2024年4月3日发(作者：帝豪ec718参数配置)
北京市第二十中学2022-2023学年第一学期12月月考试卷高三物理
一、选择题（本题共10小题。有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确
的）
1.如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面．其中A、B、C三点的电场强
度大小分别为E
A
、E
B
、E
C
，电势分别为φ
A
、φ
B
、φ
C
．关于这三点的电场强度大小和电势高低的关系，下列
说法中正确的是（）
A.E
A
=E
B
B.E
A
＞E
C
C.φ
A
=φ
B
D.φ
B
=φ
C
2.
用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈
A
通过变阻器和开关
S
1
连接到电源上，线圈
B
的两端
通过开关
S
2
连到电流表上，把线圈
A
装在线圈
B
的里面。下列说法中正确的是（）
A.该装置是探究线圈A中感应电流产生的条件
B.S
1
、
S
2
均处于闭合状态，将线圈
A
中铁芯拔出时，电流表的指针会发生偏转
C.S
1
、
S
2
均处于闭合状态，将线圈
A
中铁芯拔出用时越短，电流表的指针偏转角度越小
D.
两开关均处于闭合状态，此时匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针始终指在
0
刻度线位置
3.
静电除尘原理是设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来。如图所示，
静电除尘器由板状收集器
A
和线状电离器
B
组成，
A
、
B
间接有高压电源，它们之间形成很强的电场，能
使空气中的气体分子电离，进而使通过除尘器的尘埃带电，最后被吸附到正极
A
上。下列选项正确的是
（）
A.
收集器
A
吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了正电
B.
收集器
A
吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了负电
C.
收集器
A
和电离器
B
之间形成
的
是匀强电场
D.
静电除尘过程是机械能向电场能转化的过程
4.
如图所示
的
电路中，电源电动势为
E
，电源内阻为
r
，闭合开关
S
，待电流达到稳定后，将滑动变阻器的
滑动触头
P
从图示位置向
a
端移动一些，则待电流再次达到稳定后，与
P
移动前相比（）
A.电容器C的电荷量减小
B.
小灯泡
L
变亮
C.
电流表示数变小，电压表示数变大
D.
电源的总功率变大
5.
一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板
A
、
B
之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负
带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于电源，
A
、
B
就是电源的两极，则
下列说法正确的是（）
A.用电器中的电流方向从C到D
B.
带负电的粒子受洛伦兹力向上
C.
若只增强磁场，发电机的电动势将增大
D.
若将发电机与用电器断开，
A
板积累的电荷会一直增多
6.
在
x
轴上有两个点电荷
q
1
、
q
2
，其静电场的电势
φ
在
x
轴上分布如图所示．下列说法正确的有（）
A.q
1
和q
2
带有异种电荷
B.x
1
处的电场强度为零
C.
负电荷从
x
1
移到
x
2
，电势能减小
D.
负电荷从
x
1
移到
x
2
，受到的电场力增大
7.
在示波器、电子显微镜等器件中都需要将电子束聚焦，常采用的聚焦装置之一是静电透镜。静电透镜内
电场分布的截面图如图中所示，虚线为等势面，实线为电场线，相邻等势面间电势差相等。现有一束电子
以某一初速度从左侧进入该区域，
P
、
Q
为电子运动轨迹上的两点。下列说法正确的是（）
A.P点的电场强度大于Q点的电场强度
B.P
点的电势高于
Q
点的电势
C.
电子在
P
点的电势能小于在
Q
点的电势能
D.
电子在
P
点的动能小于在
Q
点的动能
8.利用如图所示电路研究某小型手持风扇的电动机性能。调节滑动变阻器
R
0
，测得风扇运转时电压表示数
为
U
1
，电流表示数为
I
1
；扇叶被卡住停止转动时，电压表的示数为
U
2
，电流表的示数为
I
2
，且
I
2
?I
1
。
下列说法正确的是（）
A.电动机线圈电阻
r
?
U
1
I
1
B.
扇叶被卡住时，电流增大是因为电动机的线圈电阻变小
2
C.风扇运转时线圈发热功率
P
热
?
I
1
?
U
2
I
2
D.风扇运转时输出的机械功率
P
出
?U
1
I
1
?U
2
I
2
9.
