黑龙江省哈尔滨市第一中学2021届高三上学期物理12月月考试卷
一、单选题
1．（2020高三上·哈尔滨月考）下列关于电源电动势的说法正确的是（ ）
A．电动势是用来描述电源将电能转化为其他形式的能本领大小的物理量
B．电动势公式 中的 与电压 中的 是一样的，都表示电场力做的功
C．用内阻较大的电压表直接测量电源的正负极之间的电压值约等于电源的电动势
D．外电路的总电阻越小，则路端电压越接近电源的电动势
【答案】C
【知识点】电源电动势及内阻
【解析】【解答】A．电动势是用来描述电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，A不符合题意；
B．电动势公式 中的 是非静电力做的功，电势差 中的 是电场力做的功，B不符合题意；
C．由闭合电路的欧姆定律得
可知电阻越大，电流I越小，则U越接近于E，即用内阻较大的电压表直接测量电源的正负极之间的电压值约等于电源的电动势，C符合题意；
D．由闭合电路的欧姆定律得
可知外电路的总电阻越小，则电流I越大，路端电压就越小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电动势是描述电源把其他能量转化为电能的本领大小的物理量；电动势和电压属于两个不同的物理量；利用闭合电路的欧姆定律可以判别外电阻越小其路端电压越小。
2．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，R1和R2是材料．厚度均相同．表面为正方形的导体，正方形的边长之比为2：1．通过这两导体的电流方向如图所示，则这两个导体电阻之比R1：R2为（ ）
A．2:1 B．1:1 C．1:2 D．1:4
【答案】B
【知识点】电阻定律
【解析】【解答】由电阻定律 得，由题意知两电阻厚度相同 ，
材料相同，所以电阻之比为1：1
故答案为：B
【分析】利用电阻定律结合横截面积和长度的比值可以求出电阻的比值。
3．（2020高三上·哈尔滨月考）两根长直通电导线互相平行，电流方向相同，它们的截面处于等边 的 和 处，如图所示。两通电导线在 处产生磁场的磁感应强度大小都是 ，则C处磁场的总磁感应强度大小是（ ）
A．0 B． C． D．2
【答案】C
【知识点】磁感应强度；安培定则
【解析】【解答】根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向向右，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向向右，如图，
根据平行四边形定则得到，C处的总磁感应强度为 ；
C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C。
【分析】利用安培定则可以判别磁感应强度的方向，结合平行四边形定则可以求出合场强的大小。
4．（2020高二下·宜宾月考）如图所示，一根可以自由转动的通电导线 ，放在条形磁铁附近，其中点恰好与磁铁中线在同一直线上，电流方向由a到b，则导线 （ ）．
A．不受磁场力作用
B．垂直纸面向外平移
C．a端向外b端向里转动，且靠向磁铁
D．a端向里b端向外转动，且远离磁铁
【答案】C
【知识点】左手定则
【解析】【解答】条形磁铁的磁感线如图所示
则由图示可知左侧导体所处的磁场方向斜向上，右侧导体所处的磁场斜向下，则由左手定则可知，左侧导体受力方向向外，右侧导体受力方向向里，故从上向下看，小磁针应为逆时针转动；当导体转过90°时，由左手定则可得导体受力向下，故可得出导体运动为逆时针转动的同时还要向下运动。即为a端转向纸外，b端转向纸里，且靠近磁铁。
故答案为：C
【分析】利用左手定则结合微元法可以判别通电导线的安培力方向。
5．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，电源电动势为 ，内阻为 ，电阻 ，当电动机 以 的速度匀速提升一质量为 的物体时（不计一切摩擦阻力， ），标有“ ， ”的灯泡恰好正常发光。则电动机 的内阻为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电动机输出功率
灯泡中电流
干路电流
电动机中电流
电动机的功率
计算得
故答案为：C。
【分析】利用重力和速率可以求出电动机输出功率的大小；利用灯泡的额定功率可以求出流过灯泡的电路大小，结合闭合电路的欧姆定律可以求出电动机的电流，结合热功率的表达式及总功率的大小可以求出电动机线圈内阻的大小。
6．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示为闭合电路电源的输出功率随电流变化的图象，由此图象可以判断（ ）
A．电源的内耗功率最大为9 W
B．电源的效率最大为50%
C．输出功率最大时，外电路的总电阻为4 Ω
D．电源的电动势为12 V
【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A．由P=I2r可得，随着电流的增大，内耗功率增大，A不符合题意；
B．随着电流的减小，电源的效率增大，最大可以接近100%，B不符合题意；
CD．由图可知，当电流为1.5 A时电源的输出功率最大，这里内耗功率等于输出功率为9 W，电源的效率为50%，这时电源总功率为18 W，根据P=IE可得，电源的电动势为12 V，由P=I2r可知，电源的内阻为4 Ω，由于不能明确外电路是否为纯电阻电路，故无法求得电阻大小，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】图像表示输出功率的大小不是热功率的大小；利用电流减小可以判别电源效率不断增大；利用功率的大小结合热功率的表达式可以求出内阻的大小，进而求出外电阻的大小；利用功率的表达式可以求出电动势的大小。
7．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，由于故障两灯突然熄灭，(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是（ ）
A．将多用表的电压档并联在ac两端，示数0，说明ac间断路
B．将多用表的电压档并联在cd两端，有示数，说明cd间完好
C．将多用表的电压档并联在ad两端，有示数；并联在ac两端，示数0，说明cd间断路
D．断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆档，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1完好．
【答案】C
【知识点】电路故障分析
【解析】【解答】若ac间断路，则将多用表的电压档并联在ac两端，示数应该等于电源的电动势E，A不符合题意；将多用表的电压档并联在cd两端，有示数，说明cd间断路，B不符合题意；将多用表的电压档并联在ad两端，有示数，则可能是L1或L2其中之一断路；并联在ac两端，示数0，说明cd间的L2断路，C符合题意；断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆档，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1断路，D不符合题意；
故答案为：C.
