北京市海淀区2023届高三物理上学期期末考试反馈试题（含解析）

北京市海淀区2023届高三物理上学期期末考试反馈试题（含解析）北京市海淀区2023届高三物理上学期期末考试反应试题〔含解析〕1.某电场的电场线如下图，电场中M、N两点的场强大小分别为EM和EN，电势分别为φM和φN，由图可知〔〕A.EM>EN，φM>φN B.EM>EN，φM<φNC.EM<EN，φM>φN D.EM<EN，φM<φN【答案】C【解析】【详解】因为N点的电场线较M点密集，那么EM<EN，沿电场线电势降低，可知φM>φN。A．EM>EN，φM>φN，与结论不相符，选项A错误；B．EM>EN，φM<φN，与结论不相符，选项B错误；C．EM<EN，φM>φN，与结论相符，选项C正确；D．EM<EN，φM<φN，与结论不相符，选项D错误；应选C.2.某电场的电场线如下图，一带正电的点电荷仅在电场力的作用下从M点运动到N点。假设其在电场中M、N两点运动的加速度大小分别为aM和aN，所具有的动能分别为EkM和EkN，那么以下说法中正确的选项是〔〕A.aM>aN，EkM>EkN B.aM>aN，EkM<EkNC.aM<aN，EkM>EkN D.aM<aN，EkM<EkN【答案】D【解析】【详解】因为N点的电场线较M点密集，那么EM<EN，那么电荷在N点的加速度较大，即aM<aN；从M点运动到N点电场力做正功，动能增加，那么EkM<EkN.A．aM>aN，EkM>EkN，与结论不相符，选项A错误；B．aM>aN，EkM<EkN，与结论不相符，选项B错误；C．aM<aN，EkM>EkN，与结论不相符，选项C错误；D．aM<aN，EkM<EkN，与结论相符，选项D正确；应选D.3.关于电磁波，以下说法中正确的选项是A.稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场B.电场不一定能产生磁场，磁场也不一定能产生电场C.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场D.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关E.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直F.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过光缆传输【答案】BE【解析】【详解】AB．稳定的电场不会产生磁场，稳定的磁场也不会产生电场，即电场不一定能产生磁场，磁场也不一定能产生电场，选项A错误B正确；C．均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，选项C错误；D．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，选项D错误；E．电磁波是横波，在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直，选项E正确；F．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波也能通过光缆传输，选项F错误；应选BE.4.如下图，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2。假设保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光。将开关S由闭合变为断开，那么〔〕A.U2增大 B.I1减小C.I2增大 D.变压器的输入功率增大【答案】B【解析】【详解】A．根据可知U2不变，选项A错误；BC．将开关S由闭合变为断开，那么次级电阻变大，次级电流I2减小，那么初级电流I1减小，选项B正确，C错误；D．变压器的输出功率P2=I2U2减小，那么输入功率减小，选项D错误；应选B5.在如下图的电路中，两个完全相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S待电路稳定后，调整R的滑片使L1和L2亮度一样，此时通过两个灯泡的电流均为I。在之后的t0时刻断开S，那么在如下图的图像中，能正确反映t0前后的一小段时间内通过L1的电流i1和通过L2的电流i2随时间t变化关系的是A. B.C. D.【答案】A【解析】【详解】AB．当开关断开瞬间，通过电感线圈的电流减小，根据楞次定律可知感应电流为了阻碍电感线圈中的电流减小，感应电流的方向与原电流方向相同，如下图：随着原电流的减小，感应电流也逐渐减小，所以通过小灯泡的电流方向不变且逐渐减小，故A正确，B错误；CD．