电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度的大小。测量前天平已调至平衡，测量时，在左边托盘中
放入质量
m
1
?15.0g
的砝码，右边托盘中不放砝码，将一个质量
m
0
?10.0g
，匝数n＝10，下边长
l?10.0cm
的矩形线圈挂在右边托盘的底部，再将此矩形线圈的下部分放在待测磁场中，如图甲所示，线
圈的两头连在如图乙所示的电路中，不计连接导线对线圈的作用力，电源电动势
E?1.5V
，内阻
r?1.0?
。
R
1
?10Ω
，
开关S闭合后，调节可变电阻使理想电压表示数
U?1.4V
时，
此时天平正好平衡。
g?10m/s
2
，
则下列分析正确的是（）
A.线圈中电流的方向为顺时针B.线圈下边所受安培
力大小为
0
.
15N
C.
线圈中电流的大小为
4AD.
该匀强磁场的磁感应强度
B
的大小为
0
.
5T
10.
如图所示，来自外层空间的大量带电粒子进入地磁场影响范围后，粒子将绕地磁感线做螺旋运动，形成
范艾伦辐射带。螺旋运动中回转一周的时间称为周期，回转一周前进的距离称为螺距。忽略带电粒子之间
以及带电粒子与空气分子之间的相互作用，带电粒子向地磁场两极运动的过程中，下列说法正确的是（）
A.
粒子运动的速率逐渐变大
C.
粒子螺旋运动的半径不变
B.
粒子运动的周期不变
D.
粒子螺旋运动的螺距逐渐变小
二、填空题（本题共2小题）
11.（1）在“伏安法测电阻”的实验中，待测电阻
R
x
约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表A的
内阻约为1Ω，测量电路如图甲或图乙所示，电阻测量值由公式
R
x
?
U
计算得出，式中U与I分别为电压
I
表和电流表的示数。若将图甲和图乙电路电阻的测量值分别记为
R
x1
和
R
x2
，则______（选填“
R
x1
”或
“
R
x2
”）更接近待测电阻的真实值；该测量值______（选填“大于”、“等于”或“小于”）待测电阻的
真实值。
（2）在“测定电源的电动势和内电阻”
的实验中，备有下列器材：
A
．待测的干电池一节
B．电流表
A
1
（量程0～3mA，内阻
Rg
1
?10Ω
）
C．电流表
A
2
（量程0～0.6A，内阻
Rg
2
?0.1Ω
）
D．滑动变阻器
R
1
（0～20Ω，1.0A）
E．电阻箱
R
0
（0～9999.9Ω）
F
．开关和若干导线
①某同学发现上述器材中没有电压表，他想利用其中
的
一个电流表和电阻箱改装成一块电压表，其量程为
并设计了图甲所示的
a
、（虚线框内为改装电压表的电路），其中合理的是
______0
～
3V
，
b
两个参考实验电路
（选填“a”或“b”）电路；此时
R
0
的阻值应取______Ω。
②如图为该同学根据合理电路所绘出的
I
1
?I
2
图象（
I
1
为电流表
A
1
的示数，
I
2
为电流表
A
2
的示数）。根
据该图线可得被测电池的电动势
E
＝
______V
，
内阻
r
＝
______Ω
。
12.为测量某金属丝
的
电阻率，小明同学设计了如图甲、
乙所示的两种实验方案，已知电源的电动势和内阻在实验过程中保持不变。
（1）小明先进行了如图甲方案的测量。他首先用米
尺测出接入电路中金属丝的长度
l=50.00cm
，再利用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图所示，则金属丝直
径的测量值
d=______mm
。
（2）小明又进行了如图乙方案的测量，实验中闭合开关S后，他可以通过改变接线夹（即
图乙中滑动变阻器符号上的箭头）接触金属丝的位置以控制接入电路中金属丝的长度，并通过改变电阻箱
接入电路中的阻值
R
，保持电流表示数不变。记录电阻箱接入电路中的阻值
R
和对应接入电路中金属丝长
度
L
的数据，并在
R-L
坐标系中描点连线，作出
R-L
的图线如图所示。请用金属丝的直径
d
、
R-L
图线斜率
的绝对值
k
和必要的常数，写出该金属丝电阻率测量值的表达式
ρ=______
。
（3）电表的内阻可能对实验产生系统误差，请你分别就这两
种方案说明电表内阻对电阻率测量结果是否会产生影响；若产生影响，将导致电阻率的测量结果偏大还是
偏小
______
。
三、计算题（本题包括6小题。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。答
案中必须明确写出数值和单位）
13.
