北京市密云區(qū)2020屆高三物理上學期期末考試試題含解析

PAGE17-北京市密云區(qū)2020屆高三物理上學期期末考試試題（含解析）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。把正確的答案填涂在答題紙上。1.如圖為某空間的電場線分布情況，M、N為電場中的兩個點，則下列說法正確的是（）A.M點的電場強度大于N點的電場強度B.M點的電勢高于N點的電勢C.把正電荷從M點移到N點的電場力做正功D.負電荷從N點由靜止釋放，將沿電場線運動到M點【答案】BC【解析】【詳解】A．電場線的疏密反映電場強度的相對大小，電場線越密，場強越大。由電場線的疏密可知，M點的場強小于N點的場強，故A錯誤；B．沿著電場線，電勢是降低的，所以M點的電勢高于N點的電勢，故B正確；C．正電荷在電勢高處電勢能大，則一個正點電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能，故把正電荷從M點移到N點電勢能減小，電場力做正功，故C正確；D．負電荷受力方向為電場線的切線方向，故不會沿電場線運動，故D錯誤。故選BC。2.科學家通過大量研究發(fā)現，定義某些物理量時具有一定的相似性。比如在研究電場強度時，在電場中某點放入一個試探電荷，其所受靜電力F與其電荷量q的比值反映了電場在該點的性質，叫做電場強度，其定義式為E=。請你判斷下列物理量符合這一定義方法的是（）A B. C. D.【答案】ABD【解析】【詳解】A．電勢與試探電荷的電勢能及電荷量無關，由電場本身性質決定，故是比值定義，故A正確；B．導體的電阻與加在兩端的電壓及流過的電流無關，由本身性質決定，故是比值定義，故B正確；C．電容器的電容與正對面積、板間距等有關，故不是比值定義，故C錯誤；D．磁場中的磁感應強度由本身決定，與電流元受力及電流元無關，故是比值定義，故D正確。故選ABD。3.如圖（甲）是某燃氣灶點火裝置的原理圖。轉換器將直流電壓轉換為圖（乙）所示的正弦交流電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上。變壓器原、副線圈的匝數分別為n1、n2，電壓表為交流電表。當副線圈電壓的瞬時值大于5000V時，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體。則下列說法正確的是（）A.當開關閉合后，交流電壓表示數為5VB.當開關閉合后，交流電壓表示數為2.5VC.n1：n2大于1000D.n1：n2小于1000【答案】BC【解析】【詳解】AB．根據圖乙得到原線圈電壓的最大值為5V，所以電壓表的示數為：故A錯誤B正確；CD．瞬時電壓大于5000V即火花放電；根據，且U1=5V，U2>5000V得到實現點火的條件是：故C正確D錯誤。故選BC。4.某同學為了探究感應電流產生的條件，做了以下實驗。如圖所示，線圈A通過變阻器和開關連接到直流電源上，線圈B的兩端連接到電流表上，把線圈A放在線圈B的里面，當合上開關瞬間，發(fā)現電流表指針向右偏了一下后回到中間位置。繼續(xù)進行下一步操作時，發(fā)現指針向左偏轉，則這個操作可能是（）A.將電源電壓增大 B.將開關斷開C.將線圈A拔出 D.將變阻器滑片向右滑動【答案】BC【解析】【詳解】把線圈A放在線圈B的里面，當合上開關瞬間，發(fā)現電流表指針向右偏了一下后回到中間位置，說明磁通量增大，指針向右偏轉，故指針向左偏轉，B線圈磁通量減小。A.