2024北京大興高三（上）期末物理試卷含答案

2024北京大興高三（上）期末

物理

2024.1

本試卷共8頁，100分?？荚嚂r長90分鐘?？忌鷦?wù)必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無效。考試

結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。

第一部分

本部分共14題，每題3分，共42分,在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。

1.圖1所示，原來不帶電的金屬導(dǎo)體MN固定在絕緣支架上，在其兩端下面都懸掛著金屬驗電箔。若使帶

負電的金屬球A靠近導(dǎo)體的M端，看到的現(xiàn)象是N（.）M月

A.只有M端驗電箔張開，且M端帶正電A~11~A

B.只有N端驗電箔張開，且N端帶正電JLJI

C.M、N兩端的驗電箔都張開，且M、N兩端都帶正電

圖1

D.”、N兩端的驗電箔都張開，且N端帶負電，M端帶正電

2.兩個分別帶有電荷量為-Q和+5Q的相同金屬小球（均可視為點電荷），固定在相距為r的兩處，它們

之間庫侖力的大小為尸，兩小球相互接觸后再放回原處，則兩球之間庫侖力的大小為

A5Fbfc竺D—

"16'5'5'5

3.如圖2所示，理想變壓器的原線圈接在u=220vlsinlOOirt（V）的交流電源上，副線圈接有R=11。的

負載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2:1,電流表、電壓表均為理想電表。下列說

法正確的是

A.原線圈的輸入功率為110WB.電流表的示數(shù)為20.0A

C.電壓表的示數(shù)約為110VD.副線圖輸出交流電的周期為0.01s

4.甲、乙兩個帶電粒子的電荷量和質(zhì)量分別為（-小機）、（q4機），它們先后經(jīng)過同一加速電場由靜止開

始加速后，由同一點進入同一偏轉(zhuǎn)電場，兩粒子進入時的速度方向均與偏轉(zhuǎn)

電場垂直，如圖3所示。粒子重力不計，則甲、乙兩粒子

A.進入偏轉(zhuǎn)電場時速度大小之比為1:2

B.在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間相同

C.離開偏轉(zhuǎn)電場時的動能之比為1:4

D.離開偏轉(zhuǎn)電場時垂直于板面方向偏移的距離之比為1:1

5.研究影響平行板電容器電容大小因素的實驗裝置如圖4所示。下列說法中

正確的是

A.實驗中，只將電容器b板向左平移，靜電計指針的張角變小

B.實驗中，只將電容器b板向上平移，靜電計指針的張角變大

圖4

C.實驗中，只在極板間插入有機玻璃板，靜電計指針的張角變大

D.實驗中，只增加極板帶電荷量，靜電計指針的張角變大，表明電容增大

6.在勻強磁場中，一個矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)心,〃

軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖5甲所示。產(chǎn)生的交變電壓隨時間變化的

圖像如圖5乙所示，則

A.t=0.005s時線框的磁通量變化率為零

B.t=0.01s時線框平面與磁場方向垂直-Kb

C.線框產(chǎn)生的交變電壓有效值為311V甲乙

圖5

D.線框產(chǎn)生的交變電壓頻率為100Hz

7.在垂直紙面的勻強磁場中，有不計重力的甲、乙兩個帶電粒子，在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，運動方向

和軌跡如圖6所示。則下列說法中正確的是

A.甲、乙兩粒子所帶電荷是異種電荷

B.該磁場方向一定是垂宜紙面向里

C.若甲、乙兩粒子的動量大小相等，則甲粒子所帶電荷量較大

D.若甲、乙兩粒子所帶電荷量及運動的速率均相等，則甲粒子的質(zhì)量較大

8.如圖7甲所示是某電場中的一條電場線，4、8是這條電場線上的兩點，一帶正電的粒子只在靜電力作用

下，沿電場線從A運動到及在這過程中，粒子的速度-時間圖像如圖7

乙所示，比較A、B兩點電場強度大小和電勢的高低，下列說法正確的是

A.EA=EB，eA>QBB.EA<EB，QA?B

C.EA=EB，QARBD.EQEB，(pA<(pn

9.如佟8所示，L是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為零，L、L2是兩個相同的燈泡。下列說法

