北京市朝阳区2020届高三物理上学期期末考试试题（含解析）.doc

北京市朝阳区20192020学年度第一学期期末质量检测高三年级物理试卷（考试时间90分钟 满分100分）一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。1.以下与“1v”相等的是a. 1nm/cb. 1j/sc. 1tm/s2d. 1wb/c【答案】a【解析】【详解】a1nm/c=1j/c=1v，选项a正确； b1j/s=1w，选项b错误； c，选项 c错误； d，选项d错误；故选a.2.如图所示，设想在真空环境中将带电导体球靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为q左、q右；若沿虚线2将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为q左、q右。下列推断正确的是a. q左+q右可能为负b. q左+q右一定等于q左+q右c. 导体内虚线1上各点的场强小于虚线2上各点的场强d. 导体内虚线1上各点的电势小于虚线2上各点的电势【答案】b【解析】【详解】a. 因导体所带电量的总和为零，则q左+q右一定为零，选项a错误；b. 因导体所带电量的总和为零，则q左+q右一定等于q左+q右且都等于零，选项b正确；c. 达到静电平衡时，导体内部各处场强均为零，则导体内虚线1上各点的场强等于虚线2上各点的场强，选项c错误；d. 达到静电平衡时，导体是等势体，则导体内虚线1上各点的电势等于虚线2上各点的电势，选项d错误；故选b.3.四种电场的电场线分布情况如图所示。将一检验电荷分别放在场中a、b两点，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力以及电势能均相同的是 a. 甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点b. 乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点c. 丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点d. 丁图中，某非匀强电场中同一条电场线上的a、b两点【答案】b【解析】【详解】a甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点场强大小相等，但是方向不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同；因两点的电势相等，则电荷在两点的电势能相同，选项a错误；b乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点，由对称可知，两点的场强大小和方向均相同，则检验电荷所受的电场力相同；因a、b所在的直线是等势面，则电荷在两点的电势能相同，选项b正确；c丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点的场强大小相同，但是方向不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同；因两点的电势相等，则电荷在两点的电势能相同，选项c错误；d丁图中，某非匀强电场中同一条电场线上的a、b两点的场强和电势均不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同，电荷在两点的电势能也不相同，选项d错误；故选b.4.小明同学探究楞次定律的实验装置如图所示。下列说法正确的是a. 若线圈导线的绕向未知，对探究楞次定律没有影响b. 磁铁匀速向上远离线圈，闭合回路中不会产生感应电流c. 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化d. 感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反【答案】c【解析】【详解】a若线圈导线的绕向未知，则不能确定电流的方向，也不能确定感应电流的磁场方向，则不能探究楞次定律，选项a错误；b磁铁匀速向上远离线圈，线圈中磁通量会减小，则闭合回路中会产生感应电流，选项b错误；c根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项c正确；d根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反，选项d错误；故选c.5.磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板a、b和电阻r连接， a、b之间有很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v喷入磁场，a、b两板间便产生电压，成为电源的两个电极。下列推断正确的是a. a板为电源的正极b. a、b两板间电压等于电源的电动势c. 两板间非静电力对等离子体做功，使电路获得电能d. 若增加两极板的正对面积，则电源的电动势会增加【答案】c【解析】【详解】a由左手定则可知，正离子向b板偏转，则b板为电源的正极，选项a错误；ba、b两板间电压相当于电源的路端电压，则小于电源的电动势，选项b错误；c两板间洛伦兹力，即非静电力对等离子体做功，使电路获得电能，选项c正确；d平衡时，则e=bdv，则若增加两极板的正对面积，则电源的电动势不变，选项d错误；故选c.6.如图所示，平行板电容器极板与水平面成 角放置，充电后与电源断开。有一质量为m、电荷量为q的小球，从极板左侧沿水平方向飞入电场并沿直线飞出。下列推断正确的是a. 小球做匀速直线运动b. 仅使小球的电荷量加倍，小球依然做直线运动c. 仅使板间距加倍，小球依然做直线运动d. 仅使电容器转至水平，小球依然做直线运动【答案】c【解析】【详解】a小球做直线运动，则所受的合力沿水平方向，合力大小为f=mgtan恒定，可知小球做匀加速直线运动，选项a错误；b仅使小球的电荷量加倍，则电场力变大，合力的方向不再水平，则速度与合力方向不再共线，则小球做曲线运动，选项b错误；c仅使板间距加倍，根据 、 、 联立可得因电容器带电量不变，则两板场强不变，小球依然做直线运动，选项c正确；d仅使电容器转至水平，则电场力与重力共线，但是电场力大于重力，则合力向上，则小球不能做直线运动，选项d错误；故选c.7.a、b是两个完全相同的电热器，a、b分别通以图甲、乙所示的交变电流。则 a. 通过a、b两电热器的电流有效值之比为iaib =34b. 通过a、b两电热器的电流有效值之比为iaib =c. a、b两电热器的电功率之比为 papb =32d. a、b两电热器的电功率之比为 papb =54【答案】d【解析】【详解】ab对甲：解得对乙：则iaib =选项ab错误；cd根据p=i2r可知a、b两电热器的电功率之比为 papb =54，选项c错误，d正确；故选d.8.在光滑水平面上，细绳的一端拴一带正电的小球，小球绕细绳的另一端o沿顺时针做匀速圆周运动，水平面处于竖直向下的足够大的匀强磁场中，如图所示（俯视）。某时刻细绳突然断裂，则下列推断正确的是a. 小球将离圆心o越来越远，且速率越来越小b. 小球将离圆心o越来越远，且速率保持不变c. 小球将做匀速圆周运动，运动周期与绳断前的周期一定相等d. 小球将做匀速圆周运动，运动半径与绳断前的半径可能相等【答案】d【解析】【详解】ab由左手定则可知，小球受洛伦兹力背离圆心向外，当细绳断裂后，则小球将在洛伦兹力作用下绕逆时针方向做匀速圆周运动，则选项ab错误；cd剪断细线前：，因剪断细线后速度不变；若满足，则剪断细线后做圆周运动的半径与原来相同；若，则剪断细线后做圆周运动的半径与原来不相同，则由可知周期不相同，选项c错误，d正确；故选d.9.大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，下图为其原理简图。竖直平面内闭合线圈abcd固定不动，磁铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁以10 rad/s的角速度匀速转动，且图示时刻n极正在向里转。现以图示时刻为计时起点，则下列推断正确的是a. 该发电机产生的交流电频率是10hzb. t=0时线圈中的电流方向为abcdac. t=0.5s时线圈中的电流方向发生变化d. t=5s时线圈中的电流最小【答案】b【解析】【详解】a该发电机产生交流电频率是，选项a错误；b由右手定则可知，t=0时线圈中的电流方向为abcda，选项b正确；ct=0.5s时线圈转过的角度为5，此位置电流仍然是最大的位置，则线圈中的电流方向没有发生变化，选项c错误；dt=5s时线圈转过的角度为50，线圈回到初始位置，则此位置线圈中的电流最大，选项d错误；故选b.10.汽车蓄电池供电的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关s闭合，启动系统的电动机工作，车灯亮度会有明显变化；当汽车启动之后，开关s断开，启动系统的电动机停止工作，车灯亮度恢复正常。则汽车启动时a. 电源的效率减小b. 车灯一定变亮c. 