將電源電壓增大，A線圈產生磁場增強，B線圈磁通量增大，故指針向右偏轉，故A錯誤；B．將開關斷開，A線圈產生磁場減小，B線圈磁通量減小，故指針向左偏轉，故B正確；C．將線圈A拔出，B線圈磁通量減小，故指針向左偏轉，故C正確；D．將變阻器滑片向右滑動，A線圈產生磁場增強，B線圈磁通量增大，故指針向右偏轉，故D錯誤。故選BC。5.某實驗小組將燈泡的燈絲p與小燈泡A和B連接在電路中，連接方式如圖所示。閉合開關后兩小燈泡均正常發(fā)光，用酒精燈給燈絲加熱，加熱時間較短。則下列關于實驗現象及其推論原因正確的是（）A.發(fā)現小燈泡A變暗、B變亮，原因是燈絲p的電阻變大了B.發(fā)現小燈泡A變亮、B變暗，原因是燈絲p的電阻變小了C.發(fā)現小燈泡A和B都變亮，原因是燈絲p電阻變大了D.發(fā)現小燈泡A和B都變暗，原因是燈絲p的電阻變小了【答案】A【解析】【詳解】閉合開關后兩小燈泡均正常發(fā)光，用酒精燈給燈絲加熱，金屬電阻率隨溫度升高而增大，燈絲電阻增大，外電路總電阻變大，回路電流減小，根據可知，路端電壓變大，故B燈電流變大，變亮；總電流減小，故A燈支路電流減小，A燈變暗。故選A。6.為了保護環(huán)境，減少燃油車的排放，新能源純電動汽車大量走進千家萬戶，電動汽車的充電問題變成了熱點話題。已知圖（甲）是某新能源汽車的銘牌、圖（乙）是某充電樁的銘牌。下列關于新能源汽車的說法正確的是（）A.AC表示交流電，DC表示直流電B.Ah是一種能量單位C.此充電樁的額定輸出功率為7040WD.利用此充電樁給該汽車充電至少需要的時間約為6.8小時【答案】ACD【解析】【詳解】A．AC表示交流電，DC表示直流電，故A正確；B．A是電流的單位，h是時間的單位，，故Ah是電量的單位，故B錯誤；C．此充電樁的額定輸出功率故C正確；D．利用此充電樁給該汽車充電至少需要的時間故D正確。故選：ACD。7.如圖所示，紙面內有半徑為R的圓形區(qū)域內存在垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為B，一束質子在紙面內以相同的速度射向磁場區(qū)域，質子的電量為q，質量為m，速度為，則以下說法正確的是（）A.對著圓心入射的質子，其出射方向的反向延長線一定過圓心B.對著圓心入射的質子，其在磁場中的運動時間最短C.所有質子都在磁場邊緣同一點射出磁場D.所有質子在磁場中的做圓周運動的半徑都相同【答案】ACD【解析】【詳解】首先可以確定朝著圓心射入的質子，其做勻速圓周運動的向心力由洛侖茲力提供：，將速度代入，解得：r=R那么由幾何關系知道該質子最后從O點的正下方C點射出磁場。再假設從任意點E水平射入的質子，其做勻速圓周運動的圓心為D，連接兩交點及兩圓心。由于DE∥OC，且DE=OC，則四邊形DEOC是平行四邊形，所以DC=OE=R所以從任意點E水平入射的質子也從O點的正下方C射出。A．由于磁場圓的半徑與質子軌跡圓的半徑相等，所以朝著圓心方向射入的質子，必從O點的正下方射出磁場，故A正確；B．質子在磁場中做圓周運動的速率v相同，質子運動軌跡越長，運動軌跡對應的弦長越短，質子的運動時間越短，對著圓心入射的質子運動軌跡對應的弦長不是最短，因此對著圓心入射的質子在磁場中的運動時間不是最短的，故B錯誤；C．上述已證明，所有質子均從圓心的正下方C點射出，故C正確；D．根據以上分析可知，所有質子在磁場中的做圓周運動的半徑都相同，故D正確。故選ACD。8.如圖所示，平行板電容器的AB板水平正對放置，B板接地（電勢為0）。