北京市朝阳区2021-2022学年高三上学期期末考试物理试题

物理第北京市朝阳区2021～2022学年度第一学期期末质量检测高三物理试卷2022.1（考试时间90分钟满分100分）第一部分本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1．关于磁场中某一点磁感应强度的方向，下列说法正确的是A．与通电直导线在该点所受磁场力的方向一致B．与运动电荷在该点所受磁场力的方向一致C．与小磁针N极在该点所受磁场力的方向一致D．与小磁针S极在该点所受磁场力的方向一致P1P2θ1MN2．如图所示，一个带正电的球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的P1和P2处。当小球N静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为θ1P1P2θ1MNA．小球N带负电，B．小球N带负电，C．小球N带正电，D．小球N带正电，3．如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。下列说法正确的是A．a、c两点的场强相等B．b、c两点的场强相等C．a、b两点的电势相等D．b、c两点的电势相等4．如图所示为一正弦式交变电流的i-t图像。由图可知，这个电流的A．有效值为6AB．有效值为AC．频率为100HzD．频率为200Hz5．圆环的圆心O处的磁场方向是A．向上B．向下C．向左D．向右6．一种用磁流体发电的装置如图所示。已知等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v喷射入磁感应强度为B的匀强磁场中（速度方向与磁场方向垂直），在磁场中有两块平行金属板A、B，板间距离为d，忽略粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是A．金属板A是电源的正极B．稳定后，发电机的电动势是BdvC．其他条件不变，只增大磁感应强度，发电机的电动势减小D．其他条件不变，只增大等离子体的射入速度，发电机的电动势减小7．如图所示，某同学在用“伏安法”测量电阻R的阻值时，让电压表的一端接在a点，另一端先后接到b点和c点，他发现电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化。下列说法正确的是A．电阻R与电流表的阻值接近，应选择电流表外接电路B．电阻R与电流表的阻值接近，应选择电流表内接电路C．电阻R与电压表的阻值接近，应选择电流表内接电路D．电阻R与电压表的阻值接近，应选择电流表外接电路8．面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知加速电场电压为U1，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U2。不计电子重力，现使U1变为原来的2倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该A．使U2变为原来的2倍 B．使U2变为原来的4倍C．使U2变为原来的eq\r(2)倍 D．使U2变为原来的eq\f(1,2)9．在如图所示的电路中，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是A．合上开关，A1先亮，A2后亮B．合上开关，A2先亮，A1后亮C．断开开关，A1先熄灭，A2后熄灭D．断开开关，A2先熄灭，A1后熄灭10．如图所示的电路，开关S闭合后，在变阻器R1的滑动端向上滑动的过程中A．电流表A1和A2的示数都增大B．电流表A1和A2的示数都减小C．电流表A1的示数增大，电流表A2的示数减小D．电流表A1的示数减小，电流表A2的示数增大11．的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中减小质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。已知重力加速度为g，则该磁场的磁感应强度的大小为A． B．C． D．12．如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向斜向下，且与电场方向的夹角为45°（图中未画出），则小球从M运动到N的过程A．重力势能增加B．重力势能减少C．电势能增加D．电势能减少13．图1所示的电路中，M与N间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化关系如图2所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化关系的图像中，正确的是图1图2ABCD14．有些力学问题，可假想一个“虚设过程”使问题得以简化和解决。举例如下：如图所示，四根质量都是m的均匀等长木棒，用铰链连成框架，绞链P固定在天花板上，框架竖直悬挂在空中；现在绞链Q上施一竖直向上的力F使框架保持静止，不计一切摩擦，若要求出作用力F的大小，可设想力F使绞链Q缓慢上移一微小的距离，则框架的重心将上升，因为F做的功等于框架重力势能的增加量，所以，可得。请参照上面解决问题的方法，尝试完成以下问题：有一均匀带电薄球壳，电荷量为Q、半径为R，球壳表面的电荷之间将互相排斥；已知此带电球壳体系储存的静电能为（k为静电力常量），则球壳单位面积上受到的排斥力为A． B． C． D．

第二部分本部分共6题，共58分。15．（9分）随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，容器两端用金属圆片电极密封，如图1所示。RR图1图2数为________Ω。（2）然后实验小组用“伏安法”测量水样电阻的阻值。现有电源（3V，内阻约0.1Ω）、滑动变阻器（0～100Ω）、开关和导线若干，以及下列电表：A．电流表（0~300μA，内阻约100Ω）B．电流表（0~0.6A，内阻约0.125Ω)C．电压表（0~3V，内阻约3kΩ）D．电压表（0~15V，内阻约15kΩ）为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用______（选填器材前的字母），实验电路应采用图3中的______（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）。甲乙丙丁图3（3）则电导率的表达式为____________（用D、L和R表示）。图116．（9分）图1某同学利用如图1所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流i随时间t变化关系的图线。（1）为使电源向电容器充电，应将开关S与__________（选填“1”或“2”）端相连。（2）在对该电容器充电的过程中，充电电流i随时间t变化关系的图线可能是图2中的_________。ABCD图3图3（3）如果只增大定值电阻R0的阻值，不改变电路的其他参数，请在图3中定性画出放电电流随时间变化关系的图线，并简要说明理由。17．（9分）如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。电荷量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响，求：（1）匀强电场场强E的大小；（2）粒子从电场射出时速度v的大小；（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。18．（9分）如图1所示，正方形硬质金属框abcd放置在垂直于纸面向里的匀强磁场中，金属框平面与磁场方向垂直。磁感应强度B随时间t均匀变化，如图2所示。已知金属框的总电阻Ω，边长m。求：（1）在到s时间内，金属框中的感应电动势E；（2）s时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；（3）在到s时间内，金属框中电流的电功率P。图1图2

