《2018.1北京市海淀區(qū)高三(上)期末物理試卷以及答案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018.1北京市海淀區(qū)高三(上)期末物理試卷以及答案（17頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2018北京市海淀區(qū)高三（上）期末 物 理 2018.1 說明：本試卷共8頁，共100分?？荚嚂r長90分鐘?？忌鷦?wù)必將答案寫在答題紙上，在試卷上作答無效。考試結(jié)束后，將本試卷和答題紙一并交回。 一、本題共10小題，每小題3分，共30分。在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項是正確的，有的小題有多個選項是正確的。全部選對的得3分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分。把你認為正確答案填涂在答題紙上。 1．放在絕緣支架上的兩個相同金屬球相距為d，球的半徑比d小得多，分別帶有q和-3q的電荷，相互作用力為F ?，F(xiàn)將這兩個金屬球接觸，然后分開，仍放回原處，則它們的相互作用力將為 A．引力且大小為3F B. 斥力且大小為F/3 C．斥力且大小為2F D. 斥力且大小為3F 2. 如圖1所示，用金屬網(wǎng)把不帶電的驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近金屬網(wǎng)，則下列說法正確的是　　 A．箔片張開 B．箔片不張開 C．金屬球帶電電荷足夠大時才會張開 D．金屬網(wǎng)罩內(nèi)部電場強度為零 3.如圖2所示的交流電路中，燈L1、L2和L3均發(fā)光，如果保持交變電源兩端電壓的有效值不變，但頻率減小，各燈的亮、暗變化情況為 A. 燈L1、L2均變亮，燈L3變暗 B. 燈L1、L2、L3均變暗 C. 燈L1不變，燈L2變暗，燈L3變亮 D. 燈L1不變，燈L2變亮，燈L3變暗 4.如圖3所示的電路中，閉合開關(guān)S，當滑動變阻器R的滑片P向上移動時，下列說法中正確的是 A.電流表示數(shù)變大 B.電壓表示數(shù)變小 C.電阻R0的電功率變大 D.電源的總功率變小 5.如圖4所示，理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝，副線圈匝數(shù)n2=220匝，交流電源的電壓u=220sin100πt(V)，電阻R=44Ω，電表均為理想交流電表。則下列說法中正確的是 A.交流電的頻率為50Hz B.電流表A1的示數(shù)為0.20A C.變壓器的輸入功率為88W D.電壓表的示數(shù)為44V 6. 圖5甲是洛倫茲力演示儀。圖5乙是演示儀結(jié)構(gòu)圖，玻璃泡內(nèi)充有稀薄的氣體，由電子槍發(fā)射電子束，在電子束通過時能夠顯示電子的徑跡。圖5丙是勵磁線圈的原理圖，兩線圈之間產(chǎn)生近似勻強磁場，線圈中電流越大磁場越強，磁場的方向與兩個線圈中心的連線平行。電子速度的大小和磁感應(yīng)強度可以分別通過電子槍的加速電壓和勵磁線圈的電流來調(diào)節(jié)。若電子槍垂直磁場方向發(fā)射電子，給勵磁線圈通電后，能看到電子束的徑跡呈圓形。關(guān)于電子束的軌道半徑，下列說法正確的是 圖5 A．只增大電子槍的加速電壓，軌道半徑不變 B．只增大電子槍的加速電壓，軌道半徑變小 C．只增大勵磁線圈中的電流，軌道半徑不變 D．只增大勵磁線圈中的電流，軌道半徑變小 7.如圖6所示， KLMN 是一個豎直的匝數(shù)為n的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強度為 B 的水平方向的勻強磁場中，線框面積為S，MN邊水平，線框繞豎直固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。當MN邊與磁場方向的夾角為 30時（圖示位置），下列說法正確的是 A．導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢的大小是nBSω/2 B．