2005-2006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

某电场的分布如图所示，带箭头的实线为电场线，虚线为等势面．A、B、C三点的电场强度分别为E_A、E_B、E_C，电势分别为φ_A、φ_B、φ_C，关于这三点的电场强度和电势的关系，以下判断正确的是（ ）

A．E_A＜E_B，φ_B=φ_C
B．E_A＞E_B，φ_A＞φ_B
C．E_A＞E_B，φ_A＜φ_B
D．E_A=E_C，φ_B=φ_C

2. 难度：中等

如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L标有“6V 12W”字样，电动机线圈的电阻R_M=0.5Ω．若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是（ ）
A．电动机的输入功率是12W
B．电动机的输出功率是12W
C．电动机的热功率是2W
D．整个电路消耗的电功率是22W

3. 难度：中等

如图所示，理想变压器的初级线圈接交流电源，次级线圈接阻值为R的负载电阻．若与初级线圈连接的电压表V₁的示数U₁，与次级线圈连接的电压表V₂的示数为U₂，且U₂＜U₁，则以下判断中正确的是（ ）

A．该变压器输入电流与输出电流之比为U₁：U₂
B．该变压器输入功率与输出功率之比为U₂：U₁
C．通过负载电阻R的电流I₂=
D．通过初级线圈的电流I₁=

4. 难度：中等

两根通电的长直导线平行放置，电流大小I₁＞I₂，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，其中a、b在导线横截面连接的延长线上，c、d在导线横截面连接的垂直平分线上．则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是（ ）

A．a点
B．b点
C．c点
D．d点

5. 难度：中等

如图是一火警报警电路的示意图．其中R₃为用某种材料制成的传感器，这种材料的电阻率随温度的升高而增大．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器．当传感器R₃所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（ ）
A．I变大，U变小
B．I变小，U变大
C．I变大，U变大
D．I变小，U变小

6. 难度：中等

如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有a、b两点，已知a、b两点在同一竖直平面但在不同的电场线上．一个带电小球在重力和电场力作用下由a点运动到b点，在这一运动过程中，以下判断中正确的是（ ）

A．该带电小球的动能可能不变
B．该带电小球运动的轨迹一定是直线
C．该带电小球做的一定是匀变速运动
D．该带电小球在a点的速度可能为零

7. 难度：中等

如图所示，一正方形线圈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′观察，线圈沿逆时针方向针转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻力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．线圈中的感应电流为
C．穿过线圈的磁通量为0
D．穿过线圈磁通量的变化率为0

8. 难度：中等

如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略．R₁和R₂是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈．开关S原来是断开的．从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R₁的电流I₁和通过R₂的电流I₂的变化情况是（ ）
A．I₁开始较大而后逐渐变小
B．I₁开始很小而后逐渐变大
C．I₂开始很小而后逐渐变大
D．I₂开始较大而后逐渐变小

9. 难度：中等

如图所示，在绝缘的水平面上方存在着匀强电场，水平面上的带电金属块在水平拉力F作用下沿水平面移动．已知金属块在移动的过程中，外力F做功32J，金属块克服电场力做功8.0J，金属块克服摩擦力做功16J，则在此过程中金属块的（ ）

A．动能增加8.0 J
B．电势能增加24 J
C．机械能减少24 J
D．机械能增加48 J

10. 难度：中等

如图所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P，线圈P与电流表构成闭合回路．若在t₁至t₂这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下（即为由c经电流表至d），则可以判断出线圈M两端的电势差u_ab随时间t的变化情况可能是（ ）

A．
B．
C．
D．

二、填空题

11. 难度：中等

某同学在进行电阻测量时，需要将一块满偏电流为50μA、阻值为800Ω的小量程电流表G改装成量程为3V的电压表，则需要选择一个阻值为    Ω的电阻与这一电流表     （选填“串”、“并”）联．

12. 难度：中等

在用电压表和电流表测电源的电动势和内电阻的实验中，采用如图所示的电路．闭合开关后，当滑动变阻器R的滑动触头处于某一位置时，电流表和电压表的读数分别为I₁和U₁；改变滑动变阻器的滑动触头位置后，电流表和电压表的读数分别为I₂和U₂．
（1）若忽略电流表和电压表的电阻对实验的影响，则由测量得到的数据计算电源的电动势E的表达式为E=    ，计算电源内阻r的表达式为r=    ．
（2）若考虑到电流表和电压表自身电阻对测量结果的影响，所得到的电源电动势E的测量值与真实值相比较，是偏大还是偏小？答：    ．

