北京市海淀區(qū)2022-2023學年高三上學期物理期末練習試卷

北京市海淀區(qū)2022-2023學年高三上學期期末練習試卷姓名：__________班級：__________考號：__________題號一二三四總分評分一、多選題1．如圖中實線表示某靜電場的電場線，虛線表示該電場的等勢面。1、2和3點處電場強度大小分別為E1、E2和E3，電勢分別為φ1、A．E1>EC．φ1>φ2．如圖為1831年8月29日法拉第發(fā)現(xiàn)感應電流時所用裝置的示意圖：豎直放置的軟鐵環(huán)上繞有A、B兩個線圈。實驗后，他在日記中寫到“把線圈A的兩端接到電池上，立刻對小磁針產(chǎn)生了明顯的擾動，之后小磁針又回到原來的位置上。在斷開線圈A與電池的連接時，小磁針又受到了擾動?！备鶕?jù)上述信息，下列說法正確的是（）A．線圈A所在回路的電流產(chǎn)生的磁場擾動了小磁針B．線圈B所在回路的電流產(chǎn)生的磁場擾動了小磁針C．斷開和閉合開關的瞬間，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向相同D．斷開和閉合開關的瞬間，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向相反3．導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一個電荷量為+q的點電荷放在棒的中心軸線上，它距離導體棒的中心O為L，如圖所示。靜電力常量為k，當導體棒達到靜電平衡后，下列說法正確的是（）A．棒上感應電荷只分布在其表面B．棒左、右兩端的電勢相等C．點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度為0D．棒上感應電荷在O點產(chǎn)生的電場強度大小為kq4．如圖甲所示，勻強磁場中有一面積為S、電阻為R的單匝金屬圓環(huán)，磁場方向垂直于圓環(huán)平面豎直向上。圖乙為該磁場的磁感應強度B隨時間t變化的圖像，曲線上P點坐標為(t0，A．t=tB．t=tC．0~D．0~5．某理想變壓器的原線圈接在如圖所示的正弦交流電源上，當副線圈中僅接一個50Ω的電阻時，副線圈中的電流i2A．原線圈中交流電壓的周期為0B．原線圈中電流的有效值為20AC．原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10D．該變壓器輸入功率與輸出功率之比為10∶16．如圖所示，一質(zhì)量為m的帶電粒子從P點以垂直于磁場邊界方向的速度v射入磁場，穿出磁場時，速度方向與入射方向夾角為θ。設磁感應強度為B、磁場寬度為d。粒子速度始終與磁場垂直，不計粒子所受重力和空氣阻力。下列說法正確的是（??）A．在粒子穿越磁場的過程中，洛倫茲力對該粒子做的功為0B．在粒子穿越磁場的過程中，洛倫茲力對該粒子的沖量為0C．該粒子在磁場中運動的時間為dD．該粒子的比荷為v7．將一個表頭G改裝成多量程的電流表，通常有兩種連接方式。如圖甲所示的連接方式稱作開路轉(zhuǎn)換式（其中電阻R1A．開路轉(zhuǎn)換式中，開關S接1時的量程大于開關S接2時的量程B．開路轉(zhuǎn)換式中，若電阻R1C．閉路抽頭式中，抽頭3對應的量程大于抽頭4對應的量程D．閉路抽頭式中，若電阻R38．為演示斷電自感現(xiàn)象，用小燈泡、帶鐵芯的電感線圈L和定值電阻R等元件組成如圖甲所示的電路。閉合開關待電路穩(wěn)定后，電路中兩支路的電流分別為I1和IA．自感線圈所在支路的電流如曲線a所示B．自感線圈所在支路的電流如曲線b所示C．小燈泡先突然變亮再逐漸熄滅D．小燈泡逐漸變暗直至熄滅9．1911年，科學家們發(fā)現(xiàn)一些金屬在溫度低于某一臨界溫度Tc時，其直流電阻率會降到10?28Ω?m以下，遠低于正常金屬的10?7Ω?mA．交界區(qū)兩側(cè)單位時間內(nèi)通過的電荷量相等B．超導體中需要恒定電場以維持其中的超導電流C．如圖中超導體內(nèi)部可能存在定向移動的自由電子D．