通过小灯泡的原电流方向水平向右，结合上述分析，断开开关后感应电流方向水平向左且逐渐减小，故CD错误。应选A。6.如下图，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地面的夹角为θ，在两轨道的顶端之间接有电源和一滑动变阻器，滑动变阻器的滑片处于中点位置，整个装置处于垂直轨道平面向上的匀强磁场中。一根金属杆ab垂直放在两导轨上，与导轨构成闭合电路，ab杆处于静止状态。现将滑动变阻器的滑片向N端缓慢滑动，此过程中ab杆始终保持静止状态。以下说法中正确的选项是A.金属杆与轨道之间一定不是光滑的B.金属杆所受安培力的方向沿斜面向上C.滑片向N端滑动的过程中金属杆所受安培力变小D.滑片向N端滑动的过程中金属杆对轨道的压力变小【答案】AC【解析】【详解】AB．导体棒受力平衡，从a端看去，对导体棒受力分析：可知导体棒受到的安培力沿斜面向下，金属杆和轨道之间有摩擦力，故A正确，B错误；C．滑片向端滑动，电阻增大，电流减小，根据安培力的表达式：可知安培力减小，故C正确。D．根据受力分析可知，轨道对金属杆的支持力大小始终与重力垂直于斜面的分力大小相等不变，故D错误。应选AC。7.如下图，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地面的夹角为θ，在两轨道的顶端之间接有电源和一滑动变阻器，滑动变阻器的滑片处于中点位置，一根金属杆ab垂直放在两导轨上，与导轨构成闭合电路，ab杆处于静止状态。现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，待电路稳定后ab杆仍能保持静止状态。以下说法中正确的选项是〔〕A.金属杆ab所受安培力的方向竖直向上B.金属杆ab所受安培力的方向平行斜面向下C.调节滑动变阻器的滑片向M端滑动的过程中，金属杆ab仍可能保持静止状态。D.调节滑动变阻器的滑片向N端滑动的过程中，金属杆ab一定保持静止状态。【答案】CD【解析】【详解】AB．由左手定那么可知，金属杆ab所受安培力的方向平行斜面向上，选项AB错误；C．调节滑动变阻器的滑片向M端滑动的过程中，电阻减小，电流变大，向上的安培力变大，假设此时静摩擦力不超过最大值，那么金属杆ab仍可能保持静止状态，选项C正确。D．调节滑动变阻器的滑片向N端滑动的过程中，电阻增大，电流减小，向上的安培力减小，那么金属杆ab一定保持静止状态，选项D正确。应选CD8.如下图，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地面的夹角为θ，在两轨道的顶端之间接有电源和一滑动变阻器，滑动变阻器的滑片处于中点位置，一根金属杆ab垂直放在两导轨上，与导轨构成闭合电路，ab杆处于静止状态。现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，待电路稳定后ab杆仍能保持静止状态。以下说法中正确的选项是〔〕A.参加磁场后，金属杆ab所受的静摩擦力一定减小B.调节滑动变阻器的滑片向M端移动的过程中，金属杆ab受到的静摩擦力可能减小C.调节滑动变阻器的阻值，当滑片向N端移动的过程中，金属杆ab受到的静摩擦力可能减小D.如下图的磁场方向，假设金属杆的质量为m，电路中的电流此时为I且保持不变，金属杆ab的有效长度为L，那么该方向的磁场有最小值E.滑动变阻器的滑片向M端调到某一位置后，金属杆ab可能会向上做匀加速运动F.滑动变阻器的滑片向N端调到某一位置后，金属杆ab可能会向下做变加速运动【答案】BC【解析】【详解】AB.加磁场之前金属棒受静摩擦力向上，大小为mgsinθ；参加磁场后，受平行斜面向上的安培力，因安培力大小不确定，可知金属杆ab所受的静摩擦力大小可能减小，也可能增大或不变，选项A错误，B正确；C调节滑动变阻器的阻值，当滑片向N端移动的过程中，电阻增加，电流减小，向上的安培力减小，假设静摩擦力方向沿斜面向下，那么F安=f+mgsinθ可知，金属杆ab受到的静摩擦力减小，选项C正确；D要使金属棒静止在斜面上安培力最小值为零，那么磁感应强度的最小值也为零，选项D错误；E滑动变阻器的滑片向M端调到某一位置后，因安培力变大，假设安培力大于摩擦力和重力的分力的合力时金属杆会向上运动，但是随着向上运动会产生感应电动势，电流会减小，安培力也会减小，那么ab的运动不可能是匀加速运动，选项E错误；F.