2019年北京市海淀区高三期末物理考试解析版

1、2019年北京市海淀区高三期末物理考试逐题解析一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选 项中，有的小题只有一个选项是正确的， 有的小题有多个选项是正确 的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分 把正确的答案填涂在答题纸上。1 .某区域的电场线分布如图1所示，电场中有A、图1B两点。设A、B两点的电场强度大小分别为、，电势分别是、，则下列判断正确的是A.B.C.D.【答案】AD【解析】由电场线的特点，电场线越密集，场强越大，所以；沿着电场线方向，电势降低，所以；所以AD正确。2 .如图2所示，在水平地面上固定一对与水平面夹角为的光滑平行金属导轨，顶端接有电

2、源，直导体棒垂直两导轨图2放置，且与两轨道接触良好，整套装置处于匀强磁场中。图3为沿方向观察的侧视图，下面四幅图中所加磁场能使导体棒静止在轨道上的是磁场方向与电流方向平行，不受安培力， C和D选项不正确;由左手定则可知，A选项安培力方向水平向左，B选项安培力方向水 平向右，所以B正确。导轨光滑，金属杆静止在斜面上，受力分析如图所示，所以金属杆一定会受到安培力作用，且方向与重力和人、支持力的合力方向相反。3 .如图4所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源 上，线圈B的两端连接到灵敏电流计上，把线圈A放进线圈B的里面, 下面几种情况灵敏电流计指针可能有偏转的B.开关闭合且电路稳定后C

3、.开关闭合，拔出线圈A的过程中D.开关闭合，将滑动变阻器的滑片 P向左滑动的过程中【答案】ACD【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中通过线框的磁通量发生变化。A选项，闭合开关，瞬间有磁通量变化，有感应电流；B选项，开关闭合电路稳定后电流不发生变化，通过线圈B的磁通量无变化，无感应电流；C选项，拔出线圈A,通过线圈B磁通量减小，有感应电流；D选项，滑片p滑动，电阻发生变化，电流发生变化，线圈 A产生的 磁场发生变化，通过线圈 B的磁通量变化，有感应电流；综上所述，ACDE确。4.如图5所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈的两端、接正弦交流电源，电压表V1的示数为110V,负载电阻 R

4、=22 f一?。若电压表和电流表都是理想电表，则下列说法正确的是A.电压表V2的示数为22VB.电流表A的示数为1.0A-/* X X、C.电流表A的示数为5.0A匚咒KD.变压器的输入功率为22W7 二） C图6【答案】ABD【解析】原、副线圈电压，所以电压表V2示数为22V, A正确；根据 -，可知电流表示数为1.0A, B正确，C错误；变压器的输入功率等于副线圈的输出功率，由W所以ABDE确。5.如图6所示，圆心为。半彳全为r的圆形空间内，存在着垂直于纸 面向里的匀强磁场，一个带电粒子质量为，电荷量为，从A点以一定的速度垂直磁场方向沿半径射入磁场中，并从C点射出，图中实线AC所示弧线为其

5、运动轨迹。已知/ AOC=120 ,磁感应强度为 B,不计粒子所受的重力。关于粒子在磁场中的运动，下列说法中正确 的是A.运动半径为rB.运动半径为一C.运动时间为D.运动时间为【答案】BD【解析】由几何关系可知0 一,故B正确；由洛伦兹力提供向心力得解得 -故D正确。6.如图7所示电路，电源内阻不可忽略。开关 S闭合后，在滑动变 阻器 的滑片P向上缓慢滑动的过程中A.小火T泡L变亮B.电压表的示数增大C.电流表的示数增大D.电容器C的电荷量减小【答案】BC【解析】1滑片P向上滑动，接入电路中的电阻增P大，则 总增大，干路电流减小，故灯泡变暗，A错误；由闭合电路的欧姆定律 路可得，路端电压增大

6、，电压表的示数增大，也即电阻R支路两端电压增大，电流表的示数也增大，故 B C正确。对电容器由-，U增大，则电容器C的电荷量也增大，D错误。7.图8为某手机电池的铭牌，第一行标有“3.8V 3000mAh11.4Wh)”。 对该铭牌参数的分析，下列说法中正确的是A.铭牌中的 ？是能量的单位B.铭牌中的是功率的单位C.该电池放电时输出的总能量约为D.该电池放电时输出的总电荷量约为【答案】AD【解析】由公式 可知，铭牌中 ？是能量单位，故A正确；由公式 可知，铭牌中 ？为电荷量单位，故B错误；该电池输出的总能量E=Pt=，故C错误;该电池放电是输出的总电荷量约为故D正确。8 .不带电的金属导体 M

