1、天津市第一中学2021届高三物理上学期第三次月考试题本试卷分为第 I 卷（选择题）、第 II 卷（非选择题）两部分，共 100 分，考试用时60 分钟。考生务必将答案涂写规定的位置上，答在试卷上的无效。 祝各位考生考试顺利!第 I 卷一、单项选择题1 如图所示，竖直放置的条形磁铁中央有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中 心线与弹性圆环轴线重合现将弹性圆环均匀向外扩大，下列说法正确的是() A穿过弹性圆环的磁通量增大 B弹性圆环中无感应电流 C从上往下看，弹性圆环中有顺时针方向的感应电流 D弹性圆环受到的安培力方向沿半径向外2水平线上方存在区域足够大、方向如图所示的匀强磁场，在水平 线上的 O点有一
2、粒子发射源，能连续地向水平线的上方发射粒子， 已知粒子源发射的粒子带正电、重力可忽略，粒子的速度大小用 v 表示、粒子速度方向与水平线的夹角用(为锐角)表示。经过一段 时间，粒子到达水平线上的 A点(图中未画出)。关于粒子在匀强磁 场中的运动，下列说法正确的是() A如果粒子的发射速度不变，增大入射角，则 OA减小 B如果粒子的发射速度不变，增大入射角，则粒子由 O到 A的时间缩短 C如果粒子的入射角不变，增大发射速度，则粒子在磁场中的运动周期减小 D如果粒子的入射角不变，增大发射速度，则粒子由 O到 A的时间缩短3电子在电场中仅在电场力作用下运动时，由 a点运动到 b点的 轨迹如图中虚线所示
3、，图中一组平行等距实线可能是电场线，也可 能是等势线，下列说法正确的是（） A如果图中实线是电场线，则电场方向向右 B如果图中实线是等势线，则电子在 b点电势能较大 C不论图中实线是电场线还是等势线，电子在 a点的动能都比 b点小 D不论图中实线是电场线还是等势线，电子在 a点的电势能都比 b点小4 在真空中某区域有一电场，电场中有一点 O，经过 O点的一条 直线上有 P、M、N三点，到 O点的距离分别为 r0、r1、r2，直线上各点的电势分布如图所示，r表示该直线上某点到 O点的距离。下列说法中正确的是()AO、P两点间的场强沿 O、P 方向的分量一定为零 BM点的电势低于 N点的电势 CM
4、点的电场强度大小小于 N点的电场强度大小D在将正电荷沿该直线从 M移到 N的过程中，电场力做负功5如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个 D 形金属 盒。在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子 在磁场中运动的动能 Ek 随时间 t的变化规律如图 乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间及自身的重力，则下列判断正确的是() A在 Ek-t图中应有 t4t3t3t2t2t1B加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大 C粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大 D要想粒子获得的最大动能增大，可增加 D 形 盒的面积6 如图所示为几种仪器的原理
5、示意图，图甲为磁流体发电机，图乙为质谱仪，图丙为多 级直线加速器，图丁是霍尔元件，下列说法正确的是（） A图甲中，将一束等离子体喷入磁场，A、B 板间产生电势差，A 板电势高H1 11 H1 HB图乙中， 1 H 、 2 、 3三种粒子经加速电场射入磁场， 1在磁场中的偏转半径最大C图丙中，加速电压越大，粒子获得的能量越高，比回旋加速器更有优势 D图丁中，磁感应强度增大时，a、b两表面间的电压 U增大7如图所示是一速度选择器，当粒子速度满足 v0= 时，粒子沿图中虚线水平射出；若某一粒子以速度 v射入该速度选择器后，运动轨迹为图 中实线，则关于该粒子的说法正确的是()A.粒子射入的速度一定是
6、v B.粒子射入的速度可能是 v jO jcBa、b、c、d四个顶点处的电场强度大小相等C在两点电荷连线上，O点处的电场强度最大Da、b、c、d、O五个点中，O点处的电场强度最小11 如图所示，在空间存在平行于 xOy平面的匀强电场，一簇质子(重力及质子间作用力 均不计)从 P点出发，可以到达以原点 O为圆心、R10 cm 为半径的圆上任意位置，其 中质子到达 B点时动能增加量最大，最大动能增量为 49eV。图中 B点为圆周与 y轴负半 轴的交点，A点是圆与 x轴正半轴的交点，已知OAP37，则下列说法正确的是()A该匀强电场的电场强度方向一定沿 y轴负方向 B该匀强电场的电场强度大小为 2.