如圖中超導體內(nèi)部軸線處的磁場一定為零10．用如圖所示的多用電表正確測量了一個13Ω的電阻后，需要再測量一個阻值約為2kΩ的電阻。在用紅、黑表筆接觸該待測電阻兩端之前，必要的操作及其順序應當是（）A．將紅表筆和黑表筆接觸B．把選擇開關旋轉(zhuǎn)到“×1k”位置C．把選擇開關旋轉(zhuǎn)到“×100”位置D．調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使表針指向歐姆零點二、單選題11．真空中存在沿y軸正方向的勻強電場，帶電粒子a和b先后從坐標原點O沿x軸正方向射入該電場，其軌跡如圖所示。忽略粒子所受重力，下列條件中可以判定粒子a比荷較大的是（）A．粒子a和b在電場中的加速度相等 B．粒子a和b射入電場時的速度相等C．粒子a和b射入電場時的動能相等 D．粒子a和b射入電場時的動量相等三、實驗題12．利用如圖所示電路，測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。要求盡量減小實驗誤差，調(diào)節(jié)方便。除干電池、電流表（0~0.A．電壓表（0~3V，內(nèi)阻約B．電壓表（0~15V，內(nèi)阻約C．滑動變阻器（0~D．滑動變阻器（0~（1）實驗中，電壓表應選用，滑動變阻器應選用。（選填相應器材前的字母）（2）某同學將實驗記錄的6組數(shù)據(jù)標在如圖的坐標紙上。請你先根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，作出本實驗的U?I圖，再由該圖線計算出該干電池電動勢的測量值E=V，內(nèi)電阻的測量值r=Ω。（結(jié)果均保留小數(shù)點后兩位）（3）在如圖中，當滑動變阻器接入電路的阻值發(fā)生變化時，電壓表示數(shù)U、電源總功率P亦隨之改變，上圖中能正確反映P與U的關系的是____。A． B．C． D．（4）只考慮電表內(nèi)阻所引起的誤差，另一同學提出一種可以準確測量干電池內(nèi)阻的想法：①按如圖甲連接電路。閉合開關S1，先將開關S2接在a、b中的某一端，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值。根據(jù)多組電壓表和電流表的示數(shù)，作出②保持開關S1閉合，再將開關S2接在另一端，重復①中操作，得到圖乙中的圖線2．可知圖線2對應于S2③已知圖線1在U軸和I軸的截距分別為U1和I1，圖線2在U軸和I軸的截距分別為U2和IA．U2I1B．U1四、解答題13．如圖所示為某質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理圖?，F(xiàn)讓質(zhì)量為m、電荷量為q、初速度為零的粒子，經(jīng)加速電壓為U的加速電場加速后，進入速度選擇器。速度選擇器的平行金屬板之間有相互正交的勻強電場和磁感應強度為B1的勻強磁場（圖中均未畫出）。該粒子恰能沿直線通過，并從平板S上的狹縫P進入磁感應強度為B（1）帶電粒子進入速度選擇器時的速率v0（2）速度選擇器中勻強電場的電場強度的大小E；（3）照相底片上A點與狹縫P之間的距離L。14．如圖所示，在水平向右的勻強電場中，長為L的絕緣細線一端懸于O點，另一端系一質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球（可視為點電荷）。將小球拉至與O點等高的A點，保持細線繃緊并靜止釋放，小球運動到與豎直方向夾角θ=37°的P點時速度變?yōu)榱恪Ｒ阎猚os37°=0.80（1）電場強度的大小E；（2）小球從A運動到B的過程中，電場力做的功W；（3）小球通過最低點B時，細線對小球的拉力大小F。15．回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，如圖甲所示。兩D形盒分別在M端和P端跟高頻交流電源（圖中未畫出）相連，便在兩D形盒之間的狹縫中形成加速電場，使粒子每次穿過狹縫時都被加速。