江西省南昌市第二中学2022-2023学年高三物理上学期第四次考试试卷（Word版附答案）

南昌二中2022-2023学年度高三物理第四次考试

命题人 李敏

一、选择题（1-8为单选题，9-12为多选题；每题4分，共48分。）

1.初速度为的电子，沿垂直于通电长直导线的方向射出，直导线中的电流方向与电子的初始运动方向如图所示，不计电子所受重力，则（　　）

A．电子将向上偏转               

B．电子将向下偏转

C．电子将垂直纸面向外偏转       

D．电子将垂直纸而向内偏转

2.如下图所示，由4根相同导体棒连接而成的正方形线框固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，顶点A、B与直流电源两端相接，已知导体棒AB受到的安培力大小为F，则线框受到的安培力的合力大小为（　　）

A．4F B．2F 

C． D．

3.为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的长方体流量计，其长、宽、高分别为L、d、h。当垂直于管道前后表面加上磁感应强度大小为B、方向向里的匀强磁场后，测得上下表面AA'之间的电势差为U。下列说法正确的是（　　）

A．上表面A的电势低于下表面A'的电势

B．污水中正负离子浓度越高，上下表面之间的电势差越大

C．污水的流速为v=

D．污水的流量（单位时间内排出的污水体积）为

4.如图所示，在直角坐标系中有方向垂直坐标平面向里的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的粒子（不计粒子的重力）从原点O以大小为v的初速度沿x轴正方向射入磁场，粒子恰好能通过坐标为的P点。磁场的磁感应强度大小为（　　）

A．     B．    C．     D．

5.如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对粒子进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，缝隙间电压大小为U、变化周期为T。忽略粒子在D形盒缝隙间的运动时间和相对论效应，下列说法正确的是（　　）

A．保持B、U、T不变，该回旋加速器可以加速，且在回旋加速器中加速的次数比粒子多

B．保持B、U、T不变，该回旋加速器可以加速粒子，且在回旋加速器中运动的时间比粒子长

C．保持B、U、T不变，该回旋加速器可以加速粒子，且在回旋加速器中运动的时间与粒子相等

D．保持B、U、T不变，该回旋加速器可以加速粒子，且加速后的最大动能与粒子的相等

6.如图所示，在一个半径为R的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一个比荷为的正粒子，从A点沿与AO成30°角的方向射入匀强磁场区域，最终从B点沿与AO垂直的方向离开磁场。若粒子在运动过程中只受磁场力作用，则（   ）

A．粒子运动的轨道半径

B．粒子在磁场区域内运动的时间

C．粒子的初速度为

D．若仅改变初速度的方向，该粒子仍能从B点飞出磁场区域

7.如图所示，在匀强磁场中有一长为的绝缘光滑细管，管的底部放一质量为，电量为的带电小球，磁感应强度为的方向垂直于纸面向里。开始时小球和管静止，而后管带着小球沿垂直于管的方向以作为匀速直线运动。不计小球重力，则小球离开管的上端后在磁场中做圆周运动的半径为（　　）

A．        B． 

C．    D．

8.如图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值.静止的带电粒子带电荷量为＋q，质量为m（不计重力），从点P经电场加速后，从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，CD为磁场边界上的一绝缘板，它与N板的夹角为＝30°，孔Q到板的下端C的距离为L，当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，则CD板上能被粒子打中区域的长度为（　　）

A．    B．     C．    D．

9.如图所示，质量为m的三根完全相同的导体棒垂直于纸面放置，其中a、b两导体棒放置在粗糙的水平面上，c导体棒被竖立的轻质弹簧悬挂，三根导体棒中均通入垂直纸面向里、大小相等的恒定电流后，呈等边三角形排列，且保持稳定。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．弹簧的弹力小于c导体棒的重力

B．水平面对a导体棒的摩擦力可能为零

C．水平面对a导体棒的支持力小于

D．若在地面上对称地缓慢增大a、b导体棒间的距离，弹簧长度将减小

10.如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，R1、R2、R3均为定值电阻，带电粒子P在平行板电容器中恰处于静止状态。不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，下列说法正确的是（　　）

A．电流表读数增大

B．电压表读数减小

C．粒子P将向下运动

D．R1上消耗的功率减小

11.如图，xOy平面内，挡板OP与y轴之间的区域Ⅰ内存在着一个垂直平面向里的矩形匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为的正电荷，以速度大小平行x轴的方向从轴上的小孔Q射入区域Ⅰ，经过磁场垂直打到挡板P上。已知挡板OP与x轴的夹角为30°，不计重力，下列说法正确的是（　　）

A．该电荷在磁场中运动的时间为

B．该电荷在磁场中运动的时间为

C．该电荷在碰到OP之前通过的矩形形磁场的最小面积为

D．该电荷在碰到OP之前通过的矩形磁场的最小面积为

12.如图所示，在直角坐标系xOy第一象限内x轴上方存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，在y轴上S处有一粒子源，它可向右侧纸面内各个方向射出速率相等的质量大小均为m、电荷量均为-q的同种带电粒子，所有粒子射出磁场时离S最远的位置是x轴上的P点。已知，粒子重力及粒子间的相互作用均不计，则（　　）