導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢的大小是3nBSω/2 C．線框中電流的方向是K→L→M→N→K D．線框中電流的方向是K→N→M→L→K 8．如圖7甲所示，在某電場中建立x坐標軸，一個電子僅在電場力作用下沿x軸正方向運動，經(jīng)過A、B、C三點，已知xC - xB = xB - xA 。該電子的電勢能Ep隨坐標x變化的關(guān)系如圖乙所示。則下列說法中正確的是 A．A點電勢低于B點電勢 B．A點的電場強度小于B點的電場強度 C．A、B兩點電勢差UAB等于B、C兩點電勢差UBC D．電子經(jīng)過A點的速率小于經(jīng)過B點的速率 9．如圖8甲所示，電阻為5Ω、匝數(shù)為100匝的線圈（圖中只畫了2匝）兩端A、B與電阻R相連，R=95Ω。線圈內(nèi)有方向垂直于紙面向里的磁場，線圈中的磁通量在按圖乙所示規(guī)律變化。則 A．A點的電勢小于B點的電勢 B．在線圈位置上感應(yīng)電場沿逆時針方向 C．0.1s時間內(nèi)通過電阻R的電荷量為0.05C D．0.1s時間內(nèi)非靜電力所做的功為2.5J 10.如圖9所示，李輝用多用電表的歐姆擋測量一個變壓器線圈的電阻，以判斷它是否斷路。劉偉為了使李輝操作方便，用兩手分別握住線圈裸露的兩端讓李輝測量。測量時表針擺過了一定角度， 李輝由此確認線圈沒有斷路。 正當李輝把多用表的表筆與被測線圈脫離時，劉偉突然驚叫起來，覺得有電擊感。下列說法正確的是 A．劉偉被電擊時變壓器線圈中的電流瞬間變大 B．劉偉有電擊感是因為兩手之間瞬間有高電壓 C．劉偉受到電擊的同時多用電表也可能被燒壞 D．實驗過程中若李輝兩手分別握住紅黑表筆的金屬桿，他也會受到電擊 二、本題共2小題，共15分。 11．（7分）某同學(xué)想測量一段導(dǎo)體的阻值。 （1）他先用多用電表進行初步測量，主要的操作過程分以下幾個步驟，請將第④步操作填寫完整： ①將紅、黑表筆分別插入多用電表的“＋”、“－”插孔；選擇電阻擋“10”； ②將紅、黑表筆短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向“0”； ③將紅、黑表筆分別與導(dǎo)體的兩端相接，發(fā)現(xiàn)指針示數(shù)接近“0”； ④選擇電阻擋_________(選填“100”或“1”)，將紅、黑表筆短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕調(diào)零后；重新將紅、黑表筆分別與導(dǎo)體的兩端相接，讀取導(dǎo)體的阻值。 （2）采用上述的操作步驟后，多用電表的指針位置如圖10所示。則該段導(dǎo)體的電阻測量值為 。 （3）為了比較精確地測量這個導(dǎo)體的電阻值，他采用伏安法繼續(xù)進行實驗測量，現(xiàn)有實驗器材如下： A．電源E（電動勢4.0V，內(nèi)阻約0.5Ω）； B．電壓表（0～3V，內(nèi)阻3kΩ）; C．電壓表（0～15V，內(nèi)阻15kΩ）； D．電流表（0～0.6A，內(nèi)阻0.1Ω） E．電流表（0～3A，內(nèi)阻0.02Ω）； F．滑動變阻器R1（0～50Ω，1.5A）； G．滑動變阻器R2（0～2000Ω，0.3A）； H．開關(guān)S和導(dǎo)線若干。 為了調(diào)節(jié)方便，測量準確，在實驗中，滑動變阻器應(yīng)選用 （選填序號字母）。連接電路時，電壓表應(yīng)選 （選填序號字母）、電流表應(yīng)選 （選填序號字母）。實驗電路應(yīng)采用圖11中的 （選填“甲”或“乙”）。 （4）若在上問中選用甲電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是 。（選填選項前的字母） A．電流表測量值小于流經(jīng)Rx的電流值 B．電流表測量值大于流經(jīng)Rx的電流值 C．電壓表測量值小于Rx兩端的電壓值 D．電壓表測量值大于Rx兩端的電壓值 12.