【分析】利用电路的故障进而可以判别电压表的读数变化，从而反证电路故障是否正确。
8．（2020高三上·哈尔滨月考）在匀强磁场中有带电粒子作匀速圆周运动，当它运动到M点，突然与不带电的静止粒子碰撞合为一体，碰撞后的运动运动轨迹是图中那一个（实线为原轨迹，虚线为碰后轨迹，且不计粒子的重力）（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】动量守恒定律；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，则有：
解得粒子原来的轨道半径为：
根据动量守恒，结合后的总动量满足：
同理，可得结合后在磁场中运动的半径
故答案为：A 。
【分析】利用洛伦兹力提供向心力可以求出粒子轨道半径的表达式，结合动量守恒定律可以判别粒子碰后速度的大小，结合轨道半径的表达式可以判别对应的运动轨迹。
9．（2020高三上·哈尔滨月考）在如图所示的电路中，电容器的电容为 ，两极板间有一静止的带电液滴。现将滑动变阻器 的滑片稍向上移动一些，电压表示数变化量的绝对值为 ，电容器电量变化量的绝对值为 。下列说法正确的是（ ）
A． 一定大于 B．灯泡 一定变亮
C．电源输出功率一定减小 D．带电液滴向上运动
【答案】A
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】A．将滑动变阻器 的滑片稍向上移动时，变阻器接入电路的电阻变小，外电路总电阻变小，总电流变大，电源的内电压变大，则路端电压变小。总电流变大，灯泡 的电压变大，即电压表的示数变大。根据路端电压等于灯泡 的电压与右侧并联部分电压之和，可知，右侧并联部分电压变小，由于路端电压变小，所以右侧并联部分电压减小量大于灯泡 电压的增加量，所以电容器电压的变化量绝对值大于 ，因此电容器电量变化量的绝对值为 一定大于 ，A符合题意；
B．右侧并联部分电压变小，灯泡 的电压变小，则灯泡 一定变暗，B不符合题意；
C．由于电源的内外电阻关系未知，所以不能判断电源输出功率如何变化，C不符合题意；
D．电容器板间电压变小，电场强度变小，带电液滴向下运动。D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用动态电路的串反并同可以判别电容器电压变化量的大小，结合电容的定义式可以判别电荷量的变化；利用动态分析可以判别其他电路元件其电流、电压和功率的大小变化；利用电容器两端电压的变化可以判别其板间场强的变化进而判别粒子的运动情况。
10．（2020高三上·哈尔滨月考）在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体内的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被叫做霍尔电压。同时在导体内形成霍尔电场 ，利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示，在匀强磁场 （磁场方向垂直于前后表面），有一载流导体，已知上表面宽为 ，侧面高为 （已在图中标出），若通过导体的电流为 ，电压表示数为 ，电子的电荷量为 ，导体单位体积内的自由电子数为 ，下列说法中正确的是（ ）
A．洛伦兹力对电子做正功
B．磁感应强度大小为
C．导体内形成的霍尔电场
D．若图中的电流 是电子的定向运动产生的，则上表面比下表面地势高。
【答案】B
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】A．洛伦兹力在任何情况下都不做功，A不符合题意；
BC．当电压表示数稳定为U时，根据受力平衡有：
根据匀强电场电场强度与电势差的关系有：
根据电流为观表达式有：
联立可得：
B符合题意，C不符合题意；
D．电流 是电子的定向运动产生的，电子定向移动方向与电流方向相反，故由左手定则可以判断电子向上表面偏转，所以上表面电势低于下表面，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】洛伦兹力对电子不做功；利用电场力和洛伦兹力平衡可以求出磁感应强及电场强度的大小；利用左手定则可以判别电子的偏转进而比较电势的高低。
11．（2020高三上·哈尔滨月考）如图，一个质量为m、带电量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中。现给圆环一个水平向右的初速度v0，在以后的运动中下列说法正确的是（ ）
A．圆环可能做匀减速运动
B．圆环不可能做匀速直线运动
C．圆环克服摩擦力所做的功可能为
D．圆环克服摩擦力所做的功不可能为
【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用；牛顿第二定律
【解析】【解答】分情况对圆环受力分析，第一种情况
圆环受到向下的重力，向上的支持力、向上洛伦兹力、水平向左的摩擦力，圆环受到的洛伦兹力变小，支持力变大，摩擦力增大，圆环做加速度增大的减速运动，最后速度减为零；
第二种情况
支持力为零，圆环受到的摩擦力为零，这种情况下圆环做匀速直线运动。
第三种情况
随着速度减小，支持力减小，摩擦力减小，此时圆环做加速度减小的减速运动，当支持力减为零后做匀速运动。
由以上分析可知圆环可能做匀速运动或变减速运动，不可能做匀减速运动，A不符合题意；
B．由受力分析第二种情况可知圆环可能不受摩擦力作用，合力为零，这种情况下圆环做匀速直线运动，B不符合题意；
C．由受力分析第一种情况可知当圆环受到向上的支持力，圆环做加速度逐渐增大的减速运动，最后速度减为零，由动能定理可得圆环克服摩擦力所做的功为 ，C符合题意。
D．由受力分析第三种情况可知当圆环受到向下的支持力时，圆环做加速度逐渐减小的减速运动，当支持力减为零时开始做匀速直线运动，由平衡关系可得
设克服摩擦力做功为W，由动能定理可得
解得
圆环克服摩擦力所做的功为 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】加速洛伦兹力等于重力，则圆环不受摩擦力作用可以做匀速直线运动；利用洛伦兹力和重力不相等时，比较两力的大小可以判别其加速度的变化进而判别圆环的运动情况；利用动能定理可以求出圆环克服摩擦力做功的大小。
二、多选题
12．（2020高三上·哈尔滨月考）电源的效率 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比，如图所示，直线 为电源的路端电压与电流的关系图线，直线 为一个电阻 两端的电压与电流关系的图线，两条直线的交点为 ，将这个电阻 接到电源上，那么（ ）
A．电源的内阻为
B．电源的效率
C．外电路的总功率为
D．从图上关系可知，电源内阻的功率比外电路的功率大
【答案】A,B,D
【知识点】伏安特性曲线
【解析】【解答】A．由 图象可知电源的电动势 ，短路电流为 ，故
A符合题意；
B．将这个电阻 接到电源上，电源的总功率为
电源的输出功率为
故电源的效率为
B符合题意；
C．外电路的总功率为
C不符合题意；
D．电源内阻的功率
从图上关系可知
故电源内阻的功率比外电路的功率大，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用闭合电路欧姆定律的直线可以求出内阻和电动势的大小，利用外电压和电动势的大小可以求出电源的效率；利用电流和电动势大小可以求出总功率的大小；利用电功率的表达式结合电压的大小可以比较功率的大小。