滑动变阻器的滑片向N端调到某一位置后，因电阻变大，电流减小，但是因为即使电流为零金属棒仍可静止，那么金属杆ab不可能会向下做变加速运动，选项F错误；应选BC.9.如下图，在一个圆形区域内有垂直于圆平面向里的匀强磁场，现有两个质量相等、所带电荷量大小也相等的带电粒子a和b，先后以不同的速率从圆边沿的A点对准圆形区域的圆心O射入圆形磁场区域，它们穿过磁场区域的运动轨迹如下图。粒子之间的相互作用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计，以下说法中正确的选项是〔〕A.a粒子带正电，b粒子带负电B.a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大C.b粒子动能较大D.b粒子在磁场中运动的时间较长E.整个运动过程中洛伦兹力对a粒子的冲量一定较大【答案】C【解析】【详解】A．由左手定那么可知，a粒子带负电，b粒子带正电，选项A错误；B．根据可得那么洛伦兹力b粒子半径大，可知b粒子在磁场中所受洛伦兹力较大，选项B错误；C．根据b粒子半径大，可知b粒子动能较大，选项C正确；D．根据可知两粒子的周期相同，但是b粒子在磁场中运动所对圆弧的圆心角较小，那么根据可知，b运动的时间较短，选项D错误；E．整个运动过程中，粒子a受洛伦兹力较小，但是运动时间长；而粒子b受洛伦兹力较大，但是运动时间短，根据I=Ft可知不能比拟两粒子所受洛伦兹力的大小，选项E错误；应选C.10.如下图，在一个圆形区域内有垂直于圆平面向里的匀强磁场，现有两个质量相等、所带电荷量大小也相等的带电粒子a和b，先后以不同的速率从圆边沿的A点对准圆形区域的圆心O射入圆形磁场区域，它们穿过磁场区域的运动轨迹如下图。粒子之间的相互作用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计，以下说法中正确的选项是〔〕A.a粒子带正电，b粒子带负电B.a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大C.b粒子动能较大D.b粒子在磁场中运动的时间较长E.整个运动过程中洛伦兹力对a粒子的冲量一定较大【答案】C【解析】【详解】A．由左手定那么可知，a粒子带负电，b粒子带正电，选项A错误；B．根据可得那么洛伦兹力b粒子半径大，可知b粒子在磁场中所受洛伦兹力较大，选项B错误；C．根据b粒子半径大，可知b粒子动能较大，选项C正确；D．根据可知两粒子的周期相同，但是b粒子在磁场中运动所对圆弧的圆心角较小，那么根据可知，b运动的时间较短，选项D错误；E．整个运动过程中，粒子a受洛伦兹力较小，但是运动时间长；而粒子b受洛伦兹力较大，但是运动时间短，根据I=Ft可知不能比拟两粒子所受洛伦兹力的大小，选项E错误；应选C.11.在探究影响电荷之间相互作用力大小因素的过程中，老师做了如下图的实验。O是一个带正电的绝缘导体球，将同一带电小球用绝缘细丝线分别挂在P1、P2、P3不同的位置，调节丝线长度，使小球与带电导体球O的球心保持在同一水平线上，发现小球静止时细丝线与竖直方向的夹角不同，且θ1>θ2>θ3。关于这个实验，以下说法中正确的选项是〔〕A.小球挂在P1的位置稳定后再移到挂在P2的位置到达稳定过程中，其电势能可能增加B.通过如下图的实验情景可知，电荷之间的相互作用力的大小随电荷之间的距离的增大而减小C.库仑就是利用这个实验装置进行定量研究得出了库仑定律D.带正电的绝缘导体球所带的电荷量太小，将不利于这个实验探究【答案】BD【解析】【详解】A.小球挂在P1的位置稳定后再移到挂在P2的位置到达稳定过程中，电场力对小球做正功，那么电势能减小，选项A错误；B.对小球受力分析可知F电=mgtanθ，当θ越大，那么静电力F越大，那么通过如下图的实验情景可知，电荷之间的相互作用力的大小随电荷之间的距离的增大而减小，选项B正确；C.此实验只能定性的描述静电力与距离的关系，选项C错误；D.带正电的绝缘导体球所带的电荷量太小，那么所受的静电力会太小，那么细线的偏转角度太小，将不利于这个实验探究，选项D正确；应选BD.12.在如下图的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，电容器的电容为C，灯泡L的灯丝电阻不随温度变化，电压表和电流表均为理想电表。闭合开关S，待电路稳定后，缓慢减小电阻箱R接入电路中的阻值，与调节电阻箱之前相比，电压表示数变化量的绝对值为ΔU，在这个过程中电路中所有器件均不会被损坏，以下说法中正确的选项是A.灯泡L将变亮B.电压表和电流表的示数都将变大C.电源两端电压变化量的绝对值将大于ΔUD.