2023-2024学年北京朝阳区高三期末物理试题及答案.pdf

第1页/共10页 2024 北京朝阳高三（上）期末 物 理 2024.1（考试时间 90 分钟 满分 100 分）第一部分第一部分 本部分共本部分共 14 题，每题题，每题 3 分，共分，共 42 分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1下列说法正确的是 A电场线和磁感线均客观存在 B静电场只能由静止的电荷产生，磁场只能由磁体产生 C感生电场是稳恒磁场产生的，电磁场是电场和磁场交替产生的 D电场和磁场是客观存在的，可以根据它们所表现出来的性质进行认识和研究 2下列传感器能够将力学量转换为电学量的是 3某无线充电装置的原理如图所示，该装置主要由供电线圈和受电线圈组成，可等效为一个变压器，从受电线圈输出的交流电经过转化装置变为直流电给电池充电。充电时，供电端接有()1220 2sin100Vut=的正弦交流电，受电线圈输出电压220VU=、输出电流24AI=，下列说法正确的是 A受电线圈输出电压的频率为 100Hz B供电线圈和受电线圈匝数比为 16:1 C充电时，供电线圈的输入功率为 80W D若供电端接 220V 直流电，也能进行充电 4如图所示，一对用绝缘柱支撑的金属导体 A和 B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的两金属箔是闭合的。现将一个带正电的导体球 C 靠近导体 A，如图所示。下列说法正确的是 A导体 A 下面的金属箔张开，导体 B 下面的金属箔仍闭合 B导体 A的部分正电荷转移到导体 B 上，导体 A带负电 C导体 A的电势升高，导体 B 的电势降低 D将导体 A、B 分开后，再移走 C，则 A带负电 5在如图所示电路中，电源内阻不可忽略，且有 r R1，导线电阻不计，电流表为理想电表。开关 S闭合A 光 敏 电阻 B 干 簧管 D 霍 尔 元件 C电阻应变片 第2页/共10页 后，在滑动变阻器 R2的滑动端由 a向 b 缓慢滑动的过程中，下列说法正确的是 A电流表的示数一定变大 B电源的输出功率一定变大 C变阻器的功率一定先变大后变小 D电容器 C 的电量一定先变大后变小 6如图所示，一束电子以垂直于磁感应强度 B 且垂直于磁场边界的速度 v 射入宽度为 d 的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为。根据上述信息不能求出 A电子的动能 B电子的比荷 C电子在磁场中运动的时间 D电子在磁场中运动的轨道半径 7有人认为在两个带电导体之间可以存在如图所示的静电场，它的电场线相互平行，间距不等。关于此“静电场”，下列说法正确的是 A该电场一定存在，是个特殊的匀强电场 B该电场一定存在，可以通过两个匀强电场叠加产生 C根据图中 a、b 两点电场强度方向相同，大小不同，可判断该电场不存在 D通过试探电荷沿不同路径从图中 a 点移动到 b点，电场力做功不同，可判断该电场不存在 8云室可以显示带电粒子的运动径迹。如图所示，某次实验中云室所在空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，铅板与磁场方向平行，细黑线表示某带电粒子穿过铅板前后的运动径迹。已知磁感应强度为 B，粒子入射的初速度为 v0，穿过铅板前后所带电荷量不变，轨道半径分别为 r1、r2。不计粒子的重力。下列说法正确的是 A粒子带负电 B粒子是从下向上运动穿过铅板的 C可以求出粒子穿过铅板后的速度大小 D可以求出铅板对粒子做的功 9如图所示，在盛有导电液体的水平玻璃皿中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极接电源的正极做“旋转液体实验”，其中蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁铁上方为 S 极。电源的电动势6VE=，限流电阻04.8R=。闭合开关 S 后，当导电液体旋转稳定时理想电压表的示数为 3.5V，理想电流表示数为 0.5A。则 A从上往下看，液体顺时针旋转 B液体消耗的电功率为 1.75W C玻璃皿中两电极间液体的电阻为 7 D电源的内阻为 0.5 10如图所示，竖直面内的正方形导线框，以某一初速度垂直进入水平向里的有界匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度，不计空气阻力。