电动机的输出功率等于电源输出功率减去两灯的功率d. 若灯l1不亮灯l2亮，可能是由于l1灯短路所致【答案】a【解析】【详解】a汽车启动时，电键s闭合时，电路中总电流变大，等效于外电阻减小，根据可知，电源的效率减小，选项a正确；b汽车启动时，电路中总电流变大，则电源内阻上的电压变大，则路端电压减小，则车灯一定变暗，选项b错误；c由能量关系可知，电动机的输入功率等于电源输出功率减去两灯的功率，选项c错误；d若l1灯短路，则l2灯也会不亮，选项d错误；故选a11.利用电场可以使带电粒子运动方向发生改变。现使一群电荷量相同、质量不同的带电粒子同时沿同一方向垂直射入同一匀强电场，经相同时间速度的偏转角相同，不计粒子重力及粒子间的相互作用，则它们在进入电场时一定具有相同的a. 动能b. 动量c. 加速度d. 速度【答案】b【解析】【详解】速度的偏转角，若偏转角相同，则mv0相同；a动能，与结论不相符，选项a错误；b动量，与结论相符，选项b正确；c加速度，与结论不相符，选项c错误；d速度，与结论不相符，选项d错误；故选b.12.有些仪器在使用时对电流非常敏感，需要对电流做精细的调节，常用两个阻值不同的变阻器来完成调节，一个做粗调另一个做微调。有两种电路如图甲、乙所示，分别将r1和r2两个变阻器按不同连接方式接入电路，r1的最大阻值较大，r2的最大阻值较小。则a. 图甲和图乙所示的电路都用r1做粗调b. 图甲和图乙所示的电路都用r2做粗调c. 图甲所示的电路用r1做粗调，图乙所示的电路用r2做粗调d. 图甲所示的电路用r2做粗调，图乙所示的电路用r1做粗调【答案】c【解析】【详解】甲图中，两个电阻串联，根据欧姆定律，调节r1时，电阻变化大，故电流改变大，是粗调。乙图中，两个电阻并联，电阻小的电流大，调节电阻r2是粗调。a图甲和图乙所示的电路都用r1做粗调，与结论不相符，选项a错误；b图甲和图乙所示的电路都用r2做粗调，与结论不相符，选项b错误；c图甲所示的电路用r1做粗调，图乙所示的电路用r2做粗调，与结论相符，选项c正确；d图甲所示的电路用r2做粗调，图乙所示的电路用r1做粗调，与结论不相符，选项d错误；故选c。13.小红将量程为00.6a的电流表（表盘刻度共有30个小格），按照图示电路改装成较大量程的安培表，其中r1和r2阻值相等，都等于改装前电流表内阻的。则a. 将1、2接入电路时，安培表每一小格表示0.12ab. 将1、2接入电路时，安培表每一小格表示0.08ac. 将1、3接入电路时，安培表每一小格表示0.12ad. 将1、3接入电路时，安培表每一小格表示0.08a【答案】a【解析】【详解】设r1r2r，则电流表内阻为4r；ab将1、2接入电路时，若电流表满偏0.6a，则r1电流为3a，则量程为3.6a，则安培表每一小格表示3.6a/30=0.12a，选项a正确，b错误；cd将1、3接入电路时，若电流表满偏0.6a，则r1 和r1电流均为1.2a，则量程为1.8a，则安培表每一小格表示1.8a/30=0.06a，选项cd错误；故选a.14.物理课上老师做了这样一个实验，将一平整且厚度均匀的铜板固定在绝缘支架上，将一质量为m的永磁体放置在铜板的上端，t=0时刻给永磁体一沿斜面向下的瞬时冲量，永磁体将沿斜面向下运动，如图甲所示。若永磁体下滑过程中所受的摩擦力f大小不变，且（式中为铜板与水平面的夹角）。取地面为重力势能的零势面。则图乙中关于永磁体下滑过程中速率v、动能ek、重力势能ep、机械能e随时间t变化的图像一定错误的是a. b. c. d. 【答案】c【解析】【详解】a小磁铁下滑时由于涡流的产生会有阻尼作用，且随速度的增大而增大，所受的摩擦阻力不变，且由 可知，随着小磁铁的加速下滑，阻尼作用增大，则加速度逐渐减小，v-t线的斜率减小，选项a正确，不符合题意；b若开始下落时小磁铁满足，则小磁铁匀速下滑，此时动能不变，选项b正确，不符合题意；c小磁铁下滑时重力势能逐渐减小，但是不会趋近与某一定值，选项c错误，符合题意；d小磁铁下滑过程中，由于有电能产生，则机械能逐渐减小，选项d正确；不符合题意；故选c.二、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的位置。15.在“测定金属的电阻率”的实验中，所用测量仪器均已校准。(1)用刻度尺和螺旋测微器分别测量金属丝的长度和直径，某次测量结果如图所示，在此次测量中该金属丝的长度为_cm，直径为_mm。(2)已知待测金属丝的电阻值rx约为5。可供选择的器材有：电源e：电动势3v，内阻约1电流表a1：量程00.6a，内阻约0.125电流表a2：量程03a，内阻约0.025电压表v1：量程03v，内阻约3k电压表v2：量程015v，内阻约15k滑动变阻器r1：最大阻值5，允许最大电流2a滑动变阻器r2：最大阻值1000，允许最大电流0.6a开关一个，导线若干。