电容器所带电荷量增加，增加量小于CΔU【答案】AD【解析】【详解】A．电阻箱阻值减小，整个电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律：可知干路电流增大，通过灯泡的电流增大，灯泡L将变亮，故A正确；B．干路电流增大，电流表示数增大，根据闭合电路欧姆定律：可知路端电压减小，通过灯泡的电流增大，分压增大，那么电阻箱的分压减小，电压表示数减小，故B错误；C．根据闭合电路欧姆定律，结合数学推理可知：那么电源两端电压变化量的绝对值小于电压表示数的变化量的绝对值，故C错误；D．根据闭合电路欧姆定律：结合数学推理可得：根据方程可知：，电容器并联在灯泡两端，所以电压与灯泡的分压相同，所以电容器的电荷量增加量为：故D正确。应选AD。13.如下图为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，实验时先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的i﹣t曲线，这个曲线的横坐标是放电时间，纵坐标是放电电流。以下说法中正确的选项是〔〕A.如果仅提高电源两端的电压，那么电容器在t=0时刻的放电电流变大B.如果仅将电阻R的阻值变大，那么电容器在t=0时刻的放电电流变小C.如果仅将电阻R的阻值变大，那么电容器放电更快D.如果仅将电阻R的阻值变大，那么i﹣t曲线与两坐标轴所围的面积保持不变【答案】ABD【解析】【详解】A．如果仅提高电源两端的电压，那么根据Q=CU可知，电容器带电量变大，那么电容器在t=0时刻的放电电流变大，选项A正确；B．如果仅将电阻R的阻值变大，那么在电容器带电量一定时，电容器在t=0时刻的放电电流变小，选项B正确；C．如果仅将电阻R的阻值变大，那么电容器放电电流会减小，那么放电变慢，选项C错误；D．因为i﹣t曲线与两坐标轴所围的面积等于电容器的带电量，那么如果仅将电阻R的阻值变大，那么i﹣t曲线与两坐标轴所围的面积保持不变，选项D正确；应选ABD.14.如下图为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，实验时先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的i﹣t曲线，这个曲线的横坐标是放电时间，纵坐标是放电电流。假设其他条件不变，只将电阻R换为阻值更大的定值电阻，现用虚线表示电阻值变大后的i﹣t曲线，那么在以下四个图象中可能正确的选项是〔〕A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】如果仅将电阻R的阻值变大，那么电容器放电电流会减小，那么放电变慢，因电容器带电量一定，可知放电时间变长；A．该图与结论不相符，选项A错误；B．该图与结论不相符，选项B错误；C．该图与结论相符，选项C正确；D．该图与结论不相符，选项D错误；应选C.15.如下图为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，实验时先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的i﹣t曲线，这个曲线的横坐标是放电时间，纵坐标是放电电流。假设电源的电动势E、电容器的电容C以及定值电阻的阻值为R均为量，电路中其他电阻均可忽略不计，那么由这个i﹣t曲线及相关的条件，可以估算出〔〕A.电容器两极板的最大电场强度B.电容器整个充电过程中，电源所释放的总电能C.开关S掷向2端后的时间t内，电容器放电电流通过电阻R所做电功D.开关S掷向2端后t时刻，电容器两端的电压【答案】BCD【解析】【详解】A．电容器两板间场强，因两板间距未知，那么不能估算电容器两极板的最大电场强度，选项A错误；B．由于i-t图像与坐标轴围成的面积等于电容器所带的电量Q，那么根据E电能=E电动势Q可估算电容器整个充电过程中，电源所释放的总电能，选项B正确；C．通过i-t图像的面积可求解开关S掷向2端后的时间t内电容器释放的电量q，根据可求解电容器放电电流通过电阻R所做电功，选项C正确；D．通过i-t图像的面积可求解开关S掷向2端后的经过时间t电容器上剩余的电量Q1然后根据Q1=CU1求解电容器两端的电压，选项D正确；应选BCD.16.将一段裸铜导线弯成如图甲所示形状的线框，将它置于一节5号干电池的正极上〔线框上端的弯折位置与正极良好接触〕，一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，使铜导线框下面的两端P、Q与磁铁外表保持良好接触，放手后线框就会发生转动，从而制成了一个“简易电动机〞，如图乙所示。