下列说法正确的是 云室 铅板 径迹 b a R1 C S R2 a b A r E 第3页/共10页 A线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B线框出磁场的过程中可能做匀减速直线运动 C线框在进和出的两过程中受到安培力的冲量一定相等 D线框在进和出的两过程中产生的焦耳热一定相等 11如图甲所示，金属棒 MN 垂直放置在两条相互平行的水平光滑长直导轨上，空间存在竖直向下的匀强磁场。若 t=0 时刻棒获得一定的初速度，且棒中电流的变化规律如图乙所示，取电流沿 M 指向 N 为正，4Tt=时刻棒的速度恰好为零。下列说法正确的是 A在 0T时间内，棒在导轨上做往复运动 B在 0T时间内，棒在导轨上一直向左运动 C在20T时间内，棒的加速度先增大后减小 D在434TT时间内，棒的速度先增大后减小 12如图所示，一平行板电容器间存在匀强电场，电容器的极板水平，两微粒 a、b所带电荷量大小分别为q1、q2，符号相反，质量分别为 m1、m2。使它们分别静止于电容器的上、下极板附近。现同时释放 a、b，它们由静止开始运动并计时，在随后的某时刻 t，a、b 经过电容器两极板间上半区域的同一水平面，如图中虚线位置，a、b 间的相互作用和重力均忽略。下列说法正确的是 A若 q1=q2，则 m1q2 D若 m1=m2，在 t 时刻 a的动量大小比 b 的小 13如图所示的电路称为“电荷泵”电路。D为二极管，具有单向导电性。C为电容器，L为电感线圈。电源的电动势为 E。开关 S 每闭合、断开一次，电容器 C 两端电压即提升一次。使开关 S 多次闭合、断开，在电容器 C 两端可以获得远远超出 E 的高压。关于此电路，以下说法正确的是 A开关 S断开后，电感线圈中有往复的交变电流 B开关 S断开后，电感线圈两端的电压始终等于电容器两端的电压 C电容器 C的上极板不断积累负电荷，下极板不断积累正电荷 D电感线圈匝数越多，电容器两端最终能够获得的电压值越大 14据 2023 年 8 月 25 日多家媒体报道，芬兰科学家证明，声音可在真空中传播。他们首次实现了让声波在两个晶体之间极小的真空传输。在最新实验中，研究人员将声音的振动波转化为物体之间电场内的涟漪，使声音在两个氧化锌晶体之间的真空中传输。氧化锌晶体是一种压电材料，这意味着当施加力或热时，其会产生电荷。因此，当把声音施加到其中一个氧化锌晶体上时，这个晶体会产生电荷，破坏附近的电场。如果该晶体与另一个晶体共享电场，那么这种干扰可在真空中从一个晶体传播到另一个晶体。这些干扰反映了声波的频率，因此接收晶体可将干扰变回真空另一侧的声音。但这些干扰不能传播超过单个声波波长甲 乙 a b 第4页/共10页 的距离，研究人员也表示，这种方法的可靠性并非 100%。在大多数情况下，声音并没有在两个晶体之间完全传播，但有时，声波的全部能量会 100%“跃过”真空。已知声音在氧化锌晶体中的传播速度数量级为103m/s。根据上述信息，下列判断正确的是 A声音通过真空在两个晶体之间传输时，会导致频率发生变化 B在两个晶体之间的真空中，可通过电磁波传播声音能量 C用上述晶体可以使频率为 1GHz（109Hz）的声波通过 10m的真空 D增加声音的强度，可以实现声音在真空中更远的两个晶体之间传播 第二部分第二部分 本部分共本部分共 6 题，共题，共 58 分。分。15（8 分）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。（1）如图甲所示，用螺旋测微器测得金属丝的直径 D=_mm；如图乙所示，用 20 分度游标卡尺测得金属丝的长度 L=_ mm。（2）某同学用多用表欧姆“10”挡粗测金属丝的电阻，发现指针偏转角度过大，需要进行调整。下列实验步骤正确的操作顺序为_（填各实验步骤前的字母）。A将选择开关置于“1”位置 B将选择开关置于“OFF”位置 C将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 D将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆零点（3）某同学利用图丙所示电路，通过测绘小灯泡的 I-U 图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。