2010-2011学年北京市海淀区高三（上）期末物理试卷（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

某电场的电场线分布如图所示，电场中有A、B两点，则以下判断正确的是（ ）
A．A点的场强大于B点的场强，B点的电势高于A点的电势
B．若将一个电荷由A点移到B点，电荷克服电场力做功，则该电荷一定为负电荷
C．一个负电荷处于A点的电势能大于它处于B点的电势能
D．若将一个正电荷由A点释放，该电荷将在电场中做加速度减小的加速运动

2. 难度：中等

如图所示，矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，直导线中的电流方向由M到N，导线框的ab边与直导线平行．若直导线中的电流增大，导线框中将产生感应电流，导线框会受到安培力的作用，则以下关于导线框受到的安培力的判断正确的是（ ）

A．导线框有两条边所受安培力的方向相同
B．导线框有两条边所受安培力的大小相同
C．导线框所受的安培力的合力向左
D．导线框所受的安培力的合力向右

3. 难度：中等

在图所示的电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，闭合开关S，待电流达到稳定后，将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些，待电流再次达到稳定后，则与P移动前相比（ ）

A．电流表示数变小，电压表示数变大
B．小灯泡L变亮
C．电容器C的电荷量减小
D．电源的总功率变大

4. 难度：中等

如图所示，将一个半径为r的不带电的金属球放在绝缘支架上，金属球的右侧放置一个电荷量为Q的带正电的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离也为r．由于静电感应在金属球上产生感应电荷．设静电力常量为k．则关于金属球内的电场以及感应电荷的分布情况，以下说法中正确的是（ ）

A．电荷Q与感应电荷在金属球内任意位置激发的电场场强都是等大且反向的
B．感应电荷在金属球球心处激发的电场场强，方向向右
C．感应电荷全部分布在金属球的表面上
D．金属球右侧表面的电势高于左侧表面

5. 难度：中等

在图所示电路中，电源电动势为12V，电源内阻为l.0Ω，电路中的电阻R为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A．则以下判断中正确的是（ ）

A．电动机的输出功率为14W
B．电动机两端的电压为7.0V
C．电动机产生的热功率4.0W
D．电源输出的电功率为24W

6. 难度：中等

在我们生活的地球周围，每时每刻都会有大量的由带电粒子组成的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．若有一束宇宙射线在赤道上方沿垂直于地磁场方向射向地球，如图所示，在地磁场的作用下，射线方向发生改变的情况是（ ）

A．若这束射线是由带正电荷的粒子组成，它将向南偏移
B．若这束射线是由带正电荷的粒子组成，它将向北偏移
C．若这束射线是由带负电荷的粒子组成，它将向东偏移
D．若这束射线是由带负电荷的粒子组成，它将向西偏移

7. 难度：中等

如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd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，线圈沿顺时针方向转动．已知匀强磁场的磁感强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l₁，ad边的边长为l₂，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时（ ）

A．线圈中感应电流的方向为abcda
B．线圈中的感应电动势为2nBl₂ω
C．穿过线圈磁通量随时间的变化率最大
D．线圈ad边所受安培力的大小为

8. 难度：中等

两只相同的白炽灯L₁和L₂，分别与电容器C和电感线圈L串联，接在如图所示的电路中．将a、b接在电压最大值为U_m、频率为f的正弦交流电源E₁两极之间时，两只灯泡都发光，且亮度相同．若更换一个新的正弦交流电源E₂后，灯L₂的亮度高于灯L₁的亮度．则新电源E₂的电压最大值和频率可能是（ ）
A．最大值仍为U_m，而频率大于f
B．最大值仍为U_m，而频率小于f
C．最大值大于U_m，而频率仍为f
D．最大值小于U_m，而频率仍为f

9. 难度：中等

如图所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T₁和理想降压变压器T₂向远处用户供电，输电线的总电阻为R．T₁的输入电压和输入功率分别为U₁和P₁，它的输出电压和输出功率分别为U₂和P₂；T₂的输入电压和输入功率分别为U₃和P₃，它的输出电压和输出功率分别为U₄和P₄．设T₁的输入电压U₁一定，当用户消耗的电功率变大时，有（ ）