（8分）某同學(xué)測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)有待測電池、電流表（量程0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）、電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ）、滑動變阻器（阻值0~10Ω，額定電流2A）、開關(guān)各一個、導(dǎo)線若干。為了防止實驗測量時數(shù)據(jù)過密（即要求電壓變化范圍相對大一些），另外還配有一個定值電阻R0（阻值為1Ω、額定功率為5W）。 U/V (1)請按照圖12甲設(shè)計的電路圖用筆畫線將圖乙實物電路圖補充完整。 (2)該同學(xué)按照要求連接好電路并進行實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了圖13所示的U－I圖像，則電源的電動勢E＝______V，電源內(nèi)阻r＝_____Ω。 （3）在上述實驗過程中存在系統(tǒng)誤差。在圖14所繪圖像中，虛線代表沒有誤差情況下，電壓表兩端電壓的真實值與通過電源電流真實值關(guān)系的圖像，實線是根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪出的圖像，則圖14中能正確表示二者關(guān)系的是 （選填選項下面的字母）。 三、本題包括6小題，共55分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。 13.（9分）兔兔15所示，兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ放置在水平面內(nèi)，其間距L=0.2m， 磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強磁場垂直軌道平面向下，兩導(dǎo)軌之間連接的電阻R=4.8Ω，在導(dǎo)軌上有一金屬棒ab，其電阻r=0.2Ω， 金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好， 如圖15所示，在ab棒上施加水平拉力使其以速度v=0.5m/s向右勻速運動，設(shè)金屬導(dǎo)軌足夠長。求： （1）金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢； （2）通過電阻R的電流大小和方向； （3）金屬棒a、b兩點間的電勢差。 14. （9分）如圖16所示，在沿水平方向的勻強電場中，有一長度l=0.5m的絕緣輕繩上端固定在O點，下端系一質(zhì)量m=1.010-2kg、帶電量q=2.010-8C的小球（小球的大小可以忽略）在位置B點處于靜止狀態(tài)，此時輕繩與豎直方向的夾角α=37，空氣阻力不計，sin37=0.6,cos 37 =0.8，g=10m/s2。 （1）求該電場場強大小； （2）在始終垂直于l的外力作用下將小球從B位置緩慢拉動到細繩豎直位置的A點，求外力對帶電小球做的功； （3）過B點做一等勢面交電場線于C點，論證沿電場線方向電勢φA>φC。 15（9分）． 示波器的核心部件是示波管，其內(nèi)部抽成真空，圖17是它內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化原理圖。它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。熾熱的金屬絲可以連續(xù)發(fā)射電子，電子質(zhì)量為m，電荷量為e。發(fā)射出的電子由靜止經(jīng)電壓U1加速后，從金屬板的小孔O射出，沿OO′進入偏轉(zhuǎn)電場，經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后打在熒光屏上。偏轉(zhuǎn)電場是由兩個平行的相同金屬極板M、N組成，已知極板的長度為l，兩板間的距離為d，極板間電壓為U2，偏轉(zhuǎn)電場極板的右端到熒光屏的距離為L。不計電子受到的重力和電子之間的相互作用。 （1）求電子從小孔O穿出時的速度大小v0； （2）求電子離開偏轉(zhuǎn)電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y； （3）若將極板M、N間所加的直流電壓U2改為交變電壓u=Umsint，電子穿過偏轉(zhuǎn)電場的時間遠小于交流電的周期T，且電子能全部打到熒光屏上，求電子打在熒光屏內(nèi)范圍的長度s。 16.（9分）電流天平可以用來測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小。測量前天平已調(diào)至平衡，測量時，在左邊托盤中放入質(zhì)量m1=15.0g的砝碼，右邊托盤中不放砝碼，將一個質(zhì)m0=10.0g，匝數(shù)n=10，下邊長l=10.0cm的矩形線圈掛在右邊托盤的底部，再將此矩形線圈的下部分放在待測磁場中，如圖18甲所示，線圈的兩頭連在如圖18乙所示的電路中，不計連接導(dǎo)線對線圈的作用力，電源電動勢E=1.5V，內(nèi)阻r=1.0Ω。開關(guān)S閉合后，調(diào)節(jié)可變電阻使理想電壓表示數(shù)U=1.4V時，R1=10Ω，此時天平正好平衡。g=10m/s2，求： （1）線圈下邊所受安培力的大小F，以及線圈中電流的方向； （2）矩形線圈的電阻R； （3）該勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小。 17. （9分）如圖19甲所示，圓盒為電子發(fā)射器，厚度為h，M處是電子出射口，它是寬度為d、長為圓盒厚度的狹縫。其正視截面如圖19乙所示，D為絕緣外殼，整個裝置處于真空中，半徑為a的金屬圓柱A可沿半徑向外均勻發(fā)射速率為v的低能電子；與A同軸放置的金屬網(wǎng)C的半徑為b。不需要電子射出時，可用磁場將電子封閉在金屬網(wǎng)以內(nèi)；若需要低能電子射出時，可撤去磁場，讓電子直接射出；若需要高能電子，撤去磁場，并在A、C間加一徑向電場，使其加速后射出。不考慮A、C的靜電感應(yīng)電荷對電子的作用和電子之間的相互作用，忽略電子所受重力和相對論效應(yīng)，已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e。 （1）若需要速度為kv (k >1) 的電子通過金屬網(wǎng)C發(fā)射出來，在A、C間所加電壓U是多大？ （2）若A、C間不加電壓，要使由A發(fā)射的電子不從金屬網(wǎng)C射出，可在金屬網(wǎng)內(nèi)環(huán)形區(qū)域加垂直于圓盒平面向里的勻強磁場，求所加磁場磁感應(yīng)強度B的最小值； 圖19 （3）若在C、A間不加磁場，也不加徑向電場時，檢測到電子從M射出形成的電流為I，忽略電子碰撞到C、D上的反射效應(yīng)和金屬網(wǎng)對電子的吸收，以及金屬網(wǎng)C與絕緣殼D間的距離，求圓柱體A發(fā)射電子的功率P。 18.（10分）電磁彈射技術(shù)是一種新興的直線推進技術(shù)，適宜于短行程發(fā)射大載荷，在軍事、民用和工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。我國已成功研制出用于航空母艦艦載機起飛的電磁彈射器。它由發(fā)電機、直線電機、強迫儲能裝置和控制系統(tǒng)等部分組成。 電磁彈射器可以簡化為如圖20所示的裝置以說明其基本原理。電源和一對足夠長平行金屬導(dǎo)軌M、N分別通過單刀雙擲開關(guān)K與電容器相連。電源的電動勢E=10V，內(nèi)阻不計。兩條足夠長的導(dǎo)軌相距L=0.1m且水平放置，處于磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面且豎直向下，電容器的電容C=10F?，F(xiàn)將一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.1Ω的金屬滑塊垂直放置于導(dǎo)軌的滑槽內(nèi)，分別與兩導(dǎo)軌良好接觸。