在一次实验中，闭合开关后发现电流表有示数，电压表示数为零。关于电路的故障，下列说法正确的是 。A可能是小灯泡发生断路 B可能是小灯泡发生短路 C可能是变阻器的滑片处断路 16（10 分）某同学设计一个实验测量某金属丝（阻值约为几欧姆）的电阻率。甲 乙 丙 第5页/共10页 （1）应选用_（选填“甲”或“乙”）电路图测量该金属丝的电阻。（2）若通过测量可知，金属丝接入电路的长度为 L，直径为 D，通过金属丝的电流为 I，金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率=。（用题目所给字母表示）（3）伏安法测量电阻时，由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。针对（1）所选的电路图进行实验，测量金属丝的阻值为 R。若已知电压表的内阻为 RV，电流表的内阻为 RA，则电阻丝的阻值 Rx应该为_。（4）明明同学课后设计了如图丙所示的部分电路图，设想通过调节变阻器 R1的滑片在某一位置，再调节变阻器 R2，使两电压表的示数均为 U0，此时电流表的示数为 I0。请你说明需要满足哪些条件，利用00UI便可以算出 Rx的真实电阻值。17（9 分）如图所示是一个示波管工作原理示意图。电子经电压 U1加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量为 h，板长为 L。已知电子质量为 m，电荷量为 e，初速度不计。求：（1）电子进入偏转电场时速度的大小 v；（2）电子在偏转电场中运动的时间 t；（3）电子在通过偏转电场的过程中动量变化的大小p。18（9 分）如图所示，两平行金属导轨间的距离为 L，金属导轨所在的平面与水平面的夹角为，在导轨所在平面内分布着磁感应强度大小为 B、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势为 E、内阻为 r的直流电源。现把一个长度为 L、质量为 m的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好不发生滑动。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为 R，金属导轨的电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加丙 h U1 L 第6页/共10页 速度大小为 g。求：（1）导体棒中的电流 I；（2）t 时间内导体棒所受安培力的冲量 I冲；（3）导体棒与金属导轨间的动摩擦因数。19（10 分）一些电磁装置有相似相通的结构和原理。（1）如图 1甲所示，磁电式电流表的基本组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，使安装在轴上的线圈发生转动，指针与轴固定在一起，指针随之发生偏转。磁场沿辐向均匀分布，如图 1乙所示，设线圈共 n匝，垂直于纸面的边长为 l1，平行于纸面的边长为 l2，线圈垂直于纸面的边所在处磁感应强度大小为 B。a当线圈内通过的电流为 I时，求线圈垂直于纸面的一条边上受到的安培力大小 FA；b当线圈内无电流通过时，指针不发生偏转。拨动电流表指针，当指针角速度为 时，求穿过线圈的磁通量的变化率t。（2）在竖直向下的匀强磁场中，两根电阻不计的光滑平行金属轨道 MN、PQ 固定在水平面内。电阻不计的金属导体棒 ab 垂直于 MN、PQ 放在轨道上，与轨道接触良好。导体棒 ab 与一个电阻 r 连接构成闭合回路，在 ab棒上连接足够长的轻绳，绳下端悬挂一质量为 m的重物，如图 2甲所示，重物稳定下落时的速率为 v1。现将电阻 r 换成一内阻为 r 的电源接入电路中，如图 2 乙所示，悬挂的重物不变，重物稳定上升时的速率为 v2。重力加速度为 g。求图 2 乙中接入电源的电动势 E。图 1 甲 乙 图 2 第7页/共10页 20.（12 分）研究表明静电场中有如下一些重要的结论：均匀带电球壳（或球体）在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同；均匀带电球壳在空腔内部的电场强度处处为零；电场线与等势面总是垂直的，沿电场线方向电势越来越低。利用上述结论，结合物理思想方法可以探究某些未知电场的问题。