北京市朝阳区2022-2023学年高三上学期物理期末质量检测...

更新时间：2024-07-13 浏览次数：42 类型：期末考试

一、单选题

1. (2023高三上·朝阳期末) 下列说法正确的是（）

A . 物体所带电荷量一定是元电荷e的整数倍 B . 点电荷是一种理想化模型，其所带电荷量一定很小 C . 两点电荷间的静电力与它们间的距离成反比 D . 丝绸与玻璃棒摩擦后带正电，是因为玻璃棒给丝绸提供了正电荷

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2. (2023高三上·朝阳期末) 如图所示，是一个正弦式交变电流的波形图。则（）

A . 该交变电流的周期为5s B . 该交变电流的有效值为 $\text{[math]}$ C . 若将该电流通过10Ω的电阻时，1s内产生热量为500J D . 若将该电流输入匝数比为10：1的降压变压器，副线圈输出电流的最大值为1A

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3. (2023高三上·朝阳期末) 我国北斗导航系统所使用的电磁波频率约1561MHz；家用微波炉加热食物所使用的电磁波频率约2450MHz；家用WiFi所使用的电磁波频率约5725MHz。则家用WiFi所使用的电磁波（）

A . 不会产生偏振现象 B . 比微波炉所使用的电磁波更不容易产生明显的衍射现象 C . 与北斗导航所使用的电磁波叠加时将会产生干涉现象 D . 从一个房间穿越墙壁进入另一个房间时其频率会变化

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4. (2023高二上·北京市期中) 在一个等边三角形abc顶点b和c处各放入一个电荷量相等的点电荷时，测得a处的场强大小为E，方向与bc边平行，如图所示。拿走c处的点电荷后，则（）

A . a处场强大小仍为E，方向由a指向b B . a处场强大小为 $\text{[math]}$ ，方向由b指向a C . a处电势降低 D . a、c两点电势相等

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5. (2024高二上·月考) 如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈始终竖直向下加速运动，并始终保持水平。在位置B时N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B、C之间的距离相等，且都比较小。下列说法正确的是（）

A . 线圈在位置A时感应电流的方向为顺时针（俯视） B . 线圈在位置C时感应电流的方向为顺时针（俯视） C . 线圈在位置B时穿过线圈的磁通量最大 D . 线圈在位置C时的感应电流比在位置A时的大

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6. (2023高二上·北京市期中) 为避免闪电造成损害，高大的建筑物会装有避雷针。积雨云底层带负电，由于静电感应使得避雷针的尖端带上了正电。图中虚线为避雷针周围的等势面，且相邻等势面间的电势差相等。避雷针尖端正上方a、b两点的场强大小分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，电势分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。一带负电的雨滴竖直下落经过a、b两点。下列说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . 该雨滴从a下落至b的过程中，电势能逐渐减少 D . 若该避雷针某时刻开始放电，则放电电流从积雨云流向避雷针

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7. (2023高三上·朝阳期末) 电磁炉是目前家庭常用的炊具，具有无明火、无污染、高效节能等优点。某同学仿照电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是（）

A . 家用电磁炉工作时，利用其面板产生的涡流来加热食物 B . 家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷的导热性能较差 C . 简易电磁炉工作时，利用线圈产生的自感现象来加热水 D . 仅增大简易电磁炉交流电的频率，可以缩短水达到沸腾的时间

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8. (2023高三上·朝阳期末) 已知光敏电阻在没有光照射时电阻很大，并且光照越强其阻值越小。利用光敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路，电源电动势E、内阻r及电阻R的阻值均不变。当光照强度增强时，则（）

A . 电灯L变亮 B . 电流表读数减小 C . 电阻R的功率增大 D . 电源的输出功率一定增大

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9. (2023高二上·北京市期中) 甲、乙两个带电粒子的电荷量和质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，它们先后经过同一加速电场由静止开始加速后，由同一点进入同一偏转电场，两粒子进入时的速度方向均与偏转电场方向垂直，如图所示。粒子重力不计。则甲、乙两粒子（）

A . 进入偏转电场时的速度大小之比为1：2 B . 离开偏转电场时的动能之比为1：1 C . 在偏转电场中运动的时间相同 D . 离开偏转电场时的速度方向不同

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10. (2023高三上·朝阳期末) 如图所示，电阻不计的光滑平行金属导轨水平置于方向竖直向下的匀强磁场中，左端接一定值电阻R，电阻为r的金属棒MN置于导轨上，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。在t＝0时金属棒受到垂直于棒的水平恒力F的作用由静止开始运动，金属棒中的感应电流为i，所受的安培力大小为 $\text{[math]}$ ，电阻R两端的电压为 $\text{[math]}$ ，电路的电功率为P，下列描述各量随时间t变化的图像正确的是（）

A . B . C . D .