13．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，匀强电场方向水平向右，电场场强大小为 ，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为 ，现有一质量为 带正电的粒子以某一速度与磁场方向垂直，与电场成45°角射入复合场中，带电粒子恰好能做匀速直线运动。已知重力加速度大小为 ，则带电粒子的电荷量和射入速度大小分别是（ ）
A．带电粒子的电荷量 B．带电粒子的电荷量
C．射入速度大小是 D．射入速度大小是
【答案】A,C
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】小球在电场、磁场、重力场的复合场中做直线运动，一定做的是匀速直线运动，对小球受力分析，由力的平衡可知
联立解得 ，
故答案为：AC。
【分析】粒子做直线运动，利用粒子的平衡方程可以求出电荷量及速度的大小。
14．（2020高三上·哈尔滨月考）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 形盒中的磁场的磁感应强度大小为 ， 形盒缝隙间电场变化周期为 ，加速电压为 。忽略相对论效应和粒子在 形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是（ ）
A．保持 、 和 不变，该回旋加速器可以加速氦核
B．只增大加速电压 ， 粒子获得的最大动能增大
C．只增大加速电压 ， 粒子在回旋加速器中运动的时间变短
D．回旋加速器只能加速带正电的粒子，不能加速带负电的粒子
【答案】A,C
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】A．D形盒缝隙间电场变化周期
此加速器对 粒子进行加速，氦核是 ，与 粒子比荷相同，所以保持 、 和 不变，该回旋加速器也可以加速氦核，A符合题意；
B．由
解得粒子离开回旋加速器的最大速度
所以只增大加速电压U， 粒子获得的最大动能不会增大，B不符合题意；
C．粒子射出时的动能
粒子每旋转一周增加的动能是2qU，动能达到Ek时粒子旋转的周数是n，则有
所以粒子运动总时间
只增大加速电压U， 粒子在回旋加速器中回旋的次数会变小，运动时间会变短，C符合题意；
D．回旋加速度既能加速带正电的粒子，也能加速带负电的粒子，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用磁场周期的表达式可以判别其回旋加速器可以加速氦核；利用牛顿第二定律可以判别最大速度的影响因素；利用最大动能的表达式结合电场力做功可以求出加速的次数，结合周期可以求出粒子总的运动时间；回旋加速度能加速正电荷也能加速负电荷。
15．（2020高三上·哈尔滨月考）如图，光滑绝缘水平面的右侧存在着匀强电场和匀强磁场组成的复合场，电场方向竖直向下，磁场方向水平向外，磁感应强度大小为B；一电荷量为q、质量为m的小球a在水平面上从静止开始经电压U加速后，与静止着的另一相同质量的不带电金属小球b发生碰撞并粘在一起，此后水平向右进入复合场中，在竖直面内做匀速圆周运动。电荷量的损失不计，重力加速度大小为g。下列判断正确的是（ ）
A．小球a可能带正电
B．小球a、b碰撞后的速度v=
C．小球b做匀速圆周运动的半径为r=
D．小球从圆轨道的最低点到最高点，机械能增加量△E=
【答案】B,D
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】A．小球a和b碰后在竖直平面内做匀速圆周运动，故重力等于电场力，即洛伦兹力提供向心力，所以
由于电场力的方向与场强的方向相反，故小球带负电，A不符合题意；
B．小球a经加速电场加速由动能定理有
小球a经加速电场后的速度为
小球a与b发生碰撞，由动量守恒有
解得
B符合题意；
C．小球a和b碰后在竖直平面内做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有
解得
C不符合题意；
D．由功能关系可知，机械能的增加量为电场力所做的功，则有
D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】b与a碰后做匀速圆周运动，利用电场力和重力方向可以判别小球的电性；利用电场中加速的动能定理可以求出小球a获得的速度大小，结合动量守恒定律可以求出碰后两个小球的速度大小；利用牛顿第二定律可以求出小球做圆周运动其半径的大小；利用电场力做功可以求出机械能增加量。
三、实验题
16．（2020高三上·哈尔滨月考）
（1）图示为游标卡尺和螺旋测微器示意图
其读数分别为图1： ；图2： 。
（2）如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中 是电池； 、 、 、 和 是固定电阻， 是可变电阻；表头 的满偏电流为 ，内阻为 。虚线方框内为换挡开关。A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位。5个挡位为：直流电压 挡和 挡，直流电流 挡和 挡，欧姆 挡。
①图中的A端与 （填“红”或“黑”）色表笔相连接。
②关于 的使用，下列说法正确的是 （填正确答案标号）。
A．在使用多用电表之前，调整 使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
③根据题给条件可得：与直流电流 挡对应的开关序号为 。
④某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时 端是与“3”连接的，则读数为 。
【答案】（1）9.160；0.565
（2）黑；B；2；
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1) (2)选择档位3时，即是欧姆表，将A、B短接，电流从A流出，从B流入，此时表头指针向右满偏；选择电流档时，指针也要向右偏转，电流流向与使用欧姆档时相同；电流表遵循“正进负出”，而正极标识为红色，即B端接红表笔，A端接黑表笔；由图可知，R6只有在欧姆档时才使用，利用其电阻值的可改变性，可以调节欧姆表使其指针归零，AC不符合题意，B符合题意。故答案为：B。表头 的满偏电流为 ，内阻为 ，要改装成量程为 的电流表，需要并联一个电阻进行分流，要改装成量程为 的电流表，需要并联一个阻值更小的电阻进行分流，由电路图可知，选择开关1时并联的电阻最小，选择开关2时并联的电阻较大，即与直流电流 挡对应的开关序号为2；由图可知，指针指向“11”，所以读数为 。
【分析】（1）利用游标卡尺上下尺结构可以读出对应的读数；利用螺旋测微器结构可以读出对应的读数；
（2）利用红进黑出可以判别A端与黑笔相接；R6的作用主要是欧姆调零过程中把指针调在右零的位置；
（3）利用表头示数和档数可以求出电阻的大小。
17．（2018高二上·怀仁月考）用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源（电动势约3 V，内阻约2 Ω），保护电阻R1（阻值10 Ω）和R2（阻值5 Ω），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干。
