北京市海淀区2005—2006高三第一学期期末练习物理

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北京市海淀区2005—2006学年度高三年级第一学期期末练习

物 理 试 卷

一、本卷共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，

有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。把你认为正确答案的代表字母填写在题后的括号内。

1．某电场的分布如图1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EA、EB、EC，电势分别为?A、?B、?C，关于这三点的电场强度和电势 的关系，以下判断中正确的是

（ ）

A．EAEB, ?A>?C B

C．EA>EB, ?A

2．图2所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L上标有“6V 12W”字样，电动机线 圈的电阻RM=0.50Ω。若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是

A．电动机的输入功率为12W B．电动机的输出功率为12W C．电动机的热功率为2.0W D．整个电路消耗的电功率为22W

（ ）

3．如图3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

（ ）

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?U2 R

2U2D．通过初级线圈的电流I1?

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4．两根通电的长直导线平行放置，电流分别为I1和I2， 电流的方向如图4所示，在与导线垂直的平面上有 a、b、c、d四点，其中a、b在导线横截面连线的延 长线上，c、d在导线横截面连线的垂直平分线上。 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．图5是一火警报警电路的示意图。其中R3为用 半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏 材料的电阻率随温度的升高而增大。值班室的显 示器为是路中的电流表，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、报警器两端的电太U的变化情况是 （ ） A．I变大，U变小 B．I变小，U变大

C．I变小，U变小 D．I变大，U变大

6．如图6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．如图7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

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nBl2?B．线圈中的感应电流为

RC．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．如图8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．如图9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8.0J B．电势能增加24J

C．机械能减少24J D．机械能增加48J 10．如图10（甲）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uab随时间t的变化 情况可能是图10（乙）中的

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二、本题共3小题，共14分。按照要求作图或将正确答案填在题中的横线上。

11．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．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11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．有一个纯电阻用电器，其电阻约为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地大。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RA为0.50Ω； 电压表：量程10V，内阻RV为10kΩ； 滑动变阻器：最大电阻值为5.0Ω； 开关一个、导线若干。

（1）在右边的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U，考虑到电表内阻引起的系统

误差，则用测量量及电表内阻计算用电器电阻值的表达式 为 。

三、本题包括7小题，共56分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。

只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 14．（7分）如图12所示，在虚线MN的上方存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向内，质子和α

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粒子以相同的速度v0由MN上的O点以垂直MN且垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，再分别从MN上A、B两点离开磁场。已知质子的质量为m，电荷为e，α粒子的质量为4m，电荷为2e。忽略带电粒子的重力及质子和α粒子间的相互作用。求： （1）A、B两点间的距离。

（2）α粒子在磁场中运动的时间。 15．（7分）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13所示。在ab棒上施加水平拉力F使其以10m/s的水平速度向右匀速运动。设金属导轨足够长。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．（8分）如图14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）

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17．（8分）如图15（甲）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，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，磁场的磁感应强度随按如图15（乙）怕示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为 e?nBmS2?2?cost，其中Bm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TT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）在磁感强度变化的0~

T的时间内， 4通过小灯泡的电荷量。

18．（8分）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16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。

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（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．（9分）如图17（甲）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17（乙）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v0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U0的最大值。

（3）电子在荧光屏上分布的最大范围。

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20．（9分）如图18所示，在空间存在这样一个磁场区域，以MN为界，上部分的均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=2B0，方向均垂直纸面向内，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，某时刻该离子分解成为带电荷的粒子A和不带电的粒子B，粒子A质量为m、带电荷q，以平行于界线MN的速度向右运动，经过界线MN时的速度方向与界线成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。 （1）P、Q两点间距离。 （2）粒子B的质量。

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参考答案

一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，

有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。把你认为正确答案的代表字母填写在题后的括号内。

1．B 2．AC 3．CD 4．AB 5．D 6．CD 7．BC 8．AC 9．A 10．CD 二、本题共3小题，共14分。按照要求作图或把答案填在题中的横线上。 11．5.95×104；（2分） 串。（1分） 12．（1）

I1U2?I2U1U?U2；（2分） 1；（2分）（2）偏小。（1分）

I1?I2I2?I1URv。（2分）

IRv?U13．（1）如答图1；（2分） （2）0~6.4；（2分） （3）R??

三、本大题包括7小题，共56分。解答应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤。 只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题的答案必须明确写出数值和单位。 14．（7分） 解：（1）质子进入磁场做半径为R1的匀速圆周运动，洛仑滋力提供向心力，根据牛顿第二定律，

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2v0mv0ev0B?m,R1?.…………………………（2分）

R1Be

质子离开磁场时到达A点，O、A间的距离d1?2R1?2mv0.………………（1分） Be

同理，α粒子在磁场中做圆周运动的半径为R2?2mv0，α粒子离开磁场时到达B点， Be

O、B间的距离d2?2R2?4mv0，则A、B两点间的距离d?d2?d1?2mv0.…（2分） BeBe （2）α粒子在匀强磁场中运动周期为T?

