朝阳区高三物理期末试题(2019.1)及答案 - 图文

北京市朝阳区2018～2019学年度第一学期期末统一检测

高三年级物理试卷

（考试时间90分钟 满分100分）

2019．1

本试卷共7页，考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效，考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

第一部分（选择题 共39分）

本部分共13小题，每小题3分，共39分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。把答案用2B铅笔填涂在答题卡上。 1．关于磁场中某一点磁感应强度的方向，下列说法正确的是 A．与一小段通电直导线所受磁场力的方向一致

B．与运动电荷所受磁场力的方向一致 C．与小磁针N极所受磁场力的方向一致 D．与小磁针S极所受磁场力的方向一致 2．下列现象可以用安培分子电流假说解释的是

A．运动电荷在磁场中受到磁场力 B．通电导线周围存在磁场

C．磁铁插入闭合线圈，线圈中产生电流 D．磁铁加热到一定温度，磁性会消失

3．如图所示，一个带正电的球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的P1和P2处。当小球N静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为θ1和θ2（θ2图中未标出）。则

A．小球N带正电，θ1>θ2 B．小球N带正电，θ1<θ2 C．小球N带负电，θ1>θ2 D．小球N带负电，θ1<θ2

4．一个固定电容器在充电过程中，两个极板间的电压u随电容器所带电荷量q的变化而变化。下面四幅图中，正确反映u和q关系的图像是

θ1 N M + P2 P1

A B C D

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5．如图所示，取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电。把

带正电荷的物体C移近导体A，再把A和B分开，然后移去C。则 A．A带正电，B带负电

B．A带负电，B带正电 C．A、B带同种电荷

D．A、B都不带电

6．在静电场中，将一带正电的点电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则

A．b点的电场强度一定比a点大 B．电场线方向一定从b指向a C．b点的电势一定比a点高 D．该点电荷的动能一定减小

7．如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向上滑动的过程中

A．电压表与电流表的示数都增大 B．电压表与电流表的示数都减小 C．电压表的示数增大，电流表的示数减小 D．电压表的示数减小，电流表的示数增大

8．如图所示，两根平行直导轨MN、PQ固定在同一水平面内，间距为L。导轨的左端接有电源E和开关S，导体棒ab垂直于导轨放置。空间存在斜向右上方的匀强磁场，其方向与轨道平面成θ角，且与导体棒ab垂直。闭合开关S，导体棒ab仍保持静止。已知通过导体棒的电流为I，则闭合开关S后，下列说法正确的是 A．导体棒所受的摩擦力小于ILB，方向水平向左 B．导体棒所受的摩擦力小于ILB，方向水平向右 C．导体棒所受的安培力小于ILB，方向水平向左 D．导体棒所受的安培力小于ILB，方向水平向右

9．如图1所示，一个矩形导线框放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的固定轴OO'以角速度??C

A B

πrad/s顺时针转动。若以线框平面与磁场方向垂直时（如图2）为计时起点，2并规定bc边中电流i的方向由b流向c时为正，则图3所示的四幅i-t图像正确的是

图1 图2

A B C D

图3

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10．在如图所示的电路中，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感

线圈，E为电源，R为滑动变阻器，S为开关。闭合开关后，发现A1比A2亮。自感线圈L的直流电阻为RL，此时滑动变阻器接入电路的电阻为R0。下列说法正确的是

A．R0?RL；断开开关S的瞬间，A2中的电流方向为a?b B．R0?RL；断开开关S的瞬间，A2中的电流方向为b?a C．R0?RL；断开开关S的瞬间，A2中的电流方向为a?b D．R0?RL；断开开关S的瞬间，A2中的电流方向为b?a

