2023-2024年北京市大兴区高三上学期期末考试物理试题（解析版）

2024北京大兴高三（上）期末物理一、选择题1.如图所示，原来不带电的金属导体，在其两端下面都悬挂着金属验电箔；若使带负电的金属球靠近导体的端，可能看到的现象是（）A.只有端验电箔张开，且端带正电B.只有端验电箔张开，且端带正电C.两端的验电箔都张开，且端带负电，端带正电D.两端的验电箔都张开，且两端都带正电【答案】C【解析】金属导体处在负电荷的电场中，由于静电感应现象，导体中的自由电子被排斥到左端，故右端要感应出正电荷，在导体的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电。故选C。2.两个分别带有电荷量为和的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为的两处，它们之间库仑力的大小为，两小球相互接触后再放回原处，则两球之间库仑力的大小为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】接触前，根据库仑定律得，两小球接触后，两球所带电量先中和，后平分接触后，根据库仑定律得，故选C。3.如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）A.原线圈的输入功率为 B.电流表的示数为C.电压表的示数约为 D.副线圈输出交流电的周期为【答案】C【解析】初级电压有效值为，则次级电压有效值，即电压表的示数约为，选项C正确；原线圈的输入功率等于输出功率，选项A错误；电流表的示数为，选项B错误；副线圈输出交流电的周期为，选项D错误。故选C。4.甲、乙两个带电粒子的电荷量和质量分别为、，它们先后经过同一加速电场由静止开始加速后，由同一点进入同一偏转电场，两粒子进入时的速度方向均与偏转电场垂直，如图所示。粒子重力不计，则甲、乙两粒子（）A.进入偏转电场时速度大小之比为B.在偏转电场中运动的时间相同C.离开偏转电场时的动能之比为D.离开偏转电场时垂直于板面方向偏移的距离之比为【答案】D【解析】带电粒子经过加速电场加速，设加速电场两极板电势差为，由动能定理得，进入偏转电场时的速度大小，则两带电粒子进入偏转电场时的速度大小之比，故A错误；带电粒子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向为匀速直线运动，在偏转电场中运动的时间，两带电粒子进入偏转电场时的速度不同，则时间不同，故B错误；带电粒子在偏转电场中，竖直方向为初速度为的匀加速直线运动，设偏转电场两极板电势差为，竖直位移为，则两带电粒子在偏转电场中竖直方向的位移相同，设偏转电场中电场强度为，根据动能定理得，离开偏转电场时的动能为，两带电粒子电荷量相同，则离开偏转电场时的动能相同，动能之比为，故C错误；根据选项分析可知，离开偏转电场时垂直于板面方向偏移的距离之比为，故D正确。故选D。5.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是（）A.实验前，只将电容器板向左平移，静电计指针的张角变小B.实验中，只将电容器板向上平移，静电计指针的张角变大C.实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D.实验中，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大【答案】B【解析】实验前，只将电容器板向左平移，两极板间的间距增大，根据，可知电容器电容减小，电容器带电量不变，根据，可知电容器两端电压增大，静电计指针的张角变大，故A错误；实验中，只将电容器板向上平移，电容器正对面积减小，则电容器电容减小，电容器带电量不变，则电容器两端电压增大，静电计指针的张角变大，故B正确；实验中，只在极板间插入有机玻璃板，介电常数增大，可知电容器电容增大，电容器带电量不变，则电容器两端电压减小，静电计指针的张角变小，故C错误；电容只与电容器本身有关，与极板带电荷量无关，故电容器电容不变，故D错误。故选B。6.在匀强磁场中，一个矩形金属线框绕与磁感线垂直转轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电压随时间变化的图像如图乙所示，则（）A.时线框的磁通量变化率为零B.时线框平面与磁场方向垂直C.线框产生的交变电压有效值为D.线框产生的交变电压频率为【答案】B【解析】由图可知时刻感应电动势最大，根据可知，此时线框的磁通量变化率最大，故A错误；时刻感应电动势等于零，所以穿过线框回路磁通量最大，线框平面与磁场方向垂直，故B正确；线框产生的交变电压有效值为，故C错误；线框产生的交变电压频率为，故D错误。故选B。7.