北京市朝陽區(qū)2022-2023學(xué)年高三上學(xué)期1月期末考試物理試題 附答案

北京市朝陽區(qū)2022~2023學(xué)年度第一學(xué)期期末質(zhì)量檢測高三物理試卷2023．1（考試時間90分鐘滿分100分）第一部分本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。1．下列說法正確的是A．物體所帶電荷量一定是元電荷e的整數(shù)倍B．點電荷是一種理想化模型，其所帶電荷量一定很小C．兩點電荷間的靜電力與它們間的距離成反比D．絲綢與玻璃棒摩擦后帶正電，是因為玻璃棒給絲綢提供了正電荷2．如圖所示，是一個正弦式交變電流的波形圖。則A．該交變電流的周期為5sB．該交變電流的有效值為10AC．若將該電流通過10Ω的電阻時，1s內(nèi)產(chǎn)生熱量為500JD．若將該電流輸入匝數(shù)比為10:1的降壓變壓器，副線圈輸出電流的最大值為1A3．我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)所使用的電磁波頻率約1561MHz；家用微波爐加熱食物所使用的電磁波頻率約2450MHz；家用WiFi所使用的電磁波頻率約5725MHz。則家用WiFi所使用的電磁波A．不會產(chǎn)生偏振現(xiàn)象B．比微波爐所使用的電磁波更不容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象C．與北斗導(dǎo)航所使用的電磁波疊加時將會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．從一個房間穿越墻壁進入另一個房間時其頻率會變化4．在一個等邊三角形abc頂點b和c處各放入一個電荷量相等的點電荷時，測得a處的場強大小為E，方向與bc邊平行，如圖所示。拿走c處的點電荷后，則A．a(chǎn)處場強大小仍為E，方向由a指向bB．a(chǎn)處場強大小為eq\f(E,2)，方向由b指向aC．a(chǎn)處電勢降低D．a(chǎn)、c兩點電勢相等5.如圖所示，在水平放置的條形磁鐵的N極附近，一個閉合線圈始終豎直向下加速運動，并始終保持水平。在位置B時N極附近的磁感線正好與線圈平面平行，A、B之間和B、C之間的距離相等，且都比較小。下列說法正確的是A．線圈在位置A時感應(yīng)電流的方向為順時針（俯視）B．線圈在位置C時感應(yīng)電流的方向為順時針（俯視）C．線圈在位置B時穿過線圈的磁通量最大D．線圈在位置C時的感應(yīng)電流比在位置A時的大6．為避免閃電造成損害，高大的建筑物會裝有避雷針。積雨云底層帶負電，由于靜電感應(yīng)使得避雷針的尖端帶上了正電。圖中虛線為避雷針周圍的等勢面，且相鄰等勢面間的電勢差相等。避雷針尖端正上方a、b兩點的場強大小分別為Ea、Eb，電勢分別為φa、φb。一帶負電的雨滴豎直下落經(jīng)過a、b兩點。下列說法正確的是A．Ea>EbB．φa>φbC．該雨滴從a下落至b的過程中，電勢能逐漸減少D．若該避雷針某時刻開始放電，則放電電流從積雨云流向避雷針7．電磁爐是目前家庭常用的炊具，具有無明火、無污染、高效節(jié)能等優(yōu)點。某同學(xué)仿照電磁爐原理自己制作了一個簡易電磁爐，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，接通交流電源，一段時間后杯內(nèi)的水就會沸騰起來。下列說法正確的是面板面板A．家用電磁爐工作時，利用其面板產(chǎn)生的渦流來加熱食物B．家用電磁爐的鍋用鐵而不用陶瓷材料，主要是因為陶瓷的導(dǎo)熱性能較差C．簡易電磁爐工作時，利用線圈產(chǎn)生的自感現(xiàn)象來加熱水D．僅增大簡易電磁爐交流電的頻率，可以縮短水達到沸騰的時間8．已知光敏電阻在沒有光照射時電阻很大，并且光照越強其阻值越小。利用光敏電阻作為傳感器設(shè)計了如圖所示的電路，電源電動勢E、內(nèi)阻r及電阻R的阻值均不變。當(dāng)光照強度增強時，則A．電燈L變亮B．電流表讀數(shù)減小C．電阻R的功率增大D．電源的輸出功率一定增大9．甲、乙兩個帶電粒子的電荷量和質(zhì)量分別為（-q，m）、（-q，4m），它們先后經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速后，由同一點進入同一偏轉(zhuǎn)電場，兩粒子進入時的速度方向均與偏轉(zhuǎn)電場方向垂直，如圖所示。