北京市朝阳区2020届高三物理上学期期末考试试题

1、北京市朝阳区2020届高三物理上学期期末考试试题（考试时间90分钟满分100分）一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。1 .以下与“1V”相等的是A.1NI-m/CB.1J/sC.1T-m/s2D.1Wb/C2 .如图所示，设想在真空环境中将带电导体球靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为Q左、Q右；若沿虚线2将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为Q'左、Q'右。下列推断正确的是A. Q左+Q右可能为负I|；&-B. Q左+Q右一定等于Q'左+Q'右jI|

2、J2C.导体内虚线1上各点的场强小于虚线2上各点的场强D.导体内虚线1上各点的电势小于虚线2上各点的电势3 .四种电场的电场线分布情况如图所示。将一检验电荷分别放在场中a、b两点，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力以及电势能均相同的是1A.甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点B.乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点C.丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点D.丁图中，某非匀强电场中同一条电场线上的a、b两点4.小明同学探究楞次定律的实验装置如图所示。下列说法正确的是A.若线圈导线的绕向未知，对探究楞次定律没有影响B.磁铁匀速向上远离线圈，闭合回路中不

3、会产生感应电流C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化D.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反5 .磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板AB和电阻R连接，A、B之间有很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v喷入磁场，A、B两板间便产生电压，成为电源的两个电极。下列推断正确的是A. A板为电源的正极B. AB两板间电压等于电源的电动势C.两板间非静电力对等离子体做功，使电路获得电能D.若增加两极板的正对面积，则电源的电动势会增加6 .如图所示，平行板电容器极板与水平面成0角放置，充电后与电源断开。有一质量为mi电荷量为q的

4、小球，从极板左侧沿水平方向飞入电场并沿直线飞出。下列推断正确的是A.小球做匀速直线运动B.仅使小球的电荷量加倍，小球依然做直线运动C.仅使板间距加倍，小球依然做直线运动D.仅使电容器转至水平，小球依然做直线运动7 .AB是两个完全相同的电热器，A、B分别通以图甲、乙所示的交变电流。则A.通过AB两电热器的电流有效值之比为Ia：Ib=3：48 .通过AB两电热器的电流有效值之比为Ia：Ib=3：2J2C. A、B两电热器的电功率之比为PA：PB=3：2D. A、B两电热器的电功率之比为PA：自二5：48 .在光滑水平面上，细绳的一端拴一带正电的小球，小球绕细绳的另一端O沿顺时针做匀速圆周运动，水

5、平面处于竖直向下的足够大的匀强磁场中，如图所示（俯视）。某时刻细绳突然断裂，则下列推断正确的是A.小球将离圆心O越来越远，且速率越来越小B.小球将离圆心O越来越远，且速率保持不变C.小球将做匀速圆周运动，运动周期与绳断前的周期一定相等D.小球将做匀速圆周运动，运动半径与绳断前的半径可能相等9 .大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，下图为其原理简图。竖直平面内闭合线圈abcd固定不动，磁铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁以10兀rad/s的角速度匀速转动，且图示时刻N极正在向里转。现以图示时刻为计时起点，则下列推断正确的是A.该发电机产生的交流电频率是10HzB. t=0时线

6、圈中的电流方向为abcdaC. t=0.5s时线圈中的电流方向发生变化D. t=5s时线圈中的电流最小10.汽车蓄电池供电的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，启动系统的电动机工作,车灯亮度会有明显变化；当汽车启动之后，开关S断开，启动系统的电动机停止工作，车灯亮度恢复正常。则汽车启动时A.电源的效率减小B.车灯一定变亮C.电动机的输出功率等于电源输出功率减去两灯的功率D.若灯Li不亮灯L2亮，可能是由于Li灯短路所致11 .利用电场可以使带电粒子的运动方向发生改变。现使一群电荷量相同、质量不同的带电粒子同时沿同一方向垂直射入同一匀强电场，经相同时间速度的偏转角相同，不计粒子重力及粒子

7、间的相互作用，则它们在进入电场时一定具有相同的A.动能B.动量C.加速度D.速度12 .有些仪器在使用时对电流非常敏感，需要对电流做精细的调节，常用两个阻值不同的变阻器来完成调节，一个做粗调另一个做微调。有两种电路如图甲、乙所示，分别将R和R2两个变阻器按不同连接方式接入电路，R的最大阻值较大，R的最大阻值较小。则甲乙A.图甲和图乙所示的电路都用R做粗调甲vEkB.图甲和图乙所示的电路都用R做粗调C.图甲所示的电路用R做粗调，图乙所示的电路用R做粗调D.图甲所示的电路用R做粗调，图乙所示的电路用R做粗调30个小格），按照图示电路改装成较大量程的13 .小红将量程为00.6A的电流表（表盘刻度共