A．U₂减小，U₄变大
B．U₂不变，U₃变小
C．P₁变小，P₂变小
D．P₂变大，P₃变大

10. 难度：中等

在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀强磁场B₁中，线框平面与磁场垂直，圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒ab，导体棒与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场B₂中，该磁场的磁感应强度恒定，方向垂直导轨平面向下，如图甲所示．磁感应强度B₁随时间t的变化关系如图乙所示．0～1.0s内磁场方向垂直线框平面向下．若导体棒始终保持静止，并设向右为静摩擦力的正方向，则导体棒所受的静摩擦力f随时间变化的图象是图中的（ ）

A．
B．
C．
D．

11. 难度：中等

如图所示，绝缘杆两端固定带电小球A和B，轻杆处于水平向右的匀强电场中，不考虑两球之间的相互作用．初始时杆与电场线垂直，将杆右移的同时顺时针转过90°，发现A、B两球电势能之和不变．根据如图给出的位置关系，下列说法正确的是（ ）

A．A一定带正电，B一定带负电
B．A、B两球带电量的绝对值之比q_A：q_B=1：2
C．A球电势能一定增加
D．电场力对A球和B球都不做功

12. 难度：中等

光滑平行金属导轨M、N水平放置，导轨上放置着一根与导轨垂直的导体棒PQ．导轨左端与由电容为C的电容器、单刀双掷开关和电动势为E的电源组成的电路相连接，如图所示．在导轨所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）．先将开关接在位置a，使电容器充电并达到稳定后，再将开关拨到位置b．导体棒将会在磁场的作用下开始向右运动，设导轨足够长．则以下说法中正确的是（ ）

A．空间存在的磁场方向竖直向下
B．导体棒向右做匀加速运动
C．当导体棒向右运动的速度达到最大时，电容器的电荷量为零
D．导体棒运动的过程中，通过导体棒的电荷量Q＜CE

二、解答题

13. 难度：中等

多用电表是实验室和生产实际中常用的测量仪器．使用多用电表测某段导体的电阻．
（1）主要的操作过程分以下三个步骤，请填写第②步操作．
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“×10”；
②______；
③把红、黑表笔分别与导体的两端相接，读取导体的电阻．
（2）采用上述的操作步骤后，多用表的示数如图所示．则该段导体的电阻测量值为______Ω．

14. 难度：中等

有一个电阻R_x，其阻值大约为20Ω，现要更精确地测量其电阻，手边现有器材如下：
A．电源E（电动势12.0V，内阻0.5Ω）；
B．电压表（0～3～15V，内阻大于3kΩ）；
C．电流表（0～0.6～3A，内阻小于1Ω）；
D．滑动变阻器R₁（0～10Ω，2.0A）；
E．滑动变阻器R₂（0～1750Ω，0.3A）；
F．开关S和导线若干．
（1）滑动变阻器应选用______（选填“R₁”或“R₂”）．连接电路时，电压表的量程应选______V，电流表的量程应选______A．
（2）请在方框中画出实验电路图．

15. 难度：中等

某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时，发现里面除了一节1.5V的干电池外，还有一个方形的层叠电池．为了测定层叠电池的电动势和内电阻，实验室中提供如下器材：
A．电流表A₁（满偏电流l0mA，内阻10Ω）；
B．电流表A₂ （0～0.6～3A，内阻未知）；
C．滑动变阻器R（0～100Ω）；
D．定值电阻R（阻值990Ω）；
E．开关S与导线若干．
（1）该同学根据现有的实验器材，设计了如图所示的电路，请你按照电路图在图中完成实物连线

（2）该同学根据上述设计的实验电路测出多组数据，绘出如图所示的I₁一I₂图线（I₁为电流表A₁的示数，I₂为电流表A₂的示数），则由图线可似得到被测电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω．（保留两位有效数字）