粒子重力不計。則甲、乙兩粒子A．進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度大小之比為1:2B．離開偏轉(zhuǎn)電場時的動能之比為1:1C．在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間相同D．離開偏轉(zhuǎn)電場時的速度方向不同10．如圖所示，電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平置于方向豎直向下的勻強磁場中，左端接一定值電阻R，電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好。在t=0時金屬棒受到垂直于棒的水平恒力F的作用由靜止開始運動，金屬棒中的感應(yīng)電流為i，所受的安培力大小為FA，電阻R兩端的電壓為UR，電路的電功率為P，下列描述各量隨時間t變化的圖像正確的是11．由電磁理論可知，半徑為R、電流強度為I的單匝環(huán)形電流，其中心處的磁感應(yīng)強度大小B=kI/R，其中k為已知常量。正切電流計是利用小磁針的偏轉(zhuǎn)來測量電流的，如圖所示，在一個豎直放置、半徑為r、匝數(shù)為N的圓形線圈的圓心O處，放一個可以繞豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的小磁針（帶有分度盤）。該線圈未通電時，小磁針穩(wěn)定后所指方向與地磁場水平分量的方向一致。調(diào)整線圈方位，使其與靜止的小磁針在同一豎直平面內(nèi)。給線圈通上待測電流后，小磁針偏轉(zhuǎn)了α角。已知儀器所在處地磁場磁感應(yīng)強度的水平分量的大小為B0。則A．待測電流在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0cosαB．待測電流在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為C．待測電流大小為D．待測電流大小為12．如圖所示，若x軸表示時間，y軸表示速度，則該圖線下的面積表示位移，直線AB的斜率表示物體在該時刻的加速度大小。若令x軸和y軸分別表示其它物理量，則可以反映在某種情況下相應(yīng)物理量之間的關(guān)系。下列說法正確的是A．若電場方向平行于x軸，x軸表示位置，y軸表示電勢，則直線AB的斜率表示對應(yīng)位置處的電場強度大小B．若x軸表示時間，y軸表示穿過密繞螺線管的磁通量，則直線AB的斜率表示該螺線管產(chǎn)生的電動勢大小C．若x軸表示流經(jīng)某電阻的電流，y軸表示該電阻兩端的電壓，則圖線下面積表示電阻的熱功率D．若x軸表示時間，y軸表示通過導(dǎo)體橫截面積的電荷量，則該圖線下面積表示這段時間內(nèi)電流所做的功13．某電子秤的原理簡圖如圖所示。AB為一均勻的滑動變阻器，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭，輕質(zhì)彈簧上端與P1及秤盤底部相連，下端固定。彈簧原長時P1和P2均指在A端。若P1、P2間出現(xiàn)電壓時，該電壓經(jīng)過放大，通過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上就能顯示出被稱物體的質(zhì)量。已知彈簧的勁度系數(shù)為k，托盤質(zhì)量為m0，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計。重力加速度為g。在托盤上未放物體時需要先校準零點，即未放被稱物體時電壓為零。則A．校準零點時，不需要移動滑動頭P2B．校準零點時，兩滑動頭間的距離為C．滑動頭P1滑至B端時，被稱物體的質(zhì)量為D．被稱物體的質(zhì)量m與兩滑動頭間電壓U的關(guān)系為14．在現(xiàn)代研究受控?zé)岷朔磻?yīng)的實驗中，需要把107~109K的高溫等離子體限制在一定空間區(qū)域內(nèi)，這樣的高溫下幾乎所有作為容器的固體材料都將熔化，磁約束就成了重要的技術(shù)。線圈線圈如圖所示，科學(xué)家設(shè)計了一種中間弱兩端強的磁場，該磁場由兩側(cè)通有等大同向電流的線圈產(chǎn)生。假定一帶正電的粒子（不計重力）從左端附近以斜向紙內(nèi)的速度進入該磁場，其運動軌跡為圖示的螺旋線（未全部畫出）。此后，該粒子將被約束在左右兩端之間來回運動，就像光在兩個鏡子之間來回“反射”一樣，不能逃脫。