在兩板間有一帶負電液滴恰好靜止不動，若A板向下移動，則下列判斷正確的是（）A.液滴向下運動 B.液滴仍靜止不動C.靜電計指針張角變小 D.此帶電液滴電勢能不變【答案】BCD【解析】【詳解】根據題意可知，電容器的電量不變。AB．若A板向下移動，板間距減小，根據、、可知，板間場強不變，液滴所受電場力不變，仍平衡，靜止不動，故A錯誤B正確；C．若A板向下移動，板間距減小，根據可知，電容變大，，板間電壓減小，靜電計指針張角變小，故C正確；D．B板接地（電勢為0），A板向下移動，板間場強不變，，液滴位置與下極板間的電勢差不變，故液滴位置電勢不變，電勢能不變，故D正確。故選BCD。9.如圖是研究自感現象的電路，L為自感系數足夠大的線圈，R為定值電阻，A1、A2為兩個完全相同燈泡，則下列說法正確的是（）A.閉合開關時，若電源E有內阻，燈泡A2將立即變亮，然后稍變暗些，最后穩(wěn)定B.閉合開關時，若電源E無內阻，燈泡A2將立即變亮，然后穩(wěn)定C.閉合開關時，無論電源E是否有內阻，燈泡A1將逐漸變亮最后穩(wěn)定D.開關斷開時，若線圈直流電阻等于定值電阻，則燈泡A2會閃亮一下，然后逐漸熄滅【答案】ABC【解析】【詳解】A．閉合開關時，若電源E有內阻，燈泡A2將立即變亮，因為電感線圈的感抗逐漸減小，故外電阻減小，干路電流增大，根據可知，路端電壓變小，燈A2和電阻R支路電壓變小，電流變小，燈A2逐漸變暗，當電路穩(wěn)定后，電感線圈無感抗，此時燈A2亮度穩(wěn)定，故A正確；B．閉合開關時，若電源E無內阻，路端電壓是電動勢不變，故燈泡A2將立即變亮，然后穩(wěn)定，故B正確；C．閉合開關時，無論電源E是否有內阻，由于電感線圈阻礙電流變化的作用，都會導致燈泡A1將逐漸變亮最后穩(wěn)定，故C正確；D．若線圈直流電阻等于定值電阻，兩支路電流相同，開關斷開時，電流均從原來大小的電流開始減小，故燈泡A2不會閃亮一下，故D錯誤。故選ABC。10.兩個電荷量為q1、q2的正負點電荷分別固定在x軸上的O、M兩點，在兩電荷連線上各點電勢隨x變化的關系如圖所示，其中A、N兩點的電勢均為零，ND段中C點的電勢最高。下列說法正確的是（）A.B.A、N兩點的電場強度均為零C.C點的電場強度為零D.將一正點電荷從D移到N的過程中，電場力先做正功后做負功【答案】AC【解析】【詳解】A．由圖知無窮遠處和A點的電勢均為0，根據沿著電場線電勢降低的性質，可得出：O點的電荷q1帶正電，M點電荷q2帶負電，又因為rOA＞rAM，根據點電荷的電勢分布關系可知：，故A正確；BC．因為該圖象的斜率等于場強E，則由圖象和數學知識可知，A、N兩點的電場場強不等于零，而C點電場強度為零。故B錯誤C正確；D．由于從D→N段中，電勢先升高后降低，正電荷的電勢能先增大后減小，根據功能關系可知，電場力先做負功后做正功。故D錯誤。故選：AC。二、本題共2小題，共15分。11.已知某靈敏電流計內阻rg＝100Ω，滿偏電流Ig＝3mA，要把它改裝成量程是3V的電壓表，應串聯(lián)一個______Ω的電阻，改裝后電壓表的內電阻為______Ω。【答案】(1).900(2).1000【解析】【詳解】[1]改裝成電壓表要串聯(lián)電阻分壓，阻值為：[2]改裝后電壓表的內電阻為12.在“測電源電動勢和內電阻”的實驗中，有同學設計了甲、乙兩套實驗方案如圖所示，已知電流表內阻和電源內電阻比較接近。（1）為提高電動勢和內電阻的測量精度，你認為_______（填甲或乙）方案更合理。（2）請根據你認為合理的測量方案完成實物圖的連接______。