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11. (2023高三上·朝阳期末) 由电磁理论可知，半径为R、电流强度为I的单匝环形电流，其中心处的磁感应强度大小 $\text{[math]}$ ，其中k为已知常量。正切电流计是利用小磁针的偏转来测量电流的，如图所示，在一个竖直放置、半径为r、匝数为N的圆形线圈的圆心O处，放一个可以绕竖直轴在水平面内转动的小磁针（带有分度盘）。该线圈未通电时，小磁针稳定后所指方向与地磁场水平分量的方向一致。调整线圈方位，使其与静止的小磁针在同一竖直平面内。给线圈通上待测电流后，小磁针偏转了 $\text{[math]}$ 角。已知仪器所在处地磁场磁感应强度的水平分量的大小为 $\text{[math]}$ 。则（）

A . 待测电流在圆心O处产生的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ B . 待测电流在圆心O处产生的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ C . 待测电流大小为 $\text{[math]}$ D . 待测电流大小为 $\text{[math]}$

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12. (2023高三上·朝阳期末) 如图所示，若x轴表示时间，y轴表示速度，则该图线下的面积表示位移，直线AB的斜率表示物体在该时刻的加速度大小。若令x轴和y轴分别表示其它物理量，则可以反映在某种情况下相应物理量之间的关系。下列说法正确的是（）

A . 若电场方向平行于x轴，x轴表示位置，y轴表示电势，则直线AB的斜率表示对应位置处的电场强度大小 B . 若x轴表示时间，y轴表示穿过密绕螺线管的磁通量，则直线AB的斜率表示该螺线管产生的电动势大小 C . 若x轴表示流经某电阻的电流，y轴表示该电阻两端的电压，则图线下面积表示电阻的热功率 D . 若x轴表示时间，y轴表示通过导体横截面积的电荷量，则该图线下面积表示这段时间内电流所做的功

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13. (2023高二上·北京市期中) 某电子秤的原理简图如图所示。AB为一均匀的滑动变阻器，长度为L，两边分别有P₁、P₂两个滑动头，轻质弹簧上端与P₁及秤盘底部相连，下端固定。弹簧原长时P₁、和P₂均指在A端。若P₁、P₂间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上就能显示出被称物体的质量。已知弹簧的劲度系数为k，托盘质量为 $\text{[math]}$ ，电源电动势为E，内阻不计。重力加速度为g。在托盘上未放物体时需要先校准零点，即未放被称物体时电压为零。则（）

A . 校准零点时，不需要移动滑动头P₂ B . 校准零点时，两滑动头间的距离为 $\text{[math]}$ C . 滑动头P₁滑至B端时，被称物体的质量为 $\text{[math]}$ D . 被称物体的质量m与两滑动头间电压U的关系为 $\text{[math]}$

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14. (2024高二上·月考) 在现代研究受控热核反应的实验中，需要把 $\text{[math]}$ 的高温等离子体限制在一定空间区域内，这样的高温下几乎所有作为容器的固体材料都将熔化，磁约束就成了重要的技术。如图所示，科学家设计了一种中间弱两端强的磁场，该磁场由两侧通有等大同向电流的线圈产生。假定一带正电的粒子（不计重力）从左端附近以斜向纸内的速度进入该磁场，其运动轨迹为图示的螺旋线（未全部画出）。此后，该粒子将被约束在左右两端之间来回运动，就像光在两个镜子之间来回“反射”一样，不能逃脱。这种磁场被形象地称为磁瓶，磁场区域的两端被称为磁镜。

根据上述信息并结合已有的知识，可以推断该粒子（　　）

A . 从左端到右端的运动过程中，沿磁瓶轴线方向的速度分量逐渐变小 B . 从靠近磁镜处返回时，在垂直于磁瓶轴线平面内的速度分量为最大值 C . 从左端到右端的运动过程中，其动能先增大后减小 D . 从左端到右端的运动过程中，其运动轨迹的螺距先变小后变大

