2017届湖南省高三实验班上学期第四次月考物理试卷（解析版）

一、选择题

1. 难度：简单

火车以速率v₁向前行驶，司机突然发现在前方同一轨道上距车为s处有另一辆火车，它正沿相同的方向以较小的速率v₂做匀速运动，于是司机立即使车做匀减速运动，该加速度大小为a，则要使两车不相撞，加速度a应满足的关系为

A．   B．

C．       D．

2. 难度：困难

如图所示，两竖直木桩ab、cd固定，一不可伸长的轻绳两端固定在a、c绳长为L，一质量为m的物体A通过轻质光滑挂L挂在轻绳中间,静止时轻绳两端夹角为120°．若把轻绳换成自然长度为L的橡皮筋，物体A后仍处于静止状态，橡皮筋处于弹性限度内，若重力加速度大小为g，上述两种情况，下列说法正确的是

A．轻绳的弹力大于mg                   B．轻绳的弹力小于mg

C．橡皮筋的弹力大于mg                 D．橡皮筋的弹力小于mg

3. 难度：压轴

如图所示，质量相等的物体A、B通过一轻质弹簧相连，开始时B放在地面上，A、B均处于静止状态,此时弹簧压缩量△x₁。现通过细绳将A向上缓慢拉起，第一阶段拉力做功为W₁时，弹簧变为原长；第二阶段拉力再做功W₂时，B刚要离开地面，此时弹簧伸长量为△x₂。弹簧一直在弹性限度内，则

A．△x₁>△x₂

B．拉力做的总功等于A的重力势能的增加量

C．第一阶段，拉力做的功等于A的重力势能的增加量

D．第二阶段，拉力做的功等于A的重力势能的增加量

4. 难度：压轴

发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则(　　)

A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B. 卫星在轨道3上的角速度等于在轨道1上的角速度

C. 卫星在轨道1上经过Q点时的速率小于它在轨道2上经过Q点时的速率

D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度

5. 难度：压轴

如图所示，MNPQ为有界的竖直向下的匀强电场，电场强度为E，ACB为光滑固定的半圆形轨道，圆轨道半径为R，A、B为圆水平直径的两个端点，ACB为圆弧。一个质量为m、电荷量为-q的带电小球，从A点正上方高为H处由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道。不计空气阻力及一切能量损失，关于带电小球的运动情况，下列说法正确的是

A．小球一定能从B点离开轨道

B．小球在AC部分可能做匀速圆周运动

C．小球再次到达C点的速度可能为零

D．当小球从B点离开时，上升的高度一定等于H

6. 难度：压轴

如图所示，不同带电粒子以不同速度由左端中线水平射入如图装置，左侧有竖直向下的匀强电场E和垂直于纸面向内的匀强磁场B₁，右侧是垂直于纸面向外的磁场B₂，中间有一小孔，不计粒子重力。下列说法正确的是

A．只有正电荷才能沿中线水平通过B₁区域进入到B₂磁场区域。

B．只有速度的粒子才能沿中线水平通过B1区域进入到B2磁场区域

C．如果粒子打在胶片上离小孔的距离是d，则该粒子的荷质比为

D．若甲、乙两个粒子的电荷量相等，打在胶片上离小孔的距离是2：3，则甲、乙粒子的质量比为2：3

7. 难度：困难

某个由导电介质制成的电阻截面如图所示。导电介质的电阻率为ρ、制成内、外半径分别为a和b的半球壳层形状（图中阴影部分），半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极。设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解R，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断，R的合理表达式应为

A．R=       B．R=

C．R=      D．R=

8. 难度：压轴

某兴趣小组用实验室的手摇发电机和一个可看作理想的小变压器给一个灯泡供电，电路如图，当线圈以较大的转速n匀速转动时，额定电压为U₀的灯泡正常发光，电压表示数是U₁。巳知线圈电阻是r，灯泡电阻是R，则有

