1、全国100所名校单元测试示范卷高三物理卷(十二)第十二单元电场、电路与磁场的综合全国东部（教师用卷）(90分钟100分)第卷(选择题共40分)选择题部分共10小题。在每小题给出的四个选项中,16小题只有一个选项正确,710小题有多个选项正确;全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分。1.真空中有三个完全相同的均可视为质点的金属小球A、B、C,已知A小球的带电荷量为-7 C,B小球所带电荷量为-1 C,C小球不带电,起初把A、B两小球放在相距为r的两处,它们之间的电场力为F,现让A、B接触后分开,再让C分别与A、B接触后分开,最后把A、B仍旧放回原处,则A、B之间的库仑力变为A.F
2、B.FC.FD.F解析:A、B接触后分开,均带-4 C的电荷量,再让C与A接触后分开,A、C均带-2 C的电荷量,最后让C、B接触后分开,C与B均带-3 C的电荷量,当把A、B再放回原处时,根据库仑定律,A、B之间的库仑力是F,选项A正确。答案:A2.如图所示,C为中间插有电介质的电容器,a和b为其两极板,a板接地。P和Q为两竖直放置的平行金属板,在两板间用轻质绝缘细线悬挂一带电小球,P板与b板用导线相连,Q板接地。开始时悬线处于竖直方向,在b板带电后,悬线偏转了角度。在以下方法中,能使悬线的偏角变大的是 A.减小a、b两极板的正对面积B.减小a、b间的距离C.将电介质换为介电常数更大的电介质
3、(大小和形状相同)D.把电介质换成一块形状大小相同的铁块 解析:平行板电容器的电容C=,当减小两极板的正对面积时,电容减小,再根据电容的定义式C=,电容与电源没有连接,电容的电量不变,可见电压增大,一个极板接地,电势为零,另一个极板的电势升高,b与P连接在一起,表明是等势体,可知P板的电势升高,P、Q之间的电势差增大,在两极板距离不变的情况下,根据U=dE ,可知电场强度增大,电场力增大,悬线与竖直方向的夹角增大,选项A正确;同理可知道,选项B、C错误;把电介质换做铁块,相当于减小两极板之间的距离,选项D错误。答案:A3.如图所示,在沿水平方向的匀强磁场中,带电小球A与B在同一竖直线上,其中小
4、球B带正电荷并被固定,小球A与一水平放置的光滑绝缘板C接触(不粘连)而处于静止状态。若将绝缘板C沿水平方向抽去后,以下说法正确的是A.小球A不可能再处于静止状态B.小球A将可能沿轨迹1运动C.小球A将可能沿轨迹2运动D.小球A将可能沿轨迹3运动解析:小球A处于静止状态,可判断小球A带正电,若此时小球A的重力与库仑力平衡,将绝缘板C沿水平方向抽去后,小球A仍处于静止状态;若库仑力大于小球A重力,则将绝缘板C沿水平方向抽去后,小球A向上运动,此后小球A在库仑力、重力、洛伦兹力的作用下将可能沿轨迹1运动。答案:B4.如图所示,三条通有相同电流的绝缘长直导线,垂直纸面放置在一个等边三角形的三个顶点上。
5、a、b和c分别是三角形各边的中点。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3,则下列说法正确的是 A.B1=B2B3 C.B1=B2=B3 0D.a、b和c三处的磁场方向相同解析:本题考查磁场的叠加,由于通过三条导线的电流大小相等,结合安培定则可判断出三条导线在a、b和c处产生的合磁感应强度大小B1=B2=B3,但方向不同,故选项C正确。答案:C5.一正电荷从电场中的A点由静止释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的速度-时间图象如图甲所示.则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图乙中的解析:电场线的疏密表示电场强度的大小,正电荷的受力方向和电场强度方向相同,由v-t
6、图象可知,加速度逐渐变大,故电场力逐渐变大,所以D正确.答案:D6.一块手机电池的背面印有如图所示的一些符号,另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3 h,待机时间100 h,则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为A.1.8 W,5.410-2 WB.3.6 W,0.108 WC.0.6 W,1.810-2 WD.6.48103 W,1.94102 W解析:由图可知手机电池的电动势E=3.6 V,通话时电流I1= mA,通话时功率P=EI1=0.6 W;待机时电流I2=5 mA,所以待机功率P=EI2=1.810-2 W,故选项C正确。答案:C7.下列关于物理学史和物理方法的说法正确的是A.库
7、仑首先引入电场线描述电场B.正、负电荷的名称是法拉第首先提出来的C.磁感应强度是根据比值法定义的物理量D.焦耳通过实验得到了著名的焦耳定律公式解析:法拉第首先引入电场线描述电场,选项A错误;正、负电荷的名称是美国科学家富兰克林首先提出来的,选项B错误;磁感应强度是根据比值法定义的,选项C正确;焦耳通过实验直接得到了Q=I2Rt的关系式,我们称之为焦耳定律,选项D正确。答案:CD8.图示为一电场的电场线,若将一带电粒子沿直线从A点移动到B点,其中B点为AC的中点。则下列判断正确的是A.C点的电场强度大于B点的电场强度B.A点的电势高于C点的电势C.A、B两点间的电势差大于B、C两点间的电势差D.
