多大?(2)若減少B的電荷量,則A、B之間的電場力和繩子的彈力大小將如何變化?解:(1)AB垂直于墻面,由題意和幾何知識可得,AB=30cm乙根據庫侖定律有:F=k=0.3N(3分)根據受力分析得:G=(2分)解得:G=0.4N。(1分)(2)減少B所帶電荷量,重新建立平衡后,懸線與墻面之間的夾角變小,如圖乙所示,根據三角形法則及相似三角形知識,在重力不變的情況下,庫侖力的方向由F變為F',大小減小,繩子上的彈力大小不變。(4分)14.(10分)如圖所示,寬L=1.5m的光滑平行金屬導軌由水平段和豎直圓弧段兩部分構成,O點為圓弧的圓心,N為圓弧導軌最低處,P為圓弧導軌最右端處,整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中,磁感應強度大小B=0.5T,已知MN=3m,OP=1m。現有一質量m=0.5kg、長度也為1.5m的金屬細桿靜置于金屬導軌上的MM'處且與導軌保持垂直。當在金屬細桿內通以方向向里、大小I=2A的恒定電流時,求:(重力加速度g=10m/s2)(1)金屬細桿開始運動的加速度大小。(2)金屬細桿運動到P點時速度的大小。解:(1)開始時,細桿受到的合力就是安培力,有:F安=F=BIL(2分)又由F=ma(2分)解得:a=3m/s2。(2分)(2)細桿在從M處運動到P處的過程,根據動能定理,有:F安·(MN+OP)-mg·OP=m(2分)解得:vP=2m/s。(2分)甲15.(12分)如圖甲所示,兩平行金屬板的長度為L,距離為d,一質量為m的帶電粒子從平行金屬板的左側中間位置以初速度v0射入。一開始上極板帶負電,下極板帶正電,兩極板間的電壓為U,當帶電粒子的水平位移為時,上、下極板間的電壓突然變為零,帶電粒子繼續運動,最終運動到下極板的右邊緣A點。不計帶電粒子的重力,試求帶電粒子的電性和電荷量。解:上極板帶負電,下極板帶正電,電場線方向向上,而帶電粒子受到的電場力方向向下,帶電粒子帶負電(2分)乙根據題意,前半段帶電粒子做類平拋運動,后半段做勻速直線運動,畫出帶電粒子的運動軌跡,如圖乙所示水平方向做勻速直線運動,有:L=v0t(1分)豎直方向:y1=a()2(2分)y2=a()×()(2分)其中,a=(1分)F=qE(1分)E=(1分)而y1+y2=(1分)聯立解得q=。(1分)16.(13分)如圖甲所示,在兩個水平平行金屬極板間存在著豎直向下的勻強電場和垂直于紙面向里的勻強磁場,電場強度和磁感應強度的大小分別為E=2×106N/C和B1=0.1T,極板的長度l=m,間距足夠大。在板的右側還存在著另一圓形勻強磁場區域,磁場方向垂直于紙面向外,圓形區域的圓心O位于兩平行金屬極板的中線上,圓形區域的半徑R=m。有一帶正電的粒子以某一速度沿極板的中線水平向右飛入極板后恰好做勻速直線運動,然后進入圓形磁場區域,飛出圓形磁場區域后速度方向偏轉了60°,不計粒子的重力,粒子的比荷=2×108C/kg。甲(1)求粒子沿極板的中線飛入的初速度v0。(2)求圓形區域磁場的磁感應強度B2的大小。(3)在其他條件都不變的情況下,將極板間的磁場B1撤去,為使粒子飛出極板后不能進入圓形磁場區域,求圓形區域的圓心O離極板右邊緣的水平距離d應滿足的條件。解:(1)粒子在極板間做勻速直線運動,有:qv0B1=qE(2分)解得:v0=2×107m/s