2019年北京市海淀区高三期末物理考试解析版.doc

2019年北京市海淀区高三期末物理考试逐题解析一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，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。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把正确的答案填涂在答题纸上。1.某区域的电场线分布如图1所示，电场中有A、B两点。设A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，电势分别是A、B，则下列判断正确的是AEAEBC. AB【答案】AD【解析】由电场线的特点，电场线越密集，场强越大，所以EAB；所以AD正确。2.如图2所示，在水平地面上固定一对与水平面夹角为的光滑平行金属导轨，顶端接有电源，直导体棒ab垂直两导轨放置，且与两轨道接触良好，整套装置处于匀强磁场中。图3为沿ab方向观察的侧视图，下面四幅图中所加磁场能使导体棒ab静止在轨道上的是【答案】B【解析】磁场方向与电流方向平行，不受安培力，C和D选项不正确；由左手定则可知，A选项安培力方向水平向左，B选项安培力方向水平向右，所以B正确。导轨光滑，金属杆静止在斜面上，受力分析如图所示，所以金属杆一定会受到安培力作用，且方向与重力和支持力的合力方向相反。3.如图4所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到灵敏电流计上，把线圈A放进线圈B的里面。下面几种情况灵敏电流计指针可能有偏转的是A闭合开关瞬间B开关闭合且电路稳定后C开关闭合，拔出线圈A的过程中D开关闭合，将滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中【答案】ACD【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中通过线框的磁通量发生变化。A选项，闭合开关，瞬间有磁通量变化，有感应电流；B选项，开关闭合电路稳定后电流不发生变化，通过线圈B的磁通量无变化，无感应电流；C选项，拔出线圈A，通过线圈B磁通量减小，有感应电流；D选项，滑片p滑动，电阻发生变化，电流发生变化，线圈A产生的磁场发生变化，通过线圈B的磁通量变化，有感应电流；综上所述，ACD正确。4.如图5所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=5:1，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V1的示数为110V，负载电阻R=22。若电压表和电流表都是理想电表，则下列说法正确的是A.电压表V2的示数为22VB.电流表A的示数为1.0AC.电流表A的示数为5.0AD.变压器的输入功率为22W【答案】ABD【解析】原、副线圈电压u1:u2=n1:n2=5:1，所以电压表V2示数为22V，A正确；根据I=uR，可知电流表示数为1.0A，B正确，C错误；变压器的输入功率等于副线圈的输出功率，由P=u2I=22W；所以ABD正确。5.如图6所示，圆心为O、半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子质量为m，电荷量为-q，从A点以一定的速度垂直磁场方向沿半径射入磁场中，并从C点射出，图中实线AC所示弧线为其运动轨迹。已知AOC=120，磁感应强度为B,不计粒子所受的重力。关于粒子在磁场中的运动，下列说法中正确的是A运动半径为rB运动半径为3rC运动时间为2m3qBD运动时间为m3qB【答案】BD【解析】由几何关系可知R=rtan60=3r，故B正确；由洛伦兹力提供向心力得 qvB=mv2R 解得R=mvqB T=2mqB t=16T=m3Bq 故D正确。6. 如图7所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片P向上缓慢滑动的过程中A小灯泡L变亮B电压表的示数增大C电流表的示数增大D电容器C的电荷量减小【答案】BC【解析】滑片P向上滑动，R0接入电路中的电阻增大，则R总增大，干路电流减小，故灯泡变暗，A错误；由闭合电路的欧姆定律U路=E-Ir可得，路端电压增大，电压表的示数增大，也即电阻R支路两端电压增大，电流表的示数也增大，故B、C正确。