A. 变压器输入电压的瞬时值是u=U₁sin2πnt

B. 变压器的原副线圈匝数比是U₁：U₀

C. 电流表的示数是

D. 线圈中产生的感应电动势最大值是

二、实验题

9. 难度：困难

（1）为了测量电阻，现取一只已经完成机械调零的多用电表，如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：

①将K旋转到电阻挡“X100”位置。

②将插入“+”、“-”插孔的表笔短接，旋动部件_____（选填“C”或“D"），使指针对准电阻的“0”刻度线。

③将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻，P的两端分别为a、b，指针指示位置如图甲所示。为使测量比较精确，应将选择开关旋到________（选填：“×1"、“×10”、“×1k”）的倍率挡位上，并重新调零，再进行测量。

（2）多用电表电阻档的内部电路如图乙虚线框中所示，电源电动势为E、内阻为r，R₀为调零电阻，R_g为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值R_x关系式为_______；

（3）某同学想通过多用电表中的欧姆档去测量一量程为3V的电压表内阻。该同学将欧姆档的选择开关拨至“×1k"的倍率挡，并将红、黑表笔短接调零后，应选用图丙中________（选填“A”或“B”）方式连接。在进行了正确的连接、测量后，欧姆表的读数如图丁所示，读数为_____，这时电压表的读数为如图戊所示。若该欧姆档内阻为24k，则可算出欧姆档内部所用电池的电动势为______V（计算结果保留两位有效数字）。

三、简答题

10. 难度：压轴

如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合，转台以一定角速度ω匀速旋转，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60°．已知重力加速度大小为g，小物块与陶罐之间的最大静摩擦力大小为F_f=mg． （1）若小物块受到的摩擦力恰好为零，求此时的角速度ω₀； （2）若小物块一直相对陶罐静止，求陶罐旋转的角速度的取值范围．

四、计算题

11. 难度：压轴

飞行器常用的动力系统．某种推进器设计的简化原理如图1，截面半径为R的圆柱腔分别为两个工作区，I为电离区，将氙气电离获得1价正离子；Ⅱ为加速区，长度为L，两端加有电压，形成轴向的匀强电场．I区产生的正离子以接近0的初速度进入Ⅱ区，被加速后以速度v_M从右侧喷出．Ⅰ区内有轴向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在离轴线 处的C点持续射出一定速度范围的电子．假设射出的电子仅在垂直于轴线的截面上运动，截面如图2所示（从左向右看）．电子的初速度方向与中心O点和C点的连线成α角（0＜α＜90^◦）．推进器工作时，向I区注入稀薄的氙气．电子使氙气电离的最小速度为v₀，电子在I区内不与器壁相碰且能到达的区域越大，电离效果越好．已知离子质量为M；电子质量为m，电量为e．（电子碰到器壁即被吸收，不考虑电子间的碰撞）．

（1）求II区的加速电压及离子的加速度大小；

（2）为取得好的电离效果，请判断I区中的磁场方向（按图2说明是“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”）；

（3）ɑ为90^◦时，要取得好的电离效果，求射出的电子速率v的范围；

（4）要取得好的电离效果，求射出的电子最大速率v_M与α的关系．

12. 难度：中等

某高中物理课程基地拟采购一批实验器材，增强学生对电偏转和磁偏转研究的动手能力，其核心结构原理可简化为题图所示．AB、CD间的区域有竖直向上的匀强电场，在CD的右侧有一与CD相切于M点的圆形有界匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．一带正电粒子自O点以水平初速度v₀正对P点进入该电场后，从M点飞离CD边界，再经磁场偏转后又从N点垂直于CD边界回到电场区域，并恰能返回O点．已知OP间距离为d，粒子质量为m，电荷量为q，电场强度大小，粒子重力不计．试求：

（1）粒子从M点飞离CD边界时的速度大小；

（2）P、N两点间的距离；

（3）磁感应强度的大小和圆形有界匀强磁场的半径．