8、有安培表，其中R和R阻值相等，都等于改装前电流表内阻的1。则4A.将1、2接入电路时，安培表每一小格表示0.12AB.将1、2接入电路时，安培表每一小格表示0.08AC.将1、3接入电路时，安培表每一小格表示0.12AD.将1、3接入电路时，安培表每一小格表示0.08A14 .物理课上老师做了这样一个实验，将一平整且厚度均匀的铜板固定在绝缘支架上，将一质量为m的永磁体放置在铜板的上端，t=0时刻给永磁体一沿斜面向下的瞬时冲量，永磁体将沿斜面向下运动，如图甲所示。若永磁体下滑过程中所受的摩擦力f大小不变，且fmgsin（式中9为铜板与水平面的夹角）。取地面为重力势能的零势面。则图乙中关于永磁体下

9、滑过程中速率v、动能E、重力势能5、机械能E随时间t变化的图像一定错误的是19、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的位置。15. (9分)在“测定金属的电阻率”的实验中，所用测量仪器均已校准。(1)用刻度尺和螺旋测微器分别测量金属丝的长度和直径，某次测量结果如图所示，在此次测量中该金属丝白长度为cm,直径为mm(2)已知待测金属丝的电阻值Rx约为5Q。可供选择的器材有:电源E:电动势3V,内阻约1Q电流表A:量程00.6A,内阻约0.125Q电流表A2:量程03A,内阻约0.025Q电压表V量程03V,内阻约3kQ电压表V2:量程015V,内阻约15kQ滑动变阻器R:最大阻值5Q,允

10、许最大电流2A滑动变阻器电最大阻值1000Q,允许最大电流0.6A开关一个，导线若干。在上述器材中，应该选用的电流表是,应该选用的电压表是。若想尽量多测几组数据，应该选用的滑动变阻器是(填写仪器的字母代号)。(3)用所选的器材，在答题纸对应的方框中画出电路图。(4)关于本实验的误差，下列说法正确的是。A.对金属丝的直径多次测量求平均值，可消除误差B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C.利用电流I随电压U的变化图线求R可减小偶然误差16. (9分)某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。变压器帙芯乙汩装后的变压器甲可拆变&quo

11、t;器零部件(1)下列说法正确的是。A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数B.变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”C.可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响D.测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量E.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈F.变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用(2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学

12、生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是A.与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力B.若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变C.若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起过就抵小电源指小学生电源丙(3)理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素；并证明：理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即-U1上。U2n2三、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。将解答过程写在答题纸相应的位置。17.

13、(8分)质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理简图如图所示。容器A中有电荷量均为+q、质量不同的两种粒子，它们从小孔S不断飘入电压为U的加速电场(不计粒子的初速度)，并沿直线从小孔S2(S与&连线与磁场边界垂直)进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，最后打在照相底片D上，形成a、b两条“质谱线”。已知打在a处粒子的质量为mi不计粒子重力及粒子间的相互作用。(1)求打在a处的粒子刚进入磁场时的速率v;(2)求S距a处的距离Xa；(3)若&距b处的距离为xb,且xb=J2%,求打在b处粒子的质量m(用m表示)。AA18. (10分)如图所示，在水平向右的匀强电场中，一根

14、不可伸长的细线一端固定于O点，另一端悬挂一质量为m的带正电的小球。现将小球向右拉至与悬点O等高的A点，由静止释放。小球向左最远能摆到与竖直方向夹角为e的B点。已知小球所带的电荷量为甲，细线的长度为L。(1)求小球从A点摆到B点的过程中重力所做的功WW(2)求A、B两点的电势差中b及场强的大小E;(3)电势差的定义方式有两种：第一种是指电场中两点间电势的差值，即UCDCD,式中C和6d分别为电场中CD两点的电势；第二种是利用比值法定义，即UCDWCD,式中q为检验电荷的电荷量，Wd为检验电荷在q电场中从C点移动到D点过程中电场力所做的功。请你证明这两种定义方式的统一性。19. （10分）某研学小

15、组设计了一个辅助列车进站时快速刹车的方案。如图所示，在站台轨道下方埋一励磁线圈，通电后形成竖直方向的磁场（可视为匀强磁场）。在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车快速刹车。已知列车的总质量为m1车身长为s,线框的短边ab和cd分别安装在车头和车尾，长度均为（L小于匀强磁场的宽度），整个线框的电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长（大于车长s）车头进入磁场瞬间的速度为V%假设列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为fo已知磁感应强度的大小为B,车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。（1）求列车车头刚进入磁场瞬间线框中的电流大小I和列车的加速度大小a；（2）求列车从车头进入磁场