实验主要步骤：
①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；
②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；
③以U为纵坐标，I为横坐标，做U–I图线（U、I都用国际单位）；
④求出U–I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。
回答下列问题：
（1）电压表最好选用 ；电流表最好选用 。
A．电压表（0~3 V，内阻约15 kΩ） B．电压表（0~3
V，内阻约3 kΩ）
C．电流表（0~200 mA，内阻约2 Ω） D．电流表（0~30 mA，内阻约2 Ω）
（2）选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E= ，r= ，代入数值可得E和r的测量值。
【答案】（1）A；C
（2）ka；
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）由图示电路图可知，电压表有分流作用，流过电源的电流大于电流表示数，电压表分流是造成实验误差的原因，为减小实验误差，应减小电压表分流对实验的影响，应选择内阻较大的电压表，因此电压表应选择A；通过电路的最大电流约为：
则电流表应选择C；（2）由图示电路图可知，电源电动势：E=U+I（r+R2）
则：U=E-I（R2+r）
U-I图象的斜率：k=R2+r
在横轴上的截距：
则电源电动势：E=ka
电源内阻r=k-R2；
【分析】（1）利用电动势可以选择电压表量程；利用欧姆定律可以选择电流表量程；
（2）利用闭合电路的欧姆定律结合图像斜率和截距可以求出电动势和内阻的大小。
四、解答题
18．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示， 、 为水平放置的平行导轨，通电导体棒 垂直放置在导轨上，已知导体棒质量 ，长 ，通过的电流 ，方向如图所示，导体棒与导轨间的动摩擦因数 ，空间有与导体棒垂直的匀强磁场，现导体棒水平向右匀速运动， 取 。则：
（1）若磁场沿水平方向，求磁感应强度的大小和方向；
（2）若磁场在竖直面内沿左斜向上与水平方向夹角60°的方向，求磁感应强度大小。
【答案】（1）解：根据受力分析可知：磁场水平向左；
由B1IL=mg
解得B1=1T
（2）解：对导体棒进行受力分析，如图所示，受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、与运动方向相反的摩擦力，磁场方向与轨道平面成 角向左斜向上，由左手定则可知安培力方向与磁场垂直斜向右上方，如图所示
则可得
【知识点】共点力平衡条件的应用；匀速直线运动
【解析】【分析】（1）由于导体棒做匀速直线运动，那么沿竖直方向的洛伦兹力和重力大小相等，利用平衡方程可以求出磁感应强度的大小；
（2）当磁场方向改变时，其导体棒处于匀速直线运动，利用导体棒的平衡方程可以求出磁感应强度的大小。
19．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，平行双边界区域内分布垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 ，宽度为 ；一群质量为 ，带电量为 的粒子（不计重力），以不同的速度由左侧边界的 点，以与边界成 且垂直磁场方向射入磁场中。求：
（1）垂直右边界出射的粒子，其速度大小是多少？
（2）从左边界出射的粒子，其出射点距 点的最大距离是多少？
【答案】（1）解：轨迹如图所示
根据几何关系可得
根据
解得
（2）解：当粒子在磁场中的轨迹与右边界相切时，此时出射点距 点的最大距离，如图所示
根据几何关系，
出射点距 点的最大距离L
解得出射点距 点的最大距离
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出粒子的速度大小；
（2）当粒子与磁场相切时，此时出射点距离P点的距离最大，利用轨迹和边界相切可以求出轨道半径的大小，结合几何关系可以求出对应距离的大小。
20．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，在平面直角坐标系 内，圆形区域半径为 ，在 点与 轴相切且关于 轴对称。bc是圆形区域与 轴平行的一条直径，图中虚线是一条过b点的切线，虚线上方有沿 轴负方向的匀强电场，场强大小未知；圆形区域内有垂直 平面向外的匀强磁场；某带正电粒子，质量为 ，带电量为 ，以速度 从 点垂直 轴进入电场中，然后从b点进入磁场，最后从c点离开磁场。已知a点纵坐标 ，带电粒子的重力忽略不计。求：
（1）匀强电场的电场强度 ；
（2）匀强磁场的磁感应强度
（3）粒子从 点运动到达 轴的时间。
【答案】（1）解：带电粒子在电场中做类平抛运动，设运动时间为t，则
解得
（2）解：粒子进入磁场时的速度方向与竖直方向夹角的正切值
所以
由半径和速度方向的垂直关系可知，粒子的圆弧轨迹所对应的圆心即是O点，所以粒子做圆周运动的半径
运动速度
由洛仑兹力提供向心力得
解得
（3）解：粒子的运动过程可分为三段：电场中的类平抛、磁场中的匀速圆周、离开磁场后的匀速直线，运动的总时间
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，利用类平抛运动的位移公式可以求出电场强度的大小；
（2）粒子进入磁场做匀速圆周运动，利用速度的合成可以求出合速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出磁感应强度的大小；
（3）利用类平抛水平方向的位移公式可以求出粒子在电场运动的时间，利用圆心角的大小结合周期可以求出粒子在磁场中运动的时间，最后利用匀速直线运动的位移公式可以求出运动的时间。
黑龙江省哈尔滨市第一中学2021届高三上学期物理12月月考试卷
一、单选题
1．（2020高三上·哈尔滨月考）下列关于电源电动势的说法正确的是（ ）
A．电动势是用来描述电源将电能转化为其他形式的能本领大小的物理量
B．电动势公式 中的 与电压 中的 是一样的，都表示电场力做的功
C．用内阻较大的电压表直接测量电源的正负极之间的电压值约等于电源的电动势
D．外电路的总电阻越小，则路端电压越接近电源的电动势
2．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，R1和R2是材料．厚度均相同．表面为正方形的导体，正方形的边长之比为2：1．通过这两导体的电流方向如图所示，则这两个导体电阻之比R1：R2为（ ）
A．2:1 B．1:1 C．1:2 D．1:4
3．（2020高三上·哈尔滨月考）两根长直通电导线互相平行，电流方向相同，它们的截面处于等边 的 和 处，如图所示。两通电导线在 处产生磁场的磁感应强度大小都是 ，则C处磁场的总磁感应强度大小是（ ）
A．0 B． C． D．2
4．（2020高二下·宜宾月考）如图所示，一根可以自由转动的通电导线 ，放在条形磁铁附近，其中点恰好与磁铁中线在同一直线上，电流方向由a到b，则导线 （ ）．
A．不受磁场力作用
B．垂直纸面向外平移