在垂直纸面的匀强磁场中，有不计重力的甲、乙两个带电粒子，在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图．则下列说法中正确的是（）A.甲、乙两粒子所带电荷种类不同B.若甲、乙两粒子的动量大小相等，则甲粒子所带电荷量较大C.若甲、乙两粒子所带电荷量及运动的速率均相等，则甲粒子的质量较大D.该磁场方向一定是垂直纸面向里【答案】C【解析】两粒子均逆时针运动，根据左右定则可知有两种情况：①磁场垂直纸面向里，粒子均带正电；②磁场垂直纸面向外，粒子均带负电，故AD错误；根据洛伦兹力提供向心力得，可得，分析可知当速率、电量、磁感应强度均相等时，半径越大的粒子质量就越大；磁感应强度B相同，当两粒子动量相等时，半径越小的粒子电量越大，所以乙粒子电荷量较大，故B错误，C正确。故选C。8.如图甲所示是某电场中的一条电场线，、是这条电场线上的两点，一带正电的粒子只在静电力作用下，沿电场线从运动到。在这过程中，粒子的速度-时间图像如图乙所示，比较、两点电场强度大小和电势的高低，下列说法正确的是（）A.， B.，C.， D.，【答案】A【解析】带正电的粒子从运动到，由速度—时间图线得到正电荷做加速运动，故电场力从；正电荷受到的电场力与场强方向相同，故场强从，而沿场强方向，电势变小，故点电势较大，即，因为速度图线的斜率不变，故加速度不变，因此电场力不变，所以电场强度不变，即，故选A。9.如图所示，是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零，、是两个相同的灯泡。下列说法正确的是（）A.当开关由断开变为闭合时，、同时发光，然后变得更亮，逐渐变暗，最终熄灭B.当开关由断开变为闭合时，先发光，后发光，亮度不变，逐渐变暗，最终熄灭C.当开关由闭合变为断开时，立即熄灭，突然发光，再逐渐变暗，最终熄灭D.当开关由闭合变为断开时，立即熄灭，突然发光，再逐渐变暗，最终熄灭【答案】C【解析】刚闭合时，电源的电压同时加到两灯上，、同时亮，随着中电流增大，由于线圈直流电阻可忽略不计，分流作用增大，逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，灯更亮。故AB错误；当开关由闭合变为断开时，灯泡与线圈构成闭合回路，灯泡突然发光再逐渐熄灭，灯泡立即熄灭。故C正确D错误。故选C。10.某同学用图所示装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体从线圈中向上匀速抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验，下列说法正确的是（）A.必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转B.若将磁体向上加速抽出，灵敏电流计指针会向左偏转C.将磁体的、极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转D.将磁体的、极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转【答案】D【解析】如图磁体只要向上抽出，穿过线圈的磁通量就会减小，感应电流的磁场方向向上，就能观察到灵敏电流计指针向右偏转，故AB错误；将磁体的、极对调，并将其向上抽出，穿过线圈的磁通量减小，产生的感应电流磁场向下，所以灵敏电流计指针向左偏转，故C错误；将磁体的、极对调，并将其向下插入，磁通量增大，产生的感应电流磁场向上，所以灵敏电流计指针仍向右偏转，故D正确。故选D。11.如图所示，真空中有等量异种点电荷、分别放置在、两点，在、的连线上有对称点、，、连线的中垂线上有对称点、，下列说法正确的是（）A.在、连线的中垂线上，点电势最高B.正电荷从点沿、连线的中垂线移到点的过程中，受到的静电力先减小后增大C.正电荷在点电势能大于在点电势能D.正电荷在点电势能小于在点电势能【答案】D【解析】等量异种电荷连线的中垂线是一条等势线，各点电势相等，故A错误；由于、是等量异种电荷，依据电场线的疏密可知，点场强一定大于、两点场强，正电荷从点移到点的过程中，受到的电场力先增大后减小，故B错误；根据沿电场线电势降低可知，点电势高于点，根据可知，正电荷在点电势能小于在点电势能，故C错误D正确；故选D。12.如图甲所示，电阻为、匝数为匝的线圈（图中只画了匝）两端、与电阻相连，。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。则下列说法错误的是（）A.点的电势小于点的电势 B.在线圈位置上感生电场沿逆时针方向C.时间内通过电阻的电荷量为D.时间内非静电力所做的功为【答案】A【解析】线圈相当于电源，由楞次定律可知相当于电源的正极，相当于电源的负极，点的电势高于点的电势，在线圈位置上感应电场沿逆时针方向，故B正确，A错误；由法拉第电磁感应定律得，由闭合电路欧姆定律得，则时间内通过的电荷量为，故C正确；时间内非静电力所做的功为，故D正确。