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二、实验题

15. (2023高三上·朝阳期末) 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. （1）在“测定金属丝的电阻率”的实验中，将多用电表的选择开关置于“×1”位置，粗测金属丝的电阻。下列实验步骤正确的操作顺序为（填写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“0”
2. （2）用伏安法测量约5Ω左右的金属丝的阻值，实验室备有下列器材可供选择：
  A．电压表（量程0~3V，内阻约15kΩ）
  
  B．电压表（量程0~15V，内阻约75kΩ）
  
  C．电流表（量程0~3A，内阻约0.2Ω）
  
  D．电流表（量程0~0.6A，内阻约1Ω）
  
  E．滑动变阻器 $\text{[math]}$ （0~20Ω，0.6A）
  
  F．滑动变阻器 $\text{[math]}$ （0~2000Ω，0.6A）
  
  G．电池组E（电动势3V）
  
  H．开关S，导线若干
  
  为了能测得多组实验数据，并尽可能提高测量精度，电压表应选用，电流表应选用，滑动变阻器应选用。（填写器材前面的字母）
3. （3）某兴趣小组用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的多组电流I和电压U的数值，并分别描绘了U－I图像，如图所示。其中，用电流表外接法得到的是用（填写“实线”或“虚线”）表示的图像，并由此得到这段铅笔芯的电阻值为Ω。（保留两位有效数字）
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16. (2023高三上·朝阳期末) 某同学根据闭合电路欧姆定律测量电源的电动势和内阻。
1. （1）测量电源电动势E和内阻r的实验方案为：设计如图1所示的电路，调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式，利用测量数据作出U–I图像，得出E和r。
2. （2）现有图2所示的实验器材和若干导线。图中已将实验器材进行了部分连接，还应当用一根导线将电压表接线柱h与接线柱连接，再用另一根导线将电压表接线柱g与接线柱连接。（填写接线柱对应的字母）
3. （3）电路接线完毕，在保证电路安全的情况下闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表读数一直接近3V而电流表读数始终为零。已知导线与接线柱均无故障，且故障只有一处。现只改变电压表接线，再闭合开关、调节变阻器。下列推断正确的是______。
  
  A . 电压表接在a、f之间，电压表、电流表读数总为零，表明滑动变阻器短路 B . 电压表接在a、b之间，电压表读数总接近3V、电流表读数总为零，表明电流表断路 C . 电压表接在c、d之间，电压表、电流表读数总为零，表明开关是完好的
4. （4）从输出特性来看，电源通常有恒压源和恒流源两种模型。如图3（a）所示，将电源看作输出电压恒为 $\text{[math]}$ 的理想电源（无内阻）与电阻 $\text{[math]}$ 串联，若该电源输出的电压几乎不随负载 $\text{[math]}$ 阻值的变化而变化，则被称为恒压源（即图中虚线框部分）；如图3（b）所示，将电源看作输出电流恒为 $\text{[math]}$ 的理想电源（内阻无限大）与电阻 $\text{[math]}$ 并联，电源向外电路输出的电流几乎不随负载 $\text{[math]}$ 阻值的变化而变化，则被称为恒流源（即图中虚线框部分）。
  某种太阳能电池在特定光照条件下，随着负载 $\text{[math]}$ 阻值的变化，其输出电压U与输出电流I的变化规律如图4所示。请描述该电池的输出特性，并结合恒压源和恒流源的特点解释其原因。（）
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三、解答题