如图所示，两根平行光滑金属导轨
MN
和
PQ
放置在水平面内，其间距
L=0.2m
，磁感应强度
B=0.5T
的
匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻
R=4.8Ω
，在导轨上有一金属棒
ab
，其电阻
r=0.2Ω
，金
属棒与导轨垂直且接触良好，如图所示，在
ab
棒上施加水平拉力使其以速度
v=0.5m/s
向右匀速运动，设金
属导轨足够长．求：
(1)金属棒ab产生
的
感应电动势；
(2)
通过电阻
R
的电流大小和方向；
(3)
金属棒
a
、
b
两点间的电势差．
14.
如图所示，在沿水平方向的匀强电场中，有一长度
l=0.5m
的绝缘轻绳上端固定在
O
点，下端系一质量
m=1.0×10
-2
kg
、带电量
q=2.0×10
-8
C
的小球（小球的大小可以忽略）在位置
B
点处于静止状态，此时轻绳与
竖直方向的夹角α=37?，空气阻力不计，sin37?=0.6,cos37?=0.8，g=10m/s
2
．
（
1
）求该电场场强大小；
（
2
）在始终垂直于
l
的外力作用下将小球从
B
位置缓慢拉动到细绳竖直位置的
A
点，求外力对带电小球做
的功；
（
3
）过
B
点做一等势面交电场线于
C
点，论证沿电场线方向电势
φ
A
>φ
C
．
15.
如图所示的装置放置在真空中，炽热的金属丝可以发射电子，金属丝和竖直金属板之间加一电压
U
1
＝
2
500V
，发射出的电子被加速后，从金属板上的小孔
S
射出．装置右侧有两个相同的平行金属极板水平正对
放置，板长
l
＝
6.0cm
，相距
d
＝
2cm
，两极板间加以电压
U
2
＝
200V
的偏转电场．从小孔
S
射出的电子恰
能沿平行于板面的方向由极板左端中间位置射入偏转电场．已知电子的电荷量
e
＝
1.6×10
－
19
C
，电子的质量
m
＝
0.9×10
－
30
kg
，设电子刚离开金属丝时的速度为
0
，忽略金属极板边缘对电场的影响，不计电子受到的重
力．求：
（
1
）电子射入偏转电场时的动能
E
k
；
（
2
）电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量
y
；
（
3
）电子在偏转电场运动的过程中电场力对它所做的功
W.
16.在如图所示的电路中，电源的电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，电流表
满偏电流
I
g
=10mA
，电流表的电阻
R
g
=7.5Ω
，
A
、
B
为接线柱．
（1）用一条导线把A、B直接连起来，此时，应把可变电阻R
1
调节为多少才能使电
流表恰好达到满偏电流？
（
2
）调至满偏后保持
R
1
的值不变，在
A
、
B
间接入一个
150Ω
的定值电阻
R
2
，电流表的读数是多少？
（
3
）调至满偏后保持
R
1
的值不变，在
A
、
B
间接入一个未知的定值电阻
R
x
，电流表的读数为
I
x
，请写出
I
x
随
R
x
变化的数学表达式．
17.
如图为一回旋加速器的示意图，其核心部分为处于匀强磁场中的
D
形盒，两
D
形盒之间接交流电源，
并留有窄缝，离子在窄缝间的运动时间忽略不计。已知D形盒的半径为R，在
D
1
部分的中央A处放有离子
源，离子带正电，质量为
m
、电荷量为
q
，初速度不计。若磁感应强度的大小为
B
，每次加速时的电压为
U
。
忽略离子的重力等因素。求：
（
1
）加在
D
形盒间交流电源的周期
T
；
（2）离子加速后可获得的最大动能
E
km
；
（
3
）从节能高效的角度，科学家将
D
形盒改进成了半径固定的环形轨道，即环形加速器，让带电粒子反复
通过同一加速间隙，当在间隙上加载交变电压时，粒子能量将得到多次增加。请简要分析说明，如何可以
保证粒子在半径固定的环形轨道上加速运动？
18.宏观问题是由微观机制所决定的。对同一个物理问题，常常可以从宏观与微
观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。
(1)
如图所示，一段长为
L
、横截面积为
S
的圆柱形金属导体，在其两端加上恒定电压，金属导体中产生恒
定电流
I
。已知该金属导体中单位体积内的自由电子数量为
n
，自由电子的质量为
m
、电量为
e
。
a
、请根据电流的定义，求金属导体中自由电子定向移动的平均速率
v
。
b
、经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的性质与静电场
相同。金属导体中的自由电子在电场力的驱动下开始定向移动，然后与导体中可视为不动的粒子碰撞，碰
撞后电子沿导体方向定向移动的速率变为零，然后再加速、再碰撞……，自由电子定向移动的平均速率不
随时间变化。金属电阻反映的就是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞。假设自由电子连续两次碰撞
的平均时间间隔为
t
0
，碰撞时间不计，不考虑自由电子之间的相互作用力。请根据以上描述构建物理模型，
推导金属导体两端电压
U
的大小和金属导体的电阻
R
。
(2)
超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零。将一个闭合超导金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感
线垂直于圆环平面，逐渐降低温度使超导环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场，此后若环中的
电流不随时间变化，则表明其电阻为零。为探究该圆环在超导状态的电阻率上限
?