這種磁場被形象地稱為磁瓶，磁場區(qū)域的兩端被稱為磁鏡。線圈線圈根據(jù)上述信息并結(jié)合已有的知識，可以推斷該粒子A．從左端到右端的運動過程中，沿磁瓶軸線方向的速度分量逐漸變小B．從靠近磁鏡處返回時，在垂直于磁瓶軸線平面內(nèi)的速度分量為最大值C．從左端到右端的運動過程中，其動能先增大后減小D．從左端到右端的運動過程中，其運動軌跡的螺距先變小后變大第二部分本部分共6題，共58分。15．（8分）物理實驗一般都涉及實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。（1）在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，將多用電表的選擇開關(guān)置于“×1”位置，粗測金屬絲的電阻。下列實驗步驟正確的操作順序為（填寫各實驗步驟前的字母）。A．將選擇開關(guān)置于“×1”位置B．將選擇開關(guān)置于“OFF”位置C．將兩表筆分別接觸待測電阻兩端，讀出其阻值后隨即斷開D．將兩表筆直接接觸，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向“0”（2）用伏安法測量約5Ω左右的金屬絲的阻值，實驗室備有下列器材可供選擇：A．電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻約15kΩ）B．電壓表（量程0~15V，內(nèi)阻約75kΩ）C．電流表（量程0~3A，內(nèi)阻約0.2Ω）D．電流表（量程0~0.6A，內(nèi)阻約1Ω）E．滑動變阻器R1（0~20Ω，0.6A）F．滑動變阻器R2（0~2000Ω，0.6A）G．電池組E（電動勢3V）H．開關(guān)S，導(dǎo)線若干為了能測得多組實驗數(shù)據(jù)，并盡可能提高測量精度，電壓表應(yīng)選用______，電流表應(yīng)選用______，滑動變阻器應(yīng)選用______。（填寫器材前面的字母）（3）某興趣小組用電流表內(nèi)接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的多組電流I和電壓U的數(shù)值，并分別描繪了U-I圖像，如圖所示。其中，用電流表外接法得到的是用（填寫“實線”或“虛線”）表示的圖像，并由此得到這段鉛筆芯的電阻值為Ω。（保留兩位有效數(shù)字）16．（10分）某同學(xué)根據(jù)閉合電路歐姆定律測量電源的電動勢和內(nèi)阻。（1）測量電源電動勢E和內(nèi)阻r的實驗方案為：設(shè)計如圖1所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器，改變電源兩端的電壓U和流過電源的電流I，依據(jù)公式，利用測量數(shù)據(jù)作出U–I圖像，得出E和r。（2）現(xiàn)有圖2所示的實驗器材和若干導(dǎo)線。圖中已將實驗器材進行了部分連接，還應(yīng)當(dāng)用一根導(dǎo)線將電壓表接線柱h與接線柱連接，再用另一根導(dǎo)線將電壓表接線柱g與接線柱連接。全科免費下載公眾號《高中僧課堂》（填寫接線柱對應(yīng)的字母）圖2圖2圖圖1（3）電路接線完畢，在保證電路安全的情況下閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)一直接近3V而電流表讀數(shù)始終為零。已知導(dǎo)線與接線柱均無故障，且故障只有一處?，F(xiàn)只改變電壓表接線，再閉合開關(guān)、調(diào)節(jié)變阻器。下列推斷正確的是。A．電壓表接在a、f之間，電壓表、電流表讀數(shù)總為零，表明滑動變阻器短路B．電壓表接在a、b之間，電壓表讀數(shù)總接近3V、電流表讀數(shù)總為零，表明電流表斷路C．電壓表接在c、d之間，電壓表、電流表讀數(shù)總為零，表明開關(guān)是完好的（4）從輸出特性來看，電源通常有恒壓源和恒流源兩種模型。如圖3（a）所示，將電源看作輸出電壓恒為US的理想電源（無內(nèi)阻）與電阻RS串聯(lián)，若該電源輸出的電壓幾乎不隨負載RL阻值的變化而變化，則被稱為恒壓源（即圖中虛線框部分）；如圖3（b）所示，將電源看作輸出電流恒為IS的理想電源（內(nèi)阻無限大）與電阻RS并聯(lián)，電源向外電路輸出的電流幾乎不隨負載RL阻值的變化而變化，則被稱為恒流源（即圖中虛線框部分）。