正確的是

A.當開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時,L、L2同時發(fā)光，然后L2變得更亮，L,

逐漸變暗，最終熄滅

B.當開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時,L先發(fā)光，L2后發(fā)光，L亮度不變，L2

逐漸變暗，最終熄滅

C.當開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時,L立即熄滅，L2突然發(fā)光，再逐漸變暗，最終熄滅

D.當開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時，L2立即熄1滅，L突然發(fā)光，再逐漸變暗，最終熄滅

10.某同學(xué)用圖9所示裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素，將磁體從線圈中向上

勻速抽出時，觀察到靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。關(guān)于該實驗，下列說法中正確的

是

A.必須保證磁體勻速運動，靈敏電流計指針才會向右偏轉(zhuǎn)

B.若將磁體向上加速抽出，靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn)

C.將磁體的N、S極對調(diào)，并將其向上拍出，靈敏電流計指針仍向右偏轉(zhuǎn)

D.將磁體的N、S極對調(diào)，并將其向下插入，靈敏電流計指針仍向右偏轉(zhuǎn)

11.如圖10所示，真空中有等量異種點電荷+q、-q分別放置在M、N兩點，在M、N的連線上有對稱點a、

c,M、N連線的中垂線上有對稱點b、d,下列說法正確的是：,

A.在M、N連線的中垂線上，。點電勢最高

MA\CN

B.正電荷從b點沿M、N連線的中垂線移到d點的過程中，受到的靜電力先減小O\?

后增大id

C.正電荷在c點電勢能大于在a點電勢能圖io

D.正電荷在c點電勢能小于在a點電勢能

12.如圖11甲所示，電阻為5Q、匝數(shù)為100匝的線圈（圖中只畫了2匝）兩端4、8與電阻R相連,

R=95C。線圈內(nèi)有方向垂直于紙面向生的磁場，線圈中的磁通

量在按圖11乙所示規(guī)律變化。則下列說法不正確的是

A.A點的電勢低于8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圖11

D.0.1s時間內(nèi)非靜電力所做的功為2.5J

3.如圖12所示，平行板電容器與電源連接，下極板8接地，開關(guān)S閉合，一帶電油滴在電容器中的P點處于

靜止狀態(tài)。下列說法正確的是

A.保持開關(guān)閉合，4板豎直上移一小段距離，電容器的電容增大

B.保持開關(guān)閉合，4板豎直上移一小段距翦，P點的電勢將升高

C.保持開關(guān)閉合，A板豎直上移一小段距離過程中，電流計中電流方向向右

圖12

D.開關(guān)S先閉合后斷開，4板豎直上移一小段距離，帶電油滴向下運動

（2）用螺旋測微器測某金屬絲的直徑，示數(shù)如圖15所示，

則該金屬絲的直徑為mm。

（3）測量一段金屬絲電阻時所用器材和部分電路連線如圖

16所不，電流表0~0.6A,內(nèi)阻約0.1C,0-3A,內(nèi)阻約

0.010；電壓表0~3V,內(nèi)阻約3kC,0~15V,內(nèi)阻約15kC。

圖中的導(dǎo)線。端應(yīng)與（選填電流表”0.6”或

“3”）接線柱連接，b端應(yīng)與（選填電流表“」、

“0.6”或“3”）接線柱連接。開關(guān)閉合前，圖16中滑動變阻器

滑片應(yīng)置于（選填“左”或“右”）端。

（4）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，得到多組U和/數(shù)據(jù)。甲

同學(xué)由每組U、/數(shù)據(jù)計算電阻，然后求電阻平均值；乙同學(xué)