7、5V/m C匀强电场中 P、A两点间的电势差为 24 V D质子从 P点到 A点过程中电势能减小 25 eV12水平冰面上有一固定的竖直挡板，一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他 把一质量为 4.0 kg 的静止物块以大小为 5.0 m/s 的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运 动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推 向挡板，使其再一次以大小为 5.0 m/s 的速度与挡板弹性碰撞。总共经过 8 次这样推物块 后，运动员退行速度的大小大于 5.0 m/s，反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩 擦力，该运动员的质量可能为()A48 kgB53 kgC5
8、8 kgD63 kg第 II 卷三、填空实验题13如图甲是利用电流传感器系统研究电容器充电情况的电路图。将电容器 C 接入电路检 查无误后进行了如下操作：将 S 拨至 1，并接通足够长的时间；将 S 拨至 2；观察并保存计算机屏幕上的 I-t图，得到图线（图乙）；换上电容器 C2 重复前面的操作，得到图线（图乙）；(1)操作的作用是 _；(2)两个电容器相比较，C1 的电容 （填“较大”“较小”或“相等”）；(3)由 I-t图线可以分析出，两个电容器都放电 2s 时，C1 的电压 （填“大于”“小于”或“等于”）C2 的电压。14 气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。它利用小型气源将压缩空气送
9、入导轨内 腔，空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫 层。滑行器就浮在气垫层上，与导轨平面脱离接触，因而能在轨面上做近似无阻力的直线 运动，极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差。某实验小组现在利用气垫 导轨装置结合频闪照相的方法进行“探究碰撞中的不变量”这一实验。 (1)实验要求研究两滑块碰撞时动能损失很小和很大等各种情况，若要求碰撞动能损失最小 则应选图中的 _。（填“甲”或“乙”）（甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别 装有撞针和橡皮泥）(2) 利用闪光照相的方法连续 4 次拍摄得到的闪光照片如图所示。已知相邻两次闪光的时 间间隔为 T，
10、在这 4 次闪光的过程中，A、B两滑块均在 080cm 的范围内，且第 1 次闪 光时，滑块 A恰好位于 x=55cm 处，B 恰好过 x=70cm 处。若 A、B两滑块的碰撞时间 及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第 1 次闪光后的 时刻（用字母 T表示），A、B两滑块质量比 mA：mB= 。四、计算题15如图所示，足够长的金属导轨固定在水平面上，金属导轨宽度 L1.0 m，导轨上放 有垂直导轨的金属杆 P，金属杆质量为 m1.0 kg，空间存在磁感应强度 B1.0T、竖直 向下的匀强磁场。连接在导轨左端的电阻 R1.0 ，金属杆的电阻 r1.0 ，其余部分 电阻不计。某时
11、刻给金属杆一个水平向右的恒力 F，金属杆 P由静止开始运动，图乙是金 属杆 P运动过程的 vt图象，导轨与金属杆间的动摩擦因数0.4。g取 10 m/s2。求： (1)水平恒力 F的大小；(2)第一个 2s 内的位移；(3)前 4 s 内电阻 R上产生的热量。16 在 光 滑 的 水 平 面 上 ， 有 一 质 量 M2kg 的平板车，其右端固定一挡板，挡板上固定一根轻质弹簧，在平板车左端 P处有一可 以视为质点的小滑块，其质量 m2kg。平板车表面上 Q处的左侧粗糙，右侧光滑，且 PQ间的距离 L2m，如图所示。某时刻平板车以速度 v11m/s 向左滑行，同时小滑块以速度 v25m/s 向右
12、滑行。一段时间后，小滑块与平板车达到相对静止，此时小滑块与1Q点相距4L 。（g取 10m/s2）（1）求当二者处于相对静止时的速度大小和方向；（2）求小滑块与平板车的粗糙面之间的动摩擦因数 m；（3）若在二者共同运动方向的前方有一竖直障碍物（图中未画出），平板车与它碰后 以原速率反弹，碰撞时间极短，且碰后立即撤去该障碍物，求小滑块最终停在平板车上的 位置。17示波管中有两个偏转电极，其中一个电极 XX上可以接入仪器自身产生的锯齿形电 压，叫扫描电压。如图甲所示， XX极板长 L0.23 m，板间距 d0.2 m，在金属板右 端竖直边界 MN的右侧有一区域足够大的匀强磁场，磁感应强度 B510
