北京市朝阳区学年高三上学期期末考试物理试题.docx
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北京市朝阳区学年高三上学期期末考试物理试题
北京市朝阳区2020~2021学年度第一学期期末质量检测
高三年级物理试卷2021.1
考生须知
1.本试卷共8页,满分100分。
考试时间90分钟。
2.在答题卡上准确填写学校名称、姓名和准考证号。
3.试题答案一律填涂或书写在答题卡上,选择题、作图题请用2B铅笔作答,其他试题请用黑色字迹签字笔作答,在试卷上作答无效。
4.考试结束,请将本试卷和答题卡一并交回。
2021年1月
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.了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要。
下列选项符合史实的是
A.焦耳发现了电流热效应的规律B.安培总结出了点电荷间相互作用的规律
C.楞次发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D.法拉第对带电粒子在磁场中受力作了深入研究并得到了定量的结果
2.真空中某带正电的点电荷的等势面分布如图所示,图中相邻等势面的半径差相等。
下列选项正确的是
A.相邻等势面间的电势差相等B.P点的场强比Q点的场强大
C.P点电势比Q点电势低D.检验电荷在P点比在Q点的电势能大
3.如图所示,2020年11月13日,万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟。
借助无线电波、激光等传输信号,实现深潜器舱内和海底作业的电视直播。
下列选项正确的是
A.在海水中,无线电波无法传播,所以要借助激光传输信号
B.无线电波、激光都是横波
C.信号传输到电视台实现直播的过程中无时间延迟
D.麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在,带来了通信技术的快速发展
4.如图所示,在M、N两点处有两根垂直纸面平行放置的长直导线,通有大小相等、方向相反的电流。
在纸面上有一点P,P点到M、N的距离相等。
下列选项正确的是
A.M处导线受到的安培力沿MN连线指向N
B.M处导线受到的安培力垂直于MN连线向右
C.P点的磁场方向平行于MN连线向上
D.P点的磁场方向垂直于MN连线向右
5.静电除尘原理是设法使空气中的尘埃带电,在静电力作用下,尘埃到达电极而被收集起来。
如图所示,静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成,A、B间接有高压电源,它们之间形成很强的电场,能使空气中的气体分子电离,进而使通过除尘器的尘埃带电,最后被吸附到正极A上。
下列选项正确的是
A.收集器A吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了正电
B.收集器A吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了负电
C.收集器A和电离器B之间形成的是匀强电场
D.静电除尘过程是机械能向电场能转化的过程
6.如图所示,两块很大的平行金属板M、N正对放置,分别带有等量异种电荷,在两板间形成匀强电场,空间同时存在垂直纸面的匀强磁场。
有一带电粒子在两板间恰能沿直线运动,速度大小为v0。
不计粒子重力。
当粒子运动到P点时,迅速将M、N板间距增大少许,则此后粒子的运动情况是
A.沿轨迹①做曲线运动
B.沿轨迹④做曲线运动
C.运动方向改变,沿轨迹②做直线运动
D.运动方向不变,沿轨迹③做直线运动
7.下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不计自身机械损耗,若该车在额定状态下以最大速度行驶,则下列选项正确的是
自重
40kg
额定电压
48V
载重
75kg
额定电流
12A
最大行驶速度
20km/h
额定输出功率
400W
A.电动机的输入功率为
576WB.电动机的线圈电阻为4Ω
C.该车获得的牵引力为104ND.该车受到的阻力为20N
8.如图甲所示,N=200匝的线圈(图中只画了2匝),电阻r=2Ω,其两端与一个R=48Ω的电阻相连。
线圈内有垂直纸面向里的磁场,磁通量按图乙所示规律变化。
下列选项正确的是
A.电阻R两端b点比a点电势高
B.电阻R两端的电压大小为10V
C.0.1s时间内非静电力所做的功为0.2J
D.0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.05C
9.如图所示,一理想变压器的原、副线圈匝数比为n1:
n2,原线圈接正弦交流电源,电压保持不变,副线圈接有电阻R和两个小灯泡,开关S保持闭合状态。
电流表和电压表均可视为理想电表。
开关S断开后,下列选项正确的是
A.电流表A2的示数增大
B.电压表V2的示数增大
C.电压表V1、V2的示数之比为n1:
n2
D.电流表A1、A2的示数之比为n1:
n2
10.在研究电容器的充、放电实验中,把一个电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。
先使开关S与1端相连,电源向电容器充电;然后把开关S掷向2端,电容器放电。