通過U—/圖像求電阻。則兩種求電阻的方法誤差較小的是（選滇“甲同學(xué)”或“乙同學(xué)”）。

（5）設(shè)被測金屬絲電阻為凡，金屬絲直徑為d,接入電路部分的長度為/,則計算該金屬絲電阻率的表達

式是P=（用題目給出的物理量符號表示）。

16.（10分）用圖17所示的電路圖測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。

（1）在下表中選出適當?shù)膶嶒炂鞑倪M行實驗。

A,電流表A］：0-0.6A,內(nèi)阻約0.1Q；-

B.電流表Az：0~3A,內(nèi)阻約0.01C；

C.電壓表Vi：0-3V,內(nèi)阻約3kd圖17

D.電壓表V2：0-15V,內(nèi)阻約15kQ；

E.滑動變阻器Ri：0~20Q；

F.滑動變阻器&：0-1000Q；

G.待測干電池：電動勢約為1.5V

H.開關(guān)，導(dǎo)線若干

實驗中電流表應(yīng)選用：電壓表應(yīng)選用：滑動變阻器應(yīng)選用

一:填器材前序號字母）。

（2）用筆畫線完成圖18中實物間的導(dǎo)線連接。

（3）甲司學(xué)在實驗中記錄了6組數(shù)據(jù)如下表所示，其中5組數(shù)據(jù)的對

應(yīng)點已經(jīng)標在坐標紙上，請標出余下一組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標點，在圖

19中畫出U-/圖線。

根據(jù)所畫圖線，可得出干電池的電動勢上=V。（保留3位

有效數(shù)字）

（4）甲司學(xué)認為若不考慮電壓表和電流表內(nèi)阻對實驗的影響，則電壓

圖19

表的讀數(shù)U與對應(yīng)的電流表的讀數(shù)/的比值C就等于干電池的內(nèi)阻；乙同學(xué)認為電壓表的讀數(shù)變化量

△U

△U與相對應(yīng)的電流表的讀數(shù)變化量A/的比值的絕對值才等于電源的右阻。請判斷哪位同學(xué)的觀點

~7J

是正確的，并說明你的判斷依據(jù)

17.（9分）圖20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=0.4m,磁感應(yīng)強度

8:1.0T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=9.6C,在導(dǎo)軌上有一金屬棒加，其電阻

r=0.4Q,金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，在"棒上施加水平拉力使其以速度v=1.0m/s向右勻速運動，設(shè)

金屬導(dǎo)軌足夠長.求:

(1)金屬棒時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢;

通過電阻R的電流大小和方向;

(3)金屬棒。、分兩點間的電勢差;

(4)拉力做功的功率。

N

XXXX5X

R------?V

pXXXXX

Q

b

圖20

18.（9分）如圖21所示，表面粗糙的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，間距占0.4m,與水平面夾角0=37。，導(dǎo)軌

上端接有定值電阻Ro=4C,電源電動勢E=3V,內(nèi)阻『2Q。導(dǎo)軌中間整個區(qū)域有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻

強磁場，磁感應(yīng)強度8=2.5T。閉合開關(guān)后，將一質(zhì)量m=0.2kg的導(dǎo)體棒而垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)體棒接入電

路中的電阻R=4Q,導(dǎo)體棒處于靜止狀態(tài)°導(dǎo)軌電阻不計，重力加速

Er

度取g=10m/s。sin370=0.6,8s37°=0.8。最大靜摩擦力等于滑動摩

擦力。

求:

（1）導(dǎo)體棒中的電流大小;

圖21

序號123456

電壓U(V)1.451.401.301.251.201.10

電流/（A）0.060.120.240.260.360.48

（2）導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的摩擦力大小和方向:

（3）導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)。

19.(10分)2023年是芯片行業(yè)重要的里程碑。中國會成為全球生產(chǎn)芯片的重要國家之一。離子注入是芯

片制造過程中一道重要的工序。圖22所示，是離子注入工作原理的示意圖，A處

的離子無初速的“飄入”加速電場，經(jīng)電場加速后從P點沿半徑方向進入半徑為r

，?

的圓形勻強磁場區(qū)域，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)，最后打在豎直放置的硅片上。離子的質(zhì)量為??

機、電荷量為4,加速電場的電壓為U,不計離子重力。求：:

(1)離子進入圓形勻強磁場區(qū)域時的速度大小v；=

(2)若磁場方向垂直紙面向外，離子從磁場邊緣上某點出磁場時，可以垂直打到：

硅片上，求圓形區(qū)域內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度為的大小。

(3)為了追求芯片的精致小巧，需要對硅片材料的大小有嚴格的控制。如圖23

所示，在距。點為2r處的硅片下端與磁場中心。在同一水平線上，硅片長為上

畛,要求所有離子都打到硅片上，求磁感應(yīng)強度8的取值范圍。

圖23

20.：12分）利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。

（1）如圖24甲所示，將一個半導(dǎo)體薄片垂直置于磁感應(yīng)強度為5的磁場中，在薄片的兩個側(cè)面。、b間

通以電流/時，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中能夠自由移動的電

荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是在c、，間產(chǎn)生霍爾電壓S/。已知半導(dǎo)體薄片的厚度為d,半