（1）如图 1 所示，一个静止的均匀带正电球体，其单位体积的电荷量为，半径为 R，静电力常量为 k。a.在图 1 中求距球心 r 处电场强度的大小（分 E内、E外解答）；b.在图 1 球体中挖掉一个球心为 O 的小球体，如图 2所示。已知 OO=d，求空腔体内 OO连线上某点的电场强度大小。（2）一球壳均匀带有正电荷，O为球心，A、B 为直径上的两点，OAOB=。现垂直于AB将球壳均分为左右两部分，C 为截面上的一点，移去右半球壳，左半球壳所带电荷仍均匀分布，如图 3 所示。a.分析判断 O、C 两点电势关系；b.分析判断 A、B 两点的电场强度及电势的关系。A B C 图 3 RO图1图 1 图 2 RO图1 O 第8页/共10页 参考答案 第一部分共第一部分共 14 题，每题题，每题 3 分，共分，共 42 分。分。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 D C C D A A D C B C B D C B 第二部分共第二部分共 6 题，共题，共 58 分。分。15（8 分）（1）2.150 12.30 4 分（2）ADCB 2 分（3）B 2 分 16（10 分）（1）甲 2 分（2）ILUD42=2分（3）RRRRVV 2分（4）条件 1，两个电压表的内阻需要相同或者都可看为理想表 条件 2，电阻 R2的总阻值与 RA的阻值之和大于等于 Rx的阻值 4 分 17（9 分）（1）根据动能定理有2vmeU211=解得 meU12=v 3 分（2）根据 L=vt 解得 12eUmLt=3 分（3）电子沿电场力方向做匀加速直线运动221ath=，v=at 电子的动量变化大小p=mv=122meULh 3 分 18（9 分）（1）根据闭合电路欧姆定律得 rREI+=2 分（2）根据安培力的公式有 rRBLEBILF+=A 所以 第9页/共10页 rRBLEttFI+=A冲，方向沿导轨向上 3 分（3）对导体棒受力分析可知，其所受摩擦力可能沿斜面向上，如图所示。根据平衡条件有 NcosFmg=fAsinFFmg+=解得 rRmgBLE-cos）（tan+=当摩擦力沿斜面向下时，同理可得 tan-cos）（rRmgBLE+=4分 19（10 分）（1）a安培力大小为 1nBIlF=2 分 b由公式 E0=2nBl1v，结合221l=v 得 lnBlE210=再根据法拉第电磁感应定律tnE0=可得lBlt21=3 分（2）根据两次重物均做匀速运动可知，甲、乙电路中的电流大小相同，设为 I，甲图中单位时间内，重物下降减少的重力势能全部转化为电阻 r上的焦耳热 mgv1=I2r 乙图中单位时间内，电源做功等于电阻 r 上的焦耳热和重物重力势能增量 EI=I2r+mgv2 解得1211=Emgrv+vvv 5 分 20.（12 分）（1）a球外距球心 r处电场强度大小 32243QkREkrr=外 球内距离球心为 r处的电场强度 rkrQkE342=内 3 分 b将此带电体看做带+的完整大球体和带-的小球体的组合，在空腔体内 OO连线上任取一点，设其距离 O点为 r，FN G FA Ff 第10页/共10页 +在该点的电场强度大小为 rkE341=，方向向右-在该点的电场强度大小为 ）（342d-rkE=，方向向右 所以该点的电场强度为 dkEEE3421=+=方向向右 4 分（2）a由于球壳内部的场强为零，补全以后可知左右侧球壳在 C 点的合场强为零，因左右球壳的电场具有对称性，要想合场强为零只能是两部分球壳在 C 点的场强都是水平方向，则可以知道左侧球壳在 C 点的合场强水平向右，同理 OC 上其他点的场强都是水平向右，因此 OC 是等势线，两点电势相等。2 分 b将题中半球壳补成一个完整的球壳，且带电均匀，设左、右半球在 A 点产生的电场强度大小分别为 E1和 E2；由题干可知，均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则有 E1=E2 根据对称性，左右半球在 B 点产生的电场强度大小分别为 E2和 E1，且 E1=E2 在图示电场中，A 的电场强度大小为 E2，方向向右，B 的电场强度大小为 E1，方向向右，所以 A 点的电场强度与 B 点的电场强度相同 根据电场的叠加原理可知，在 AB 连线上电场线方向均向右，则从 A 到 B 电势降低，故 A 点电势高于B 点电势。3 分 说明：说明：用其他方法解答正确，给相应分数。