河北省保定市河北安国中学2020届高三上学期月考物理试题12.11

2020届河北省保定市河北安国中学高三（上）物理12月月考物理试题

1.如下图，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁右上方用绝缘轻杆悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直。 当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出（　　）

A. 轻杆的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小

B. 轻杆的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小

C. 轻杆的拉力增大，条形磁铁对桌面的摩擦力水平向左

D. 轻杆的拉力减小，条形磁铁对桌面的摩擦力水平向右

【答案】A

【解析】

【详解】以通电导线为研究对象，由左手定则判断知导线所受的安培力方向斜向左下方，有竖直向下的分力，所以轻杆的拉力增大；

根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的力方向斜向右上方，有竖直向上的分力，条形磁铁对桌面的压力减小。磁铁有向右运动的趋势，受到桌面给磁铁水平向左的摩擦力；

再根据牛顿第三定律可知条形磁铁对桌面的摩擦力水平向右。

选项A正确，BCD错误。

故选A。

2.质量为 m带电荷量为 q 的小物块，从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说 法中正确的是（　　）

A. 小物块一定带正电荷

B. 小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动，加速度为

C. 小物块在斜面上运动的位移为

D. 小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．因为带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，所以洛伦兹力的方向垂直于斜面向上，根据左手定则知，小物块带负电，选项A错误；

B．小物块在运动过程中受重力、垂直于斜面的支持力和洛伦兹力作用，合外力沿斜面向下，大小为：

根据牛顿第二定律知：

所以小物块在离开斜面前做匀加速直线运动。选项B正确；

D．当离开斜面时满足：

所以物块刚离开斜面时的速度：

选项D错误；

C．物块在斜面上发生的位移：

选项C正确；

故选BC。

3. 如图所示，半径为R的光滑半圆弧绝缘轨道固定在竖直面内，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直轨道平面向里．一可视为质点，质量为m，电荷量为q（q>0）的小球由轨道左端A无初速度滑下，当小球滑至轨道最低点C时，给小球再施加一始终水平向右的外力F，使小球能保持不变的速率滑过轨道右侧的D点，若小球始终与轨道接触，重力加速度为g，则下列判断正确的是

A. 小球在C点受到的洛伦兹力大小为

B. 小球在C点对轨道压力大小为3mg+

C. 小球从C到D的过程中，外力F的大小保持不变

D. 小球从C到D的过程中，外力F的功率逐渐增大

【答案】AD

【解析】

【详解】A.由于洛伦兹力不做功，所以从A到C过程中，只有重力做功，故有，解得，在C点受到竖直向上的洛伦兹力，大小为，A正确；

B.在C点，受到向上的洛伦兹力，向上的支持力，向下的重力，三者的合力充当向心力，故有，解得，B错误；

C.小球从C到D的过程中，洛伦兹力和支持力沿水平方向的分力增大，所以水平外力F的增大．C错误；

D.小球从C到D过程中小球的速率不变，而洛伦兹力和支持力不做功，所以小球的动能不变，拉力F的功率与重力的功率大小相等，方向相反．由运动的合成与分解可知，小球从C向D运动的过程中，竖直方向的分速度越来越大，所以重力的功率增大，所以外力F的功率也增大，D正确.

故选AD。

【点睛】带电粒子在复合场中运动问题的分析思路

1．正确的受力分析

除重力．弹力和摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析．

2．正确分析物体的运动状态

找出物体的速度．位置及其变化特点，分析运动过程．如果出现临界状态，要分析临界条件

带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子的受力情况．

（1）当粒子在复合场内所受合力为零时，做匀速直线运动（如速度选择器）．

（2）当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动．

（3）当带电粒子所受的合力是变力，且与初速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线，由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区，因此粒子的运动情况也发生相应的变化，其运动过程也可能由几种不同的运动阶段所组成

4.如图，匀强磁场垂直于纸面，磁感应强度大小为B，某种比荷为、速度大小为v的一群离子以一定发散角由原点O出射，y轴正好平分该发散角，离子束偏转后打在x轴上长度为L的区域MN内，则为（ ）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据洛伦兹力提供向心力，有：，得：,粒子通过M、N点的轨迹如图所示