導(dǎo)體薄片的寬度為3假設(shè)半導(dǎo)體薄片元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為e的自由電子，薄片元件內(nèi)單位體積

中的自由電荷數(shù)〃，求

圖24

①薄片元件內(nèi)自由電荷定向移動的速率V：

②比較心、%的高低

③求c、/間產(chǎn)生的霍爾電壓UH。

（2）利用霍爾元件可以進行微小位移的測量，如圖24乙所示為利用霍爾元件制作的位移傳感器，將固定

有霍爾元件的物體置于兩塊磁性強弱相同、同極相對放置的磁體縫隙中，建立如圖24丙所示的空間坐標

系，保持沿“方向通過霍爾元件的電流/不變，當物體沿z軸方向移動時，由于不同位置處磁感應(yīng)強度8

不同，霍爾元件將在），軸方向的上、下表面間產(chǎn)生不同的霍爾電壓如，在c、f之間連接一個電壓表，當

霍爾元件處于中間位置時，磁感應(yīng)強度B為。，電壓表的示數(shù)為0,將該點作為位移的零點，在小范圍

內(nèi)，磁感應(yīng)強度B的大小和坐標z成正比（比例系數(shù)為A）,這樣就可以把電壓表改裝成測量物體微小位

移的儀表（位移傳感器）。

①推導(dǎo)薄片元件以/之間的電勢差與坐標z之間的定量關(guān)系并在圖25中定性畫出電勢差與坐標z之

間的圖像。

②若學(xué)可以反映該位移傳感器的靈敏度，則要提高該傳感器的靈敏度可采取哪些可行措施。

Lz

圖25

參考答案

第一部分（選擇題共42分）

本部分共14,題，每題3分，共42分.在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。

題號12345678910n121314

答案DCCDBBDACDDACA

第二部分（非選擇題共58分）

本部分共7題，共58分。

15.（8分）

17（9分）

（1）E=BLv=1.0x0.4x1.0V=0.4V（2分）

（2）Z=-^=—A=0.04A..............................................................（2分）

R+r10

DIM

（3）Uab=IR=^-R=0.04X9.6V=0.384V..........................................（2分）

R+r

（4）拉力功率等于電路熱功率/>=〃>空叱=譽W=0.016W……（3分）

R+r10

18.（9分）

（1）由閉合回路歐姆定律

E

R+r+凡

代入數(shù)值解得/=0.3A,..........................（3分）

（2）導(dǎo)體棒受到的安培力尸安=8/d=0.3N

導(dǎo)體棒沿斜面方向平衡，則

sin37=f+F安

代入數(shù)值解得戶0.9N

方向：平行導(dǎo)軌向上。.........................................（3分）

（3）導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的支持力

FN=/?/<?cos37

導(dǎo)體槎與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為〃，則

f=〃&=jumgcos37

代入數(shù)值解得"3=0.75..........................................................................（3分）

4

19.（10分）

（1）面子通過加速電場，由動能定理可知

qU=-mv2

變形得到

（3分）

（2）根據(jù)題意，畫出離子在磁場中運動的軌跡，如圖所示

由幾何關(guān)系知道，離子的軌跡半徑

由牛頓第二定律有

quBo

從而解得

_42qU,n

00-

qr

（3）根據(jù)題意，畫出離子在磁場中運動的軌跡，如圖所示。

離子打在硅片上端時，設(shè)磁感應(yīng)強度為B,NBOD=a,

由幾何關(guān)系知道，tana=二2r=立，a=30°,

2r2x3r3

NQO8=60°,NMOP=120°,NCOP=60°,NOCP=30°

設(shè)離子的軌跡半徑為R,tan300=r/R,R=后

由牛頓第二定律有

Dmu?

4皿=育

解得81二埠場...............................（2分）

V3（?r

離子打在硅片下端時，設(shè)磁感應(yīng)強度為與，由幾何關(guān)系知道,