17. (2023高三上·朝阳期末) 在水平方向的匀强电场中，用绝缘轻绳悬挂一质量为m、电荷量为q的小球，小球静止时轻绳与竖直方向的夹角为45°。重力加速度为g。不计空气阻力。
1. （1）求匀强电场的场强大小E；
2. （2）若剪断轻绳，求小球此后在电场中运动时的加速度大小a；
3. （3）若撤去电场，小球将在竖直平面内摆动，求小球摆到最低点时受到轻绳的拉力大小T。
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18. (2023高三上·朝阳期末) 回旋加速器在核技术、核医学等领域得到了广泛应用，其原理如图所示。 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 是两个中空的、半径为R的半圆金属盒，接在电压恒为U的交流电源上，位于 $\text{[math]}$ 圆心处的质子源A能产生质子（初速度可忽略，重力不计，不考虑相对论效应），质子在两盒狭缝间的电场中运动时被加速。 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 置于与盒面垂直的、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。已知质子的质量为m，带电量为q。
1. （1）求质子被回旋加速器加速能达到的最大速率 $\text{[math]}$ 。
2. （2）求质子获得最大速度的过程中在回旋加速器中被加速的次数n；并估算质子在回旋加速器中运动的时间t。（不计质子在电场中的加速时间）
3. （3）利用静电偏转器可将加速后的质子从加速器中引出。已知质子被引出前在磁场中做圆周运动的半径为R、圆心为 $\text{[math]}$ 的圆心，如图所示，静电偏转器由一对圆心在 $\text{[math]}$ 、距离很近的弧形电极 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 构成， $\text{[math]}$ 厚度不计。两电极间加有沿弧形电极半径方向的电场，使得质子做圆周运动的半径增加为 $\text{[math]}$ 离开加速器。求偏转电场场强E的大小和方向。
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19. (2023高三上·朝阳期末) 应用所学知识不仅可以解决“已知”的问题，也可以在质疑中探索“未知”的问题。某同学利用电磁阻尼现象设计了如图情境1所示的用于缓冲降落的原理简图。一边长为L、质量为m、总电阻为R的正方形导线框abcd竖直下落，进入磁感应强度为B的匀强磁场时开始做减速运动，线框平面始终在竖直平面内，且线框ad边始终与磁场的水平边界面平行。已知线框bc边刚进入磁场时线框的速率为v。重力加速度为g。空气阻力不计。
1. （1）求线框bc边刚进入磁场时线圈中的电流I；
2. （2）若线框ad边刚要进入磁场时线框的速率减为 $\text{[math]}$ ，求线框在进入磁场的过程中所产生的焦耳热Q；
3. （3）小明同学对“导线框全部进入磁场后下落的加速度为重力加速度g”这一观点，产生了质疑，并认为此时线框的加速度应当略小于重力加速度g。结合实际，小明把线框换成金属正方体，研究其在该磁场中的下落情况，如图情境2所示。已知该正方体的质量为M、边长为L。
  a．为便于定量分析，小明构建以下模型：假设正方体从静止开始一直在磁场中运动，平行磁感线的左右两个面可近似看作平行板电容器，电容为C。忽略正方体电阻。求该正方体下落的加速度大小a；并描述其运动性质。
  
  b．目前实验室最强磁场的磁感应强度约为几十特。若正方体边长L＝0.1m，质量M＝5kg，上述a问模型中电容器电容的数量级约为 $\text{[math]}$ 。结合上述信息，针对“导线框全部进入磁场后下落的加速度为重力加速度g”这一说法，请阐述你的观点。
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20. (2023高三上·朝阳期末) 能量在转化的过程中往往与做功密切相关，电容器充电过程中的功能关系同样如此。电容器不仅可以储存电荷，也是重要的储能器件。对电容为C的电容器（原来不带电）充电，如图1所示，已知电源的电动势为E。
1. （1）图2中画出了电容器两极间的电势差u随电荷量q的变化图像，在图中取一电荷量的微小变化量 $\text{[math]}$ ，请类比直线运动中由v－t图像求位移的方法，说明图中小阴影矩形的“面积”所表示的物理含义；并计算电容器电压为U时电容器储存的电能 $\text{[math]}$ 。
2. （2）请结合电动势的定义，求电容器充电过程中电源内部非静电力所做的功W；并与充电过程中电容器增加的电能 $\text{[math]}$ 相比较，说明两者“相等”或“不相等”的原因。
3. （3）电容器的电能是储存在电场中的，也称电场能。若定义单位体积内的电场能量为电场能量密度 $\text{[math]}$ 。某同学猜想 $\text{[math]}$ 应当与该处的场强 $\text{[math]}$ 的平方成正比，即 $\text{[math]}$ 。已知平行板电容器的电容 $\text{[math]}$ ， s为两极板的正对面积，d为极板间距，k为常数，两极板间为真空，板间电场可视为匀强电场。不计电容器电场的边缘效应。
  a．请以电容器内储存的电场能为例论证该同学的猜想是否正确。
  
  b．电容器充电后与电源断开并保持电荷量不变，已知此时的电场能量密度为 $\text{[math]}$ 。现固定其中一极板，缓慢拉开另一极板（保持两极板正对），使板间距增加 $\text{[math]}$ ，请分析说明，在此过程中电场能量密度如何变化；并求出此过程中外力所做的功 $\text{[math]}$ （用 $\text{[math]}$ 、s和 $\text{[math]}$ 表示）。
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