关于该“简易电动机〞，以下说法中正确的选项是〔〕A.线框转动起来是由于受到电场力的作用B.如果磁铁吸附在电池负极的是S极，那么从上向下看，线框做逆时针转动C.电池输出的电功率等于线框旋转的机械功率D.电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率E.如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，那么线框将上下振动【答案】BD【解析】【详解】AB．如果磁铁上端为S极，下端为N极，周围磁感线由下往上斜穿入金属丝内部，而电流方向由上向下，由左手定那么知：由上往下看〔俯视〕，金属框逆时针转动，所以该装置的原理是电流在磁场中的受力，即安培力，故A错误，B正确；CD．电池输出的电功率一局部转化为线框旋转的机械功率，另一局部转化为热功率，那么电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率，选项C错误，D正确；E．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，导线受到的安培力方向是不变的，那么线框不会上下振动，选项E错误；应选BD.17.某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻阻值以及判断二极管的正负极。〔1〕他选择“100”倍率的欧姆挡按照正确的步骤测量未知电阻时，发现表针偏转角度很大，如图中虚线①的位置所示。为了能获得更准确的测量数据，他应该将倍率调整到_______的挡位〔选填“10”或“1k〞〕；并把两支表笔直接接触，调整“欧姆调零旋钮〞，使表针指向_____。调整好此挡位的欧姆表后再正确测量上述未知电阻，表针指在如图中虚线②的位置，那么未知电阻的测量值为________〔2〕假设用已调好的多用电表欧姆挡“10”挡来探测一只二极管的正、负极〔如下图〕。当两表笔分别接二极管的正、负极时，发现表针几乎不发生偏转〔即指示电阻接近无限大〕；再将两表笔与二极管两极的连接情况对调，发现表针指在如图中的虚线①的位置，此时红表笔接触的是二极管的_____极〔选填“正〞【答案】(1).10(2).0(3).1.6102〔或160〕(4).负【解析】【详解】〔1〕[1]指针偏转角度过大，说明待测量的阻值较小，所以更换较小的“10”[2]欧姆调零的目的是需要将指针调至欧姆表盘的0刻度位置，即使指针指向；[3]欧姆挡读数需要用刻度值乘以倍率：；〔2〕[4]红表笔与欧姆挡内部电源负极相连，根据题意可知二极管的电阻较小，此时电流从二极管的正极流入，负极流出，所以红表笔接触的是二极管的负极。18.现有两组同学要测定一节干电池的电动势E和内阻r〔E约为1.5V，r约为1Ω〕。〔1〕第一组采用图所示电路。①为了完成该实验，选择实验器材时，在电路的a、b两点间可接入的器件是_______。A．一个定值电阻B．阻值适当的不同阻值的定值电阻C．滑动变阻器②为了调节方便且测量精度更高，以下器材中，电流表可选____，电压表可选____。A．电流表〔0~0.6A〕B．电流表〔0~3A〕C．电压表〔0~3V〕D．电压表〔0~15V〕③第一小组经过屡次测量，记录了多组电流表示数I和电压表示数U，并在图中画出了U-I图像。由图像可以得出，假设将该干电池与一个阻值为2.2Ω的定值电阻组成闭合电路，电路中的电流约为_______A〔保存两位有效数字〕。〔2〕第二组在没有电压表的情况下，设计了如下图的电路，完成了对同一电池的测量。①改变电阻箱接入电路中的电阻值，记录了多组电流表示数I和电阻箱示数R，通过研究图像的信息，他们发现电动势的测量值与第一组的结果非常接近，但是内阻的测量值与第一组的结果有明显偏差。将上述实验重复进行了假设干次，结果依然如此。请说明哪个组内阻的测量结果较大？________并说明形成这个结果的原因_________。②A.第二组对实验进行深入的理论研究，在是否可以忽略电流表内阻这两种情况下，绘制两类图像。第一类图像以电流表读数I为纵坐标，将电流表和电阻箱读数的乘积IR记为U作为横坐标。第二类图像以电阻箱读数R为纵坐标，电流表读数的倒数为横坐标。请在图甲、乙两坐标系中分别用实线代表电流表内阻可忽略的情况，虚线代表电流表内阻不可忽略的情况，定性画出相关物理量之间关系。____________②B.