电流传感器与计算机连接,记录这一过程中电流随时间变化的i-t图像如图乙所示,图线1表示电容器的充电过程,图线2表示电容器的放电过程。
下列选项正确的是
A.电容器放电过程中流过电阻R的电流方向向右
B.电容器充电过程中电源释放的电能全部转化为电容器中的电场能
C.图乙中图线1与横轴所围的面积,表示电容器充电后所带电荷量的大小
D.图乙中形成图线2的过程中,电容器两极板间电压降低的越来越快
11.如图所示,一个质量为m、带电荷量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙绝缘细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里。
现给圆环向右的初速度v0,在以后的运动过程中,圆环的带电量不变,不计空气阻力,关于圆环运动的v-t图像,下列选项中一定错误的是
12.某同学把电流表、电池和一个定值电阻串联后,两端连接两支测量表笔,做成了一个测量电阻的装置,如图所示。
两支表笔直接接触时,电流表的读数为5.00mA;两支表笔与300Ω的电阻相连时,电流表的读数为2.00mA。
下列选项正确的是
A.若将电流表表盘刻度改为相应的电阻值,刻度仍然是均匀的
B.用这个装置可以粗测电路中正常发光的小灯泡的阻值
C.由题中数据可以求得这个装置的内阻为300Ω
D.用这个装置测量600Ω的电阻时,电流表的示数为1.25mA
13.一个质量为m、带电量为+q的小球,由长为l的细线吊在天花板下,空间有竖直向下的匀强磁场。
现小球恰好以速率v0在水平面内做匀速圆周运动,轨道平面与地面的距离为h,细线与竖直方向的夹角为θ,如图所示。
已知重力加速度大小为g,空气阻力忽略不计。
下列选项正确的是
A.小球的向心加速度大小为a=gtanθ
B.由题中数据不能求得磁感应强度的大小
C.某时刻剪断细线,小球将做平抛运动
D.剪断细线后,小球落到地面时速度大小为
14.金属导电是一个典型的导电模型,值得深入研究。
一金属直导线电阻率为ρ,若其两端加电压,自由电子将在静电力作用下定向加速,但电子加速运动很短时间就会与晶格碰撞而发生散射,紧接着又定向加速,这个周而复始的过程可简化为电子以速度v沿导线方向匀速运动。
我们将导线中电流与导线横截面积的比值定义为电流密度,其大小用j表示,可以“精细”描述导线中各点电流的强弱。
设该导线内电场强度为E,单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e,电子在导线中定向运动时受到的平均阻力为f。
则下列表达式正确的是
A.
B.
C.
D.
第二部分
本部分共6题,共58分。
15.(10分)探究感应电流方向的实验所需器材包括:
条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)。
(1)实验现象:
如图1所示,在四种情况下,将实验结果填入下表。
图1
①线圈内磁通量增加时的情况
图号
原磁场方向
感应电流的方向
感应电流的磁场方向
甲
竖直向下
逆时针(俯视)
竖直向上
乙
竖直向上
顺时针(俯视)
②线圈内磁通量减少时的情况
图号
原磁场方向
感应电流的方向
感应电流的磁场方向
丙
竖直向下
顺时针(俯视)
竖直向下
丁
竖直向上
逆时针(俯视)
请填写表格中的空白项。
(2)实验结论:
当穿过闭合线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向
(填写“相同”或“相反”)。
(3)总结提炼:
感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的。
(4)拓展应用:
如图2所示是一种延时继电器的示意图。
铁芯上有两个线圈A和B。
线圈A和电源连接,线圈B与直导线ab构成一个闭合回路。
弹簧K与衔铁D相连,D的右端触头C连接工作电路(未画出)。
开关S闭合状态下,工作电路处于导通状态。
S断开瞬间,延时功能启动,此时直导线ab中电流方向为(填写“a到b”或“b到a”)。
说明延时继电器的“延时”工作原理:
。
图2
16.(8分)利用电流表(内阻约为0.1Ω)和电压表(内阻约为3kΩ)测定一节干电池的电动势和内阻(约为几欧),要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是(填写“甲”或“乙”)。
(2)处理实验中的数据得到如图丙所画图线,由此可得出干电池的内阻r=Ω。
(结果保留2位有效数字)
丙丁
(3)本实验存在系统误差,经分析可知所测干电池的电动势比真实值(填写“偏大”或“偏小”)。
(4)为了较准确地测量电动势,有人设计了如图丁所示测量电路,E0是稳压电源,AB是一根均匀的电阻丝,其电阻和长度成正比,Es是标准电池(电动势Es已知),Ex是待测电池(电动势Ex未知)。
现合上开关S后,将开关S1和S2合到Es一侧,保持滑动接头处于D点不动,调整电阻R使电流计G中无电流。
此后保持R不变,将开关S1和S2合向Ex一侧,这时移动滑动接头的位置,直到电流计中也没有电流为止。
以X表示这时滑动接头的位置,已测得AD段距离为LAD,AX段距离为LAX,则可求得待测电源电动势Ex=。
17.(9分)
利用电场或磁场都可以实现对带电粒子的控制。
如图所示,电子由静止开始,从M板到N板经电场加速后获得速度v,并从A点以此速度垂直于磁场左边界射入匀强磁场,电子穿出磁场时速度方向和原来入射方向的夹角为30o。