对电容器由C=QU，U增大，则电容器C的电荷量也增大，D错误。7.图8为某手机电池的铭牌，第一行标有“3.8V 3000mAh（11.4Wh）”。对该铭牌参数的分析，下列说法中正确的是A铭牌中的Wh是能量的单位B铭牌中的mAh是功率的单位C该电池放电时输出的总能量约为11.4JD该电池放电时输出的总电荷量约为1.08104C【答案】AD【解析】由公式W=Pt可知，铭牌中Wh是能量单位，故A正确；由公式q=It可知，铭牌中mAh为电荷量单位，故B错误；该电池输出的总能量E=Pt=11.4W3600S=4.104104J，故C错误；该电池放电是输出的总电荷量约为q=It=1.08104C 故D正确。8不带电的金属导体MNPQ的内部电荷包括自由电子和金属离子(即金属原子失去自由电子后的剩余部分),图9所示为导体内部电荷的简化示意图，其中“”表示自由电子,“”表示金属离子。把导体放到电场强度为E0的匀强电场中，由于库仑力的作用，导体内部的电荷将重新分布。图10是同学们画出的四幅图,其中A、B两图描述了导体刚放入电场未达到静电平衡状态时，自由电子和金属离子的定向运动情况(图中箭头代表它们定向运动的方向)； C、D两图描述了导体达到静电平衡后，自由电子和金属离子的分布情况。则图10的四幅图中，可能正确的是【答案】AC【解析】导体刚放入电场未达到静电平衡时，电子在外电场作用下向左移动，A选项正确；金属导体电子可以移动，但金属离子不可移动，故B选项错误；导体达到静电平衡后，导体内部场强处处为零，左侧负电荷分布密集，但金属离子不移动，故C选项正确，D错误。9.如图11所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、上下表面为正方形的金属导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。将两导体同时放置在同一匀强磁场B中，磁场方向垂直于两导体正方形表面，在两导体上加相同的电压，形成图11所示方向的电流；电子由于定向移动，会在垂直于电流方向受到洛伦兹力作用，从而产生霍尔电压，当电流和霍尔电压达到稳定时，下列说法中正确的是A. R1中的电流大于R2中的电流B. R1中的电流等于R2中的电流C. R1中产生的霍尔电压小于R2中产生的霍尔电压D. R1中产生的霍尔电压等于R2中产生的霍尔电压【答案】BD【解析】电阻R=LS,设正方形金属导体边长为a，厚度为b，则R=aab=b,则R1=R2，在两导体上加上相同电压，则R1中的电流等于R2中的电流，A错误，B正确。evB=eUHa，UH=Bav=BaIneab=1neBIb，R1中产生的霍尔电压，等于R2中产生的霍尔电压，C错误，D正确。10.两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上，其中Q2所在位置为坐标原点。将一电子放在x正半轴上，该电子的电势能随位置变化的曲线如图12所示，其中xo是电势能为零的点的坐标，x1是电势能为极值的点的坐标。由图像可知A. Q2一定带负电B.两个点电荷可能为同种电荷C.两个点电荷在x0处的合场强为零D. Q1带电量的绝对值必大于Q2带电量的绝对值【答案】AD【解析】电子在原点附近的电势能为正无穷，则电势为负无穷，则Q2一定带负电，A选项正确。存在x=x0处，EP为零，电势为零。两个点电荷一定为异种电荷，B选项错误。EP-x图像斜率为0的位置表现场强为零，即x=x1处，C选项错误。存在x=x1处场强为零，Q1与x1的距离大于Q2与x2的距离，故Q1电荷量的绝对值大于Q2电荷量的绝对值，D正确。二、 本题共2小题，共15分。11.将满偏电流Ig=300A、内阻未知的电流表G改装成电压表。利用如图13所示的电路测量电流表G的内阻。先闭合开关S1，断开开关S2，调节，使电流表指针偏转到满刻度（此时接入电路的值远大于电流表的内阻）；再闭合开关S2，保持R不变，调节R，使电流表指针偏转到满刻度的一半，读出此时R的阻值为200.0。利用上述测量结果，把该电流表改装成量程为3V的电压表，应该_（填写“串联”或者“并联”）一个阻值为_的电阻。