C．a端向外b端向里转动，且靠向磁铁
D．a端向里b端向外转动，且远离磁铁
5．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，电源电动势为 ，内阻为 ，电阻 ，当电动机 以 的速度匀速提升一质量为 的物体时（不计一切摩擦阻力， ），标有“ ， ”的灯泡恰好正常发光。则电动机 的内阻为（ ）
A． B． C． D．
6．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示为闭合电路电源的输出功率随电流变化的图象，由此图象可以判断（ ）
A．电源的内耗功率最大为9 W
B．电源的效率最大为50%
C．输出功率最大时，外电路的总电阻为4 Ω
D．电源的电动势为12 V
7．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，由于故障两灯突然熄灭，(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是（ ）
A．将多用表的电压档并联在ac两端，示数0，说明ac间断路
B．将多用表的电压档并联在cd两端，有示数，说明cd间完好
C．将多用表的电压档并联在ad两端，有示数；并联在ac两端，示数0，说明cd间断路
D．断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆档，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1完好．
8．（2020高三上·哈尔滨月考）在匀强磁场中有带电粒子作匀速圆周运动，当它运动到M点，突然与不带电的静止粒子碰撞合为一体，碰撞后的运动运动轨迹是图中那一个（实线为原轨迹，虚线为碰后轨迹，且不计粒子的重力）（ ）
A． B． C． D．
9．（2020高三上·哈尔滨月考）在如图所示的电路中，电容器的电容为 ，两极板间有一静止的带电液滴。现将滑动变阻器 的滑片稍向上移动一些，电压表示数变化量的绝对值为 ，电容器电量变化量的绝对值为 。下列说法正确的是（ ）
A． 一定大于 B．灯泡 一定变亮
C．电源输出功率一定减小 D．带电液滴向上运动
10．（2020高三上·哈尔滨月考）在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体内的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被叫做霍尔电压。同时在导体内形成霍尔电场 ，利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示，在匀强磁场 （磁场方向垂直于前后表面），有一载流导体，已知上表面宽为 ，侧面高为 （已在图中标出），若通过导体的电流为 ，电压表示数为 ，电子的电荷量为 ，导体单位体积内的自由电子数为 ，下列说法中正确的是（ ）
A．洛伦兹力对电子做正功
B．磁感应强度大小为
C．导体内形成的霍尔电场
D．若图中的电流 是电子的定向运动产生的，则上表面比下表面地势高。
11．（2020高三上·哈尔滨月考）如图，一个质量为m、带电量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中。现给圆环一个水平向右的初速度v0，在以后的运动中下列说法正确的是（ ）
A．圆环可能做匀减速运动
B．圆环不可能做匀速直线运动
C．圆环克服摩擦力所做的功可能为
D．圆环克服摩擦力所做的功不可能为
二、多选题
12．（2020高三上·哈尔滨月考）电源的效率 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比，如图所示，直线 为电源的路端电压与电流的关系图线，直线 为一个电阻 两端的电压与电流关系的图线，两条直线的交点为 ，将这个电阻 接到电源上，那么（ ）
A．电源的内阻为
B．电源的效率
C．外电路的总功率为
D．从图上关系可知，电源内阻的功率比外电路的功率大
13．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，匀强电场方向水平向右，电场场强大小为 ，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为 ，现有一质量为 带正电的粒子以某一速度与磁场方向垂直，与电场成45°角射入复合场中，带电粒子恰好能做匀速直线运动。已知重力加速度大小为 ，则带电粒子的电荷量和射入速度大小分别是（ ）
A．带电粒子的电荷量 B．带电粒子的电荷量
C．射入速度大小是 D．射入速度大小是
14．（2020高三上·哈尔滨月考）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 形盒中的磁场的磁感应强度大小为 ， 形盒缝隙间电场变化周期为 ，加速电压为 。忽略相对论效应和粒子在 形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是（ ）
A．保持 、 和 不变，该回旋加速器可以加速氦核
B．只增大加速电压 ， 粒子获得的最大动能增大
C．只增大加速电压 ， 粒子在回旋加速器中运动的时间变短
D．回旋加速器只能加速带正电的粒子，不能加速带负电的粒子
15．（2020高三上·哈尔滨月考）如图，光滑绝缘水平面的右侧存在着匀强电场和匀强磁场组成的复合场，电场方向竖直向下，磁场方向水平向外，磁感应强度大小为B；一电荷量为q、质量为m的小球a在水平面上从静止开始经电压U加速后，与静止着的另一相同质量的不带电金属小球b发生碰撞并粘在一起，此后水平向右进入复合场中，在竖直面内做匀速圆周运动。电荷量的损失不计，重力加速度大小为g。下列判断正确的是（ ）
A．小球a可能带正电
B．小球a、b碰撞后的速度v=
C．小球b做匀速圆周运动的半径为r=
D．小球从圆轨道的最低点到最高点，机械能增加量△E=
三、实验题
16．（2020高三上·哈尔滨月考）
（1）图示为游标卡尺和螺旋测微器示意图
其读数分别为图1： ；图2： 。
（2）如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中 是电池； 、 、 、 和 是固定电阻， 是可变电阻；表头 的满偏电流为 ，内阻为 。虚线方框内为换挡开关。A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位。5个挡位为：直流电压 挡和 挡，直流电流 挡和 挡，欧姆 挡。
①图中的A端与 （填“红”或“黑”）色表笔相连接。
②关于 的使用，下列说法正确的是 （填正确答案标号）。
A．在使用多用电表之前，调整 使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
③根据题给条件可得：与直流电流 挡对应的开关序号为 。
④某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时 端是与“3”连接的，则读数为 。
17．（2018高二上·怀仁月考）用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源（电动势约3 V，内阻约2 Ω），保护电阻R1（阻值10 Ω）和R2（阻值5 Ω），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干。