兩D形盒放置在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于D形盒底面，粒子源置于圓心O處，粒子源射出的帶電粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，最大回旋半徑為R。不計粒子在兩D形盒間加速電場內(nèi)運動的時間，不計粒子離開粒子源時的初速度，忽略粒子所受重力以及粒子間相互作用。（1）若M、P之間所加電壓UMP隨時間t的變化如圖乙所示，每個周期內(nèi)U0和a．粒子離開加速器時的最大動能Ekb．粒子在加速器中的加速次數(shù)N。（2）若M、P之間所加電壓UMP為LC振蕩器產(chǎn)生的高頻正弦型交變電壓，其中線圈的電感為L。求LC振蕩器中電容器的最大電容Cm。（提示：LC振蕩電路的振蕩周期16．如圖甲所示，間距為L的平行光滑金屬導軌固定在絕緣水平面上，導軌的左端連接一阻值為R的定值電阻。導軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B。一根質(zhì)量為m、長度為L、電阻為r的導體棒cd放在導軌上。導體棒運動過程中始終保持與導軌垂直且接觸良好，導軌的電阻可忽略不計。（1）若對導體棒cd施加一水平向右的恒力，使其以速度v向右做勻速直線運動，求此力的大小F1（2）若對導體棒cd施加一水平向右的拉力F2，使其沿導軌做初速為零的勻加速直線運動。F2的大小隨時間t變化的圖像為一條斜率為k(（3）若對導體棒cd施加一水平向右的瞬時沖量，使其以速度v0a．求整個過程中，電路中產(chǎn)生的總熱量Q；b．在圖乙中定性畫出導體棒cd兩端的電勢差Ucd17．在經(jīng)典物理理論中，氫原子的核外電子繞原子核做勻速圓周運動。設電子運動方向如圖甲所示。已知電子質(zhì)量為m、環(huán)繞半徑為r、靜電力常量為k、元電荷為e。（1）求電子繞核運動的角速度大小ω和電子繞核運動形成的等效電流I；（2）在圖甲的情況下，分別施加磁感應強度大小相等、方向相反、垂直于電子軌道平面的勻強磁場B乙和B丙，如圖乙、丙所示。施加磁場后，電子仍沿原方向做半徑為r的勻速圓周運動，但角速度的大小分別變?yōu)棣?a．根據(jù)牛頓運動定律、洛倫茲力相關知識，分析并判斷ω1與ω，ω2與b．①圖乙和丙中，設電子繞核運動所形成的等效電流分別為I1和I表1I1I2②等效電流亦會在軌道內(nèi)激發(fā)磁場。圖乙、丙中，由于等效電流的變化，其在軌道內(nèi)激發(fā)的磁場的磁感應強度相對于圖甲分別變化了ΔB1和表2ΔB1與ΔB2與18．金屬導體中自由電子在電磁場的作用下發(fā)生定向移動，在定向移動過程中受到金屬離子（即金屬原子失去自由電子后的剩余部分）的阻力，其方向與自由電子定向移動的速度方向相反，大小正比于自由電子定向移動的速率，比例系數(shù)為k。已知某種金屬材料單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，元電荷為e，忽略電子所受重力及其之間的相互作用，不計電子熱運動的影響，自由電子的定向移動可視為勻速直線運動。（1）如圖所示，一段長為L、橫截面積為S的該金屬導體，當其兩端電壓為U時，求：a．該金屬導體內(nèi)，電子定向移動的速率v；b．該金屬導體的電阻率ρ（提示：電流I與電子定向移動速率v的關系為I=neSv）。（2）圖甲為用上述金屬材料制成的內(nèi)半徑為r、高為H的固定薄壁圓筒，筒壁厚度為d（d遠小于r）。圖乙為圓筒的俯視圖。圖丙為一小段筒壁的放大圖。圓筒所在空間中有磁感應強度為B、方向平行于圓筒軸線且范圍足夠大的勻強磁場。在筒的內(nèi)、外壁之間加上電壓，使得整個內(nèi)壁電勢均為φ內(nèi)，整個外壁電勢均為φ外，且φ內(nèi)>φ外（φ內(nèi)、φ外均未知），從而在內(nèi)、外壁之間形成電場（電場強度的大小處處相同，方向沿半徑方向），使得金屬中的自由電子以恒定速率v0沿圖丙中的虛線定向移動。a．在圖丙中畫出電子受力的示意圖，并標出磁場的方向；b．求內(nèi)、外壁之間的電勢差φ內(nèi)-φ外；c．求薄壁圓筒的熱功率P。

