2020年北京海淀區(qū)高三上學(xué)期期末物理試卷

1、 8/82020年北京海淀區(qū)高三（上）期末 物 理 2020.1說(shuō)明：本試卷共8頁(yè)，共100分?？荚嚂r(shí)長(zhǎng)90分鐘。考生務(wù)必將答案寫在答題紙上，在試卷上作答無(wú)效?？荚嚱Y(jié)束后，將本試卷和答題紙一并交回。一、本題共10小題，每小題3分，共30分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)是正確的。全部選對(duì)的得3分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分。把正確的答案填涂在答題紙上。 1.某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖1所示，一帶正電的點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中M、N兩點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小分別為FM和FN，所具有的電勢(shì)能分別為EpM和EpN，則下列說(shuō)法中正確的是AFM FN，EpM EpN BF

2、M FN，EpM EpN CFM EpN DFM FN，EpM 23。關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是A通過(guò)該實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象可知，小球帶正電B該實(shí)驗(yàn)可以研究電荷間相互作用力大小與它們之間距離是否有關(guān) C該實(shí)驗(yàn)中細(xì)絲線與豎直方向的夾角越大，表示電荷之間的相互作用力越弱D通過(guò)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，電荷之間的相互作用力與電荷之間的距離的平方成反比8.在如圖8所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)電阻為r，電容器的電容為C，燈泡L的燈絲電阻不隨溫度變化，電壓表和電流表均為理想電表。閉合開(kāi)關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，緩慢減小電阻箱R接入電路中的阻值，與調(diào)節(jié)電阻箱之前相比，電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值為U，在這個(gè)過(guò)程中電路中所有器件

3、均不會(huì)被損壞，下列說(shuō)法中正確的是A燈泡L將變亮B電壓表和電流表的示數(shù)都將變大C電源兩端電壓變化量的絕對(duì)值將大于UD電容器所帶電荷量增加，增加量小于CU9.如圖9所示為某同學(xué)利用傳感器研究電容器放電過(guò)程的實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)驗(yàn)時(shí)先使開(kāi)關(guān)S與1 端相連，電源向電容器充電，待電路穩(wěn)定后把開(kāi)關(guān)S 擲向2 端，電容器通過(guò)電阻放電，傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的it曲線，這個(gè)曲線的橫坐標(biāo)是放電時(shí)間，縱坐標(biāo)是放電電流。僅由這個(gè)it曲線所提供的信息可以估算出A電容器的電容B一段時(shí)間內(nèi)電容器放電的電荷量C某時(shí)刻電容器兩極板間的電壓D一段時(shí)間內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量10.將一段裸銅導(dǎo)線彎成如圖10甲所示

4、形狀的線框，將它置于一節(jié)5號(hào)干電池的正極上（線框上端的彎折位置與正極良好接觸），一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵吸附在電池的負(fù)極，使銅導(dǎo)線框下面的兩端P、Q與磁鐵表面保持良好接觸，放手后線框就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而制成了一個(gè)“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”，如圖10乙所示。關(guān)于該“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”，下列說(shuō)法中正確的是A如果導(dǎo)線框下面的兩端P、Q有一端與磁鐵表面不接觸，線框也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)B如果磁鐵吸附在電池負(fù)極的磁極調(diào)換一下，線框轉(zhuǎn)動(dòng)的方向也應(yīng)該改變C電池的輸出功率一定大于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功率D線框由靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)線框中的電流大小始終不變二、本題共2小題，共15分。11.（4分） 某同學(xué)利用多用電表的歐姆擋測(cè)量未知電阻阻值以及判斷