在上述器材中，应该选用的电流表是_，应该选用的电压表是_。若想尽量多测几组数据，应该选用的滑动变阻器是_（填写仪器的字母代号）。（3）用所选的器材，在答题纸对应的方框中画出电路图_。（4）关于本实验的误差，下列说法正确的是_。a对金属丝的直径多次测量求平均值，可消除误差b由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差c利用电流i随电压u的变化图线求rx可减小偶然误差【答案】 (1). 49.40（49.3749.41） (2). 0.385 （0.3830.387） (3). a1 (4). v1 (5). r1 (6). (7). c【解析】【详解】（1）12金属丝的长度为49.40cm，直径为0.01mm38.4=0.384mm。（2）345电路中可能出现的最大电流，则应该选用的电流表是a1，应该选用的电压表是v1。若想尽量多测几组数据，滑动变阻器要接成分压式，应该选用的滑动变阻器是r1；（3）6电压表的内阻远大于待测电阻阻值，则采用电流表外接；滑动变阻器用分压电路，如图；（4）7a对金属丝的直径多次测量求平均值，可减小误差，但是不能消除误差，选项a错误；b由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，选项b错误；c利用电流i随电压u的变化图线求rx可减小偶然误差，选项c正确；故选c.16.某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示.(1)下列说法正确的是_。a为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数b变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”c可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 d测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量e变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈f变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用(2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是_。a与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力b若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变c若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起(3)理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素_；并证明：理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即.【答案】 (1). cdf (2). ac (3). 见解析【解析】【详解】（1）1a为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，使得次级电压较小，选项a错误；b变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，选项b错误；c可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 ，选项c正确；d测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电表，选项d正确；e变压器开始正常工作后，通过电磁感应，把电能由原线圈输送到副线圈，选项e错误；f变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，选项f正确；故选cdf.（2）2a变压器线圈通电后会产生磁场，从而对变压器上端的横条铁芯有吸引作用，则与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，选项a正确；b若仅增加原线圈绕制的圈数，则次级电压减小，小灯泡的亮度将变暗，选项b错误；c若仅增加副线圈绕制的圈数，则次级电压变大，学生电源的过载指示灯可能会亮起，选项c正确；故选ac.