北京市朝阳区2019-2020年高三上学期期末物理试卷

一、单选题

1. 难度：简单

以下与“1V”相等的是

A.1N·m/C B.1J/s C.1T·m/s² D.1Wb/C

2. 难度：中等

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

B.Q_左+Q_右一定等于Q'_左+Q'_右

C.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. 难度：简单

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

   

A.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. 难度：简单

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. 难度：简单

磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板A、B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.A、B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. 难度：中等

如图所示，平行板电容器极板与水平面成θ 角放置，充电后与电源断开。有一质量为m、电荷量为q的小球，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. 难度：中等

A、B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A、B两电热器的电流有效值之比为I_A∶I_B =3∶4

B.通过A、B两电热器的电流有效值之比为I_A∶I_B =

C.A、B两电热器的电功率之比为 P_A∶P_B =3∶2

D.A、B两电热器的电功率之比为 P_A∶P_B =5∶4

8. 难度：中等

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. 难度：中等

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10π 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10Hz

B.t=0时线圈中的电流方向为abcda

C.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. 难度：中等

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L₁不亮灯L₂亮，可能是由于L₁灯短路所致

11. 难度：中等

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. 难度：简单

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R₁和R₂两个变阻器按不同连接方式接入电路，R₁的最大阻值较大，R₂的最大阻值较小。则

A.图甲和图乙所示的电路都用R₁做粗调

B.图甲和图乙所示的电路都用R₂做粗调

C.图甲所示的电路用R₁做粗调，图乙所示的电路用R₂做粗调

D.图甲所示的电路用R₂做粗调，图乙所示的电路用R₁做粗调

13. 难度：中等

小红将量程为0～0.6A的电流表（表盘刻度共有30个小格），按照图示电路改装成较大量程的安培表，其中R₁和R₂阻值相等，都等于改装前电流表内阻的。则

A.将1、2接入电路时，安培表每一小格表示0.12A

B.将1、2接入电路时，安培表每一小格表示0.08A

C.将1、3接入电路时，安培表每一小格表示0.12A

D.将1、3接入电路时，安培表每一小格表示0.08A

14. 难度：中等

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（式中θ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滑过程中速率v、动能E_k、重力势能E_p、机械能E随时间t变化的图像一定错误的是

A.

B.

C.

D.

二、实验题

15. 难度：中等

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的长度为___________cm，直径为___________mm。

(2)已知待测金属丝的电阻值R_x约为5Ω。可供选择的器材有：

电源E：电动势3V，内阻约1Ω

电流表A₁：量程0～0.6A，内阻约0.125Ω

电流表A₂：量程0～3A，内阻约0.025Ω

电压表V₁：量程0～3V，内阻约3kΩ

电压表V₂：量程0～15V，内阻约15kΩ

滑动变阻器R₁：最大阻值5Ω，允许最大电流2A

滑动变阻器R₂：最大阻值1000Ω，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_x可减小偶然误差

16. 难度：中等

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.

(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

(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.

三、解答题

17. 难度：困难

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S₁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（S₁与S₂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m。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S₂距a 处的距离x_a；

（3）若S₂距b处的距离为x_b，且x_b=，求打在b处粒子的质量m_b（用m表示）。

18. 难度：中等

如图所示，在水平向右的匀强电场中，一根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θ的B点。已知小球所带的电荷量为q₀，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W；

（2）求A、B两点的电势差U_AB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，式中φ_C和φ_D分别为电场中C、D两点的电势；

第二种是利用比值法定义，即，式中q为检验电荷的电荷量，W_CD为检验电荷在电场中从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. 难度：困难

某研学小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m，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（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v₀，假设列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。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、缺点至少一种）。

20. 难度：困难

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，其中p₁和p₂表示两点磁荷的磁荷量，r是真空中两点磁荷间的距离，K_m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P₀的正点磁荷的磁场中，距该点磁荷为R₁处的磁场强度大小H₁。

（2）安培分子电流假说开启了近代磁学，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_x、电流为I_x的环形电流中心处的磁感应强度大小为，其中K_n为已知常量。

a．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m，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B₁。

b．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ω，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、直径为d的管道内，且dR。试证明：此管状电子群在地心处产生的磁感应强度大小B₂ ∝ω 。