答案解析部分1．【答案】A,C【解析】【解答】AB．電場線的疏密表示電場的強弱，則從圖中可知，1、2和3點處電場線依次不斷變疏，則有E1CD．順著電場線方向電勢降低，所以有φ1故答案為：AC。

【分析】利用電場線的疏密性可以比較電場強度的大??；利用電場線的方向可以比較電勢的高低。2．【答案】B,D【解析】【解答】AB．當斷開和閉合開關的瞬間，線圈A中電流發(fā)生變化，使得穿過線圈B的磁通量發(fā)生變化，則在線圈B中產(chǎn)生感應電流，線圈B所在回路的電流產(chǎn)生的磁場擾動了小磁針，A不符合題意，B符合題意；CD．斷開和閉合開關的瞬間，使得穿過線圈B的磁通量發(fā)生變化情況相反，產(chǎn)生的感應電流方向相反，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向相反，C不符合題意，D符合題意。故答案為：BD。

【分析】當線圈B產(chǎn)生感應電流時，利用安培定則可以判別周圍磁感線的方向進而判別小磁針的偏轉(zhuǎn)方向。3．【答案】A,B,D【解析】【解答】A．棒上感應電荷只分布在其表面，A符合題意；B．達到靜電平衡時，導體棒是等勢體，則棒左、右兩端的電勢相等，B符合題意；CD．達到靜電平衡時，O點的合場強為零，點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度與感應電荷在O點的場強等大反向，則棒上感應電荷在O點產(chǎn)生的電場強度大小為E感故答案為：ABD。

【分析】利用靜電感應可以判別棒上的感應電荷只分布在表面；當靜電平衡時，導體處于等勢體；利用內(nèi)部場強等于0可以判別點電荷產(chǎn)生的場強與感應電荷產(chǎn)生的場強相反，大小相等。4．【答案】A,B,C【解析】【解答】A．根據(jù)E=ΔΦΔt，t=tB．根據(jù)楞次定律可知，t=tC．0~t0D．0~故答案為：ABC。

【分析】利用法拉第電磁感應定律可以求出電動勢的大小；利用楞次定律可以判別感應電流的方向；利用電流和時間可以求出電荷量的大?。挥捎谖粗妱觿莸挠行е邓圆荒芮蟪霎a(chǎn)生的焦耳熱。5．【答案】B,C【解析】【解答】A．原線圈中交流電壓的周期為T=2πB．副線圈電流的有效值為I2=2A，則電壓有效值為U2=2×50V=100V，原線圈中電壓的有效值為U1=10V，則原線圈中電流的有效值為I1C．原、副線圈的匝數(shù)比為n1D．該變壓器輸入功率與輸出功率之比為1∶1，D不符合題意。故答案為：BC。

【分析】利用角速度的大小可以求出周期的大??；利用電流的表達式可以求出電流的峰值，利用峰值可以求出有效值的大小；利用輸入功率等于輸出功率結(jié)合電功率的表達式可以求出輸入電流的大小；利用電壓之比可以求出匝數(shù)之比；原副線圈功率大小相等。6．【答案】A,D【解析】【解答】A．在粒子穿越磁場的過程中，洛倫茲力與粒子的速度方向始終垂直，則洛倫茲力對該粒子做的功為0，A符合題意；B．在粒子穿越磁場的過程中，速度大小不變但方向改變，則動量改變，根據(jù)動量定理可知，則合外力沖量不為零，粒子僅受洛倫茲力作用，則洛倫茲力對該粒子的沖量不為0，B不符合題意；C．粒子在磁場中在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，穿越磁場的過程中，水平方向速度大小由v一直減小，則該粒子在磁場中運動的時間大于dvD．粒子在磁場中在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動qvB=mv2R，根據(jù)幾何關系故答案為：AD。