本题选错误项，故选A。13.如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板接地，开关闭合，一带电油滴在电容器中的点处于静止状态。下列说法正确的是（）A.保持开关闭合，板竖直上移一小段距离，电容器的电容增大B.保持开关闭合，板竖直上移一小段距离，点的电势将升高C.保持开关闭合，板竖直上移一小段距离过程中，电流计中电流方向向右D.开关先闭合后断开，板竖直上移一小段距离，带电油滴向下运动【答案】B【解析】保持开关闭合，则电压恒定不变，板竖直上移一小段距离，根据电容的决定式，可知电容减小，故A错误。根据，可知电场强度减小，根据可知，点与下极板的距离不变，但减小，故点与下极板的电势差减小，下极板带正电，故点的电势升高，故B正确。根据可知，电容减小，电荷量减小，电容器放电，电流计中电流方向向左，故C错误。开关先闭合后断开，则电荷量不变，板竖直上移一小段距离，电场强度，恒定不变，故带电油滴静止不动，故D错误。故选B。14.图为苹果自动分拣装置，可以把质量大小不同的苹果，自动分拣开。该装置的托盘秤压在一个以为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器上。当大苹果通过托盘秤时，所受的压力较大因而电阻较小，两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道；当小苹果通过托盘秤时，两端的电压不足以激励放大电路，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道。托盘停在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为，若提高分拣标准，要求进入下面通道的大苹果的最小质量大于，其他条件不变的情况下，下面操作可行的是（）

A.只适当减小的阻值B.只增大电源的电动势C.只增加缠绕电磁铁线圈的匝数D.只将托盘秤压在杠杆上的位置向左移动一些【答案】A【解析】因要达到题中的要求，就要使得两端电压保持不变，因压力越大，电阻越小，此时回路中的电流就越大，的电压就会变得更大，则要想保持的电压和原来一致，则只适当减小的阻值，故A正确；因要达到题中的要求，就要使得两端电压保持不变，因减小，而其他条件不变的情况下，只能减小和传感器相连接电路中电源电动势，故B错误；因要达到题中的要求，就要保持电磁铁的磁性不变，而因压力越大，电阻越小，此时回路中的电流就越大，而要保持电磁铁的磁性不变，只需要减小缠绕电磁铁线圈的匝数，选项C错误；要求进入下面通道的大苹果的最小质量大于，则要求当此大苹果通过托盘时压力传感器的压力与原来一致，可知其他条件不变的情况下，只需要将托盘秤压在杠杆上的位置向右移动一些，故D错误。故选A。二、非选择题15.在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用电流表和电压表测量一个金属丝的电阻。（1）该同学先用欧姆表“”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图所示，对应的读数是_______Ω。（2）用螺旋测微器测某金属丝的直径，示数如图所示，则该金属丝的直径为______。（3）测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连线如图所示，电流表，内阻约，，内阻约；电压表，内阻约，，内阻约。图中的导线端应与________（选填电流表“”、“”或“”）接线柱连接，端应与___________（选填电流表“”、“”或“”）接线柱连接。开关闭合前，图中滑动变阻器滑片应置于____________（选填“左”或“右”）端。（4）闭合开关，调节滑动变阻器，得到多组和数据。甲同学由每组、数据计算电阻，然后求电阻平均值；乙同学通过图像求电阻。则两种求电阻的方法误差较小的是___________（选填“甲同学”或“乙同学”）。（5）设被测金属丝电阻为，金属丝直径为，接入电路部分的长度为，则计算该金属丝电阻率的表达式是______（用题目给出的物理量符号表示）。【答案】（1）；（2）####；（3），，左；（4）乙；（5）【解析】（1）[1]欧姆表的读数是。（2）[2]用螺旋测微器测某金属丝的直径为。（3）[3][4]用两节干电池做电源，则电路中电流不超过，则图中的导线端应与“”接线柱连接，电压表并联在电阻丝两端，则端应与“”接线柱连接。[5]开关闭合前，待测电阻两端的电压要从零开始，则图中滑动变阻器滑片应置于左端。（4）[6]通过图像求电阻可减小实验误差，则两种求电阻的方法误差较小的是乙同学。（5）[7]根据，解得该金属丝电阻率的表达式是。