A.ψA一定大于ψB
B.ψA不一定大于ψB
C.EA不一定大于EB，ψO不为0
D.EA不一定大于EB，ψO为0
17.如图所示，让平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度，若不改变两极板带的电量而使静电计指针的偏转角度减小，那么（ ）
A.减小两极板间的正对面积
B.减小两极板间的距离
C.在两极板间插入电介质
D.增大两极板间的距离
18.如图所示，相距为d的两块平行金属板，两板电压为U。
两板间有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。
有一个带电粒子（重力不计）能在极板间以恒定的速度υ自左向右平直穿过而不发生偏转，则（ ）
A.此粒子可能带正电
B.此粒子必带负电
C.粒子速度必为
D.粒子速度必为
19.如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示。
现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则（ ）
A.若磁场方向指向纸里，质点运动的周期小于T0
B.若磁场方向指向纸里，质点运动的周期大于T0
C.若磁场方向指向纸外，质点运动的周期小于T0
D.若磁场方向指向纸外，质点运动的周期大于T0
20.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。
如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面（上下底面）向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差。
下列说法中正确的是（ ）
A．若元件的自由电荷是自由电子，则D侧面电势高于C侧面电势
B．若元件的自由电荷是正电荷，则C侧面电势高于D侧面电势
C．在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的上下底面应保持水平
D．在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的上下底面应保持竖直
班级学号姓名
密封线
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北京二中2017—2018学年度第二学段高二年级学段考试试卷
物理选修3-1
命题人：
审核人：
得分：
三、实验题（共16分）
21.在“测定金属的电阻率”的实验中用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如右图所示，则该金属丝直径的测量值d=mm；
22.用表盘为右图所示的多用电表正确测量了一个l3Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值大概是2kΩ左右的电阻．在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，以下哪些操作步骤是必须的？
请选择其中有用的，按操作顺序写出选项序号：
____________
A．用螺丝刀调节表盘下中间部位的指针定位螺丝，使表针指零
B．将红表笔和黑表笔接触
C．把选择开关旋转到“×1k”位置
D．把选择开关旋转到“×100”位置
E．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
23.某同学利用如图所示的电路描绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，
现有电源（电动势6V，内阻不计）、电压表（0~3V，内阻约3kΩ）、开关和导线若
干。
其它可供选用的器材如下：
A．电流表（0~250mA，内阻约5Ω）
B．电流表（0~0.6A，内阻约0.2Ω）
C．滑动变阻器（0~10Ω）
D．滑动变阻器（0~50Ω）
（1）为减小测量误差并便于操作，在实验中电流表应选用______，
滑动变阻器应选用______。
（选填器材前的字母）
（2）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如右图所示。
如果将这个小灯泡接到电动势为3.0V、内阻为5.0Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W（结果保留两位有效数字）。
（3）实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及灯
泡消耗的功率P也随之变化。
下列各示意图中正确反映P−U2
关系的是______。
ABCD
24.某同学想给量程是15V的电压表串联一个定值电阻（用电阻箱代替），改装成量程是25V的电压表，实验电路如右图所示，请将以下电压表改装过程的主要实验步骤补充完整：
A．闭合开关前将滑动变阻器的滑片移至端（填“a”或“b”），并把电阻箱阻值调到零
B．闭合开关后调节滑动变阻器使电压表示数为10V
C．保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱使电压表示数为V
D．不改变电阻箱的阻值，保持电阻箱与量程为15V的电压表串联，撤去其它线路，就得到量程为25V的电压表。
四、计算题（本题共4道小题，共39分，解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。
有数值计算的，答案中必须写出数值和单位）
25.（12分）如图所示，一个质量为m，电荷量+q的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经电压U1加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，并恰好未从右侧磁场的右边界射出。
已知，偏转电场的电压U2，金属板长L，两板间距d。
匀强磁场的磁感强度B。
求：
（1）微粒进入偏转电场时的速度v0大小；
（2）微粒射出偏转电场时的偏转角
（用
的三角函数表示）；
（3）若粒子从偏转电场进入磁场的偏转角
已知，试定性画出粒子在磁场中运动的轨迹，并求出该匀强磁场的宽度D多大?