圖圖4圖圖3某種太陽能電池在特定光照條件下，隨著負載RL阻值的變化，其輸出電壓U與輸出電流I的變化規(guī)律如圖4所示。請描述該電池的輸出特性，并結(jié)合恒壓源和恒流源的特點解釋其原因。17．（9分）在水平方向的勻強電場中，用絕緣輕繩懸掛一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球，小球靜止時輕繩與豎直方向的夾角為45°。重力加速度為g。不計空氣阻力。（1）求勻強電場的場強大小E；（2）若剪斷輕繩，求小球此后在電場中運動時的加速度大小a；（3）若撤去電場，小球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)擺動，求小球擺到最低點時受到輕繩的拉力大小T。18．（9分）回旋加速器在核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其原理如圖所示。D1和D2是兩個中空的、半徑為R的半圓金屬盒，接在電壓恒為U的交流電源上，位于D1圓心處的質(zhì)子源A能產(chǎn)生質(zhì)子（初速度可忽略，重力不計，不考慮相對論效應(yīng)），質(zhì)子在兩盒狹縫間的電場中運動時被加速。D1、D2置于與盒面垂直的、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中。已知質(zhì)子的質(zhì)量為m，帶電量為q。（1）求質(zhì)子被回旋加速器加速能達到的最大速率vm。（2）求質(zhì)子獲得最大速度的過程中在回旋加速器中被加速的次數(shù)n；并估算質(zhì)子在回旋加速器中運動的時間t。（不計質(zhì)子在電場中的加速時間）（3）利用靜電偏轉(zhuǎn)器可將加速后的質(zhì)子從加速器中引出。已知質(zhì)子被引出前在磁場中做圓周運動的半徑為R、圓心為D2的圓心，如圖所示，靜電偏轉(zhuǎn)器由一對圓心在O′、距離很近的弧形電極S1、S2構(gòu)成，S2厚度不計。兩電極間加有沿弧形電極半徑方向的電場，使得質(zhì)子做圓周運動的半徑增加為R′離開加速器。求偏轉(zhuǎn)電場場強E的大小和方向。19．（10分）應(yīng)用所學(xué)知識不僅可以解決“已知”的問題，也可以在質(zhì)疑中探索“未知”的問題。某同學(xué)利用電磁阻尼現(xiàn)象設(shè)計了如圖情境1所示的用于緩沖降落的原理簡圖。一邊長為L、質(zhì)量為m、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框abcd豎直下落，進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場時開始做減速運動，線框平面始終在豎直平面內(nèi)，且線框ad邊始終與磁場的水平邊界面平行。已知線框bc邊剛進入磁場時線框的速率為v。重力加速度為g?？諝庾枇Σ挥?。（1）求線框bc邊剛進入磁場時線圈中的電流I；（2）若線框ad邊剛要進入磁場時線框的速率減為，求線框在進入磁場的過程中所產(chǎn)生的焦耳熱Q；（3）小明同學(xué)對“導(dǎo)線框全部進入磁場后下落的加速度為重力加速度g”這一觀點，產(chǎn)生了質(zhì)疑，并認為此時線框的加速度應(yīng)當(dāng)略小于重力加速度g。結(jié)合實際，小明把線框換成金屬正方體，研究其在該磁場中的下落情況，如圖情境2所示。已知該正方體的質(zhì)量為M、邊長為L。a．為便于定量分析，小明構(gòu)建以下模型：假設(shè)正方體從靜止開始一直在磁場中運動，平行磁感線的左右兩個面可近似看作平行板電容器，電容為C。忽略正方體電阻。求該正方體下落的加速度大小a；并描述其運動性質(zhì)。b．目前實驗室最強磁場的磁感應(yīng)強度約為幾十特。若正方體邊長L=0.1m，質(zhì)量M=5kg，上述a問模型中電容器電容的數(shù)量級約為10-12F。結(jié)合上述信息，針對“導(dǎo)線框全部進入磁場后下落的加速度為重力加速度g”這一說法，請闡述你的觀點。情境1情境2情境1情境220．（12分）能量在轉(zhuǎn)化的過程中往往與做功密切相關(guān)，電容器充電過程中的功能關(guān)系同樣如此。電容器不僅可以儲存電荷，也是重要的儲能器件。對電容為C的電容器（原來不帶電）充電，如圖1所示，已知電源的電動勢為E。