，研究人员测得撤去磁
场后环中电流为
I
，并经过一年多的时间
t
未检测出电流变化。实际上仪器只能检测出大于
ΔI
的电流变化，
其中
ΔI
?
I
，当电流的变化小于
ΔI
时，仪器检测不出电流的变化，研究人员便认为电流没有变化。设该超导
圆环粗细均匀，环中单位体积内参与导电的电子数为
n
，电子质量为
m
、电荷量为
e
，环中定向移动的电子
减少的动能全部转化为圆环的内能。试用上述给出的各物理量，推导出
?
的表达式。
北京市第二十中学2022-2023学年第一学期12月月考试卷高三物理
一、选择题（本题共10小题。有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确
的）
1.如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面．其中A、B、C三点的电场强
度大小分别为E
A
、E
B
、E
C
，电势分别为φ
A
、φ
B
、φ
C
．关于这三点的电场强度大小和电势高低的关系，下列
说法中正确的是（）
A.E
A
=E
B
B.E
A
＞E
C
C.φ
A
=φ
B
D.φ
B
=φ
C
BD
【详解】
AB
．因为
A
点的电场线最密，故
A
点的电场强度最大，选项
A
错误，
B
正确；
C
．
AB
在同一条电场线上，沿电场线电势降低，由
B
到
A
的方向是沿着电场线的方向，故
B
点的电势大于
A
点的电势，选项
C
错误；
D
．而
B
、
C
两点在同一个等势面上，故二者的电势相等，选项
D
正确．
故选
BD
。
【点晴】在同一条电场线上，沿着电场线的方向是电势降低的方向；等势面就是电势相等的点所组成的一
个面，故在这个面上的各点的电势是相等的；电场线密的地方，电场强度大，电场线稀疏的地方，电场强
度小．
2.
用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈
A
通过变阻器和开关
S
1
连接到电源上，线圈
B
的两端
通过开关
S
2
连到电流表上，把线圈
A
装在线圈
B
的里面。下列说法中正确的是（）
A.该装置是探究线圈A中感应电流产生的条件
B.S
1
、
S
2
均处于闭合状态，将线圈
A
中铁芯拔出时，电流表的指针会发生偏转
C.S
1
、
S
2
均处于闭合状态，将线圈
A
中铁芯拔出用时越短，电流表的指针偏转角度越小
D.
两开关均处于闭合状态，此时匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针始终指在
0
刻度线位置
B
【详解】
A
．因为线圈
B
跟电流表连接且此电路没有电源，故该装置是探究线圈
B
中感应电流产生的条件，
故
A
错误；
B
．
S
1
、
S
2
均处于闭合状态，将线圈
A
中铁芯拔出时，圈
B
内的磁通量从无到有，在变化，导致闭合线圈
中产生感应电动势，从而产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，故
B
正确；
C
．
S
1
、
S
2
均处于闭合状态，将线圈
A
中铁芯拔出用时越短，圈
B
内的磁通量变化越快，导致闭合线圈中
产生感应电动势越大，总电阻不变，从而产生感应电流越大，所以电流表的指针偏转角度越大，故
C
错误；
D
．两开关均处于闭合状态，此时即便匀速移动滑动变阻器的滑片，由于圈
A
的磁场是非匀磁场，必然会
某时刻圈
B
内的磁通量发生变化，导致闭合线圈中产生感应电动势，从而产生感应电流，电流表的指针会
发生偏转，不可能始终指在
0
刻度线位置，故
D
错误；
故选
B
。
3.
