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北京市海淀区2024届高三上学期物理期末考试

更新时间:2024-03-15 浏览次数:11 类型:期末考试
一、单选题(本部分共10题,每题3分,共30分。在每题给出的四个选项中,有的题只有一个选项是正确的,有的题有多个选项是正确的。全部选对的得3分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分。把正确的答案填涂在答题纸上。)
  • 1. (2024高三上·海淀期末) 图中实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面。A、B两点的电场强度大小分别为 , 电势分别为。下列说法正确的是( )

    A . B . C . D .
  • 2. (2024高三上·海淀期末) 将一个不带电的空腔导体放入匀强电场中,达到静电平衡时,导体外部电场线分布如图所示。W为导体壳壁,A、B为空腔内两点。下列说法正确的是( )

    A . 导体壳壁W的外表面和内表面感应出等量的异种电荷 B . 空腔导体上的感应电荷在B点产生的场强为零 C . 空腔内的电场强度为零 D . 空腔内A点的电势高于B点的电势
  • 3. (2024高三上·海淀期末) 如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁,在磁铁正下方有一个固定在水平桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁竖直向下拉至某一位置后放开,磁铁开始上下振动。下列说法正确的是( )

    A . 磁铁振动过程中,线圈中电流的方向保持不变 B . 磁铁振动过程中,线圈对桌面的压力始终大于线圈的重力 C . 磁铁振动过程中,弹簧和磁铁组成系统的机械能一直减小 D . 磁铁靠近线圈时,线圈有收缩的趋势
  • 4. (2024高三上·海淀期末) 在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一个100匝、面积为的圆形导体线圈。规定线圈中电流和磁场的正方向如图甲所示。磁感应强度B随时间t按图乙变化,下列说法正确的是( )

    A . 0~0.4s内线圈中的感应电流方向为正 B . 0.4~0.5s内线圈中的感应电流在轴线处的磁场方向向下 C . 0.4~0.5s内线圈中的感应电动势大小为4V D . 0~0.4s内与0.4~0.5s内线圈中的感应电流大小之比为1:8
  • 5. (2024高三上·海淀期末) 图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户,输电线的总电阻用表示,变阻器R代表用户用电器的总电阻,当用电器增加时,相当于R的阻值减小。如果变压器上的能量损失可以忽略,当用户的用电器增加时,下列说法正确的是( )

    A . 电压表的示数减小 B . 电压表的示数增大 C . 电流表的示数减小 D . 电流表的示数增大
  • 6. (2024高三上·海淀期末) 某同学用如图所示的电路,借助电流传感器研究不同元件通电时的电流变化情况,实验室提供的元件有小灯泡、定值电阻、电感线圈和电容器。时刻闭合开关S,测得通过不同元件的电流随时间变化的图像如图所示,下列说法正确的是( )

    A . 图甲对应的元件为小灯泡 B . 图乙对应的元件为定值电阻 C . 图丙对应的元件为电感线圈 D . 图丁对应的元件为电容器
  • 7. (2024高三上·海淀期末) 有甲、乙两个电源,其路端电压U与通过电源的电流I的关系图像如图所示。将一个6Ω的定值电阻分别与甲、乙电源的两极相接,下列说法正确的是( )

    A . 接电源乙时,路端电压较大 B . 接电源甲时,电路的总功率较大 C . 接电源甲时,定值电阻消耗的功率较大 D . 接电源乙时,电源的效率较高
  • 8. (2024高三上·海淀期末) 某静电场的电势φ在x轴上的分布如图所示,B、C是x轴上关于坐标原点O对称的两点。一个带负电的粒子仅在电场力作用下,以O点为中心、沿x轴方向在B、C两点间做周期性往复运动。下列说法正确的是( )
    A . 从B运动到C的过程中,电场力先做正功,后做负功 B . 从B运动到O的过程中,粒子的加速度先减小后增大 C . 粒子在O点的电势能最小 D . 粒子的运动是简谐运动
  • 9. (2024高三上·海淀期末) 如图所示,两平行极板水平放置,两板间有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场,磁场的磁感应强度为。一束质量均为、电荷量均为的粒子,以不同速率沿着两板中轴线方向进入板间后,速率为的甲粒子恰好做匀速直线运动;速率为的乙粒子在板间的运动轨迹如图中曲线所示,A为乙粒子第一次到达轨迹最低点的位置,乙粒子全程速率在之间变化。研究一般的曲线运动时,可将曲线分割成许多很短的小段,这样质点在每一小段的运动都可以看做圆周运动的一部分,采用圆周运动的分析方法来处理。不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用,下列说法正确的是( )