（3）3理想变压器模型应忽略的次要因素如下：不计漏磁，即通过原副线圈每匝线圈的磁通量都相等，因而不计磁场能损失；不计原副线圈的电阻，因而不计线圈的热能损失；不计铁芯中产生的涡流，因而不计铁芯的热能损失。综上，理想变压器在传输能量时没有能量损失。根据法拉第电磁感应定律，原、副线圈产生的感应电动势分别为因理想变压器不计原、副线圈的电阻，则线圈两端的电压等于它产生的感应电动势，即联立以上各式可得 三、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。将解答过程写在答题纸相应的位置。17.质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理简图如图所示。容器a 中有电荷量均为+q、质量不同的两种粒子，它们从小孔s1不断飘入电压为u 的加速电场（不计粒子的初速度），并沿直线从小孔s2（s1与s2连线与磁场边界垂直）进入磁感应强度大小为b 、方向垂直纸面向外的匀强磁场，最后打在照相底片d上，形成a、b两条“质谱线”。已知打在a处粒子的质量为m。不计粒子重力及粒子间的相互作用。（1）求打在a处的粒子刚进入磁场时的速率v；（2）求s2距a 处的距离xa；（3）若s2距b处的距离为xb，且xb=，求打在b处粒子的质量mb（用m表示）。【答案】(1) (2) (3) mb=2m【解析】【详解】（1）粒子经过电压为u的电场，由动能定理有 可得（2）粒子通过孔s2进入匀强磁场b做匀速圆周运动，有 联立式可得 （3）同（2）可得 联立式并代入已知条件可得 mb=2m18.如图所示，在水平向右的匀强电场中，一根不可伸长的细线一端固定于o点，另一端悬挂一质量为m的带正电的小球。现将小球向右拉至与悬点o等高的a点，由静止释放。小球向左最远能摆到与竖直方向夹角为的b点。已知小球所带的电荷量为q0，细线的长度为l。（1）求小球从a点摆到b点的过程中重力所做的功w；（2）求a、b两点的电势差uab及场强的大小e；（3）电势差的定义方式有两种：第一种是指电场中两点间电势的差值，即，式中c和d分别为电场中c、d两点的电势；第二种是利用比值法定义，即，式中q为检验电荷的电荷量，wcd为检验电荷在电场中从c点移动到d点过程中电场力所做的功。请你证明这两种定义方式的统一性。【答案】(1) (2)， (3)见解析【解析】【详解】（1）小球从a到b的过程中下降的高度为重力对小球做的功可得 （2）小球从a到b的过程中，由动能定理有解得 根据匀强电场有 解得 （3）设试探电荷在c点的电势能为，在d点的电势能为，则试探电荷从c运动到d的过程中，根据电场力做功与电势能变化的关系有 根据电势的定义式有 联立式可得 即 所以可见两种定义方式是统一性。19.某研学小组设计了一个辅助列车进站时快速刹车方案。如图所示，在站台轨道下方埋一励磁线圈，通电后形成竖直方向的磁场（可视为匀强磁场）。在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车快速刹车。已知列车的总质量为m，车身长为s，线框的短边ab和cd分别安装在车头和车尾，长度均为l（l小于匀强磁场的宽度），整个线框的电阻为r。站台轨道上匀强磁场区域足够长（大于车长s），车头进入磁场瞬间的速度为v0，假设列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。已知磁感应强度的大小为b，车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。（1）求列车车头刚进入磁场瞬间线框中的电流大小i和列车的加速度大小a；（2）求列车从车头进入磁场到停止所用的时间t；（3）请你评价该设计方案的优点和缺点。（优、缺点至少一种）。【答案】(1)， (2) (3)见解析【解析】【详解】（1）车头进入磁场时线框ab边切割磁感线，有 线框中的电流为 联立式可得线框所受的安培力为 由牛顿第二定律可得 联立式可得 （2）设列车前进速度方向为正方向，由动量定理可得 其中 ，代入上式得 其中 联立式可得 （3）该方案的优点：利用电磁阻尼现象辅助刹车，可以使列车的加速度平稳减小；可以减小常规刹车的机械磨损等。该方案的缺点：没有考虑列车车厢和内部线路等也是金属材质，进入磁场时会产生涡流对设备产生不良影响；励磁线圈也需要耗能；线框固定在列车上增加负载且容易出现故障；列车出站时也会受到电磁阻尼等。20.磁学的研究经历了磁荷观点和电流观点的发展历程。（1）早期磁学的研究认为磁性源于磁荷，即磁铁n