静电除尘原理是设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来。如图所示，
静电除尘器由板状收集器
A
和线状电离器
B
组成，
A
、
B
间接有高压电源，它们之间形成很强的电场，能
使空气中的气体分子电离，进而使通过除尘器的尘埃带电，最后被吸附到正极
A
上。下列选项正确的是
（）
A.收集器A吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了正电
B.
收集器
A
吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了负电
C.
收集器
A
和电离器
B
之间形成的是匀强电场
D.
静电除尘过程是机械能向电场能转化的过程
B
【详解】
AB
．收集器
A
接高压电正极，电离器
B
接高压负极，尘埃经过电离器带上了负电，被带正电的
A
板吸引，故
A
错误
B
正确；
C
．收集器Ａ和电离器
B
不是正对的平行板，故收集器
A
和电离器
B
之间形成的不是匀强电场，故
C
错误；
D
．静电除尘过程是电场力做正功，电势能减少，机械能增加，是电场能向机械能能转化的过程，故
D
错
误。
故选
B
。
4.
如图所示的电路中，电源电动势为
E
，电源内阻为
r
，闭合开关
S
，待电流达到稳定后，将滑动变阻器的
滑动触头
P
从图示位置向
a
端移动一些，则待电流再次达到稳定后，与
P
移动前相比（）
A.电容器C的电荷量减小
B.
小灯泡
L
变亮
C
电流表示数变小，电压表示数变大
.
D.
电源的总功率变大
C
【详解】
C
．将滑动变阻器的滑动触头
P
向
a
端移动一些，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，
由闭合电路欧姆定律分析可知：总电流减小，内电压减小，则路端电压增大，即电流表示数变小，电压表
示数变大，故
C
正确；
B
．总电流减小，小灯泡
L
的实际功率减小，将变暗，故
B
错误；
A
．电流达到稳定后，电容器的电压等于变阻器两端的电压，变阻器的电压
U
R
=E-I
（
R
L
+r
）
I
减小，
U
R
增大，电容器电量增大，故
A
错误；
D
．电源的总功率为
P=EI
，
I
减小，则
P
减小，故
D
错误。故选
C
。
5.
一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板
A
、
B
之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负
带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于电源，
A
、
B
就是电源的两极，则
下列说法正确的是（）
A.用电器中的电流方向从C到D
B.
带负电的粒子受洛伦兹力向上
C.
若只增强磁场，发电机的电动势将增大
D.
若将发电机与用电器断开，
A
板积累的电荷会一直增多
AC
【详解】根据左手定则可知，正离子受向上的洛伦兹力偏向
A
板，负离子受向下的洛伦兹力偏向
B
板，
AB
．
则形成的电流从
C
到
D
，选项
A
正确，
B
错误；
C
．当达到平衡时有
E
q
?
qvB
解得电动势
d
E=Bdv
则若只增强磁场，发电机
的
电动势将增大，选项
C
正确；
D
．若将发电机与用电器断开，两板间电势差等于
Bdv
时达到稳定状态，此后
A
板积累的电荷不再增加，
选项
D
错误。
故选
AC
。
6.
在
x
轴上有两个点电荷
q
1
、
q
2
，其静电场的电势
φ
在
x
轴上分布如图所示．下列说法正确的有（）
A.q
1
和q
2
带有异种电荷B.x
1
处的电场强度为零
C.
负电荷从
x
1
移到
x
2
，电势能减小
D.
负电荷从
x
1
移到
x
2
，受到的电场力增大
AC
【分析】本题的核心是对
φ–x
图象的认识，利用图象大致分析出电场的方向及电场线的疏密变化情况，依据
沿电场线的方向电势降低，图象的斜率描述电场的强弱
——
电场强度进行分析解答．
【详解】
A
．由图知
x
1
处的电势等于零，所以
q
1
和
q
2
带有异种电荷，
A
正；
B
．图象的斜率描述该处的电场强度，故
x
1
处场强不为零，
B
错误；
C
．负电荷从
x
1
移到
x
2
，由低电势向高电势移动，电场力做正功，电势能减小，故
C
正确；
D
．由图知，负电荷从
x
1
移到
x
2
，电场强度越来越小，故电荷受到的电场力减小，所以
D
错误．
7.
在示波器、电子显微镜等器件中都需要将电子束聚焦，常采用的聚焦装置之一是静电透镜。静电透镜内
电场分布的截面图如图中所示，虚线为等势面，实线为电场线，相邻等势面间电势差相等。现有一束电子
以某一初速度从左侧进入该区域，
P
、
Q
为电子运动轨迹上的两点。下列说法正确的是（）
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