由几何关系知MN=OM-ON，过M点两圆圆心与原点连线与ox夹角为，圆心在x轴上的圆在O点速度沿y轴正方向,L=2R-2Rcos；，解得：故选C．

【点睛】此题考查了带电粒子在匀强磁场中的运动；关键是作出临界轨迹，然后根据洛伦兹力提供向心力列式求解，重点考查作图能力，画轨迹是这类问题的关键．

5.如图所示，在光滑绝缘的水平面上叠放着两个物块A和B，A带负电、质量为m、电荷量为q，B质量为2m、不带电，A和B间动摩擦因数为0.5.初始时A、B处于静止状态，现将大小为F＝mg的水平恒力作用在B上，g为重力加速度．A、B处于水平向里的磁场之中，磁感应强度大小为B0.若A、B间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是(　　)

A. 水平力作用瞬间，A的加速度大小为

B. A做匀加速运动的时间为

C. A的最大速度为

D. B的最大加速度为g

【答案】C

【解析】

【详解】设物块A与木板发生相对滑动前，A所受摩擦力不变；以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有：F=（2m+m）a，对滑块隔离分析，根据牛顿第二定律有：Ff=ma，联立解得：，可知假设是正确的，A的加速度为：，故A错误；A带负电，根据左手定则可知，A向左运动的过程中受到的洛伦兹力的方向向上；当物块A在木板上刚好发生相对滑动时，二者间摩擦力为最大静摩擦力，对滑块竖直方向受力分析有：FN+qvB=mg，则摩擦力为：Ff=μFN，对长木板根据动量定理有：Ft-Fft=2mv，对滑块根据动量定理有：Fft=mv，联立解得：，故B错误；A达到速度最大时，A与B之间的摩擦力等于0，可知A受到的洛伦兹力的大小与重力相等则：mg=qvmB0，解得：，故C正确；当A对B 的作用力等于0时，B在水平方向只受到拉力F的作用，此时的加速度最大，由牛顿第二定律得：mg=2m•am，解得：，故D错误．所以C正确，ABD错误．

6.如图所示，空间中有垂直纸面向里的匀强磁场，垂直磁场方向的平面内有一长方形区域，其边长为L，边长为．两同种带电粒子（重力不计）以相同的速度分别从a点和ab边上的P点垂直射入磁场，速度方向垂直于ab边，两粒子都恰好经过c点，则下列说法中正确的是（ ）

A. 粒子在磁场中运动的轨道半径为

B. 粒子从a点到c点的运动时间为

C. 粒子的比荷为

D. P点与a点的距离为

【答案】ACD

【解析】

【详解】

A、带电粒子在磁场中匀速圆周运动，画出运动轨迹图如图

从a点射入磁场的粒子,根据几何关系

，所以A正确；

B、从a点入射的粒子圆心在O 1,根据几何关系

∠bO 1c=60∘，∠aO 1c=120∘

从a到c运动时间，B错误；

C、由半径公式得：，C正确；

D、另一粒子由P点垂直入射，在△O 2bc中，O 2b=

Pb=，P与O1重合，所以P与a点的距离为，D正确．

故选ACD．

7.如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为，电量为的正电荷（重力忽略不计）以速度沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了角，磁场的磁感应强度大小为

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

试题分析：根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示：

从磁场中射出时速度方向改变了角，所以粒子做圆周运动的圆心角为，根据几何关系有：，根据得：，选项ACD错误，B正确．．

考点：带电粒子在匀强磁场中的运动、牛顿第二定律、向心力

【名师点睛】本题是带电粒子在磁场场中运动的问题，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，要求同学们能画出粒子运动的轨迹，结合几何关系求解．

8.如图，圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点．有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以同样的速率通过P点进入磁场．这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的1/3．将磁感应强度的大小从原来的变为，结果相应的弧长变为原来的一半，则：等于    