（1）圖2中畫出了電容器兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖像，在圖中取一電荷量的微小變化量，請類比直線運動中由v-t圖像求位移的方法，說明圖中小陰影矩形的“面積”所表示的物理含義；并計算電容器電壓為U時電容器儲存的電能Ep。圖1圖1圖2（2）請結(jié)合電動勢的定義，求電容器充電過程中電源內(nèi)部非靜電力所做的功W；并與充電過程中電容器增加的電能相比較，說明兩者“相等”或“不相等”的原因。（3）電容器的電能是儲存在電場中的，也稱電場能。若定義單位體積內(nèi)的電場能量為電場能量密度ρ。某同學(xué)猜想ρ應(yīng)當(dāng)與該處的場強的平方成正比，即。已知平行板電容器的電容，s為兩極板的正對面積，d為極板間距，k為常數(shù)，兩極板間為真空，板間電場可視為勻強電場。不計電容器電場的邊緣效應(yīng)。a．請以電容器內(nèi)儲存的電場能為例論證該同學(xué)的猜想是否正確。b．電容器充電后與電源斷開并保持電荷量不變，已知此時的電場能量密度為ρ0?，F(xiàn)固定其中一極板，緩慢拉開另一極板（保持兩極板正對），使板間距增加，請分析說明，在此過程中電場能量密度如何變化；并求出此過程中外力所做的功W′（用ρ0、s和表示）。（考生務(wù)必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無效）北京市朝陽區(qū)2022—2023學(xué)年度第一學(xué)期期末質(zhì)量檢測高三年級物理參考答案2023．1（考試時間90分鐘滿分100分）第一部分本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。題號1234567答案ACBDDCD題號891011121314答案CBCCADB第二部分本部分共6題，共58分。15．（8分）（1）ADCB （3分）（2）A；D；E （3分）（3）虛線；3.1 （2分）16.（10分）（1）U=E-Ir（2分）（2）b（或c）；f（或p）（2分）（3）BC（2分）（4）該電池的輸出特性：當(dāng)電流較小時，該電池可視為恒壓源；當(dāng)電流較大時，該電池可視為恒流源。解釋：由于U-I圖像斜率的大小為電池的內(nèi)阻Rs，外電阻，當(dāng)電流較小時，U-I圖像的斜率很小，即電池內(nèi)阻很小，而此時外電阻很大，因為RLRs，所以內(nèi)電阻分壓可忽略，輸出電壓近似等于電動勢而保持不變；當(dāng)電流較大時，U-I圖像的斜率很大，即電池的內(nèi)阻很大，而此時外電阻很小，由于RLRs，所以電池相當(dāng)于短路，因此輸出電流幾乎恒為Is而保持不變。（4分）mgqEmgqET0·F解：（1）對小球受力分析如圖所示，根據(jù)力的平衡條件，有得（3分）（2）小球所受的合力大小根據(jù)牛頓第二定律有得（3分）（3）設(shè)小球擺到最低點時的速度為v，根據(jù)機械能守恒定律有小球在最低點時，根據(jù)牛頓運動定律有得（3分）18．（9分）解：（1）設(shè)粒子做圓周運動的半徑為r，洛倫茲力提供向心力，有得粒子的最大速度vm對應(yīng)最大的運動半徑R，即（3分）（2）根據(jù)動能定理有得設(shè)粒子在磁場中的運行周期為T，有不計質(zhì)子在兩盒縫隙間加速運動的時間，則質(zhì)子在磁場中運動的時間約為得（3分）（3）洛倫茲力與電場力合力提供向心力，由于速率不變，半徑變大，所以向心力減小，則電場力沿半徑向外。有得場強方向沿半徑向外。（3分）19.（10分）解：（1）線框bc邊以速率v進入磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢根據(jù)閉合電路歐姆定律有得（2分）（2）線框進入磁場過程中，根據(jù)能量守恒定律有得（3分）（3）a．正方體以速率v切割磁感線時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為則正方體左右面所構(gòu)成電容器的電荷量為由于v不斷變大，E和Q也不斷變大，由左表面到右表面的充電電流大小為所受安培阻力大小為根據(jù)牛頓第二定律有根據(jù)加速度的定義式有得因此，正方體做加速度小于g的勻加速直線運動。（3分）b．將L=0.1m、C=10-12F、B=10T代入a問中的表達式，發(fā)現(xiàn)其中的，遠小于金屬正方體的自身質(zhì)量M，即，可見，正方體下落時所受的安培阻力可忽略不計。同理，導(dǎo)線框下落過程中所受的安培阻力也可以忽略不計