在第二组的实验中电阻箱〔最大阻值为999.9Ω，可当标准电阻用〕、电流表〔量程Ig=0.6A，内阻rg=0.1Ω〕。通过改变电阻箱接入电路中的电阻值，记录了多组电流表示数I和电阻箱示数R，并画出了如下图的图像。根据图像中的信息可得出这个电池的电动势E＝_____V，内电阻r＝_____Ω。②C．某同学利用传感器、定值电阻R0、电阻箱R1等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实验装置如下图。实验时屡次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用电压传感器测得端电压U，并在计算机上显示出如下图的关系图线。由图线可知电池的电动势E＝________V，内阻r＝_______。【答案】(1).BC(2).A(3).C(4).0.48~0.52(5).第二组的测量结果较大(6).电流表内阻不能忽略引起的误差(7).(8).1.5(1.46~1.54)(9).0.3(0.25~0.35)(10).2.0V(11).0.5Ω【解析】【详解】〔1〕①[1]．根据E=U+Ir，要测电动势E和内阻r，必须要改变电路的电流，那么在电路的a、b两点间可接入的器件是：B．阻值适当的不同阻值的定值电阻或者C．滑动变阻器；应选BC.②[2][3]．为了调节方便且测量精度更高，以下器材中，电流表可选量程为〔0~0.6A〕的A，电压表可选量程为〔0~3V〕的C即可。③[4]．由图中读出：E=1.48V，内阻为那么假设将该干电池与一个阻值为2.2Ω的定值电阻组成闭合电路，电路中的电流约为〔2〕①[5][6]．在第一组测量值内阻的测量值比真实值偏小；而第二组的测量中由于安培表内阻的影响使得内阻的测量值偏大；即第二组中是电流表内阻不能忽略引起的误差；②[7]．根据即；假设考虑电流表内阻，那么那么图像如图甲所示；根据可得假设考虑电流表内阻，那么那么图像如图乙所示；③[8][9]．由图像可知：那么r=0.3Ω④[10][11]．由闭合电路的欧姆定律可知：那么那么由图像可知：解得E=2Vr=0.5Ω19.如下图，宽度L＝0.40m的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值R=1.5Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.50T。一根导体棒MN放在导轨上，两导轨之间的导体棒的电阻r=0.5Ω，导轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的水平拉力拉动导体棒使其沿导轨以v=10m/s的速度向右匀速运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好。空气阻力可忽略不计，求：〔1〕通过导体棒的电流I，并说明通过导体棒的电流方向；〔2〕作用在导体棒上的拉力大小F；〔3〕电阻R的电功率P。【答案】〔1〕电流的方向为：，大小为1.0A；〔2〕0.2N；〔3〕1.5W。【解析】【详解】〔1〕根据右手定那么可知电流的方向为：；导体切割磁感线：根据闭合电流欧姆定律：解得：；〔2〕导体棒做匀速直线运动，根据平衡条件：解得：；〔3〕电阻上的功率：解得：。20.如下图，长为l的绝缘轻细线一端固定在O点，另一端系一质量为m、带电荷+q的小球，小球静止时处于O点正下方的O′点。现将此装置放在水平向右的匀强电场中，小球静止在A点时细线与竖直方向成θ角。电场的范围足够大，空气阻力可忽略不计，重力加速度为g。〔1〕求该匀强电场电场强度大小；〔2〕假设在A点施加一个拉力，将小球从A点沿圆弧缓慢拉回到O′点，那么所施拉力至少要做多少功；〔3〕假设将小球从O′点由静止释放，求在其运动到最高点的过程中，电场力所做的功W。〔4〕假设将小球从O′点由静止释放，求其运动到A点时的速度；〔5〕假设将小球从O′点由静止释放，求小球运动到A点时所受细线对它的拉力大小T；〔6〕假设将带电小球从O′点由静止释放，其运动到A点时细线断开，求细线断开后小球运动的加速度；〔7〕假设将带电小球从O′点由静止释放，其运动到A点时细线断开，求小球此后运动到最高点时的速度大小；〔8〕假设小球在A点附近小角度〔小于5°〕往复运动，求它从A点出发后到第二次再通过A点的过程中所经历的时间。