（3）某同學在實驗中測得多組電壓和電流值，得到如圖所示的電壓與電流關系圖線則該電源的電動勢E=____________V，內電阻r=____________Ω。（4）所測得的電源電動勢E和內電阻r的測量值與真實值相比較的情況是：E測_____E真；r測__________r真。（填“＞”，“＜”或）【答案】(1).乙(2).(3).1.5(4).1(5).＜(6).＜【解析】【詳解】(1)[1]已知電流表內阻和電源內電阻相比，不可忽略，為減小實驗誤差，應采用圖乙所示電路圖．(2)[2]根據電路圖連接實物圖(3)[3][4]由圖象可知，圖象與縱軸交點坐標值是1.5，則電源電動勢E=1.5V電源內阻(4)[5][6]伏安法測電阻相對于電源來說采用電流表外接法，由于電壓表分流作用，電流表測量值偏小，當外電路短路時，電流測量值等于真實值，電源的U-I圖象如圖所示，由圖象可知，電動勢測量值小于真實值，電源內阻測量值小于真實值。三、本題包括6小題，共55分。解答應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，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。13.如圖所示，一個正方形線圈邊長a＝0.5m，總電阻為R＝2Ω，當線圈以v＝4m/s的速度勻速通過磁感應強度B＝0.5T的勻強磁場區(qū)域時，線圈平面總保持與磁場垂直。若磁場的寬度b>a，如圖所示，求：（1）線圈進入磁場過程中感應電流的大小和方向；（2）線圈進入磁場瞬間，線框CD邊兩端的電壓UCD；（3）線框在穿過整個磁場過程中釋放的焦耳熱Q?！敬鸢浮浚?）0.5A，逆時針方向;（2）0.75V;（3）0.125J【解析】【詳解】（1）由法拉第電磁感應定律：E=BLv=1VI==0.根據右手定則判斷，電流逆時針方向。（2）根據歐姆定律可知UCD==0.75V（3）由焦耳定律可列式：Q=I2Rt，t=解得：Q=0.125J14.已知在氫原子內，氫原子核與電子之間的最短距離為5.3×10-11m。氫原子核與質子所帶的電荷量相同，為1.6×10-19C。電子帶負電，所帶的電荷量也是1.6×10-19C。質子質量為1.67×10-27kg，電子質量為9.1×10-31k，靜電力常量K為9×109N?m2/C2，萬有引力常量G為6.7×10-11N?m（1）請估算氫原子核與電子之間的庫侖力F庫的數量級；（2）請估算氫原子核與電子之間的萬有引力F萬的數量級；（3）根據你計算結果說明，研究微觀帶電粒子的相互作用時是否可以忽略萬有引力。【答案】（1）;（2）;（3）可以忽略【解析】【詳解】（1）根據題意可知（2）根據萬有引力公式可知（3）因為電荷間的庫侖力比萬有引力大的多，所以電荷間的萬有引力可以忽略。15.如圖所示，豎直放置的兩金屬板之間加一電壓U1，在其右側有兩個水平正對放置的平行金屬極板，板長為L，相距為d，兩極板間電壓為U2，從左極板靜止釋放一帶負電粒子，經加速后進入偏轉電場，粒子軌跡如圖。已知粒子的質量為m，電荷量為q，不計粒子的重力。求：(1)粒子穿越加速電場獲得的速度v1；(2)粒子在偏轉電場發(fā)生的側位移y；(3)粒子射出偏轉電場時偏轉角的正切值tanφ?！敬鸢浮?1)；(2)；(3)【解析】【詳解】（1）根據動能定理可知解得：（2）根據題意可知①加速度②運動時間③①②③聯(lián)立，將v1帶入得：（3）速度偏轉角④且⑤④⑤聯(lián)立16.對于同一物理問題，常?？