5、二極管的正負(fù)極。（1）他選擇“100”倍率的歐姆擋按照正確的步驟測(cè)量未知電阻時(shí)，發(fā)現(xiàn)表針偏轉(zhuǎn)角度很大，如圖11中虛線的位置所示。為了能獲得更準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，他應(yīng)該將倍率調(diào)整到 的擋位（選填“10”或“1k”）；并把兩支表筆直接接觸，調(diào)整“歐姆調(diào)零旋鈕”，使表針指向 。調(diào)整好此擋位的歐姆表后再正確測(cè)量上述未知電阻，表針指在如圖11中虛線的位置，則未知電阻的測(cè)量值為 。（2）若用已調(diào)好的多用電表歐姆擋“10” 擋來(lái)探測(cè)一只二極管的正、負(fù)極（如圖12所示）。當(dāng)兩表筆分別接二極管的正、負(fù)極時(shí)，發(fā)現(xiàn)表針幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)（即指示電阻接近無(wú)限大）；再將兩表筆與二極管兩極的連接情況對(duì)調(diào)，發(fā)現(xiàn)表針指在如圖11中的

6、虛線的位置，此時(shí)紅表筆接觸的是二極管的 極（選填 “正”或“負(fù)”）。12.（11分）現(xiàn)有兩組同學(xué)要測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r（已知E約為1.5V，r約為1）。（1）第一組采用圖13所示電路。為了完成該實(shí)驗(yàn)，選擇實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，在電路的a、b兩點(diǎn)間可接入的器件是 。A一個(gè)定值電阻 B電阻箱 C滑動(dòng)變阻器為了調(diào)節(jié)方便且測(cè)量精度更高，電流表和電壓表應(yīng)選_（選填選項(xiàng)前的字母）。A電流表（00.6A），電壓表（03V） B電流表（00.6A），電壓表（015V）C電流表（03A），電壓表（03V） D電流表（03A），電壓表（015V）經(jīng)過(guò)多次測(cè)量，他們記錄了多組電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U，并在圖14

7、中畫出了U-I圖像。由圖像可以得出，此干電池的電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值E=_V（保留三位有效數(shù)字），內(nèi)阻的測(cè)量值r=_（保留兩位有效數(shù)字）。 （2）第二組在沒(méi)有電壓表的情況下，設(shè)計(jì)了如圖15所示的電路，完成了對(duì)同一電池的測(cè)量。改變電阻箱接入電路中的電阻值，記錄了多組電流表示數(shù)I和電阻箱示數(shù)R，通過(guò)研究圖像的信息，他們發(fā)現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值與第一組的結(jié)果非常接近，但是內(nèi)阻的測(cè)量值與第一組的結(jié)果有明顯偏差。將上述實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行了若干次，結(jié)果依然如此。關(guān)于第二組測(cè)量?jī)?nèi)阻產(chǎn)生的偏差及其原因，下列分析中正確的是_（選填選項(xiàng)前的字母）。A第二組內(nèi)阻的測(cè)量結(jié)果小于第一組的測(cè)量結(jié)果B第二組內(nèi)阻的測(cè)量結(jié)果大于第一組的測(cè)量結(jié)果C

8、造成這個(gè)偏差的原因是實(shí)際電流表內(nèi)阻不能近似為零D造成這個(gè)偏差的原因是實(shí)驗(yàn)小組讀取電流表讀數(shù)時(shí)眼睛沒(méi)有正對(duì)表盤，使讀數(shù)有時(shí)候偏大，有時(shí)候偏小第二組對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入的理論研究，在是否可忽略電流表內(nèi)阻這兩種情況下，繪制兩類圖像。第一類圖像以電流表讀數(shù)I為橫坐標(biāo)，將電流表和電阻箱讀數(shù)的乘積IR記為U作為縱坐標(biāo)。第二類圖像以電阻箱讀數(shù)R為橫坐標(biāo)，電流表讀數(shù)的倒數(shù)為縱坐標(biāo)。圖16中實(shí)線代表電流表內(nèi)阻可忽略的情況，虛線代表電流表內(nèi)阻不可忽略的情況，這四幅圖中，能正確反映相關(guān)物理量之間關(guān)系的是_（選填選項(xiàng)前的字母）。三、本題包括6小題，共55分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的