【答案】〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕，方向与水平方向成θ角斜向上〔5〕〔6〕；方向与竖直方向成θ角斜向下〔7〕〔8〕【解析】【详解】〔1〕由平衡知识可知：解得〔2〕根据动能定理：解得〔3〕根据对称性可知，小球摆到最高点时摆线与竖直方向夹角为2θ，那么电场力的功〔4〕从O′点到A点由动能定理：解得方向与水平方向成θ角斜向上〔5〕在A点由牛顿第二定律：解得〔6〕到A点时细线断开，那么此时小球受向下的重力和向右的电场力，其合力为：那么加速度；方向与竖直方向成θ角斜向下。〔7〕运动到A点时细线断开，小球此后在水平方向做匀加速运动，水平初速度加速度为竖直方向做匀减速运动，竖直初速度竖直加速度运动到最高点时的时间那么水平速度即为最高点的速度；〔8〕假设小球在A点附近小角度〔小于5°〕往复运动，那么可看做单摆模型，周期其等效重力加速度那么周期它从A点出发后到第二次再通过A点的过程中所经历的时间为一个周期，那么21.如下图为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abcd在磁场中，图中abcd分别为矩形线圈的四个顶点，其中的c点被磁铁遮挡而未画出。线圈可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO′匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画出了其中的1匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上；用导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。矩形线圈ab边和cd边的长度L1＝50cm，bc边和ad边的长度L2＝20cm，匝数n＝100匝，线圈的总电阻r＝5.0Ω，线圈转动的角速度ω＝282rad/s，外电路的定值电阻R＝45Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.05T。电流表和电压表均为理想电表，滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计，计算中取π＝3.14，＝1.41。〔1〕求电阻R两端电压的最大值Um；〔2〕求电压表的示数U；〔3〕线圈转动1圈的过程中电阻R上产生的焦耳热QR〔结果保存3位有效数字〕；〔4〕线圈转动1圈的过程中线圈上所产生的焦耳热Qr〔结果保存3位有效数字〕；〔5〕讨论〔3〕、〔4〕中的结果与维持该线圈匀速转动1圈，外力所做的功W的关系〔结果保存3位有效数字〕；〔6〕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化的函数关系式；〔7〕从线圈经过图示位置开始计时，写出ab边所受安培力大小随时间变化的函数关系式；〔8〕从线圈经过图示位置开始计时，求线圈运动的1/4周期内，电流的平均值I平〔结果保存2位有效数字〕；〔9〕从线圈经过图示位置开始计时，求线圈转过90°的过程中通过线圈导线某截面的电荷量q〔结果保存1位有效数字〕。【答案】〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕〔5〕外力所做功全部转化为内能〔6〕〔7〕〔8〕〔9〕【解析】【详解】〔1〕根据法拉第电磁感应定律，当线框转动到图示位置时，线框的线速度与磁感线垂直，切割速度最大，此时对应电动势的最大值所以〔2〕〔3〕由欧姆定律可知所以〔4〕线圈转动1圈的过程中线圈上所产生的焦耳热Qr〔5〕即。即外力所做的功全部转化为内能。〔6〕根据法拉第电磁感应定律，电动势的瞬时值为所以〔7〕从线圈经过图示位置开始计时，ab边所受安培力大小随时间变化的函数关系式〔8〕所以〔9〕线圈转过90°所需时间为1/4周期，所以22.如下图为示波管的结构原理图，加热的阴极K发出的电子〔初速度可忽略不计〕经电势差为U0的AB两金属板间的加速电场加速后，从一对水平放置的平行正对带电金属板的左端中心O′点沿中心轴线O′O射入金属板间〔O′O垂直于荧光屏M〕，两金属板间偏转电场的电势差为U，电子经偏转电场偏转后打在右侧竖直的荧光屏M上。整个装置处在真空中，加速电场与偏转电场均视为匀强电场，忽略电子之间的相互作用力，不考虑相对论效应。电子的质量为m，电荷量为e；加速电场的金属板AB间距离为d0；偏转电场的金属板长为L1，板间距离为d，其右端到荧光屏M的水平距离为L2。〔1〕电子所受重力可忽略不计，求：①电子飞出偏转电场时的偏转距离〔侧移距离〕y；②电子飞出偏转电场时偏转角的正切tanθ；③电子打在荧光屏上时的动能Ek，并说明此动能与加速电场对电子做功的大小关系；④假设偏转电场的电压为U，电子打在荧光屏上的位置与O点的竖直距离Y，其中单位偏转电压引起的偏转量Y/U称为示波管的灵敏度。