（仅用v0，m，q，B，D，
的三角函数表示）
26.（12分）回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，下图为回旋加速器的示意图。
D1、D2是两个中空的铝制半圆形金属扁盒，在两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D形盒接在高频交流电源上。
在D1盒中心A处有粒子源，产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入D2盒中。
两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，经过半个圆周后，再次到达两盒间的狭缝，控制交流电源电压的周期，保证带电粒子经过狭缝时再次被加速。
如此，粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝，一次一次地被加速，速度越来越大，运动半径也越来越大，最后一次加速后又转过1800到达D形盒的边缘，沿切线方向以最大速度被导出。
已知带电粒子的电荷量为q，质量为m，加速时狭缝间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，狭缝宽度为d。
设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零，不计粒子受到的重力，求：
（1）保证粒子持续被加速的高频电源的频率和带电粒子能被加速的最大动能Ek；
（2）带电粒子在电场中运动的总时间tE和带电粒子在磁场中运动的总时间tB。
（3）试推证当R>>d时，质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的时间可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）。
27.（15分）请根据以下微观模型来研究焦耳热，设有一段横截面积为S，长为l的均匀直导线，单位体积内自由电子数为n，每个电子电量为e，质量为m。
在导线两端加电压U时，电子定向运动，在运动过程中电子会与金属离子频繁碰撞，将自己的动能全部传递给金属离子，就这样将由电场得到的能量变为相撞时产生的内能。
“金属经典电子论”认为，电子定向运动是一段一段加速运动的接替，各段加速都是从定向速度为零开始。
根据统计理论知，若平均一个电子从某一次碰撞后到下一次碰撞前经过的时间为t，一秒钟内一个电子经历的平均碰撞次数为
，试分析：
（1）若直导线内的电场可视为匀强电场，导线中的电场强度；
（2）求单个电子在电场力作用下的加速度和每一次加速能够获得的最大动能；
（3）请利用以上叙述中出现的各量表示这段导体发热的功率P。
北京二中2017—2018学年度第二学段高二年级学段考试试卷
物理选修3-1参考答案
单选题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
D
D
B
C
B
B
B
C
B
A
A
C
C
C
A
多选题
题号
16
17
18
19
20
答案
AC
BC
AC
BC
ABD
实验题
21．0.381~0.386
22.D-B-E
23．①AC②0.38③A
24．a6
计算题
25．【解】
（1）微粒在加速电场中由动能定理得
解得v0=
（2）微粒在偏转电场中做类平抛运动，有
，
飞出电场时，速度偏转角的正切为
（3）进入磁场时微粒的速度是：
轨迹如图，由几何关系有：
洛伦兹力提供向心力：
联立以上三式得
26.解析：
（1）高频电源的频率
粒子加速后的最大速度v满足：
，解得：
所以粒子最终的最大动能满足：
（2）设粒子在电场中总加速次数为N，则
将
（1）问的结果代入，粒子在电场中加速的总次数满足：
粒子在电场中始终做匀加速直线运动，所以粒子加速的总距离为Nd，满足：
所以，粒子在电场中加速的总时间为：
已知粒子在磁场中偏转的周期T满足：
，周期不随速度的改变而改变。
所以，粒子在磁场中偏转的总时间为：
代入数据得：
（3）由第
（2）问可得：
已知：
R>>d，所以
可见：
质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的时间可忽略不计。
27.解：
（1）导线两端电压为U，所以导线中的电场强度
（2）导线中的一个电子在电场力
的作用下，经过时间t获得的定向运动速率为
，
由电能转化为的动能为
（3）已知平均一秒钟内一个电子经历的碰撞次数为
，
所以一秒钟内一个电子获得的动能为
整条导线在一秒钟内获得的内能为
一秒钟内由电能转化为的内能即这段导线的发热功率，因此
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