A．粒子的速度大小为

B．从O点射出的粒子在磁场中的运动时间为

C．从x轴上射出磁场的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之比为9：2

D．沿平行x轴正方向射入的粒子离开磁场时的位置到O点的距离为

二、填空题（每空2分，共14分）

13.某实验兴趣小组要测绘一个标有“3V1.8W”小灯泡的伏安特性曲线，实验室有以下器材可供选择：

A.待测小灯泡L（3V，1.8W）

B.电池组E（电动势为4.5V，内阻不计）

C.电压表V（量程3V，内阻约5kΩ）

D.电流表A1（量程0.3A，内阻约1Ω）

E.电流表A2（量程0.6A，内阻约0.5Ω）

F.滑动变阻器R1（最大阻值5Ω，额定电流2.0A）

G.滑动变阻器R2（最大阻值100Ω，额定电流1.0A）

H.开关、导线若干

（1）为了测量更精确，且要求小灯泡两端的电压由零开始变化，并便于操作，电流表选 　 　，滑动变阻器选 　  　（填写实验器材前的字母代号）；

（2）按照实验要求，根据所选的器材，请选择正确的实验电路图 　　

14.一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势E（约）和内阻r（小于）。图中电压表量程为，内阻：定值电阻；电阻箱R，最大阻值为；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：

（1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选___________（填“5.0”或“15.0”）；

（2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；

（3）利用测量数据，做图线，如图（b）所示：

（4）通过图（b）可得___________V（保留2位小数），___________（保留1位小数）；

（5）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为，由此产生的误差为___________%。

三、计算题（共48分）

15.（8分）如图所示，电源电动势E=30V，内阻r=1Ω，灯泡上标有“6V 12W”字样，直流电动机线圈电阻R=2Ω，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率。

16.（10分）如图所示，水平向左的匀强电场的场强，垂直纸面向内的匀强磁场的，质量为的带正电的小物块A从竖直绝缘墙上的M点由静止开始下滑，滑行到达N点时离开墙面开始做曲线运动，在到达P点开始做匀速直线运动，此时速度与水平方向成45°角，P点离开M点的竖直高度为，取试求：

（1）A沿墙下滑至N点时的速度大小。

（2）P点与N点的水平距离。

17.（14分）如图甲所示，空间存在一个半径为R0的圆形匀强磁场区域，磁场的方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小为B。一粒子源置于圆心，在纸面内沿各个方向以相同速率发射大量粒子，所有粒子刚好都不离开磁场。已知粒子的质量为m、电荷量为+q，不考虑粒子之间的相互作用：

(1)若粒子源可置于磁场中任意位置，且磁场的磁感应强度大小变为，求粒子在磁场中最长的运动时间t；

(2)在原磁场的基础上再叠加一个垂直纸面向外的、半径为R1（R1＞R0）圆形匀强磁场，则形成如图乙所示的不同匀强磁场区域。已知两部分区域磁感应强度的大小均为，两磁场区域成同心圆。若从圆心处的粒子源出发的粒子都能回到圆心，求R1的最小值和粒子运动的周期T。

18.（16分）如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、四象限内，有一直线MN（图中未画出）与y轴平行，在直线MN与y轴正半轴之间存在着磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，在直线MN与y轴负半轴之间存在着磁感应强度大小为2B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在第二象限内存在着沿x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x轴上P（，0）点以初速度v0垂直于x轴射入电场，而后经y轴上的Q点沿与y轴正方向成60°角进入磁场。粒子重力忽略不计，MN与y轴之间的距离为d（d>2L）。

（1）求匀强电场的电场强度E的大小；

（2）要使粒子不从y轴正半轴飞出磁场，求磁感应强度B的大小范围；

（3）若磁感应强度大小，求：

①带电粒子第二次经过x轴的正半轴的位置坐标x2；

②要使粒子能够垂直于边界飞出磁场，与轴间的距离d的可能值。

高三物理第四次考试参考答案

一、选择题（1-8为单选题，9-12为多选题；每题4分，共48分。）

二、填空题（每空2分，共14分）

13. 　E　, 　F　, 　A　

14. 15.0  ,  1.55 ,   1.0  ,   5 

三、计算题（共48分）

16.(8分)【答案】36W

【详解】因灯泡正常发光，所以

则

所以电动机电压为

电动机的输入功率

电动机输出的机械功率为

16.（10分）【答案】（1）；（2）0.6m

【详解】（1）根据题意，在N点对A受力分析，如图所示

根据平衡条件有

解得

（2）根据题意，在P点，对物块A受力分析，如图所示

由平衡条件可得，

联立解得

粒子由运动到过程中，由动能定理有

代入数据解得

17.（14分）【答案】(1)；(2)；(3)，

【详解】(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，有

由几何关系得

解得

(2)磁场的大小变为后，设粒子的轨道半径为，由

解得

在磁场中轨迹为劣弧，弦长越长，对应圆心角越大，时间越长，则在磁场中最大弦长为，如图

圆周轨迹对应的圆心角为，最长时间

(3)根据磁场的叠加法则可知，垂直纸面向里和垂直纸面向外的磁场大小均为，可知半径

粒子在磁场中运动的轨迹如图

可知的最小值为长度，根据几何关系可知

则

粒子运动的周期为

18.（16分）【答案】（1）；（2）；（3）①；②（）

【详解】（1）带电粒子在电场中做类平地运动，分解Q点的速度可得

沿轴方向做匀加速运动

由牛顿第二定律得

解得

（2）要使粒子不从轴正半轴飞出磁场，需要带电粒子能够进入轴下方的磁场，临界态为偏转轨迹与轴相切，设此时轨迹的半径为，进入磁场的速度

Q点的纵坐标为

由几何关系

由洛伦兹力提供向心力

解得

若使粒子不从轴正半轴飞出磁场，磁感应强度大小

（3）粒子得轨迹如图所示

由几何关系可知

带电粒子在第一象限运动的半径

带电粒子在第四象限运动的半径

带电粒子第二次经过x轴的正半轴的位置坐标

由几何关系可知粒子在第一象限先完成半个圆的偏转，粒子要垂直边界飞出应满足关系式（）

即（）