11．如图所示，空间中存在匀强电场和匀强磁场，电场和磁场的方向水平且互相垂直。一带

电微粒沿直线由a向b运动，在此过程中 A．微粒做匀加速直线运动 B．微粒的动量减小 C．微粒的电势能增加 D．微粒的机械能增加

12．如图所示，电压表由灵敏电流计G与电阻R串联而成。某同学在使用中发现一块电压

表的读数总比真实值偏大一点，若要校准，可采用的措施是 A．在电阻R上串联一个比其大得多的电阻 B．在电阻R上串联一个比其小得多的电阻 C．在电阻R上并联一个比其大得多的电阻 D．在电阻R上并联一个比其小得多的电阻

13．静电场方向平行于x轴，将一电荷量为?q的带电粒子在x?d处由

静止释放，粒子只在电场力作用下沿x轴运动，其电势能EP随x的变化关系如图1所示。若规定x轴正方向为电场强度E、加速度a的正方向，图2中的四幅示意图分别表示电势? 随x的分布、场强E随x的分布、粒子的加速度a随x的变化关系和粒子的动能Ek随x的变化关系，其中正确的是

图1

A B C D

图2

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第二部分（非选择题 共61分）

本部分共8小题，共61分。把答案填在答题卡相应的位置。 14．（4分）

实验室中某块多用电表的欧姆档有四个倍率，分别是“×1”、“×10”、“×100”和“×1k”。某同学利用该电表测量电阻时，采用欧姆档“×100”倍率测量，操作步骤正确，发现表头指针如图1所示，为了较准确地进行测量，应换到欧姆档“_________”倍率。更换倍率后，重新调零，再对电阻进行测量，表盘的指针如图2所示，则该电阻的测量值为_________Ω。

图1 图2

15．（5分）

某同学利用电流表和电压表测定电阻Rx的阻值，设计了图1和图2两个实验电路。已知电流表的内阻约0.125Ω，电压表的内阻约3kΩ，Rx的阻值约5Ω。

图1 图2

（1）为减小系统误差，应该选择的实验电路是______（选填“图1”或“图2”）。 （2）请从误差分析的角度，说明选择的理由：_______________________________

______________________________________________________________________

16．（9分）

某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验。已选用的器材有：电池组E（电动势3.0V）、小灯泡L（额定功率1W，额定电流0.5A）、电流表（0～0.6A）、开关和导线若干。

（1）实验中电压表应选用______；滑动变阻器应选用______。（选填相应器材前的字母）

A．电压表（0～3V） B．电压表（0～15V） C．滑动变阻器（0～5Ω） D．滑动变阻器（0～50Ω）

（2）该同学设计了如图1所示的实验电路。图2是实验器材实物图，图中已连接了部分

导线。请根据图1所示的实验电路，补充完成图2中实物间的连线。

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（3）实验得到小灯泡L的伏安特性曲线如图3所示。现将小灯泡L接入如图4所示的

电路。已知电源电动势E?3.0V、内阻r?1.0?，R0?5.0?，闭合开关S，小灯泡消耗的功率P=________W（结果保留两位有效数字）。

17．（6分）

如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1:n2?4:1。原线圈接电压为u?2202sin100πt（V）的交流电源，副线圈接R?27.5?的电阻。电流表和电压表可

视为理想电表。求：

（1）副线圈中电压表的示数U； （2）原线圈中电流表的示数I。

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18．（6分）

如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v从P点垂直于磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，经历半个圆周，从Q点射出磁场。不计带电粒子所受重力。求：

（1）P、Q两点间的距离d；

（2）粒子从P点运动到Q点所用的时间t。

19．（7分）

如图所示，真空中有一对水平放置的平行金属板，金属板间的电压为U，长度为L，间距为d。一带正电的粒子以速度v0沿平行于板面的方向射入平行金属板间，并从另一侧射出。已知带电粒子的质量为m，电荷量为+q。金属板间的电场可看做匀强电场，不计带电粒子所受重力。