【分析】洛倫茲力方向與粒子速度方向相同所以對該粒子不做功；利用洛倫茲力和時間可以判別洛倫茲力的沖量不等于0；利用粒子運動的軌跡及線速度可以判別粒子在磁場運動的時間，利用牛頓第二定律及軌跡半徑的大小可以求出粒子比荷的大小。7．【答案】A,C,D【解析】【解答】A．根據(jù)I=Ig+B．開路轉(zhuǎn)換式中，若電阻R1CD．閉路抽頭式中，接抽頭3時并聯(lián)的電阻只有R1，而接抽頭4時并聯(lián)的電阻有R1和R2，則抽頭3對應的量程大于抽頭4對應的量程，并且若電阻R3故答案為：ACD。

【分析】利用并聯(lián)電路的電阻越小可以判別對應的量程越大；當電阻R1發(fā)生變化時，開關接1時對應的量程發(fā)生改變；利用閉路抽頭式中并聯(lián)電阻的大小可以比較量程的大小，當其中R3電阻變化時，抽頭對應的兩個量程都會發(fā)生變化。8．【答案】A,C【解析】【解答】AB．斷開開關前后的一小段時間內(nèi)，通過自感線圈的電流方向是不變的，則自感線圈所在支路的電流如曲線a所示，A符合題意，B不符合題意；CD．由圖可知，斷開開關之前通過線圈的電流大于通過小燈泡的電流，則斷開開關后，線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流減小，線圈相當電源，由于線圈、電阻和燈泡重新組成回路，則小燈泡先突然變亮再逐漸熄滅，C符合題意，D不符合題意。故答案為：AC。

【分析】當開關斷開前一段時間內(nèi)自感線圈的電流保持不變所以對應a曲線；當斷開開關前通過線圈的電流大于通過小燈泡的電流，所以斷開開關后，由于線圈、電阻和燈泡組成回路，則燈泡先變亮后逐漸熄滅。9．【答案】A,C,D【解析】【解答】A．交界區(qū)兩側(cè)的電流相等，則單位時間內(nèi)通過的電荷量相等，A符合題意；B．因超導電子能產(chǎn)生定向運動，不受阻礙，則超導體中不需要恒定電場以維持其中的超導電流，B不符合題意；C．由題意可知，當金屬在溫度低于TcD．因為超導體內(nèi)的電流只分布在表面厚為10故答案為：ACD。

【分析】利用交界區(qū)兩側(cè)電流相等可以判別單位時間內(nèi)通過的電荷量相等；超導體中電子能夠定向移動所以不需要恒定電場維持其中的電流；利用對稱性可以判別超導體內(nèi)部軸線的磁場強度等于0.10．【答案】A,C,D【解析】【解答】多用電表正確測量了一個13Ω的電阻后，需要再測量一個阻值約為2kΩ的電阻，則選擇開關要從“×1”當調(diào)到“×100”位置，然后將紅表筆和黑表筆接觸，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使表針指向歐姆零點。故答案為：ACD。

【分析】利用待測電阻的大小可以判別多用電表應該換擋后重新歐姆調(diào)零；需要換大擋位再利用歐姆調(diào)零旋鈕把指針調(diào)到0刻度線。11．【答案】B【解析】【解答】粒子在電場中做類平拋運動，則x=v0t，A．若粒子a和b在電場中的加速度相等，則a=EqB．粒子a和b射入電場時的速度相等，則由y=EqC．粒子a和b射入電場時的動能相等，則由y=EqD．粒子a和b射入電場時的動量相等，則由y=Eq故答案為：B。