实验主要步骤：
①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；
②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；
③以U为纵坐标，I为横坐标，做U–I图线（U、I都用国际单位）；
④求出U–I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。
回答下列问题：
（1）电压表最好选用 ；电流表最好选用 。
A．电压表（0~3 V，内阻约15 kΩ） B．电压表（0~3
V，内阻约3 kΩ）
C．电流表（0~200 mA，内阻约2 Ω） D．电流表（0~30 mA，内阻约2 Ω）
（2）选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E= ，r= ，代入数值可得E和r的测量值。
四、解答题
18．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示， 、 为水平放置的平行导轨，通电导体棒 垂直放置在导轨上，已知导体棒质量 ，长 ，通过的电流 ，方向如图所示，导体棒与导轨间的动摩擦因数 ，空间有与导体棒垂直的匀强磁场，现导体棒水平向右匀速运动， 取 。则：
（1）若磁场沿水平方向，求磁感应强度的大小和方向；
（2）若磁场在竖直面内沿左斜向上与水平方向夹角60°的方向，求磁感应强度大小。
19．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，平行双边界区域内分布垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 ，宽度为 ；一群质量为 ，带电量为 的粒子（不计重力），以不同的速度由左侧边界的 点，以与边界成 且垂直磁场方向射入磁场中。求：
（1）垂直右边界出射的粒子，其速度大小是多少？
（2）从左边界出射的粒子，其出射点距 点的最大距离是多少？
20．（2020高三上·哈尔滨月考）如图所示，在平面直角坐标系 内，圆形区域半径为 ，在 点与 轴相切且关于 轴对称。bc是圆形区域与 轴平行的一条直径，图中虚线是一条过b点的切线，虚线上方有沿 轴负方向的匀强电场，场强大小未知；圆形区域内有垂直 平面向外的匀强磁场；某带正电粒子，质量为 ，带电量为 ，以速度 从 点垂直 轴进入电场中，然后从b点进入磁场，最后从c点离开磁场。已知a点纵坐标 ，带电粒子的重力忽略不计。求：
（1）匀强电场的电场强度 ；
（2）匀强磁场的磁感应强度
（3）粒子从 点运动到达 轴的时间。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电源电动势及内阻
【解析】【解答】A．电动势是用来描述电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，A不符合题意；
B．电动势公式 中的 是非静电力做的功，电势差 中的 是电场力做的功，B不符合题意；
C．由闭合电路的欧姆定律得
可知电阻越大，电流I越小，则U越接近于E，即用内阻较大的电压表直接测量电源的正负极之间的电压值约等于电源的电动势，C符合题意；
D．由闭合电路的欧姆定律得
可知外电路的总电阻越小，则电流I越大，路端电压就越小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电动势是描述电源把其他能量转化为电能的本领大小的物理量；电动势和电压属于两个不同的物理量；利用闭合电路的欧姆定律可以判别外电阻越小其路端电压越小。
2．【答案】B
【知识点】电阻定律
【解析】【解答】由电阻定律 得，由题意知两电阻厚度相同 ，
材料相同，所以电阻之比为1：1
故答案为：B
【分析】利用电阻定律结合横截面积和长度的比值可以求出电阻的比值。
3．【答案】C
【知识点】磁感应强度；安培定则
【解析】【解答】根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向向右，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向向右，如图，
根据平行四边形定则得到，C处的总磁感应强度为 ；
C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C。
【分析】利用安培定则可以判别磁感应强度的方向，结合平行四边形定则可以求出合场强的大小。
4．【答案】C
【知识点】左手定则
【解析】【解答】条形磁铁的磁感线如图所示
则由图示可知左侧导体所处的磁场方向斜向上，右侧导体所处的磁场斜向下，则由左手定则可知，左侧导体受力方向向外，右侧导体受力方向向里，故从上向下看，小磁针应为逆时针转动；当导体转过90°时，由左手定则可得导体受力向下，故可得出导体运动为逆时针转动的同时还要向下运动。即为a端转向纸外，b端转向纸里，且靠近磁铁。
故答案为：C
【分析】利用左手定则结合微元法可以判别通电导线的安培力方向。
5．【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电动机输出功率
灯泡中电流
干路电流
电动机中电流
电动机的功率
计算得
故答案为：C。
【分析】利用重力和速率可以求出电动机输出功率的大小；利用灯泡的额定功率可以求出流过灯泡的电路大小，结合闭合电路的欧姆定律可以求出电动机的电流，结合热功率的表达式及总功率的大小可以求出电动机线圈内阻的大小。
6．【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A．由P=I2r可得，随着电流的增大，内耗功率增大，A不符合题意；
B．随着电流的减小，电源的效率增大，最大可以接近100%，B不符合题意；
CD．由图可知，当电流为1.5 A时电源的输出功率最大，这里内耗功率等于输出功率为9 W，电源的效率为50%，这时电源总功率为18 W，根据P=IE可得，电源的电动势为12 V，由P=I2r可知，电源的内阻为4 Ω，由于不能明确外电路是否为纯电阻电路，故无法求得电阻大小，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】图像表示输出功率的大小不是热功率的大小；利用电流减小可以判别电源效率不断增大；利用功率的大小结合热功率的表达式可以求出内阻的大小，进而求出外电阻的大小；利用功率的表达式可以求出电动势的大小。
7．【答案】C
【知识点】电路故障分析
【解析】【解答】若ac间断路，则将多用表的电压档并联在ac两端，示数应该等于电源的电动势E，A不符合题意；将多用表的电压档并联在cd两端，有示数，说明cd间断路，B不符合题意；将多用表的电压档并联在ad两端，有示数，则可能是L1或L2其中之一断路；并联在ac两端，示数0，说明cd间的L2断路，C符合题意；断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆档，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1断路，D不符合题意；
故答案为：C.