（1）带电粒子射出平行金属板时速度v的大小；

（2）在带电粒子通过平行金属板的过程中，电场力所做的

功W。

20．（9分）

如图1所示的电路，电源的电动势为E、内阻为r，R为变阻箱，电流表可视为理

想电表。闭合开关S，改变变阻箱R的阻值，电流表的示数I随之变化。

（1）当变阻箱的阻值为R1时，求电流表的示数I1。 （2）以

11为纵坐标，R为横坐标，在图2中画出变阻箱阻值R变化过程中?R图像的II示意图，并分别说明图线与纵轴交点和图线斜率的物理意义；

（3）在金属导体中，自由电子定向移动形成电流。已知自由电子在导线内定向移动速率

的数量级为10?5m/s，但实际上，闭合开关S后，电路中几乎瞬间就形成了电流，请说明理由。

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21．（15分）

对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。

如图所示，固定于同一水平面内的光滑、平行长直金属导轨处于竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接有定值电阻。粗细和材质均匀的金属杆MN在与其垂直的水平恒力作用下，在导轨上匀速向右运动；金属杆MN始终与导线框形成闭合电路，其长度恰好等于平行轨道的间距，导轨电阻不计。

（1）已知匀强磁场的磁感强度为B，金属杆MN的长度为L，速度为v。

a．请通过法拉第电磁感应定律推导证明，金属杆MN切割磁感线产生的电动势

E?BLv。

b．请结合电源电动势定义式推导证明，金属杆MN切割磁感线产生的电动势

E?BLv。

（2）已知定值电阻的阻值为R，金属杆MN的电阻为r，水平恒力为F，某段时间内，

金属杆MN向右运动距离为x。

a．请结合能量守恒定律，求这段时间内金属杆MN上产生的热量Q；

b．经典物理学认为，在金属导体中，定向移动的自由电子频繁地与金属离子发生

碰撞，把定向移动的动能不断传递给金属离子，使金属离子的热振动加剧，因而导体的温度升高。在考虑大量自由电子的统计结果时，电子与金属离子的碰撞结果可视为导体对电子有连续的阻力。

展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子的运动模型，并在此基础

上求这段时间内金属杆MN上产生的热量Q。

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高三年级物理参考答案

2019．1

第一部分（选择题 共39分）

本部分共13小题，每小题3分，共39分。 题号 答案 1 C 2 D 3 A 4 A 5 B 6 C 7 C 8 A 9 A 10 B 11 D 12 B 13 D 第二部分（非选择题 共61分）

本部分共8小题，共61分。把答案填在答题卡相应的位置。 14．（4分）

×10…………………………………………………………………………………… （2分） 100…………………………………………………………………………………… （2分）

15．（5分）

（1）图2……………………………………………………………………………… （2分） （2）若采用图1所示电路，R测?Rx?RA，相对误差?图2所示电路，R测?

R测?RxRx?RA?2.5%；若采用RxR测?RxRxRVRx，相对误差???0.17%。可见图2

Rx?RVRxRx?RV所示电路的误差较小。 ……………………………………………………… （3分）

16．（9分）

（1）A……………………………………… （2分） C……………………………………… （2分） （2）答案如答图1所示 ………………… （2分） （3）0.27~0.33 …………………………… （3分）

17．（6分）

解：（1）由题意可知，原线圈电压的有效值U1?220V。

设副线圈电压的有效值为U2，则有

U1n1? U2n2n2U1?55V …………………………………… （3分） n1答图1

所以电压表的读数U?U2?物理试卷第 8 页（共 11 页）

（2）副线圈中电流的有效值I2? 因为

I1n2? I2n1U2?2.0A R 所以电流表的读数I?I1?18．（6分）

n2I2?0.5A……………………………………… （3分） n1解：（1）设带电粒子做匀速圆周运动的轨迹半径为r。根据牛顿第二定律有

v2 qvB?m

rmv 所以 r?

qB 所以 d?2r?2mv……………………………………………………… （3分） qB （2）粒子做圆周运动的周期 T?2πr2πm? vqB1πm 所以 t?T?……………………………………………………… （3分）