【答案】串联 9800【解析】由半偏法测电阻可知，电流表内阻r=200.0，电流表改装成电压表，需要串联大电阻，电压表最大量程3V，满偏电流300A，可求出改装后的电压表内阻为10000，所以还需串联9800的电阻。12. 实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务，被测电池的电动势约为1.5V，内阻约为1.0。某小组计划利用图14的电路进行测量，已知实验室除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用：电流表：量程00.6A，内阻约0.125电流表：量程03A，内阻约0.025电压表V：量程03V，内阻约3k滑动变阻器R：020，额定电流2A（1） 为了使测量结果尽量准确，电流表应选用 （填写仪器的字母代号）。（2） 请根据图14所示的电路图，在图15中完成实物的连接。（3） 图16是该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的U-I图线，请据此图线判断被测干电池的电动势E= V，内阻r= 。（结果保留到小数点后两位）（4） 若仅考虑电表内阻的影响，图16中描绘的点迹与“电池两端电压的真实值”和“流过电池的电流真实值”所对应点迹存在一定的偏差，请根据实验中该同学测得的数据，以及电表的参数估算这一偏差的数量级约为 。A. B. C. D. （5） 为了研究电表内阻对测量结果的影响，我们用U和I的函数关系来分析这一个问题。若字母、分别表示电压表和电流表的内阻，U、I分别表示电压表和电流表的示数，E、r分别表示电池的电动势和内阻的真实值。考虑到电表内阻的影响，请选择相关的字母写出反映U和I实际关系的函数关系表达式U= 。【答案】（1）A1 （2）（3）1.48 0.83 (4)B(5) 【解析】（1）实验中电流较小，选00.6A比较合适。（2）如图（3）U=E-Ir，U轴截距为电动势的测量值，图像斜率UI=-r。（4）电流表的测量值带来误差， Iv=URV=510-4A电流表带来误差: I真=I+Iv Iv=URV I真=I+URv 整理得： 三、本题包括6小题，共55分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13.（8分）如图17所示，在光滑水平面上有一边长为L的单匝正方形闭合导体线框abcd，处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中，其ab边与磁场的右边界重合.线框由同种粗细均匀的导线制成，它的总电阻为R。现将线框以恒定速度v水平向右匀速拉出磁场,此过程中保持线框平面与磁感线垂直,拉力在线框平面内且与ab边垂直，bc边始终与磁场的右边界保持垂直。求线框被拉出磁场的过程中(1)线框内的电流大小；(2)cd两端的电压；(3)线框中产生的热量。【答案】（1）I=（2）Ucd= （3）Q=I2Rt= 【解析】（1）由于cd边切割磁感线产生的电动势为E=BLv，所以通过线框的电流为 I= （2分）（2）因c、d两端电压为路端电压，由串联电阻的分压规律得Ucd= （3分）（3）线框被拉出磁场所需时间 线框中产生的焦耳热Q=I2Rt= （3分）14.（8分）如图18所示,水平光滑绝缘轨道MN处于水平向右的匀强电场中，一个质量m、带电荷量+q的滑块(可视为质点),从轨道上的A点由静止释放,滑块在静电力作用下向右做匀加速直线运动.当到达B点时速度为v。设滑块在运动过程中电荷量始终保持不变。(1)求滑块从A点运动到B点的过程中，静电力所做的功W；(2)求电势差UAB；(3)若规定A点电势为,求滑块运动到B点时的电势能EPB。【答案】（1）（2）（3）EPB=qB -【解析】（1）根据动能定理，静电力所做的功 （2分）（2）根据电势差的定义式，有 （2分）（3）根据电势差与电势的关系UAB=A-B可得：B=A-根据电势的定义式可得：EPB=qB则EPB=qB - （4分）15.如图19所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，沿着OO方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈总电阻为R，转动的角速度为。图中线圈平面与磁场方向平行。