8、粒子在A点的电势能大于其在C点的电势能解析:根据电场线的疏密,可知沿着直线ABC,电场强度逐渐减小,A错误;沿着直线AC,电势逐渐降低,由于A、B间的电场线更密,故电势差UABUBC,选项B、C正确;由于粒子所带电性未知,故选项D错误。答案:BC9.在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM会变小,导致S两端电压U变化,装置发出警报,则此时(电源内阻不可忽略)A.U减小,且电源的内阻消耗的热功率减小B.U增大,且S两端增大的电压小于电阻R两端减小的电压C.U增大,且R越大,U增大越明显D.U减小,且R越小,
9、U减小越明显解析:M的电阻变小,可知干路电流增大,且R越大,干路电流增大越明显,电压U增大越明显,C正确、D错误,由于IRS+Ir=IR(其中I为电路中改变的电流,RS为S的电阻,r为电源内阻,R为传感器与电阻R并联后的总阻值),故B正确。答案:BC10.图示为某种医用回旋加速器示意图,其核心部分是两个靠得很近的D形金属盒,两金属盒均置于匀强磁场中,并分别与高频交流电源相连。现分别加速氘核H)和氦核He)。不计粒子重力,下列说法中正确的是 A.它们在D形盒中运动的周期相同B.氦核穿出D形盒时的最大速度比氘核的大C.使粒子加速的是磁场而不是电场D.仅增大高频电源的电压不能改变粒子的最大速度解析:
10、因氘核和氦核的比荷相同,故根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式和半径公式可得它们在磁场中运动的周期相同,穿出时的速度大小相同,故A正确、B错误;使粒子加速的是电场而不是磁场,C错;粒子获得的最大速度与电源的电压大小无关,D正确。答案:AD第卷(非选择题共60分)非选择题部分共6小题,把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。11.(6分)某同学用多用电表直接粗测灯泡(“24 W36 V”)的电阻,应选用多用表欧姆挡的“10”挡进行测量。但选用该挡测量时,发现指针偏
11、转的角度过大,换挡正确操作后,若多用表的示数如图所示,则灯泡的电阻为。该阻值远小于根据灯泡铭牌上的数据计算出的阻值,原因是。答案:8多用电表直接测量时,灯丝的温度较低,电阻值远小于正常发光时灯丝的电阻(每空3分)12.(9分)某同学测绘标有“5 V0.5 A”字样的小灯泡的电功率P随电压U变化的图象,要使小灯泡两端的电压从0到5 V连续变化,使测量尽可能准确,除了导线和开关外,可供选择的仪器还有:A.电流表(量程为0.6 A,内阻约为2 )B.电流表(量程为3 A,内阻约为0.2 )C.电压表(量程为3 V,内阻约为2 k)D.电压表(量程为6 V,内阻约为4.5 k)E.滑动变阻器(阻值范围
12、为010 ,额定电流为2 A)F.滑动变阻器(阻值范围为0100 ,额定电流为0.5 A)G.电池组(电动势为6 V,内阻约为1 )(1)选用的器材代号为。(2)在图甲所示的虚线框中画出实验电路图。(3)根据实验测量的数据描出P-U2图象,如图乙所示,小灯泡在1 V电压下的阻值为。甲乙解析:(1)先选取唯一性器材G;根据小灯泡的额定电压为5 V,额定电流为0.5 A,可知电流表选择A,电压表选择D;由于实验要使小灯泡两端的电压从0到5 V连续变化,所以滑动变阻器应采用分压接法,其阻值不宜太大,应选择E。综上可知,选用的器材代号为ADEG。(2)小灯泡正常发光时的电阻R=10 ,该阻值远小于电压
13、表内阻,所以电流表要外接;实验电路如图丙所示。(3)由P-U2图象可知,小灯泡在1 V电压下的功率P=0.2 W,所以此时小灯泡的阻值 R=5 。答案:(1)ADEG(3分)(2)如图丙所示(3分)(3)5(3分)丙13.(10分)如图甲所示,电荷量为+110-6 C的点电荷A镶嵌在墙壁上,带电荷量为+310-6 C的小球B(可视为点电荷)悬挂在长为50 cm的轻绳末端,悬点在A的正上方C处,A、C之间的距离为40 cm,重力加速度为10 m/s2。(已知sin 37=0.6,cos 37=0.8静电力常量k=9.0109 Nm2/C2)(1)若AB垂直于墙面,则A、B之间的库仑力和重力分别为