7、NPQ）内部电荷包括 自由电子和金属离子（即金属原子失去自由 电子后的剩余部分），图9所示为导体内部电 荷的简化示意图，其中”表示自由电子,“”表示金属离子。把导体放到电场强度 为Eo的匀强电场中，由于库仑力的作用，导 体内部的电荷将重新分布。图10是同学们画 出的四幅图，其中A、B两图描述了导体刚放 入电场未达到静电平衡状态时，自由电子和 金属离子的定向运动情况（图中箭头代表它 们定向运动的方向）；C、D两图描述了导体 达到静电平衡后，自由电子和金属离子的分 布情况。则图10的四幅图中，可能正确的是【答案】AC【解析】导体刚放入电场未达到静电平衡时，电子在外电场作用下向左移动,A选项正确；金

8、属导体电子可以移动，但金属离子不可移动，故 B选项错误;导体达到静电平衡后，导体内部场强处处为零，左侧负电荷分布密集, 但金属离子不移动，故 C选项正确，D错误。图H9 .如图11所示，R和R是同种材料、厚度相同、 上下表面为正方形的金属导体，但 R的尺寸比R2 的尺寸大。将两导体同时放置在同一匀强磁场 B 中，磁场方向垂直于两导体正方形表面，在两导 体上加相同的电压，形成图11所示方向的电流； 电子由于定向移动，会在垂直于电流方向受到洛 伦兹力作用，从而产生霍尔电压，当电流和霍尔 电压达到稳定时，下列说法中正确的是A. R1中的电流大于R2中的电流B. R1中的电流等于R2中的电流C. R1

9、中产生的霍尔电压小于 R2中产生的霍尔电压D. R1中产生的霍尔电压等于 R2中产生的霍尔电压【答案】BD电阻R-,设正方形金属导体边长为 ，厚度为，则Rj,则R=R, 在两导体上加上相同电压，则 R中的电流等于R中的电流，A错误, B正确。=,UH= = =, R中产生的霍尔电压，等于 R中产生的霍尔电压，C错误，D正确。10 .两个点电荷Q和Q固定在 轴上，其中Q所在位置为坐标原点。将一电子放在 正半轴上，该电子的电势能随位置变化的曲线如图 12所示，其中。是电势能为零的点的坐标，1是电势能为极值的点的坐标。由图像可知A. Q2 定带负电B.两个点电荷可能为同种电荷C.两个点电荷在0处的合

10、场强为零D. Qi带电量的绝对值必大于 Q带电量的绝对值【答案】AD【解析】电子在原点附近的电势能为正无穷，则电势为负无穷，则Q一定带负 电，A选项正确。存在 。处，Ep为零，电势为零。两个点电荷一定为异种电荷，B选项错误。Ep-x图像斜率为0的位置表现场强为零，即 i处，C选项错误。存在i处场强为零，Q与i的距离大于Q与2的距离，故Q电荷量的绝对值大于Q电荷量的绝对值，D正确。本题共2小题，共15分11 .将满偏电流w、内阻未知的电流图133V的电压表，应 C的电阻。表G改装成电压表。利用如图13所示的电路 测量电流表G的内阻。先闭合开关S,断开开 关&，调节R,使电流表指针偏转到满

11、刻度（此 时接入电路的R值远大于电流表G的内阻）； 再闭合开关保持R不变，调节，使电 流表指针偏转到满刻度的一半，读出此时 的阻值为200.0。利用上述测量结果，把该电流表改装成量程为（填写“串联”或者“并联”）一个阻值为【答案】串联 9800【解析】由半偏法测电阻可知，电流表内阻r=200.0 Q,电流表改装成电压表， 需要串联大电阻，电压表最大量程 3V,满偏电流300 w ,可求出改 装后的电压表内阻为10000Q,所以还需串联9800Q的电阻。12.实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务，被测电池的电动势约为 1.5V,内阻约为1.0 Q。某小组 计划利用图14的电