9、不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。13（8分）如圖17所示，寬度L0.40 m的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值R=1.5的電阻。導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.50 T。一根導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌之間的導(dǎo)體棒的電阻r=0.5，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)。現(xiàn)用一垂直于導(dǎo)體棒的水平拉力拉動(dòng)導(dǎo)體棒使其沿導(dǎo)軌以v=10 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好?？諝庾枇珊雎圆挥?jì)，求：（1）通過(guò)導(dǎo)體棒的電流I，并說(shuō)明通過(guò)導(dǎo)體棒的電流方向；（2）作用在導(dǎo)體棒上的拉力大小F；（3）電阻R的電功率P。14（8

10、分）如圖18所示，長(zhǎng)為l的絕緣輕細(xì)線一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的帶電小球，小球靜止時(shí)處于O點(diǎn)正下方的O點(diǎn)?，F(xiàn)將此裝置放在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，帶電小球靜止在A點(diǎn)時(shí)細(xì)線與豎直方向成角。已知電場(chǎng)的范圍足夠大，空氣阻力可忽略不計(jì)，重力加速度為g。（1）請(qǐng)說(shuō)明小球所帶電荷的電性，并求小球所帶的電荷量q；（2）若將小球從O點(diǎn)由靜止釋放，求小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能Ek；（3）若將小球從O點(diǎn)由靜止釋放，其運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)細(xì)線突然斷開(kāi)，試定性分析說(shuō)明小球此后做什么樣的運(yùn)動(dòng)。15（8分）如圖19所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖，裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，發(fā)電機(jī)的矩形線圈abc

11、d在磁場(chǎng)中，圖中abcd分別為矩形線圈的四個(gè)頂點(diǎn)，其中的c點(diǎn)被磁鐵遮擋而未畫出。線圈可繞過(guò)bc邊和ad邊中點(diǎn)且垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。為了便于觀察，圖中發(fā)電機(jī)的線圈只畫出了其中的1匝，用以說(shuō)明線圈兩端的連接情況。線圈的ab邊連在金屬滑環(huán)K上，cd邊連在金屬滑環(huán)L上；用導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持其兩端與外電路的定值電阻R連接。已知矩形線圈ab邊和cd邊的長(zhǎng)度L150cm，bc邊和ad邊的長(zhǎng)度L220cm，匝數(shù)n100匝，線圈的總電阻r5.0，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度282rads，外電路的定值電阻R45，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.05T。

12、電流表和電壓表均為理想電表，滑環(huán)與電刷之間的摩擦及空氣阻力均可忽略不計(jì)，計(jì)算中取3.14，1.41。（1）請(qǐng)推導(dǎo)出線圈在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em的表達(dá)式（用題中已知物理量的符號(hào)表示），并求出此最大值；（2）求電流表的示數(shù)I；（3）求維持線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)1圈，所需外力做的功W（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。16（9分）如圖20所示為示波管的結(jié)構(gòu)原理圖，加熱的陰極K發(fā)出的電子（初速度可忽略不計(jì)）經(jīng)電勢(shì)差為U0的AB兩金屬板間的加速電場(chǎng)加速后，從一對(duì)水平放置的平行正對(duì)帶電金屬板的左端中心O點(diǎn)沿中心軸線OO射入金屬板間（OO垂直于熒光屏M），兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電勢(shì)差為U，電子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在右側(cè)

13、豎直的熒光屏M上。整個(gè)裝置處在真空中，加速電場(chǎng)與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)均視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，忽略電子之間的相互作用力，不考慮相對(duì)論效應(yīng)。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e；加速電場(chǎng)的金屬板AB間距離為d0；偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng)1，板間距離為d，其右端到熒光屏M的水平距離為L(zhǎng)2。（1）電子所受重力可忽略不計(jì)，求：電子從加速電場(chǎng)射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度大小v0；電子打在熒光屏上的位置與O點(diǎn)的豎直距離y；在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，若單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)距離稱為示波管的靈敏度，該值越大表示示波管的靈敏度越高。在示波管結(jié)構(gòu)確定的情況下，為了提高示波管的靈敏度，請(qǐng)分析說(shuō)明可采取的措施。（2）在解決一些實(shí)際問(wèn)題時(shí)，為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，常忽略一些影響相對(duì)