A. 2 B.  C.  D. 3

【答案】B

【解析】

分析】

画出导电粒子的运动轨迹，找出临界条件好角度关系，利用圆周运动由洛仑兹力充当向心力，分别表示出圆周运动的半径，进行比较即可．

【详解】磁感应强度为B1时，从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为M，最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点，∠POM=120°，如图所示：

所以粒子做圆周运动的半径R为：sin60°=，得：

磁感应强度为B2时，从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为N，最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点，∠PON=60°，如图所示：

所以粒子做圆周运动的半径R′为：sin30°=，得：

由带电粒子做圆周运动的半径：得：

联立解得：．

故选B．

【点睛】带电粒子在电磁场中的运动一般有直线运动、圆周运动和一般的曲线运动；直线运动一般由动力学公式求解，圆周运动由洛仑兹力充当向心力，一般的曲线运动一般由动能定理求解．

9.下列有关热现象的叙述中，正确的是（  ）

A. 一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增加的方向进行

B. 机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程

C. 气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功而不引起其他变化

D. 第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律

E. 热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其它变化

【答案】ABE

【解析】

【详解】A.根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故A正确；

B.机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程，选项B正确；

C.根据热力学第二定律可知，气体不可能从单一热源吸收热量，全部用来对外做功而不引起其他变化，选项C错误；

D.第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，选项D错误；

E.热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其它变化，选项E正确；

故选ABE.

10.如图所示，竖直放置的均匀带阀门的细U型试管，左侧管长30cm，右管足够长且管口开口，初始时左右两管水银面等高，且水银柱高为10cm，左管内被水银封闭的空气柱气体温度为27℃，已知大气压强为75cmHg。

（1）若阀门关闭，对左侧封闭气体加热，直至两侧水银面形成5cm长的高度差，则此时气体的温度为多少摄氏度?

（2）若打开阀门，直至两侧水银面形成5cm长的高度差，关闭阀门，求放出水银后，左侧气柱的长度。(保留两位有效数字）

【答案】（1）87℃（2）21cm

【解析】

详解】（1）由理想气体状态方程

其中封闭气体气体初态的压强P1=75cmHg   体积V1=20S.

升温后封闭气体的压强p2=p0+ρgh=80 cmHg   体积V2=S L2=22.5S

代入数据

得

T2=360K

即

t2=87℃

（2）由理想气体状态方程

P1V1 =P3V3

其中：p3=p0-ρgh=70 cmHg   V3= SL3   

代入数据得

L3= 21cm

11.电子自静止开始经M、N两板间（两板间的电压为U）的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示.求匀强磁场的磁感应强度.（已知电子的质量为m，电量为e）

【答案】

【解析】

电子经电场加速后

ymv2=eU

电子进入磁场后

R=

R2=d2+(R-L)2

B=.

12.如图所示，在平面直角坐标系内，第一象限的等腰三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，y＜0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场．一质量为m，电荷量为q的带电粒子从电场中Q（﹣2h，﹣h）点以速度V0水平向右射出，经坐标原点O射入第一象限，最后以垂直于PN的方向射出磁场．已知MN平行于x轴，N点的坐标为（2h，2h），不计粒子的重力，求：

（1）电场强度的大小；

（2）磁感应强度的大小B；

（3）粒子在磁场中的运动时间．

【答案】（1）；（2）； （3）

【解析】

【详解】（1）由几何关系可知粒子在竖直电场中水平位移为2h，竖直方向的距离为h，由平抛运动规律及牛顿运动定律得：2h=v0t

h=at2

由牛顿运动定律可知：Eq=ma

联立解得： ；

（2）粒子到达0点，沿+y方向的分速度 ；

速度与x正方向的夹角α满足

粒子从MP的中点垂直于MP进入磁场，垂直于NP射出磁场，粒子在磁场中的速度v=v0；

轨道半径R=h

由 得： ；

（3）由题意得，带电粒子在磁场中转过的角度为45°，故运动时间 ；

粒子在磁场中的运动时间为