（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式。（2）求线圈电阻的发热功率。（3）从线圈经过图示位置开始计时，求经过四分之一周期时间通过线圈导线某截面的电荷量。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）由法拉第电磁感应定律可知线圈切割的最大电动势 由得： （2）有效电流： 由以上两公式得： （3）由由以上公式可得：16如图20所示，一对平行金属极板a、b水平正对放置，极板长度为L，板间距为d，极板间电压为U，且板间存在垂直纸面磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画出）。一带电粒子以一定的水平速度从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向射入极板间，恰好做匀速直线运动，打到距离金属极板右端L处的荧光屏MN上的O点。若撤去磁场，粒子仍能从极板间射出，且打到荧光屏MN上的P点。已知P点与O点间的距离为h，不计粒子的重力及空气阻力。（1）请判断匀强磁场的方向；（2）求带电粒子刚进入极板左侧时的速度大小v；（3）求粒子的比荷（）。【答案】（1）磁场方向垂直纸面向里（2）v= （3）【解析】（1）磁场方向垂直纸面向里。 （2分）（2）带电粒子受力平衡，有qvB=q粒子进入极板时的速度v= （2分）（3）带电粒子在两极板间运动时间t1=，加速度带电粒子穿过电场时的侧移量带电粒子离开两极板间后做匀速直线运动的时间t2=带电粒子从极板右端射出时沿竖直方向的速度vy =带电粒子离开两极板间后在竖直方向的位移两次侧移量之和为h，即：h=y1+y2=解得： 17.（10分）如图21为质谱仪工作原理图，离子从电离室A中的小孔S1逸出(初速度不计)，经电压为U的加速电场加速后，通过小孔S2和S3，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B匀强磁场中，运动半个圆周后打在接收底版D上并被吸收。对于同一种元素，若有几种同位素时，就会在D上的不同位置出现按质量大小分布的谱线，经过分析谱线的条数、强度(单位时间内打在底版D上某处的粒子动能)就可以分析该种元素的同位素组成。S1（1）求比荷为的粒子进入磁场的速度大小；（2）若测得某种元素的三种同位素a、b、c打在底版D上的位置距离小孔S3的距离分别为L1、L2、L3，强度分别为P1、P2、P3，求： 三种同位素a、b、c的粒子质量之比m1 : m2 : m3；三种同位素a、b、c在该种元素物质组成中所占的质量之比M1 : M2 : M3。【答案】（1）v=2qUm；（2）L12：L22：L32；P1L12：P2L22：P3L32【解析】（1）粒子在加速电场中加速的过程，根据动能定理可知：qU=12mv2-0解得：v=2qUm（2）带电粒子进入磁场后，在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qvB=mv2R又R1=L12；R2=L22；R3=L32解得：m1=B2L12q8U；m2=B2L22q8U；m3=B2L32q8U则m1：m2：m3=L12：L22：L32根据P=N12mv2，又qU=12mv2三种同位素a、b、c的数量分别为：N1=P1qU；N2=P2qU；N3=P3qU三种同位素a、b、c在该种元素物质组成所占的质量分别为：M1=N1m1；M2=N2m2；M3=N3m3三种同位素a、b、c在该种元素物质组成所占的质量之比M1：M2：M3=P1L12：P2L22：P3L3218.（12分）麦克斯韦的电磁场理论告诉我们：变化的磁场产生感生电场，该感生电场是涡旋电场；变化的电场也可以产生感生磁场，该感生磁场是涡旋磁场。（1）如图22所示，在半径为r的虚线边界内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=kt（k0且为常量）。将一半径也为r的细金属圆环（图中未画出）与虚线边界同心放置。求金属圆环内产生的感生电动势的大小。 变化的磁场产生的涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中，在与磁场垂直的平面内其电场线是一系列同心圆，如图23中的实线所示，圆心与