14、較小的量，這對(duì)最終的計(jì)算結(jié)果并沒(méi)有太大的影響，因此這種處理是合理的。如計(jì)算電子在加速電場(chǎng)中的末速度v0時(shí)，可以忽略電子所受的重力。請(qǐng)利用下列數(shù)據(jù)分析說(shuō)明為什么這樣處理是合理的。已知U0125V，d0=2.010-2m，m9.010-31kg，e1.610-19C，重力加速度g=10m/s2。17.（10分）如圖21所示為質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理圖，它是一種分離和檢測(cè)不同同位素的重要工具。質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互稱為同位素?，F(xiàn)讓待測(cè)的不同帶電粒子經(jīng)加速后進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器的平行金屬板之間有相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電場(chǎng)強(qiáng)度為E。金屬板靠近平板

15、S，在平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P，帶電粒子經(jīng)過(guò)速度選擇器后，立即從P點(diǎn)沿垂直平板S且垂直于磁場(chǎng)方向的速度進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、并以平板S為邊界的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后打在記錄它的照相底片上，底片厚度可忽略不計(jì)，且與平板S重合。根據(jù)粒子打在底片上的位置，便可以對(duì)它的比荷（電荷量與質(zhì)量之比）情況進(jìn)行分析。在下面的討論中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，空氣阻力、帶電粒子所受的重力及它們之間的相互作用力均可忽略不計(jì)。（1）若某帶電粒子打在底片上的A點(diǎn)，測(cè)得P與A之間的距離為x，求該粒子的比荷q/m；（2）若有兩種質(zhì)量不同的正一價(jià)離子，質(zhì)量分別為m1和m2，它們經(jīng)速度選擇器和勻強(qiáng)磁場(chǎng)

16、后，分別打在底片上的A1和A2兩點(diǎn)，測(cè)得P到A2的距離與A1到A2的距離相等，求這兩種離子的質(zhì)量之比m1/m2；（3）若用這個(gè)質(zhì)譜儀分別觀測(cè)氫的兩種同位素離子（所帶電荷量為e），它們分別打在照相底片上相距為d的兩點(diǎn)。為了便于觀測(cè)，希望d的數(shù)值大一些為宜。試分析說(shuō)明為了便于觀測(cè)，應(yīng)如何改變勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小；研究小組的同學(xué)對(duì)上述B0影響d的問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。為了直觀，他們以d為縱坐標(biāo)、以1/ B0為橫坐標(biāo)，畫出了d隨1/ B0變化的關(guān)系圖像，該圖像為一條過(guò)原點(diǎn)的直線。測(cè)得該直線的斜率為k，求這兩種同位素離子的質(zhì)量之差m。18（12分）對(duì)于同一物理問(wèn)題，常?？梢詮暮暧^與微觀兩個(gè)不同角

17、度進(jìn)行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻的理解其物理本質(zhì)。一段長(zhǎng)為l、電阻率為、橫截面積為S的細(xì)金屬直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)有n個(gè)自由電子，電子電荷量為e、質(zhì)量為m。（1）當(dāng)該導(dǎo)線通有恒定的電流I時(shí)：請(qǐng)根據(jù)電流的定義，推導(dǎo)出導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率v； 經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)的自由電子與金屬離子（即金屬原子失去電子后的剩余部分）的碰撞，該碰撞過(guò)程將對(duì)電子的定向移動(dòng)形成一定的阻礙作用，該作用可等效為施加在電子上的一個(gè)沿導(dǎo)線的平均阻力。若電子受到的平均阻力大小與電子定向移動(dòng)的速率成正比，比例系數(shù)為k。請(qǐng)根據(jù)以上的描述構(gòu)建物理模型，推導(dǎo)出比例系數(shù)k的表達(dá)式。（2）將上述導(dǎo)線彎成一個(gè)閉合圓線圈，若該不帶電的圓線圈繞通過(guò)圓心且垂直于線圈平面的軸勻速率轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中不會(huì)有電流通過(guò)，若線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線