    A . 两板间电场强度的大小为 B . 乙粒子从进入板间运动至A位置的过程中,在水平方向上做加速运动 C . 乙粒子偏离中轴线的最远距离为 D . 乙粒子的运动轨迹在A处对应圆周的半径为
  • 10. (2024高三上·海淀期末) 核聚变需要的温度很高,地球上没有任何容器能够经受如此高的温度,但可以利用磁场来约束参与聚变反应的高温等离子体。等离子体由大量的正离子和电子组成,是良好的导体。图甲是一种设计方案:变压器的原线圈通过开关与充电后的高压电容器相连(图中未画出),充入等离子体热核燃料的环形反应室作为变压器的副线圈。从环形反应室中取一小段(可看作圆柱体)来研究,如图乙所示。闭合开关,高压电容器放电,等离子体会定向运动形成如图乙所示的电流,产生类似通电直导线周围的磁场,不但圆柱体外有磁场,而且圆柱体内也有绕行方向相同的磁场。下列说法正确的是( )

    A . 闭合开关,环形反应室中会产生电场 B . 本装置能实现对等离子体的加热作用,是由于洛伦兹力做了功 C . 从左向右看,图乙中圆柱体外的磁感线沿逆时针方向 D . 图乙所示圆柱体内,正离子、电子由于定向移动受到的洛伦兹力都指向圆柱体的内部
二、综合题:本部分共8题,共70分。
  • 11. (2024高三上·海淀期末)  甲、乙两同学分别通过如下实验研究测量电阻的不同实验方案。

    1. (1) 甲同学用图所示电路测量阻值约为6Ω的电阻 , 可选用的器材有:

      A.电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)

      B.电流表(量程0~3A,内阻约0.02Ω)

      C.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω)

      D.滑动变阻器(0~5Ω)

      E.滑动变阻器(0~200Ω)

      F.电源(电动势为4.5V)及开关和导线若干

      ①为了调节方便、测量准确,实验中电流表应选择,滑动变阻器应选择。(选填实验器材前的字母)

      ②请用笔画线表示导线,在图中完成电路连接

      ③若只考虑电流表和电压表内阻的影响,关于本实验的误差分析,下列说法正确的是

      A.电阻的测量值大于真实值,属于偶然误差

      B.电阻的测量值小于真实值,属于偶然误差

      C.电阻的测量值大于真实值,属于系统误差

      D.电阻的测量值小于真实值,属于系统误差

    2. (2) 乙同学用图所示电路测量另一个电阻

      ①电路连好后,闭合开关,无论如何移动滑动变阻器的滑片,发现电压表有示数且几乎不变,电流表始终没有示数。若电路中仅有一处故障,则可能的故障是

      A.滑动变阻器短路

      B.滑动变阻器断路

      C.待测电阻与电流表A之间的导线断路

      ②故障解决后,乙同学研究电压表示数U和滑动变阻器连入电路中阻值R的关系。若待测电阻、电流表内阻、电压表内阻、电源电动势和内阻都保持不变,图中可以正确反映U-R关系的示意图是

      A. B. C. D.

  • 12. (2024高三上·海淀期末)  图所示为“观察电容器的充、放电现象”的实验电路,其中为电源,为电容器,为定值电阻,S为单刀双掷开关,电流表A的零刻线在中央。

    1. (1) 开关S接1时,给电容器充电;开关接2时,电容器对电阻放电。下列说法正确的是____。
      A . 充电过程中,电压表示数先迅速增大,然后逐渐增大并稳定在某一数值 B . 充电过程中,电流表示数先迅速增大,然后逐渐增大并稳定在某一数值 C . 放电过程中,电压表的示数均匀减小至零 D . 放电过程中,电流表中的电流方向从左到右
    2. (2) 用上述电路还可以粗测电容器的电容:开关S接1,给电容器充电;一段时间后开关S接0,记下此瞬间电压表的示数,并以此时为计时起点,利用手机的秒表功能,电压表示数U每减小1V或0.5V记录一次对应的时间t。

      实验中,所用电压表的量程为15V,内阻为15kΩ。实验数据所对应的点已描绘在图17所示的U-t图中,则可知该电容器的电容值约是μF。

  • 13. (2024高三上·海淀期末)  如图所示,质量为m、电荷量为q粒子,从容器A下方的小孔飘入之间的加速电场,其初速度可视为0,加速后经小孔以速度v沿与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后垂直打到照相底片上的D点。不计粒子所受的重力,求:

    1. (1) 加速电场的电势差U。
    2. (2) 到D点的距离L。
    3. (3) 粒子在磁场中运动的时间t。
  • 14. (2024高三上·海淀期末)  图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,转动角速度ω=50rad/s,线圈的匝数n=100、总电阻r=10Ω,线圈围成的面积。线圈两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90Ω,交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度B=0.2T,图示位置矩形线圈和磁感线平行。

    1. (1) 从图示位置开始计时,写出通过矩形线圈的磁通量Φ随时间t变化的关系式;
    2. (2) 求电路中交流电压表的示数U;(取
    3. (3) 线圈由图示位置转过90°的过程中,求通过电阻R的电荷量q。
  • 15. (2024高三上·海淀期末)  近年来,垂直起降作为一种可重复使用火箭的技术得到了大力发展。某同学设计了一个具有电磁缓冲功能的火箭模型,结构示意图如图所示。闭合矩形线圈abcd固定在主体下部,线圈的总电阻为R,匝数为n,ab边长为L。模型外侧安装有由高强度绝缘材料制成的缓冲槽,槽中有垂直于线圈平面、磁感应强度为B的匀强磁场。假设模型以速度与地面碰撞后,缓冲槽立即停止,此后主体在线圈与缓冲槽内磁场的作用下减速,从而实现缓冲。已知主体与线圈总质量为m,重力加速度为g,不计摩擦和空气阻力。