【分析】利用电路的故障进而可以判别电压表的读数变化，从而反证电路故障是否正确。
8．【答案】A
【知识点】动量守恒定律；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，则有：
解得粒子原来的轨道半径为：
根据动量守恒，结合后的总动量满足：
同理，可得结合后在磁场中运动的半径
故答案为：A 。
【分析】利用洛伦兹力提供向心力可以求出粒子轨道半径的表达式，结合动量守恒定律可以判别粒子碰后速度的大小，结合轨道半径的表达式可以判别对应的运动轨迹。
9．【答案】A
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】A．将滑动变阻器 的滑片稍向上移动时，变阻器接入电路的电阻变小，外电路总电阻变小，总电流变大，电源的内电压变大，则路端电压变小。总电流变大，灯泡 的电压变大，即电压表的示数变大。根据路端电压等于灯泡 的电压与右侧并联部分电压之和，可知，右侧并联部分电压变小，由于路端电压变小，所以右侧并联部分电压减小量大于灯泡 电压的增加量，所以电容器电压的变化量绝对值大于 ，因此电容器电量变化量的绝对值为 一定大于 ，A符合题意；
B．右侧并联部分电压变小，灯泡 的电压变小，则灯泡 一定变暗，B不符合题意；
C．由于电源的内外电阻关系未知，所以不能判断电源输出功率如何变化，C不符合题意；
D．电容器板间电压变小，电场强度变小，带电液滴向下运动。D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用动态电路的串反并同可以判别电容器电压变化量的大小，结合电容的定义式可以判别电荷量的变化；利用动态分析可以判别其他电路元件其电流、电压和功率的大小变化；利用电容器两端电压的变化可以判别其板间场强的变化进而判别粒子的运动情况。
10．【答案】B
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】A．洛伦兹力在任何情况下都不做功，A不符合题意；
BC．当电压表示数稳定为U时，根据受力平衡有：
根据匀强电场电场强度与电势差的关系有：
根据电流为观表达式有：
联立可得：
B符合题意，C不符合题意；
D．电流 是电子的定向运动产生的，电子定向移动方向与电流方向相反，故由左手定则可以判断电子向上表面偏转，所以上表面电势低于下表面，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】洛伦兹力对电子不做功；利用电场力和洛伦兹力平衡可以求出磁感应强及电场强度的大小；利用左手定则可以判别电子的偏转进而比较电势的高低。
11．【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用；牛顿第二定律
【解析】【解答】分情况对圆环受力分析，第一种情况
圆环受到向下的重力，向上的支持力、向上洛伦兹力、水平向左的摩擦力，圆环受到的洛伦兹力变小，支持力变大，摩擦力增大，圆环做加速度增大的减速运动，最后速度减为零；
第二种情况
支持力为零，圆环受到的摩擦力为零，这种情况下圆环做匀速直线运动。
第三种情况
随着速度减小，支持力减小，摩擦力减小，此时圆环做加速度减小的减速运动，当支持力减为零后做匀速运动。
由以上分析可知圆环可能做匀速运动或变减速运动，不可能做匀减速运动，A不符合题意；
B．由受力分析第二种情况可知圆环可能不受摩擦力作用，合力为零，这种情况下圆环做匀速直线运动，B不符合题意；
C．由受力分析第一种情况可知当圆环受到向上的支持力，圆环做加速度逐渐增大的减速运动，最后速度减为零，由动能定理可得圆环克服摩擦力所做的功为 ，C符合题意。
D．由受力分析第三种情况可知当圆环受到向下的支持力时，圆环做加速度逐渐减小的减速运动，当支持力减为零时开始做匀速直线运动，由平衡关系可得
设克服摩擦力做功为W，由动能定理可得
解得
圆环克服摩擦力所做的功为 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】加速洛伦兹力等于重力，则圆环不受摩擦力作用可以做匀速直线运动；利用洛伦兹力和重力不相等时，比较两力的大小可以判别其加速度的变化进而判别圆环的运动情况；利用动能定理可以求出圆环克服摩擦力做功的大小。
12．【答案】A,B,D
【知识点】伏安特性曲线
【解析】【解答】A．由 图象可知电源的电动势 ，短路电流为 ，故
A符合题意；
B．将这个电阻 接到电源上，电源的总功率为
电源的输出功率为
故电源的效率为
B符合题意；
C．外电路的总功率为
C不符合题意；
D．电源内阻的功率
从图上关系可知
故电源内阻的功率比外电路的功率大，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用闭合电路欧姆定律的直线可以求出内阻和电动势的大小，利用外电压和电动势的大小可以求出电源的效率；利用电流和电动势大小可以求出总功率的大小；利用电功率的表达式结合电压的大小可以比较功率的大小。
13．【答案】A,C
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】小球在电场、磁场、重力场的复合场中做直线运动，一定做的是匀速直线运动，对小球受力分析，由力的平衡可知
联立解得 ，
故答案为：AC。
【分析】粒子做直线运动，利用粒子的平衡方程可以求出电荷量及速度的大小。
14．【答案】A,C
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】A．D形盒缝隙间电场变化周期
此加速器对 粒子进行加速，氦核是 ，与 粒子比荷相同，所以保持 、 和 不变，该回旋加速器也可以加速氦核，A符合题意；
B．由
解得粒子离开回旋加速器的最大速度
所以只增大加速电压U， 粒子获得的最大动能不会增大，B不符合题意；
C．粒子射出时的动能
粒子每旋转一周增加的动能是2qU，动能达到Ek时粒子旋转的周数是n，则有
所以粒子运动总时间
只增大加速电压U， 粒子在回旋加速器中回旋的次数会变小，运动时间会变短，C符合题意；