已知电子质量为m,带电量为e,磁场宽度为d。
求:
(1)M、N板间的电压U;
(2)匀强磁场的磁感应强度B;
(3)电子在磁场中运动的时间t。
18.(9分)
如图1所示,由均匀电阻丝做成的正方形单匝线圈的电阻为R,边长为l,线圈以恒定速度v垂直穿过匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,宽度为2l。
从cd进入磁场开始计时,针对线圈穿过磁场的过程,完成下列问题:
(1)求线圈进入磁场的过程中感应电流的大小;
(2)取感应电流顺时针方向为正,在图2中画出线圈中的电流随时间变化的图像,标明图线关键位置的坐标值;
(3)若图2中的电流变化与某交变电流一个周期的变化情况相同,求该交变电流的有效值。
图1 图2
19.(10分)
如图1所示,绝缘细线的一端系一带正电小球,另一端固定在O点,整个装置处于光滑绝缘水平面上,空间存在一水平向右的匀强电场,电场强度大小为E,小球静止时处于A点,图2为俯视图。
已知细线长度为L,小球质量为m,带电量大小为q,重力加速度为g,不计空气阻力,细线的长度不变。
图2
图1
(1)在水平面上将小球拉至位置O′,OO′垂直于电场线,使细线刚好伸直,然后将小球由静止释放。
求小球到达A点时速度的大小;
(2)保持细线伸直,将小球在水平面上拉离A点一个很小的距离,由静止释放,小球将做简谐运动,类比单摆的周期公式求出小球做简谐运动的周期;
(3)在小球处于A点静止的情况下,突然撤掉水平面,O点位置不变,小球将在竖直面内运动。
若
,不计空气阻力,求小球在之后的运动过程中细线拉力的最大值。
20.(12分)
工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量Q(单位时间内流过管道横截面的液体体积)。
它的优点是测量范围宽、反应快、易与其他自动控制装置配套。
图2
图1
如图1是电磁流量计的示意图。
圆形管道由非磁性材料制成,空间有匀强磁场。
当管道中的导电液体流过磁场区域时,用仪表测量出放置在管道壁上的M、N两个电极间的电势差,就可以知道管道中液体的流量Q。
已知电极M、N间的距离等于管道的直径d,磁感应强度为B。
假定管道中各处液体的流速相同,且液体始终充满整个管道。
(1)当液体流动方向如图1所示时,判断M、N哪个电极电势高;
(2)推导证明电极M、N间的电势差U与流量Q有正比关系,即
;并说明:
用某一种导电液体标定仪表刻度盘,也适用于其他导电液体;
(3)理想情况下,在磁场恒定不变时电压的测量是稳定的,但导电液体在稳恒磁场长时间的作用下,液体中离子与电极接触的表面处会形成极化电场,干扰电压的测量。
某一电磁流量计实际使用的磁场,其磁感应强度B与时间t的关系如图2中虚线所示,仪表只在每一个周期的特定时间段内测量M、N间的电势差,用于显示液体流量,请在图2中用实线在图线上标出这些时间段,并简要说明选定时间段的依据。
北京市朝阳区2020~2021学年度第一学期期末质量检测
高三物理参考答案2021.01
第一部分
每题3分
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
答案
A
B
B
D
B
D
A
C
B
C
B
D
D
C
第二部分
15.(10分)
(1)①竖直向下②竖直向上 (2分)
(2)相反(2分)
(3)(磁场)磁通量的变化(2分)
(4)a到b(2分)
S断开瞬间,线圈B中产生感应电流,保持铁芯中的磁性,所以衔铁不会马上被弹簧拉起,达到延时的作用(2分)
16.(8分)
(1)甲(2分)
(2)2.4--2.6(2分)
(3) 偏小(2分)
(4)
(2分)
17.(9分)
解:
(1)由
得
(3分)
(2)由几何关系可得r=2d,
洛伦兹力提供向心力
得
(3分)
(3)根据周期得定义有
所以
(3分)
18.(9分)
解:
(1)
(3分)
(2)如图所示(3分)
(3)
取一个周期,生热相同,列式如下
可得
(3分)
19.(10分)
解:
(1)由动能定理有
得
(3分)
(2)此模型是在电场力作用下的简谐运动,类比单摆的周期公式
只要求出对应的加速度即可,qE=ma得
代入上式得
(3分)
(3)根据重力电场力大小关系可知,动能最大的位置在与竖直方向成45o角斜向右下的位置,根据动能定理
结合
得
(用qE表示结果亦可)(4分)
20.(12分)
解:
(1)N板电势高(2分)
(2)带电粒子在洛伦兹力作用下堆积于M、N处,当电荷不再堆积时,电势差达到稳定,此时,洛伦兹力和电场力平衡,设某电荷电量为q,M、N间为匀强电场,有
①(2分)
②(2分)
③
解得
=kQ④(1分)
即
④式中比例系数与液体性质无关,因此只需用某一种导电液体标定刻度盘,即可用来测定其他导电液体的流量。
(1分)
(3)标记如图所示
选择这些时间段用来测量并显示流量,使导电液体中的正、负电荷一段时间内向一侧堆积,接下来的另一段时间内向另一侧堆积,不会使导电液体与电极间的电场总恒定,从而消除了极化电场的影响。
另外,每一个时间段内磁场都是恒定的,仪表显示流量是确定的,能够进行准确测量,但又不是恒定段都选,而是取中间段,避免边缘的变化影响(4分)
全卷评分说明:
用其他方法解答正确,给相应分数。
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