13、3 T，方向垂 直纸面向里现将 X板接地，X极板上电势随时间变化的规律如图乙所示有带正电的q粒子流以速度 v01105 m/s，沿水平中线 OO连续射入电场中，粒子的比荷为1m108 C/kg，重力忽略不计，在每个粒子通过电场的极短时间内，电场可视为匀强电场(设 两板外无电场，结果可用根式表示)求：(1)带电粒子射出电场时的最大速度； (2)粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间之比；d(3)从 O点射入磁场和距 O点下方4时的出射点之间的距离0.05 m 处射入磁场的两个粒子，在 MN上射出磁场参考答案：1 C2 B3B4A5D6D7B8D9 AD10AB11 AC12BC13【答案】给电容器
14、充电较大大于14【答案】甲0.5T2:315(1)F12 N(2)x16. 0 m(3)QR52 J【详解】(1)由图乙可知金属杆 P先做加速度减小的加速运动，2 s 后做匀速直线运动 当 t2 s 时，v4 m/s，此时感应电动势 EBLvE感应电流 I R + r ，安培力 FBIL 根据牛顿运动定律有 FFmg0 解得 F12 N(2)通过金属杆 P的电荷量B 2 L2 vR + r E Df BLx1qIt R + r tE t（F-mg）t-BILt=mv得 x16. 0 m(3)前 4 s 内由能量守恒定律得1q R + r1（F-mg）(x1x2)-Q总 2 mv2其中 QR 2
15、 Q总解 得 QR 52J16（1）由于小滑块与平板车组成的整个系统动量守恒，设共同速度为 v，取向右为正方向， 故mv2 - Mv1 = (m + M )v得到 v = 2m/s方向沿水平方向向右（2）本题有两种可能：（）如果小滑块尚未越过 Q点就与平板车达到相对静止，则根据能量守恒定律有mmg (L - 1 L) = ( 1 Mv2 + 1 mv2 ) - 1 (M + m)v2421 22 2联立解得 m = 0.6（）如果小滑块越过 Q点与弹簧相互作用后，再返回与平板车达到相对静止，有mmg (L+ 1 L) = ( 1 Mv2 + 1 mv2 ) - 1 (M + m)v2421 2
16、2 2联立解得 m = 0.36（3）平板车与滑块一起以速度 v = 2m/s 向右运动，与障碍物碰后速度平板车速度为2m/s，滑块的速度仍为 2m/s。碰后系统动量守恒mv + M (-v) = 0 故碰后它们最终同时停下来。设碰后小滑块与平板车在粗糙面上滑过的相对路程为 s，则mmgs = 1 (M + m)v22（）当 m = 0.6 时，联立解得 s = 2 m3故小滑块最终停在平板车上 Q点左侧离 Q点的距离为s = 2 m - 1 2m= 1 m 0.167m1 346（）当 m= 0.36 时，联立解得 s = 10 m9故小滑块最终停在平板车上 Q点左侧离 Q点距离为s = 1
17、0 m - 1 2m= 11 m 0.611m2 941817解析：(1)若两极板间电势差为最大值 U200 V 时，带电粒子进入电场，UF1qUL2d由 E，FEq，a，Lv0t，yat2 求得偏转的距离 y0.6 m，即此dm22dmv220时带电粒子将打在极板上而不会射出电场，所以从两极板右边缘射出的粒子速度最大dqUL2100由 得，带电粒子刚好从极板右边缘射出时，板间电势差为 U022dmv23V，根据动qU1123能定理有 mv2 mv2，求得带电粒子射出电场时的最大速度为 v 105m/s.m 0 m2223(2)由左手定则知粒子在磁场中逆时针做匀速圆周运动从 X极板右边缘进入磁
18、场的带电粒子，进入磁场时，速度方向与 OO的夹角为，则 cosv03，30vm2它在磁场中运动周期为 T，vm2 2R2m由 Bvmqm、T得 T.RvmqB120它在磁场中运动的时间为最短，tminT.360同理可知，从 X极板右边缘进入磁场的带电粒子，在磁场中运动的时间最长，tmax240tmax 2T，则360 .tmin 1v20(3)从 O点射入磁场的带电粒子，在电场中匀速进入磁场后由 Bv0qmr1，x12r1 求得它射出磁场时的出射点离入射点 O的距离 x10.4 md从距 O点下方4.处射入磁场的带电粒子，进入磁场时速度大小为 v2，方向与 OO的夹角为v2v02由 cos 、Bv2qm、x22r2cos ，求得该粒子射出磁场时的出射点与其入射点v2间的距离 x2r22mv0x1qBdd所以，这两个粒子在 MN上射出磁场时的出射点之间的距离xx1423x240.05 m.答案：(1)105 m/s(2)21(3)0.05 m3说明：分值计划选择 4 分*12=48 分 填空实验 =12 分计算题 12 分14 分14 分