16.用图所示的电路图测量一节干电池的电动势和内阻。（1）在下表中选出适当的实验器材进行实验。A．电流表：，内阻约；B．电流表：，内阻约；C．电压表：，内阻约；D．电压表：，内阻约；E．滑动变阻器：；F．滑动变阻器：；G．待测干电池：电动势约为H．开关，导线若干实验中电流表应选用_____；电压表应选用_____；滑动变阻器应选用____（填器材前序号字母）。（2）用笔画线完成图中实物间的导线连接___________________。（3）甲同学在实验中记录了组数据如下表所示，其中组数据的对应点已经标在坐标纸上，请标出余下一组数据对应的坐标点，在图中画出图线____________________。根据所画图线，可得出干电池的电动势_______。（保留位有效数字）（4）甲同学认为若不考虑电压表和电流表内阻对实验的影响，则电压表的读数与对应的电流表的读数的比值就等于干电池的内阻；乙同学认为电压表的读数变化量与相对应的电流表的读数变化量的比值的绝对值才等于电源的内阻。请判断哪位同学的观点是正确的，并说明你的判断依据___________。【答案】（1），，；（2）；（3），；（4）见解析【解析】（1）[1][2][3]电源电动势约为，故电压表选择量程的；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几欧姆左右，加上保护电阻，最大电流在左右，所以选量程为的电流表A1；为方便实验操作滑动变阻器选择最大阻值较小的。（2）[4]因为电池内阻和电流表内阻相差不大，所以为了减小误差，采用电流表对电源外接，实物连线如下（3）[5][6]画出图线如下；根据闭合电路欧姆定律可知，再根据图象可知，与轴的交点表示电动势，所以；（4）[7]乙同学正确。甲同学计算的是外电路电阻；乙同学，任意取两个状态，，，，可以得出。17.图所示，两根平行光滑金属导轨和放置在水平面内，其间距，磁感应强度的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R=9.6Ω，在导轨上有一金属棒，其电阻，金属棒与导轨垂直且接触良好，在棒上施加水平拉力使其以速度向右匀速运动，设金属导轨足够长．求：（1）金属棒产生的感应电动势；（2）通过电阻的电流大小和方向；（3）金属棒、两点间的电势差；（4）拉力做功的功率。【答案】（1）；（2），从到；（3）；（4）【解析】（1）金属棒产生的感应电动势；（2）通过电阻的电流，根据右手定则可知，电流方向从到。（3）金属棒、两点间的电势差；（4）拉力功率等于电路热功率。18.如图所示，表面粗糙平行金属导轨倾斜放置，间距，与水平面夹角，导轨上端接有定值电阻，电源电动势，内阻。导轨中间整个区域有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度。闭合开关后，将一质量的导体棒垂直导轨放置，导体棒接入电路中的电阻，导体棒恰好处于静止状态。导轨电阻不计，重力加速度取，，。最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：（1）导体棒中的电流大小；（2）导轨对导体棒的摩擦力大小和方向；（3）导体棒与导轨间的动摩擦因数。【答案】（1）；（2），方向平行导轨向上；（3）【解析】（1）由闭合回路欧姆定律，代入数值解得；（2）导体棒受到的安培力，导体棒沿斜面方向平衡，则，代入数值解得，方向平行导轨向上。（3）导轨对导体棒的支持力，导体棒与导轨间的动摩擦因数为，则，代入数值解得。19.年是芯片行业重要的里程碑。中国会成为全球生产芯片的重要国家之一。离子注入是芯片制造过程中一道重要的工序。图甲所示，是离子注入工作原理的示意图，处的离子无初速的“飘入”加速电场，经电场加速后从点沿半径方向进入半径为的圆形匀强磁场区域，经磁场偏转，最后打在竖直放置的硅片上。离子的质量为、电荷量为，加速电场的电压为，不计离子重力。求：（1）离子进入圆形匀强磁场区域时的速度大小；（2）若磁场方向垂直纸面向外，离子从磁场边缘上某点出磁场时，可以垂直打到硅片上，求圆形区域内匀强磁场的磁感应强度的大小。（3）为了追求芯片的精致小巧，需要对硅片材料的大小有严格的控制。如图乙所示，在距点为处的硅片下端与磁场中心在同一水平线上，硅片长为，要求所有离子都打到硅片上，求磁感应强度的取值范围。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）离子通过加速电场，由动能定理可知，变形得到；（2）根据题意，画出离子在磁场中运动轨迹，如图所示，由几何关系知道，离子的轨迹半径，由牛顿第二定律有，从而解得；（3）根据题意，画出离子在磁场中运动的轨迹，如图所示。离子打在硅片上端时，设磁感应强度为，，由几何关系知道，，，，，，设离子的轨迹半径为，，，由牛顿第二定律有，解得，离子打在硅片下