D．回旋加速度既能加速带正电的粒子，也能加速带负电的粒子，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用磁场周期的表达式可以判别其回旋加速器可以加速氦核；利用牛顿第二定律可以判别最大速度的影响因素；利用最大动能的表达式结合电场力做功可以求出加速的次数，结合周期可以求出粒子总的运动时间；回旋加速度能加速正电荷也能加速负电荷。
15．【答案】B,D
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】A．小球a和b碰后在竖直平面内做匀速圆周运动，故重力等于电场力，即洛伦兹力提供向心力，所以
由于电场力的方向与场强的方向相反，故小球带负电，A不符合题意；
B．小球a经加速电场加速由动能定理有
小球a经加速电场后的速度为
小球a与b发生碰撞，由动量守恒有
解得
B符合题意；
C．小球a和b碰后在竖直平面内做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有
解得
C不符合题意；
D．由功能关系可知，机械能的增加量为电场力所做的功，则有
D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】b与a碰后做匀速圆周运动，利用电场力和重力方向可以判别小球的电性；利用电场中加速的动能定理可以求出小球a获得的速度大小，结合动量守恒定律可以求出碰后两个小球的速度大小；利用牛顿第二定律可以求出小球做圆周运动其半径的大小；利用电场力做功可以求出机械能增加量。
16．【答案】（1）9.160；0.565
（2）黑；B；2；
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1) (2)选择档位3时，即是欧姆表，将A、B短接，电流从A流出，从B流入，此时表头指针向右满偏；选择电流档时，指针也要向右偏转，电流流向与使用欧姆档时相同；电流表遵循“正进负出”，而正极标识为红色，即B端接红表笔，A端接黑表笔；由图可知，R6只有在欧姆档时才使用，利用其电阻值的可改变性，可以调节欧姆表使其指针归零，AC不符合题意，B符合题意。故答案为：B。表头 的满偏电流为 ，内阻为 ，要改装成量程为 的电流表，需要并联一个电阻进行分流，要改装成量程为 的电流表，需要并联一个阻值更小的电阻进行分流，由电路图可知，选择开关1时并联的电阻最小，选择开关2时并联的电阻较大，即与直流电流 挡对应的开关序号为2；由图可知，指针指向“11”，所以读数为 。
【分析】（1）利用游标卡尺上下尺结构可以读出对应的读数；利用螺旋测微器结构可以读出对应的读数；
（2）利用红进黑出可以判别A端与黑笔相接；R6的作用主要是欧姆调零过程中把指针调在右零的位置；
（3）利用表头示数和档数可以求出电阻的大小。
17．【答案】（1）A；C
（2）ka；
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）由图示电路图可知，电压表有分流作用，流过电源的电流大于电流表示数，电压表分流是造成实验误差的原因，为减小实验误差，应减小电压表分流对实验的影响，应选择内阻较大的电压表，因此电压表应选择A；通过电路的最大电流约为：
则电流表应选择C；（2）由图示电路图可知，电源电动势：E=U+I（r+R2）
则：U=E-I（R2+r）
U-I图象的斜率：k=R2+r
在横轴上的截距：
则电源电动势：E=ka
电源内阻r=k-R2；
【分析】（1）利用电动势可以选择电压表量程；利用欧姆定律可以选择电流表量程；
（2）利用闭合电路的欧姆定律结合图像斜率和截距可以求出电动势和内阻的大小。
18．【答案】（1）解：根据受力分析可知：磁场水平向左；
由B1IL=mg
解得B1=1T
（2）解：对导体棒进行受力分析，如图所示，受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、与运动方向相反的摩擦力，磁场方向与轨道平面成 角向左斜向上，由左手定则可知安培力方向与磁场垂直斜向右上方，如图所示
则可得
【知识点】共点力平衡条件的应用；匀速直线运动
【解析】【分析】（1）由于导体棒做匀速直线运动，那么沿竖直方向的洛伦兹力和重力大小相等，利用平衡方程可以求出磁感应强度的大小；
（2）当磁场方向改变时，其导体棒处于匀速直线运动，利用导体棒的平衡方程可以求出磁感应强度的大小。
19．【答案】（1）解：轨迹如图所示
根据几何关系可得
根据
解得
（2）解：当粒子在磁场中的轨迹与右边界相切时，此时出射点距 点的最大距离，如图所示
根据几何关系，
出射点距 点的最大距离L
解得出射点距 点的最大距离
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出粒子的速度大小；
（2）当粒子与磁场相切时，此时出射点距离P点的距离最大，利用轨迹和边界相切可以求出轨道半径的大小，结合几何关系可以求出对应距离的大小。
20．【答案】（1）解：带电粒子在电场中做类平抛运动，设运动时间为t，则
解得
（2）解：粒子进入磁场时的速度方向与竖直方向夹角的正切值
所以
由半径和速度方向的垂直关系可知，粒子的圆弧轨迹所对应的圆心即是O点，所以粒子做圆周运动的半径
运动速度
由洛仑兹力提供向心力得
解得
（3）解：粒子的运动过程可分为三段：电场中的类平抛、磁场中的匀速圆周、离开磁场后的匀速直线，运动的总时间
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，利用类平抛运动的位移公式可以求出电场强度的大小；
（2）粒子进入磁场做匀速圆周运动，利用速度的合成可以求出合速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出磁感应强度的大小；
（3）利用类平抛水平方向的位移公式可以求出粒子在电场运动的时间，利用圆心角的大小结合周期可以求出粒子在磁场中运动的时间，最后利用匀速直线运动的位移公式可以求出运动的时间。