將開關(guān)K置于a使電容器充電，充電結(jié)束后，再將開關(guān)K置于b，金屬滑塊會在電磁力的驅(qū)動下運動，不計導(dǎo)軌和電路其他部分的電阻，且忽略金屬滑塊運動過程中的一切阻力，不計電容充放電過程中該裝置向外輻射的電磁能量及導(dǎo)軌中電流產(chǎn)生的磁場對滑塊的作用。 （1）在電容器放電過程中，金屬滑塊兩端電壓與電容器兩極間電壓始終相等。求在開關(guān)K置于b瞬間，金屬滑塊的加速度的大小a； （2）求金屬滑塊最大速度v； （3）a.電容器是一種儲能裝置，當電容兩極間電壓為U時，它所儲存的電能A=CU2/2。求金屬滑塊在運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q； b.金屬滑塊在運動時會產(chǎn)生反電動勢，使金屬滑塊中大量定向運動的自由電子又受到一個阻力作用。請分析并計算在金屬滑塊運動過程中這個阻力所做的總功W。 物理試題答案 一、本題共10小題，每小題3分，共30分。在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項是符合題意的，有的小題有多個選項是符合題意的。全部選對的得3分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分。 題號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B BD D CD ABD D BD AD BCD B 二、本題共2小題，共15分。 11．（共7分）每空1分 （1） “1”；……1分 （2）8；……1分 （3）F……1分，B……1分，D……1分；甲 ……1分； （4）B……1分 圖2 12．（共8分） (1)如圖1或圖2所示……2分； (2)1.5V……2分, 0.6Ω……2分； ( 3)A……2分。 三、本題包括6小題，共55分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。 說明：計算題提供的參考解答，不一定都是唯一正確的。對于那些與此解答不同的正確解答，同樣得分。 13．（9分） （1）設(shè)金屬棒中感應(yīng)電動勢為E E=BLv………………2分 帶入數(shù)值得E=0.05V………………1分 （2）設(shè)過電阻R的電流大小為I I=ER+r ………………1分 帶入數(shù)值得I=0.01A，………………1分 方向：從M通過R流向P……………………1分 （3）設(shè)a、b兩點間的電勢差為U Uab=IR………………2分 帶入數(shù)值得Uab=0.048V………………1分 14．（9分） （1）帶電小球靜止，受到合力等于零，電場力與重力的關(guān)系是 Eq=mgtanα………………2分 E=mgqtanα 帶入數(shù)值計算得：E=3.75106N/C………………1分 （2）小球在外力作用下從B位置緩慢移動到A位置過程中，根據(jù)動能定理有 WF-Eqlsinα+mg(l-lcosα)=0………………1分 WF=mgqqlsinαtanα- mg(l-lcosα) ………………1分 帶入數(shù)值得：WF=1.2510-2J ………………1分 （3）方法1： 如圖，設(shè)一帶電量為+q電荷在電場力作用下由A點移動到C點，電場力做功為W （1分） W=qUAB=q(φA-φB) （1分） 因為W>0 所以φA>φC（1分） 方法2： 設(shè)帶電量為+q電荷放入A點，其電勢能為EPA，此電荷在電場力作用下從A點移到C點，電勢能為EPC，……………………1分 因為電場力做正功，所以EPA>EPC……………………1分 電場中A點的電勢為φA=EPAq，C點的電勢為φC=EPCq 所以，φA>φC,……………………1分 說明：其他方法正確均得分。 15．