19．（10分）为了形象的描述静电场，我们引入电场线和等势线；为了定量的研究静电场，我们引入电场强度和电势两个物理量，分别反映了电场的力的性质和能的性质。图2图1（1）若空间的电场为非匀强电场。如图1所示的是该电场的一条电场线，场强方向由a指向b，a和b两点的电势分别为φa和φb。现将一个电荷量为+q的试探电荷由a静止释放，经过一段时间运动到b，求该电荷由a到b的过程中电势能的变化量。图2图1（2）若空间的电场为匀强电场，且方向与纸面平行，具体方向未知。如图所示，小明同学在纸面内做出互成60°角的Ox、Oy两条直线，然后用仪器从O点开始分别沿Ox和Oy方向探测各点的电势，得到电势φ随x和y的空间分布如图3（a）、（b）所示。（a）（b）图3a．请在图2中画出经过O点的一条电场线，并根据公式计算该匀强电场的场强大小；b．小华认为和图线的斜率表示该方向电场强度的负值，然后对这两个方向的场强进行矢量合成也可以求出合场强。你认为小华的想法是否正确，请分析说明。

20．（12分）当磁场相对于导体运动时，会带动导体一起运动，这种作用称为“电磁驱动”。“电磁驱动”在生产生活中有着非常广泛的应用。图1（1）如图1所示，两条相距的平行金属导轨位于同一水平面内，其左端接一阻值为的电阻。矩形匀强磁场区域的磁感应强度大小为、方向竖直向下，金属杆ab位于磁场区域内且静置在导轨上。若磁场区域以速度匀速向右运动，金属杆会在安培力的作用下运动起来。除R0外其它电阻不计。请判断金属杆中的感应电流方向，并计算金属杆初始时电流I0的大小。图1（2）某种磁悬浮列车的驱动系统可简化为如下模型：固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长为l的MN边平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图2所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为λ，最大值为Bm，如图3所示，且金属框同一长边上各处的磁感应强度均相同。当整个磁场以速度v沿Ox方向匀速平移时，磁场对金属框的作用力充当驱动力，使列车沿Ox方向加速行驶。某时刻，列车速度为（），MN边所在位置的磁感应强度恰为Bm。设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略，并忽略一切阻力。a．若，求此刻列车的驱动力F的大小；b．为使列车在此刻能获得最大驱动力，请写出λ与d之间应满足的关系式，并计算最大驱动力的瞬时功率Pm。xxBBm-BmOλ2λ图3ldxzyOMNQP图2（考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效）北京市朝阳区2021～2022学年度第一学期期末质量检测高三物理参考答案2022.1第一部分共14题，每题3分，共42分。1．C 2．D 3．C 4．B 5．A6．B 7．C 8．A 9．B 10．D11．A 12．B 13．D 14．A第二部分共6题，共58分。15．（9分）（1）（2）AC丁（3）16．（9分）（1）1（2）A（3）图线如右图实线所示。因为电阻R0的阻值增大，因此电容器开始放电的瞬间，电流的大小与原来相比变小；因为电源的电动势没有发生变化，电容器放电过程中释放的总电荷量不变，因此图线与t轴围成的“面积”保持不变。17．（9分）（1）电场强度 （2）根据动能定理，有 得 （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛仑兹力提供向心力，有 得 18．（9分）（1）由图像可知：时；时B1=0。则这段时间内磁通量的减小量 根据法拉第电磁感应定律，有 （2）根据闭合电路欧姆定律，可知金属框中的电流 所以 安培力F的方向垂直于ab边向上。（3）电功率 19．（10分）（1）根据电势的定义式，有和图1所以 图1（2）a．在Ox和Oy方向上分别取M、N点，使，由图像和图像可知：M点和N点的电势均为60V。用直线将两点连接，过O点作MN的垂线，这条垂线即为电场线，如图1所示，方向向左，电场强度的大小 b．小华的想法不正确。图2按小华的想法，计算得出Ox方向上的电场强度，Oy方向上的电场强度V/m，将Ex和方向向左（如图2所示）。此结果与（