12、路进行测量，已知实验室除待测电池、开关、 导线外，还有下列器材可供选用：电流表A :量程00.6A,内阻约0.125 Q匚电流表A :量程03A内阻约0.025 Q | 宝电压表V:量程03V,内阻约3k Q一 ®1W滑动变阻器R: 020Q,额定电流2A(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用 (填写仪 器的字母代号)。(2)请根据图14所示的电路图，在图15中完成实物的连接(3)图16是该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上 绘制的反映路端电压随电流变化的 U-I图线，请据此图线判断被 测干电池的电动势E= V ,内阻r=Qo (结果保留 到小数点后两位) (4)若仅考虑

13、电表内阻的影响，图16中描绘的点迹与“电池两 端电压的真实值”和“流过电池的电流真实值”所对应点迹存在 一定的偏差，请根据实验中该同学测得的数据，以及电表的参数 估算这一偏差的数量级约为 。A. 102A B. 10"A C. 10“V D. 10"V(5)为了研究电表内阻对测量结果的影响， 我们用U和I的函数 关系来分析这一个问题。若字母Rv、Ra分别表示电压表和电流表的内阻，UK I分别表示电压表和电流表的示数，E、r分别表示电 池的电动势和内阻的真实值。考虑到电表内阻的影响，请选择相 关的字母写出反映U和I实际关系的函数关系表达式 U=。【答案】(1) A(2)(3)

14、 1.48 0.83B U = RV E- RVr I Rv - r RV - r【解析】(1)实验中电流较小，选00.6A比较合适。如图(3), U轴截距为电动势的测量值，图像斜率(4)电流表的测量值带来误差，电流表带来误差：,整理得：u = RV e- RVr I RV rRV r三、本题包括6小题，共55分。解答应写出必要的文字说明、方程 式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题， 答案中必须明确写出数值和单位。13. (8分)如图17所示，在光滑水平面上有一边长为 L的单匝正方 形闭合导体线框abcd,处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中，其 ab边与磁场的右边界重合

15、.线框由同种粗细均匀的导线制成，它的总 电阻为R。现将线框以恒定速度 水平向右匀速拉出磁场，此过程中保 持线框平面与磁感线垂直，拉力在线框平面内且与ab边垂直，bc边 始终与磁场的右边界保持垂直。求线框被拉出磁场的过程中ffi 17(1)线框内的电流大小；(2)cd两端的电压；(3)线框中产生的热量。【答案】(1)i=e=等普 R R442) 33) ) Q= Rt=B Lv RE=BLv所以通过线框的(2分)【解析】(1)由于cd边切割磁感线产生的电动势为电流为I= E =BLv R R(2)因c、d两端电压为路端电压，由串联电阻的分压规律得”二矢=%(3分)44(3)线框被拉出磁场所需时间

16、t = Lv线框中产生的焦耳热QRtuBLv(3分)R14. (8分)如图18所示，水平光滑绝缘轨道MNtt于水平向右的匀强 电场中，一个质量 m带电荷量+q的滑块(可视为质点)，从轨道上的A点由静止释放，滑块在静电力作用下向右做匀加速直线运动.当到达 B点时速度为。设滑块在运动过程中电荷量始终保持不变。静电力所做的功Wa ta(1)求滑块从A点运动到B点的过程中,(2)求电势差Ub；(3)若规定A点电势为中a,求滑块运动到 B点时的电势能Epb。2【答案】(1) W=-mv (2) Uab =22q12(3) EpB=q(|)b - 2 mv(1)根据动能定理，静电力所做的功 Wmv2 (2

17、分) 22(2)根据电势差的定义式，有Uab=W=叱 (2分) q 2q(3)根据电势差与电势的关系 Ub=0 A- 0 B2可得：© B= (|) A- mv2q根据电势的定义式可得：Epb=C|(|) B12贝U Epb=c|(|)b - 2mv(4 分)15 .如图19所示，闭合的矩形导体线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，沿着OO方向观察，线圈沿逆时针 方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为 B,线圈匝数为， 边的 边长为% ad边的边长为2,线圈总电阻为R,转动的角速度为 图中线圈平面与磁场方向平行。(1)从线圈经过图示位置开始计时，写 出线圈内的电流随时间变