16. 难度：中等

在水平放置的两块金属板AB上加不同电压，可以使从炽热的灯丝释放的电子以不同速度沿直线穿过B板中心的小孔O进入宽度为L的匀强磁场区域，匀强磁场区域的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．若在A、B两板间电压为U_O时，电子不能穿过磁场区域而打在B板延长线上的P点，如图所示．已知电子的质量为m，电荷量为e，并设电子离开A板时的初速度为零．
（1）求A、B两板间的电压为U时，电子穿过小孔O的速度大小v；
（2）求P点距小孔D的距离x；
（3）若改变A、B两板间的电压，使电子穿过磁场区域并从边界MN上的Q点射出，且从Q点穿出时速度方向偏离v方向的角度为θ，则AB两板间电压U为多大？

17. 难度：中等

如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直．金属线圈所围的面积S=200cm²，匝数n=1000，线圈电阻r=1.0Ω．线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R=4.0Ω．匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：
（1）在t=2.0s时刻，通过电阻R的感应电流的大小；
（2）在t=2.0s时刻，电阻R消耗的电功率；
（3）0～6.0s内整个闭合电路中产生的热量．

18. 难度：中等

静电喷漆技术具有效率高，浪费少，质量好，有利于工人健康等优点，其装置示意图如图所示．A、B为两块平行金属板，间距d=0.30m，两板间有方向由B指向A、电场强度E=1.0×10³N/C的匀强电场．在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的质量m=2.0×10-¹⁵kg、电荷量为q=-2.0×10^-16C，喷出的初速度v=2.0m/s．油漆微粒最后都落在金属板B上．微粒所受重力和空气阻力以及微粒之间的相互作用力均可忽略．试求：
（1）微粒落在B板上的动能；
（2）微粒从离开喷枪后到达B板所需的最短时间；
（3）微粒最后落在B板上所形成图形的面积．

19. 难度：中等

在真空中水平放置平行板电容器，两极板间有一个带电油滴，电容器两板间距为d，当平行板电容器的电压为U时，油滴保持静止状态，如图所示．当给电容器突然充电使其电压增加△U₁，油滴开始向上运动；经时间△t后，电容器突然放电使其电压减少△U₂，又经过时间△t，油滴恰好回到原来位置．假设油滴在运动过程中没有失去电荷，充电和放电的过程均很短暂，这段时间内油滴的位移可忽略不计．重力加速度为g．试求：
（1）带电油滴所带电荷量与质量之比；
（2）第一个△t与第二个△t时间内油滴运动的加速度大小之比；
（3）△U₁与△U₂之比．

20. 难度：中等

磁悬浮列车是一种高速运载工具，它由两个系统组成．一是悬浮系统，利用磁力使车体在轨道上悬浮起来从而减小阻力．另一是驱动系统，即利用磁场与固定在车体下部的感应金属线圈相互作用，使车体获得牵引力，图22就是这种磁悬浮列车电磁驱动装置的原理示意图．即在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN，轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B₁和B₂，且B₁和B₂的方向相反，大小相等，即B₁=B₂=B．列车底部固定着绕有N匝闭合的矩形金属线圈abcd（列车的车厢在图中未画出），车厢与线圈绝缘．两轨道间距及线圈垂直轨道的ab边长均为L，两磁场的宽度均与线圈的ad边长相同．当两磁场B_l和B₂同时沿轨道方向向右运动时，线圈会受到向右的磁场力，带动列车沿导轨运动．已知列车车厢及线圈的总质量为M，整个线圈的总电阻为R．
（1）假设用两磁场同时水平向右以速度v作匀速运动来起动列车，为使列车能随磁场运动，列车所受的阻力大小应满足的条件；
（2）设列车所受阻力大小恒为f，假如使列车水平向右以速度v做匀速运动，求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量；
（3）设列车所受阻力大小恒为f，假如用两磁场由静止开始向右做匀加速运动来起动列车，当两磁场运动的时间为t₁时，列车正在向右做匀加速直线运动，此时列车的速度为v₁，求两磁场开始运动到列车开始运动所需要的时间t．