2qB

19．（7分）

解：（1）平行金属板间匀强电场场强E?U d在平行金属板的方向，带电粒子以速度v0做匀速直线运动，则有

t?L v0 在垂直金属板的方向，带电粒子做初速度为零的匀加速运动，根据牛顿第二定律有

qEqU ?mmdqUL 所以 v??at?

mdv0 a?q2U2L2 所以 v?v?v?v?222…………………………………… （4分）

mdv0202?20 （2）根据动能理可求得，电场力所做的功

1212q2U2L2 W?mv?mv0?…………………………………… （3分） 2222md2v0

20．（9分）

解：（1）根据闭合电路欧姆定律有

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I1?E………………………………………………………… （3分） R1?r （2）U-I图像如答图2所示。图像与纵轴交点的坐标值为

斜率为

r1?，EI短1。…………………………………………… （3分） E （3）闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了电场，在电场

的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流。………………… （3分）

21．（15分）

解：（1）a．在?t时间内，金属杆MN的位移x?v??t

闭合电路面积的变化量是?S?Lx?Lv??t

则穿过闭合电路的磁通量的变化量是???B??S?BLv??t

根据法拉第电磁感应定律有E?答图2

??（3分） ?BLv………………………………

?tb．金属杆MN切割磁感线时，MN相当于电源，由右手定则可以判断M为正极，N为负极。

因为金属杆MN的运动，自由电子受到沿金属杆方向洛的伦兹力（分力）f1的作用，f1充当非静电力。设自由电子的电荷量为e，则有f1?evB。

在自由电子由N定向移动到M的过程中，f1做的功W?f1L?evBL，所以导线MN切割磁感线产生的电动势E?W?BLv………………………… （3分） e （2）a．设电阻R上产生的热量为QR，根据能量守恒定律有Fx?QR?Q 又因为

QRR? QrFxr ………………………………………………………… （4分） R?r b．设磁场的磁感强度为B，金属杆MN的长度为L，则金属杆MN切割磁感线产 所以 Q?生的电动势E?BLv，所以金属杆MN两端的电势差UMN? 金属杆MN中的电场可视为匀强电场，其场强E场? 自由电子在金属杆MN中所受的电场力Fe?eE场?BLvR R?rUMNBvR ?LR?reBvR R?r 因为金属杆MN的运动，自由电子受到沿金属杆方向的洛伦兹力（分力）f1?evB 因为金属杆中的电流不变，所以可假设自由电子以速度u相对导线做匀速直

线运动。假设导体对每个电子的阻力都为f阻。在沿金属杆MN的方向，根据

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牛顿第二定律有f1?(Fe?f阻)?0，即evB? 所以

eBvR?f阻?0 R?rf阻?evBr R?revBrrvtrx?NeuB?NeuB R?rR?rR?r 设MN中自由电荷的数量为N，这段时间为t，则自由电子克服f阻做的总功 W克?Nf阻ut?Nut 因为自由电子以速度u相对导线做匀速直线运动，所以自由电子受到垂直金属

杆MN方向的洛伦兹力（分力）f2?euB，则有金属杆MN所受的安培力

pFA?Nf2?NeuB

取金属杆MN为研究对象，根据牛顿第二定律有FA?F 所以 W克?rFx R?rr Fx………………………………………… （5分）

R?r 由题意可知：Q?W克?

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牛顿第二定律有f1?(Fe?f阻)?0，即evB? 所以

eBvR?f阻?0 R?rf阻?evBr R?revBrrvtrx?NeuB?NeuB R?rR?rR?r 设MN中自由电荷的数量为N，这段时间为t，则自由电子克服f阻做的总功 W克?Nf阻ut?Nut 因为自由电子以速度u相对导线做匀速直线运动，所以自由电子受到垂直金属

杆MN方向的洛伦兹力（分力）f2?euB，则有金属杆MN所受的安培力

pFA?Nf2?NeuB

取金属杆MN为研究对象，根据牛顿第二定律有FA?F 所以 W克?rFx R?rr Fx………………………………………… （5分）

R?r 由题意可知：Q?W克?

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