13. 难度：中等

有一个纯电阻用电器的电阻约为20Ω，试设计一个能较精确地测量该用电器电阻的电路，要求使该用电器两端的电压变化范围尽可能大．可选用的器材有：
电源：电动势为8V，内电阻为1.0Ω
电流表：量程0.6A，内阻R_A为0.50Ω
电压表：量程10V，内阻R_V为10kΩ
滑动变阻器：最大电阻值为5.0Ω
开关一个、导线若干．
（1）在方框内画出实验电路图；
（2）用该电路可以使用电器两端的电压变化范围约为    V；
（3）若实验中在用电器正常工作的状态下电流表的示数为I，电压表的示数为U，考虑到电表内阻的影响，用测量量及电表内阻计算用电器正常工作时电阻值的表达式为    ．

三、解答题

14. 难度：中等

如图所示，在虚线MN的上方存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里．质子和α粒子以相同的速度v由MN上的O点进人磁场区域，v与MN和磁场方向均垂直．最后它们分别从MN上的P、Q两点离开磁场．已知质子的质量为m，电荷量为e，α粒子的质量为4m，电荷量为2e，不计两粒子的重力和它们之间的相互作用力，求：
（1）P、Q两点间的距离；
（2）α粒子在磁场中的运动时间．

15. 难度：中等

两根平行光滑金属导轨MN和PQ水平放置，其间距为0.60m，磁感应强度为0.50T的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R=5.0Ω，在导轨上有一电阻为1.0Ω的金属棒ab，金属棒与导轨垂直，如图所示．在ab棒上施加水平拉力F使其以10m/s的速度向右匀速运动．设金属导轨足够长，导轨电阻不计．求：
（1）金属棒ab两端的电压．
（2）拉力F的大小．
（3）电阻R上消耗的电功率．

16. 难度：中等

如图所示，在倾角θ=37°的绝缘面所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E=4.0×10³N/C，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板．质量m=0.20kg 的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端与挡板相碰后以碰前的速率返回．已知斜面的高度h=0.24m，滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.30，滑块带电荷q=-5.0×10^-4C．取重力加速度g=10m/s²，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求：
（1）滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小．
（2）滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高度．
（3）滑块从开始运动到停下来的整个过程中产生的热量Q．（计算结果保留2位有效数字）

17. 难度：中等

如图所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n=100匝，总电阻r=1.0Ω，所围成矩形的面积S=0.040m²，小灯泡的电阻R=9.0Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=nB_mScos t，其中B_m为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：
（1）线圈中产生感应电动势的最大值；
（2）小灯泡消耗的电功率；
（3）在磁感应强度变化的0～时间内，通过小灯泡的电荷量．

18. 难度：中等

在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ，导轨间距为d，导轨和电路的连接如图所示．在导轨的MP端放置着一根金属棒，与导舅垂直且接触良好．空间中存在竖直向上方向的匀强磁场，磁感应强度为B．将开关S₁闭合，S₂断开，电压表和电流表的示数分别为U₁和I₁，金属棒仍处于静止状态；再将开关S₂闭合，电压表和电流表的示数分别为U₂和I₂，金属棒在导轨上由静止开始运动，运动过程中金属棒始终与导轨垂直．设金属棒的质量为m，金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ．忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势，重力加速度为g．求：
（1）金属棒到达NQ端时的速度大小．
（2）金属棒在导轨上运动的过程中，电流在金属棒中产生的热量．

19. 难度：中等

如图1所示，长为l、相距为d的两块正对的平行金属板AB和CD与一电源相连（图中未画出电源），B、D为两板的右端点．两板间电压的变化如图2所示．在金属板B、D端的右侧有一与金属板垂直的荧光屏MN，荧光屏距B、D端的距离为l．质量为m、电荷量为 e的电子以相同的初速度v从极板左边中央沿平行极板的直线OO′连续不断地射入．已知所有的电子均能够从金属板间射出，且每个电子在电场中运动的时间与电压变化的周期相等．忽略极板边缘处电场的影响，不计电子的重力以及电子之间的相互作用．求：

（1）t=0和t=T/2时刻进入两板间的电子到达金属板B、D端界面时偏离OO′的距离之比．
（2）两板间电压U的最大值．
（3）电子在荧光屏上分布的最大范围．

20. 难度：中等

如图所示，在空间存在这样一个磁场区域：以MN为界，上部分的匀强磁场的磁感应强度为B₁，下部分的匀强磁场的磁感应强度为B₂，B₁=2B₂=2B，方向均垂直纸面向里，且磁场区域足够大．在距离界线为h的P点有一带负电荷的离子处于静止状态，某时刻离子分解成为带电粒子A和不带电粒子B，粒子A质量为m、带电荷q，以平行于界线MN的初速度向右运动，经过界线MN时速度方向与界线成60°角，进入下部分磁场．当粒子B沿与界线平行的直线到达位置Q点时，恰好又与粒子A相遇．不计粒子的重力．求：
（1）P、Q两点间距离．
（2）粒子B的质量．