在示波器结构确定的情况下，为了提高示波管的灵敏度，请分析说明可采取哪些措施。〔2〕在解决一些实际问题时，为了简化问题，常忽略一些影响相对较小的量，这对最终的计算结果并没有太大的影响，因此这种处理是合理的。在此题所述的物理情景中，假设U0＝125V，U＝80V，d0=2.0×10-2m，d=1.0×10-2m，L1=1.0×10-2m，L2=0.10m，m＝9.0×10-31kg，e＝1.6×10-19C，重力加速度①对于电子在偏转电场中的运动；②对于电子在离开偏转电场后的运动。【答案】〔1〕①；②；③，此动能大于加速电场对电子做的功eU0；④减小加速电场电压U0可以提高示波管的灵敏度〔2〕①见解析②见解析【解析】【详解】〔1〕①在加速电场中在偏转电场中：水平方向竖直方向②电子飞出偏转电场时偏转角的正切；③由能量关系可知电子打到屏上的动能此动能大于加速电场对电子做的功eU0；④由比例关系：那么那么灵敏度那么减小加速电场电压U0可以提高示波管的灵敏度；〔2〕①电子在偏转电场中受的电场力而电子受重力：因那么可忽略电子的重力。②加速电场中可得那么电阻离开偏转电场后到达荧光屏的时间而在这段时间内电子在重力方向的位移很小，可忽略不计，即重力可忽略不计.23.如下图为质谱仪的构造原理图，它是一种别离和检测不同同位素的重要工具。质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。现让待测的不同带电粒子经加速电场后进入速度选择器，速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强磁场和匀强电场〔图中未画出〕，磁感应强度为B，电场强度为E。金属板靠近平板S，在平板S上有可让粒子通过的狭缝P，带电粒子经过速度选择器后，立即从P点沿垂直平板S且垂直于磁场方向的速度进入磁感应强度为B0、并以平板S为边界的有界匀强磁场中，在磁场中偏转后打在记录它的照相底片上，底片厚度可忽略不计，且与平板S重合。根据粒子打在底片上的位置，便可以对它的比荷〔电荷量与质量之比〕情况进行分析。在下面的讨论中，磁感应强度为B0的匀强磁场区域足够大，空气阻力、带电粒子所受的重力及它们之间的相互作用力均可忽略不计。〔1〕带电粒子通过狭缝P时的速度大小v；〔2〕不同的带电粒子经加速电场加速后可获得不同的速率，这些粒子进入速度选择器后，要想使通过狭缝P的带电粒子速度大一些，应怎样调整速度选择器的电场强度E和磁感应强度B的大小；〔3〕假设用这个质谱仪分别观测氢的两种同位素离子〔1H和2H〕，它们分别打在照相底片上相距为d1的两点；假设用这个质谱仪相同条件下再分别观测碳的两种同位素离子〔12C和14C〕，它们分别打在照相底片上相距为d2的两点。请通过计算说明，d1与d〔4〕假设氢的两种同位素离子〔所带电荷量为e〕的质量分别为m1和m2，且m1>m2，它们同时从加速电场射出。试分析说明这两种粒子哪一种先到达照相底片，并求出它们到达照相底片上的时间差Δt。【答案】〔1〕v=E/B〔2〕减小B或增大E〔3〕d1大于d2〔4〕m2先到达，Δt=【解析】【详解】〔1〕粒子通过狭缝时满足：evB=Ee即〔2〕根据可知，要想提高通过狭缝P的粒子的速度，可增大E或者减小B；〔3〕设1H和2H的质量分别为m和2m，带电量均为q；12C和14C的质量分别为12m和14m，带电量均为即d1大于d2〔4〕两种粒子在射出速度选择器时的速度是相同的，那么在速度选择器中的时间相同，根据可得两种粒子在磁场中的周期分别为两种离子在磁场中均运动半个周期，因m1>m2，可知T1>T2，那么，那么m2先到达；时间差为：24.如下图为一种质谱仪的构造原理图，它是一种别离和检测不同同位素的重要工具。质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。让离子源发出的不同带电粒子，经一对相距为d、两极板间电压为U的平行正对金属板所形成的加速电场加速后，从紧靠金属板的平板S上的狭缝P沿垂直平板S射入以平板S为边界的有界匀强磁场中，并在磁场中偏转后打在记录它的照相底片上，底片厚度可忽略不计，且与平板S重合。磁场的磁感应强度为B、方向与速度方向垂直。根据粒子打在底片上的位置，便可以对它的比荷〔电荷量与质量之比〕的情况进行分析。在下面的讨论中，带电粒子进入加速电场的初速度、粒子所受的重力及它们之间的相互作用力均可忽略不计。〔1〕假设某带电粒子打在照片底片上的A点，测得A与P之间的距离为x，求该粒子的比荷q/m；