14、多大?(2)若减少B的电荷量,则A、B之间的电场力和绳子的弹力大小将如何变化?解:(1)AB垂直于墙面,由题意和几何知识可得,AB=30 cm根据库仑定律有:F=k=0.3 N(3分)根据受力分析得:G=(2分)解得:G=0.4 N。(1分)(2)减少B所带电荷量,重新建立平衡后,悬线与墙面之间的夹角变小,如图乙所示,根据三角形法则及相似三角形知识,在重力不变的情况下,库仑力的方向由F变为F,大小减小,绳子上的弹力大小不变。(4分)甲14.(10分)如图甲所示,两平行金属板的长度为L,距离为d,一质量为m的带电粒子从平行金属板的左侧中间位置以初速度v0射入。一开始上极板带负电,下极板带正电,两
15、极板间的电压为U,当带电粒子的水平位移为时,上、下极板间的电压突然变为零,带电粒子继续运动,最终运动到下极板的右边缘A点。不计带电粒子的重力,试求带电粒子的电性和电荷量。解:上极板带负电,下极板带正电,电场线方向向上,而带电粒子受到的电场力方向向下,带电粒子带负电(2分)乙根据题意,前半段带电粒子做类平抛运动,后半段做匀速直线运动,画出带电粒子的运动轨迹,如图乙所示水平方向做匀速直线运动,有:L=v0t(1分)竖直方向:y1=a()2(1分)y2=a()()(1分)其中,a=(1分)F=qE(1分)E=(1分)而y1+y2=(1分)联立解得q=。(1分)15.(12分)如图所示,宽L=1.5
16、m的光滑平行金属导轨由水平段和竖直圆弧段两部分构成,O点为圆弧的圆心,N为圆弧导轨最低处,P为圆弧导轨最右端处,整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小B=0.5 T,已知MN=3 m,OP=1 m。现有一质量m=0.5 kg、长度也为1.5 m的金属细杆静置于金属导轨上的MM处且与导轨保持垂直。当在金属细杆内通以方向向里、大小I=2 A的恒定电流时,求:(重力加速度g=10 m/s2)(1)金属细杆开始运动的加速度大小。(2)金属细杆运动到P点时速度的大小。(3)金属细杆运动到P点时,对每一条轨道的压力大小。解:(1)开始时,细杆受到的合力就是安培力,有:F安=F=BIL(2分)
17、又由F=ma(1分)解得:a=3 m/s2 。(1分)(2)细杆在从M处运动到P处的过程,根据动能定理,有:F安(MN+OP)-mgOP=m(2分)解得:vP=2 m/s 。(1分)(3)在P点,根据向心力公式,有:2FN-F安=m(2分)得:FN=1.75 N(1分)根据牛顿第三定律,细杆对每一条轨道的压力大小FN=1.75 N。(1分)16.(13分)如图甲所示,在两个水平平行金属极板间存在着竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,电场强度和磁感应强度的大小分别为E=2106 N/C和B1=0.1 T,极板的长度l= m,间距足够大。在板的右侧还存在着另一圆形匀强磁场区域,磁场方向垂
18、直于纸面向外,圆形区域的圆心O位于两平行金属极板的中线上,圆形区域的半径R= m。有一带正电的粒子以某一速度沿极板的中线水平向右飞入极板后恰好做匀速直线运动,然后进入圆形磁场区域,飞出圆形磁场区域后速度方向偏转了60,不计粒子的重力,粒子的比荷=2108 C/kg。(1)求粒子沿极板的中线飞入的初速度v0。(2)求圆形区域磁场的磁感应强度B2的大小。(3)在其他条件都不变的情况下,将极板间的磁场B1撤去,为使粒子飞出极板后不能进入圆形磁场区域,求圆形区域的圆心O离极板右边缘的水平距离d应满足的条件。 解:(1)粒子在极板间做匀速直线运动,有:qv0B1=qE(2分)解得:v0=2107 m/s。(1分)(2)设粒子在圆形磁场区域中做圆周运动的半径为r,有:qv0B2=m (2分)粒子速度方向偏转了60,有r=(2分)解得:B2=0.1 T。(1分)(3)撤去磁场B1后,粒子在极板间做类平抛运动,设在板间运动的时间为t,运动的加速度为a,飞出电场时竖直方向的速度为vy,速度的偏转角为,有:qE=ma,l=v0t,vy=at,tan =(2分)解得:tan =,即=30(1分)设粒子飞出电场后速度恰好与圆形区域的边界相切,如图乙所示,有:d=-(1分)解得:d= m(1分) 所以圆心O离极板右边缘的水平距离d应满足d m (或d m)。