18、化的函数关系 式。图19(2)求线圈电阻的发热功率(3)从线圈经过图示位置开始计时，求经过四分之一周期时间通 过线圈导线某截面的电荷量。【答案】(1)I nBLiL2.，cos. ,t pJB-E2 (3) q=n"n '/2Rtbl12【解析】(1)由法拉第电磁感应定律可知线圈切割的最大电动势1)Em BBL1L2，E=EmCOS.I=R由得:InBL1L2-，cos-，t(2)有效电流:由以上两公式得:22222n B Li L2 , P2R(3)由 q =It,IE,E=n：'-,t由以上公式可得:4BLi L2q =n . =n .士 R图2116 .如图20

19、所示，一对平行金属极板a、b水平正对放置，极板长度 为L,板间距为d,极板间电压为U,且板间存在垂直纸面磁感应强 度为B的匀强磁场(图中未画出)。一带电粒子以一定的水平速度从 两极板的左端正中央沿垂直于电场、 磁场的方向射入极板间，恰好做 匀速直线运动，打到距离金属极板右端 L处的荧光屏MNlk的。点。 若撤去磁场，粒子仍能从极板间射出，且打到荧光屏MMk的P点。已知P点与O点间的距离为h,不计粒子的重力及空气阻力。(1)请判断匀强磁场的方向；(2)求带电粒子刚进入极板左侧时的速度大小v；求粒子的比荷（【答案】（1）磁场方向垂直纸面向里（2） v=u Bd（3） 9=反m 3B2L2d【解析】

20、（1）磁场方向垂直纸面向里。（2分）（2）带电粒子受力平衡，有Ud粒子进入极板时的速度v=q（2分）Bd（3）带电粒子在两极板间运动时间ti = L ,加速度a=型Vmd2带电粒子穿过电场时的侧移量yi/ati2 = qUL2 2 2mdv带电粒子离开两极板间后做匀速直线运动的时间t 2=-V带电粒子从极板右端射出时沿竖直方向的速度qULVy - ati ： mdv带电粒子离开两极板间后在竖直方向的位移y2=vyt2=qMLmdv2两次侧移量之和为h,即：h=yi+y2=3qUL2 2mdv解得:q 二 2Uh m -3B2L2d17. （10分）如图21为质谱仪工作原理图，离子从电离室 A中

21、的小 孔S逸出（初速度不计），经电压为U的加速电场加速后，通过小孔S2和S3,从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁 感应强度为B匀强磁场中，运动半个圆周后打 在接收底版D上并被吸收。对于同一种元素， 若有几种同位素时，就会在D上的不同位置出 现按质量大小分布的谱线，经过分析谱线的条数、强度 (单位时间内 打在底版D上某处的粒子动能)就可以分析该种元素的同位素组成。(1)求比荷为9的粒子进入磁场的速度大小； m(2)若测得某种元素的三种同位素 a、b、c打在底版D上的位置 距离小孔&的距离分别为Li、L2、L3,强度分别为R、P2、P3,求：三种同位素 a、b、c的粒子质量之比 m: m2:

22、 m；三种同位素a、b、c在该种元素物质组成中所占的质量之比M: M: M3。【答案】(1)；(2)：；：【解析】(1)粒子在加速电场中加速的过程，根据动能定理可知：解得：(2)带电粒子进入磁场后，在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：解得： ；则 m： m2： m=：:根据 -，又三种同位素a、b、c的数量分别为:三种同位素a、b、c在该种元素物质组成所占的质量分别为:M=N1m; M=Nm2； M3=N3m3三种同位素a、b、c在该种元素物质组成所占的质量之比M: M2: M=:18. （12分）麦克斯韦的电磁场理论告诉我们：变化的磁场产生感生 电场，该感生电场是涡旋电场；变化的电场

23、也可以产生感生磁场，该 感生磁场是涡旋磁场。（1）如图22所示，在半径为r的虚线边界内有一垂直于纸面向 里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=kt （k>0且为常量）。将一半径也为r的细金属圆环（图中未画出）与虚线 边界同心放置。求金属圆环内产生的感生电动势 £的大小。变化的磁场产生的涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中，在 与磁场垂直的平面内其电场线是一系列同心圆， 如图23中的实线 所示，圆心与磁场区域的中心重合。在同一圆周上，涡旋电场的 电场强度大小处处相等。使得金属圆环内产生感生电动势的非静 电力是涡旋电场对自由电荷的作用力，这个力称为涡旋电场力， 其与电场强度的关系和静电力与电场强度的关系相同。请推导金 属圆环位置