【分析】利用牛頓第二定律結(jié)合加速度相等可以判別兩粒子比荷相等；利用位移公式公式結(jié)合豎直方向的位移大小可以比較比荷的大?。焕脛幽芟嗟冉Y(jié)合豎直方向的位移可以比較電荷量的大?。焕脛恿肯嗟瓤梢员入姾闪颗c質(zhì)量乘積的大小。12．【答案】（1）A；C（2）；1.50；0.83（3）B（4）b；B【解析】【解答】（1）一節(jié)干電池電動勢約為1.5V，則依據(jù)精確測量的原則，電壓表應選擇量程相近的A；電源的內(nèi)阻較小，為了調(diào)節(jié)方便，滑動變阻器應選總阻值較小的C；（2）在U?I圖線中，縱軸上的截距為該電源的電動勢，根據(jù)圖像可知為1.50V，圖線的斜率為該電源的內(nèi)阻，為r=1.5?1（3）電源總功率等于電源電動勢與電路電流之積，為P=EI=E×E?U（4）S2接在b端的時候，因為電壓表的分流作用，使得電源的電動勢和內(nèi)阻的測量值均偏小，所以作出的U?I圖線的縱軸截距會偏小，故圖線2對應于S[8]S2接在a端時，因為電流表的分壓作用，使得電源的電動勢的測量值是準確的，即E=U1，而S2接在b端時的短路電流為

【分析】（1）利用電動勢的大小可以判別電壓表的量程；利用內(nèi)阻偏小可以判別滑動變阻器選擇小阻值；

（2）利用圖像斜率和截距可以求出電動勢的大??；

（3）利用電功率的表達式可以判別總功率與U的關系；

（4）由于電壓表的分流作用會導致電源電動勢和內(nèi)阻的測量值偏小，所以縱截距會偏小則對應為S2接在b端；當S2接在a端時，由于電流表的分壓作用，會導致電動勢的測量值等于真實值；利用歐姆定律可以求出內(nèi)阻的大小。13．【答案】（1）解：帶電粒子在電場中被加速，則Uq=則進入速度選擇器時的速率v（2）解：在速度選擇器中運動時Eq=q解得E=（3）解：粒子進入磁場后做勻速圓周運動，則qL=2r解得L=【解析】【分析】（1）粒子在電場中加速，利用動能定理可以求出粒子進入速度選擇器的速度大小；

（2）粒子在速度選擇器做勻速直線運動，利用電場力和洛倫茲力相等可以求出電場強度的大?。?/p>

（3）粒子進入磁場做勻速圓周運動，利用牛頓第二定律可以求出A到P之間的距離大小。14．【答案】（1）解：由A到P過程中，根據(jù)動能定理mgL解得E=（2）解：小球從A運動到B的過程中，電場力做的功W=?qEL=?（3）解：小球從A運動到B的過程中，根據(jù)動能定理mgL+W=在B點，根據(jù)牛頓第二定律F?mg=聯(lián)立解得F=2mg【解析】【分析】（1）小球從A到P的過程中，利用動能定理可以求出電場強度的大??；

（2）小球從A到B的過程中，利用電場力的大小可以求出電場力做功的大小；

（3）小球運動到最低點時，利用動能定理結(jié)合牛頓第二定律可以求出細線對小球拉力的大小。15．【答案】（1）解：a.粒子離開加速器時q則最大動能Eb．粒子在加速器中的加速次數(shù)N=（2）解：所加交變電壓的周期為T=根據(jù)T=2π可得C【解析】【分析】（1）粒子離開加速器后，利用牛頓第二定律可以求出最大的速度，結(jié)合動能定理可以求出加速的次數(shù)；

（2）已知所加電壓的周期等于粒子運動的周期，結(jié)合周期的表達式可以求出最大電容的大小。16．【答案】（1）解：導體棒產(chǎn)生的感應電動勢E=BLvI=F1=F安=BIL解得F（2）解：由題意可知E′=BLvv=atI由牛頓第二定律F2-BI′L=maF2=F0+kt解得a=（3）解：若對導體棒cd施加一水平向右的瞬時沖量，使其以速度v0a．整個過程中，電路中產(chǎn)生的總熱量Q=b．由電路可知U其中E=BLv由動量定理?Bq=解得U則導體棒cd兩端的電勢差Ucd【解析】【分析】（1）金屬棒在恒力作用下切割磁場，利用動生電動勢的表達式及