则α粒子在磁场中运动的时间为t?2?R24?m， ?v0Be15．（7分）解：（1）根据电磁感应定律，金属棒ab上产生的感应电动势为

T2?m?.…………………………（2分） 2BeE?BLv?3.0V,……………………………………（1分）

根据闭合电路欧姆定律，通过R的电流I? 金属棒两端的电压U=E－Ir=2.5V.………………………………………………（1分）

（2）由于ab杆做匀速运动，拉力和磁场对电流的安培力大小相等，即

F?BIL?0.15N.…………………………………………………………（2分） （3）根据焦耳定律，电阻R上消耗的电功率P=I2R=1.25W.…………………（2分）

E?0.50A.……………………（1分） r?R16．（8分）解：（1）滑块沿斜面滑下的过程中，受到的滑动摩擦力f??(mg?qE)cos37?，

设到达斜面底端时的速度为v1，根据动能定理

(mg?qE)h?fh1?mv12，…………………………（2分）

sin37?2解得v1?2.4m/s.………………………………………………（1分）

（2）滑块第一次与挡板碰撞后沿斜面返回上升的高度最大，设此高度为h1，根据动能定理，

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?(mg?qE)h1?f

h11??mv12，…………………………（2分）

sin37?2代入数据解得h1?0.10m.……………………………………（1分）

（3）滑块最终将静止在斜面底端，因此重力势能和电势能和减少等于克服摩擦力做的功，

即等于产生的热能，Q?(mg?qE)h?0.96J.……………………（2分）

17．（8分）解：（1）因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中

产生交变电流的周期为T=3.14×10－2s.

所以线圈中感应电动势的最大值为Em?2?nBmS/T?8.0V……………………（2分）

（2）根据欧姆定律，电路中电流的最大值为

Im?Em?0.80A R?r通过小灯泡电流的有效值为I?Im/2?0.402A，…………………………（1分） 小灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88W………………………………………………（2分）

（3）在磁感应强度变化的1~1/4周期内，线圈中感应电动势的平均值E?nS

通过灯泡的平均电流I??B ?tEnS?B……………………………………（1分） ?R?r(R?r)?tnS?B?4.0?10?3C.………………………………（2分） R?r通过灯泡的电荷量Q?I?t?18．（8分）解：（1）当通过金属棒的电流为I2时，金属棒在导轨上做匀加速运动，设加速度为a，根据牛顿第

二定律，BdI2??mg?ma,………………………………（1分）

设金属棒到达NQ端时的速率为v，根据运动学公式，v?2aL，……………（1分）

2由以上两式解得：v?2(BdI2??mg)L.……………………………………（2分）

mU1，设金属棒在导轨上运动的时间为t， I1- 11 -

（2）当金属棒静止不动时，金属棒的电阻r?版权所有，请勿转载！

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电流在金属棒中产生的热量为Q，根据焦耳定律，Q=I22rt，…………………（2分） 根据运动学公式，L?2Q?I2vt，将（1）的结果代入，争得 2U1I12Lm.………（2分）

BdI2??mgT1?， 2219．（9分）解：（1）t=0时刻进入两板间的电子先沿OO′方向做匀速运动，即有v0

而后在电场力作用下做类平抛运动，在垂直于OO′方向做匀加速运动，设到达B、D

1eU0T2eU0l2端界面时偏离OO′的距离为y1，则y1?.………………（2分） ()?22md28mdv0 t=T/2时刻进入两板间的电子先在T/2时间内做抛物线运动到达金属板的中央，而后做匀速直线运动到

达金属板B、D端界面。设电子到达金属板的中央时偏离OO′的距离为y2，将此时电子的速度分解为沿OO′

方向的分量v0与沿电场方向的分量vE，并设此时刻电子的速度方向与OO′的夹角为θ，电子沿直线到达金属

?，则有y2?板B、D端界面时偏离OO′的距离为y2??y2eU0Ty2v1eU0T2； (),tan??E??2md2v0mdv02l/23eU0l2??解得y2.……………………………………………………（1分） 28mdv0??1:3。…………………………………………………（1分） 因此，y1:y2（2）在t=(2n+1) T/2(n=0, 1,2……)时刻进入两板间的电子在离开金属板时偏离OO′的距离最大，因此为使

??所有进入金属板间的电子都能够飞出金属板，应满足的条件为y224d2mv0U0?。…………………………………………（2分） 23eld，解得板间电太的最大值2（3）设t?nT(n?0,1,2?）时刻进入两板间的电子到达荧光屏上的位置与O′点的距离为Y1；t=(2n+1)T/2(n=0,1,2……)时刻进入两板间的电子到达荧光屏上的位置与O′点的距离为Y2?，电子到达荧光屏

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??上分布在?Y?Y2?Y1范围内. 当满足y2系，得到

d的条件时，△Y为最大。根据题中金属板和荧光屏之间的几何关2tan???Y1?y1Y2?y2?,……………………………………………………（1分） lld………（2分） 3??y1?因此电子在荧光屏上分布的最大范畴为?Y?Y2?Y1?y220．（9分）

解：（1）粒子A在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛仑滋力提供向心力，设粒子A的速度为v0，在MN上方运动半径为R1，运动周期为T1，根据牛顿第二定律和圆周运动公式，

2v0qv0B1?m,

R1解得 R1?mv0mv02?R1?m?,T1??,………………………………（2分） qB12qB0v0qB0同理，粒子A在MN下方运动半径R2和周期T2分别为：

R2?mv0mv02?m。 ??2R1;T2?qB2qB0qB0粒子A由P点运动到MN边界时与MN的夹角为60°，如答图2所示，则有 R1－h=R1cos60° 得到：R1=2h，R2=4h。

PQ间的距离为d=2R2sin60°－2R1sin60°=23h。………………………………（3分）

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（2）粒子A从P点到Q点所用时间为 t?221?m22?m5?m，………………………………（1分） T1?T2???633qB03qB03qB0 设粒子B的质量为M，从P点到Q点速度为v

v?d/t?63hqB0，……………………………………………………（1分）

5?m由R1?2h?mv0得到mv0?4qB0h, 2qB0解得:M?103?m.…………（2分） 9根据动量守恒定律mv0?Mv?0,

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