    1. (1) 求线圈中感应电流的最大值并说明ab边中电流的方向。
    2. (2) 当主体减速下落的加速度大小为时,求线圈中的发热功率P。
    3. (3) 已知缓冲槽停止后主体下落距离为h时,主体速度减为 , 此时主体和缓冲槽未相碰,求该过程中线圈产生的热量Q。
  • 16. (2024高三上·海淀期末)  比较是一种重要的学习方法,通过比较可以加深对知识的理解。电场和磁场有相似的地方,也有很多的不同。(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)

    1. (1) 电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用,磁场的基本性质是对放入其中的磁体、通电导线和运动电荷有力的作用。请写出电场强度和磁感应强度的定义式。
    2. (2) 电荷在电场和磁场中受力的特点不同,导致电荷运动性质不同。如图所示,M、N是一对平行金属板,板长为L,板间距离为d。一带电粒子从M、N左侧中央以平行于极板的速度射入。若仅在M、N板加恒定电压,则粒子恰好从M板右侧边沿以速率射出,其运动时间为;若仅在M、N板间加垂直纸面的匀强磁场,则粒子恰好从N板右侧边沿以速率射出,其运动时间为。不计粒子受到的重力。

      ①可知_?。(选填“大于”“小于”或“等于”)

      ②若M、N板间同时存在上述电场和磁场,请通过计算说明该带电粒子能否在M、N板间做匀速直线运动。

  • 17. (2024高三上·海淀期末)  核电站正常工作时,使液态金属钠在核反应堆内外循环流动,可把核裂变释放的能量传输出去,用于发电。某校综合实践小组设计了一个项目:通过安培力驱动输送液态钠的装置。如图所示是输送液态钠的绝缘管道,液态钠的电阻率为ρ(不计温度、压力对电阻率的影响),正方形管道截面的边长为a,在输送管道上有驱动模块和测量模块。驱动模块:在管道上长为L的部分施加垂直于管道、磁感应强度为的匀强磁场,在管道的上下两侧分别安装电极,并通以大小为I的电流。测量模块:在管道的上下两端安装电极M、N,M、N两极连接由电压表(图中未画出)改装的流量计(单位时间通过管道横截面的液体体积叫做流量),施加垂直于管道、磁感应强度为的匀强磁场。当装置工作时,液态钠充满管道并沿管道匀速流动。

    1. (1) 关于测量模块

      ①比较M和N端电势的高低。

      ②推导流量Q和M、N两端电压U的关系式。

    2. (2) 关于驱动模块

      ①求由安培力产生的压强p。

      ②当流量计示数为Q时,求驱动模块需要输入的电功率

    3. (3) 关于反馈控制模块

      如图所示,在驱动模块和测量模块之间还有反馈控制模块,当测得的流量异常时,反馈模块会通过调整驱动模块实现矫正。已知液态钠在流动过程中所受阻力与其流动方向相反,大小正比于流动的速率,比例系数为k。当流量计示数大于正常值时,请分析说明在驱动模块结构确定的情况下可采取哪些措施。

  • 18. (2024高三上·海淀期末)  接入电源的导体内存在恒定电场,其性质与静电场相同,电流的形成及电路的基本特性都与导体内的恒定电场有关。(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)

    1. (1) 如图甲所示,圆柱形长直金属导体,横截面积为S,电阻率为ρ,两端电压恒定,内部有分布均匀的电流。证明:导体内电场强度E的大小与电流I的关系为
    2. (2) 上式中,描述导体内电流的分布情况,定义为“电流密度”,用字母j表示,即

      如图乙所示,一段电阻率为ρ、粗细不均匀的导体两端电压恒定,AB部分的长度为 , 其内部电流密度为j,BC部分的长度为 , AB部分横截面积是BC部分横截面积的2倍,忽略中间交接处电流密度变化的影响。求:在通过AB左端横截面的电荷量为q的过程中,整段导体消耗的电能W。

    3. (3) 如图丙所示,在竖直向下的匀强磁场中,两根平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内,轨道电阻不计,端点M、P间接有一个金属材质的定值电阻。金属导体棒ab垂直于MN、PQ轨道,在水平外力的作用下向右匀速运动。运动过程中,导体棒与轨道接触良好,且始终保持与轨道垂直。金属内的自由电子在定向运动中会与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)发生碰撞,对每个电子而言,其效果可等效为受到一个平均阻力。已知电子的电量为e。

      ①定值电阻的材质的电阻率为 , 求当其内部电流密度为时,定值电阻内一个自由电子沿电流方向所受平均阻力的大小

      ②导体棒ab的电阻率为 , 求当其内部电流密度为时,导体棒内一个自由电子沿电流方向所受平均阻力的大小

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