梢詮暮暧^與微觀兩個不同角度進行研究，找出其內在聯(lián)系，從而更加深刻地理解其物理本質。如圖（甲）所示，水平放置的光滑金屬導軌接在電源上，電源內阻及導軌電阻不計。一個勻強磁場垂直向下穿過導軌平面。金屬導體棒ab垂直放在導軌上，且與導軌接觸良好。（1）已知金屬導軌寬L=0.2m，電源電動勢E=3V，磁感應強度B=1T，導體棒ab的電阻為R=6Ω，求閉合開關的瞬間導體棒受到的安培力的大小和方向；（2）為了研究安培力和洛倫茲力的關系，小強同學從微觀角度進行理想化的論證。如圖（乙）所示，若導體棒ab的有效長度為l，橫截面積為S，設棒內單位體積自由電子數為n，電子電荷量為e，自由電子定向移動的平均速率為v。a．試推導導體棒內電流I的微觀表達式；b．如果導體棒l所受的安培力為F，其中的每個電子受到的洛倫茲力都為，設導體棒l中的自由電子的總個數為N。試證明導體中N個電子受到洛倫茲力的矢量和等于宏觀上導體棒所受的安培力，即?！敬鸢浮浚?）0.1N；向右；（2）a．見解析b．見解析【解析】【詳解】（1）根據安培力的表達式可列，解得F=0．1N向右（2）a．根據電流的定義可列式：①②③①②③聯(lián)立可解得：b．根據安培力和洛倫茲力的表達式可列④⑤④⑤聯(lián)立可解得⑥將帶入⑥式17.有些物理問題雖然截然不同，但是簡化模型的方法卻很類似。（1）法拉第1831年做了一個銅盤實驗，如圖（甲）所示。使圓盤轉動，閉合電路中就有持續(xù)電流通過。圖乙所示為法拉第銅盤實驗的示意圖。銅質圓盤安裝在水平銅軸上，圓盤下半區(qū)域位于兩磁極之間，圓盤平面與磁感線垂直，兩銅片C、D分別與轉動軸和圓盤的邊緣接觸。某同學把圓盤C、D間的金屬部分簡化成一根長為L金屬棒，繞C點在垂直于磁場的平面內轉動，（如圖（丙）所示）。已知磁感應強度為B，圓盤以恒定的角速度ω順時針旋轉，忽略銅質圓盤電阻。已知電子的電荷量為e，不考慮電子間的相互作用。a．根據電動勢的定義，求出金屬棒產生的感應電動勢E的大小，并指出CD兩端電勢的高低;b．由于電子所受洛倫茲力f與離軸O的距離x有關，請根據分析畫出f-x圖像；（2）在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極，緊貼邊緣內壁放一個圓環(huán)形電極，并把它們與電池的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導電液體，例如鹽水。如果把玻璃皿放在磁場中（如圖丁所示），請寫出通電后電解液的運動情況，并通過理論推導說明該運動與哪些因素有關（至少寫出兩個因素）。【答案】（1）a．；D點電勢高；b．見解析；（2）見解析【解析】【詳解】（1）a．根據電動勢的推導式可列式：①②①②聯(lián)立解得D點電勢高。根據洛侖茲力表達式③④③④聯(lián)立解得圖像如圖所示（2）洛侖茲力⑤電流表達式⑥⑤⑥聯(lián)立解得電解液逆時針旋轉，旋轉速度與磁感應強度B，電壓U，離子密度ρ，和半徑L有關。18.我們熟知經典回旋加速器如圖（甲）所示，帶電粒子從M處經狹縫中的高頻交流電壓加速，進入與盒面垂直的勻強磁場的兩個D形盒中做圓周運動，循環(huán)往復不斷被加速，最終離開加速器。另一種同步加速器，基本原理可以簡化為如圖（乙）所示模型，帶電粒子從M板進入高壓縫隙被加速，離開N板時，兩板的電荷量均立即變?yōu)榱?，離開N板后，在勻強磁場的導引控制下回旋反復通過加速電場區(qū)不斷加速，但帶電粒子的旋轉半徑始終保持不變。已知帶