16、到停止所用的时间t;（3）请你评价该设计方案的优点和缺点。（优、缺点至少各写一条）V0列车题框s匀强栩场站台20. (12分)磁学的研究经历了磁荷观点和电流观点的发展历程。(1)早期磁学的研究认为磁性源于磁荷，即磁铁N极上聚集着正磁荷，S极上聚集着负磁荷(磁荷与我们熟悉的电荷相对应)。类似两电荷间的电场力，米歇尔和库仑通过实验测出了两磁极间的作用力FKmpp2,其中pi和p2表示两点磁荷的磁荷量，是真空中两点磁荷间的r距离，Km为常量。请类比电场强度的定义方法写出磁场强度H的大小及方向的定义；并求出在真空中磁荷量为Po的正点磁荷的磁场中，距该点磁荷为R处的磁场强度大小H。(2)安培分子电流假说

17、开启了近代磁学，认为磁性源于运动的电荷，科学的发展证实了分子电流由原子内部电子的运动形成。毕奥、萨伐尔等人得出了研究结论：半径为R、电流为Ix的环形电流中心处的磁感应强度大小为BKnIx,其中K为已知常量。Rxa.设氢原子核外电子绕核做圆周运动的轨道半径为r,电子质量为mi电荷量为e,静电力常量为k,求该“分子电流”在圆心处的磁感应强度大小Bob.有人用电流观点解释地磁成因：在地球内部的古登堡面附近集结着绕地轴转动的管状电子群，转动的角速度为3,该电子群形成的电流产生了地磁场。如图所示，为简化问题，假设古登堡面的半径为R电子均匀分布在距地心R、直彳仝为d的管道内，且d=R试证明：此管状电子群在

18、地心处产生的磁感应强度大小883。、本题共14小题，每小题3分，共42分。题号1234567891011121314答案ABBCCCDDBABCAC二、本题共2小题，共18分。15. （9分）Rx1Ri（1） （49.3749.41）、（0.3830.387）（2分）Ai;Vi;Ri（3分）（3）如图所示。（2分）（4） C（2分）16. （9分）（1） CDF（3分）AC（2分）（3）理想变压器模型应忽略的次要因素如下：不计漏磁，即通过原副线圈每匝线圈的磁通量都相等，因而不计磁场能损失；不计原副线圈的电阻，因而不计线圈的热能损失；不计铁芯中产生的涡流，因而不计铁芯的热能损失。综上，理想变压器

19、在传输能量时没有能量损失。根据法拉第电磁感应定律，原、副线圈产生的感应电动势分别为Eini一E2止一tt因理想变压器不计原、副线圈的电阻，则线圈两端的电压等于它产生的感应电动势，即U2E2联立以上各式可得幺（4分）三、本题共4小题，共40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。17. （8分）12解：（1）粒子经过电压为的电场，由动能定理有qUmv202（2分）可得v.'，2qU(2)粒子通过孔'z进入匀弓I!磁场B做匀速圆周运动，有qvBmxa2ra联立式可得2mU（3分）(3)同(2)可得

20、xb2mbU联立式并代入已知条件可得mb=2m（3分）18. (10 分)(1)小球从A到B的过程中下降的高度为 h Lcos重力对小球做的功W mgh可得 W mgLcos（2分）(2)小球从A到B的过程中，由动能定理有mgLcos +qoU ab 0 0解得 U ABmgL cosq。根据匀弓II电场 E U有 E UBl（1 sin解得Emgcos（4分）q0（1sin）（3）设试探电荷在C点的电势能为Epc,在D点的电势能为EpD,则试探电荷从C运动到D的过程中，根据电场力做功与电势能变化的关系有WCDEpCEpD根据电势的定义式有c=ECqd/qcqdcDcD=UCD（4分）联立式可

21、得WCDqCD即WCD-q所以WCD q可见两种定义方式是统一性的。解：（1）车头进入磁场时线框ab边切割磁感线，有19.（10分）BLVoa线框中的电流为联立式可得BLVoR线框所受的安培力为F安BIL由牛顿第二定律可得f ma联立式可得B2L2V0 fRmR（4分）(2)设列车前进速度方向为正方向,由动量定理可得ti ft0 mv0其中F安iB2L2vR，代入上式得B2L2vitift 0 mvo其中 vti s联立式可得22mv0R B L sfR（4分）(3)该方案的优点：利用电磁阻尼现象辅助刹车，可以使列车的加速度平稳减小；可以减小常规刹 车的机械磨损等。该方案的缺点：没有考虑列车车厢和内部线路等也是金属材质，进入磁场