（9分） （1） ………………1分 ………………1分 （2）電子進入偏轉(zhuǎn)電場，水平方向做勻速直線運動，豎直方向做初速度為零的勻加速直線運動，設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間為t 水平方向： ………………1分 豎直方向： , F=Ee , ………………2分 ………………1分 （3）當交變電壓為最大值Um時，設(shè)電子離開交變電場時沿y軸上的速度為，最大側(cè)移量為ym；離開偏轉(zhuǎn)電場后到達熒光屏的時間為t1，在這段時間內(nèi)的側(cè)移量為y1 則 ym=Uml24U1d ……………………1分 vym=amt=Umeldmv0 , , =UmlL2dU1 ……………………1分 設(shè)電子打在熒光屏內(nèi)范圍的長度為s，則 s=2(ym+y1)=Uml2U1d(l+2L) …………………1分 說明：對于第3問，若直接用“二級結(jié)論”l2L+l2=ymym+y1，沒有推導(dǎo)過程，即使結(jié)果正確，也要減1分。 16．（9分） （1）天平兩側(cè)平衡，因此有 m1g= m0g+F ………………………………………1分 可得：F= m1g-m0g=0.05N…………………1分 F的方向豎直向下，根據(jù)左手定則可判斷出線框電流方向為順時針…………………1分 （2）線圈中電流的大小為：I=(E-U)/r=0.1A …………………1分 根據(jù)電路規(guī)律：U=I(R1+R) …………………1分 聯(lián)立兩式可得：R=4Ω…………………1分 （3）矩形線圈下邊所受安培力為：F=nBIl …………………2分 將數(shù)值代入可得： B=F/nIl=0.5T …………………（1分） 17．（9分） (1) 對電子經(jīng)CA間的電場加速時，由動能定理得 ………………1分 所需加速電壓為 U=k2-1mv22e……………… 2分 (2)電子在CA間磁場中做圓周運動時，其軌跡圓與金屬網(wǎng)相切時，對應(yīng)的磁感應(yīng)強度為BC。設(shè)此軌跡圓的半徑為r，則 ……………… 1分 解得 ……………… 1分 解得最小磁感應(yīng)強度為： ……………… 1分 (3)設(shè)時間t內(nèi)由M口射出的電子數(shù)為n I=net n=Ite……………… 1分 設(shè)時間t內(nèi)從A中發(fā)射的電子數(shù)為N N=n2πbhdh =2πbItde ……………… 1分 圓柱體A發(fā)射電子的功率為 P=N12mv2t=πbmIv2de……………… 1分 方法二： 設(shè)單位時間內(nèi)由M口射出的電子數(shù)為n 則 I=ne……………… 1分 設(shè)單位時間內(nèi)由A發(fā)射出的電子數(shù)為N 則N=n2πbd……………… 1分 圓柱體A發(fā)射電子的功率為 P=N12mv2=πbmIv2de……………… 1分 18．（10分） （1）開關(guān)K置于b瞬間，流過金屬滑塊的電流： I=Er …………1分 金屬滑塊受到安培力作用，由牛頓運動定律： BIL=ma，…………1分 a=BELmr=50 m/s2 …………1分 （2） 設(shè)金屬滑塊做加速運動到最大速度時兩端的電壓為U，電容器放電過程中的電荷量變化為Δq，放電時間為Δt，流過金屬滑塊的平均電流為I： 電容放電過程的電荷量變化Δq=C(E-U) …………1分 金屬滑塊速度最大時，其兩端電壓U=BLv 由電流定義有Δq=IΔt 在金屬滑塊運動過程中，由動量定理有BILΔt=mv-0 …………1分 聯(lián)立以上各式，可得：v=40m/s …………1分 方法二： 設(shè)任意時刻電路中的電流為i，取一段含此時刻的極短時間△t，最大速度為v，由動量定理得 BiL△t=mv-0…………1分 而 i△t=CE-CU…………1分 解得 v=40m/s…………1分 （3）a. 由U=BLv可知電容器兩端最終電壓U=2V 由能量守恒定律有 12CE2-12CU2=12mv2+Q…………1分 解得：Q=400J …………1分 b.因金屬滑塊做切割磁感線運動產(chǎn)生反電動勢，由此使滑塊中的自由電荷受到阻礙其定向運動的洛倫茲力f1（即阻力）；同時由于金屬滑塊中的自由電荷定向運動還使其受到洛倫茲力f2。金屬滑塊中的所有自由電荷所受f2的合力在宏觀上表現(xiàn)為金屬滑塊的安培力。 由動能定理可知安培力做功 WF=12mv2………1分 f1與f2的合力即洛倫茲力f不做功。所以金屬滑塊運動過程中阻力f1所做的總功 W=–WF =–80J…………1分 17