海淀区2018-2019第一学期期末高三物理试题及答案.doc

海淀区高三年级第一学期期末练习
物 理 2019.1
说明：本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案写在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题纸一并交回。

一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小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。
图1
A
B
1．某区域的电场线分布如图1所示，电场中有A、B两点。设A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，电势分别为jA、jB，则下列判断正确的是
A．EA<EB B． EA>EB C．jA <jB D． jA>jB
θ

θ

a
b
图2
2．如图2所示，在水平地面上固定一对与水平面夹角为θ的光滑平行金属轨道，顶端接有电源。直导体棒ab垂直两轨道放置，且与两轨道接触良好，整套装置处于匀强磁场中。图3为沿a→b方向观察的侧视图，下面四幅图中所加磁场能使导体棒ab静止在轨道上的是
θ

×
I
A
B
θ

×
I
B
B
θ

×
I
C
B
×
×
×
×
图3
×
×
θ

×
I
D
B

—+
—+
0
5
5
A
B
P
+
图4
3．如图4所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到灵敏电流计上，把线圈A放进线圈B的里面。下面几种情况灵敏电流计指针可能有偏转的是
A．闭合开关瞬间
B．开关闭合且电路稳定后
C．开关闭合，拔出线圈A的过程中
D．开关闭合，将滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中

n2
图5
n1
a
b
R

～
V1
A
V2
4．如图5所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1﹕n2=5﹕1，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V1的示数为110V，负载电阻R=22Ω。若电压表和电流表都是理想电表，则下列说法中正确的是
A．电压表V2的示数为22V
B．电流表A的示数为1.0A
C．电流表A的示数为5.0A
D．变压器的输入功率为22W
O
A
C
图6
r
B
v
v
O
θ
A
B
5．如图6所示，圆心为O、半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子质量为m，电荷量为-q，从A点以一定的速度垂直磁场方向沿半径射入磁场中，并从C点射出，图中实线AC所示弧线为其运动轨迹。已知∠AOC=120°，磁感应强度为B，不计粒子所受的重力。关于该粒子在磁场中的运动，下列说法中正确的是
A．运动半径为r B．运动半径为r
C．运动时间为 D．运动时间为
L
S
R1
R0
E
r
C
P
V
A
图7
6．如图7所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片P向上缓慢滑动的过程中
A．小灯泡L变亮
B．电压表的示数增大
C．电流表的示数增大
D．电容器C的电荷量减小
图8
7．图8为某手机电池的铭牌，第一行标有“3.8V 3000mAh(11.4Wh) ”。对该铭牌参数的分析，下列说法中正确的是
A．铭牌中的Wh是能量的单位
B．铭牌中的mAh是功率的单位
C．该电池放电时能输出的总能量约为11.4J
D．该电池放电时能输出的总电荷量约为1.08´104C

图9
M
N
P
Q
8.不带电的金属导体MNPQ的内部电荷包括自由电子和金属离子（即金属原子失去自由电子后的剩余部分），图9所示为导体内部电荷的简化示意图，其中“”表示自由电子，“”表示金属离子。把导体放到电场强度为E0的匀强电场中，由于库仑力的作用，导体内部的电荷将重新分布。图10是同学们画出的四幅图，其中A、B两图描述了导体刚放入电场未达到静电平衡状态时，自由电子和金属离子的定向运动情况（图中箭头代表它们定向运动的方向）；C、D两图描述了导体达到静电平衡后，自由电子和金属离子的分布情况。则图10的四幅图中，可能正确的是
A
M
N
P
Q
E0
B
M
N
P
Q
E0
C
M
N
P
Q
E0
E0
D
M
N
P
Q
图10

B
B
图11
9．如图11所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、上下表面为正方形的金属导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。将两导体同时放置在同一匀强磁场B中，磁场方向垂直于两导体正方形表面，在两导体上加相同的电压，形成图11所示方向的电流；电子由于定向移动，会在垂直于电流方向受到洛伦兹力作用，从而产生霍尔电压，当电流和霍尔电压达到稳定时，下列说法中正确的是
A．R1中的电流大于R2中的电流
B．R1中的电流等于R2中的电流
C．R1中产生的霍尔电压小于R2中产生的霍尔电压
D．R1中产生的霍尔电压等于R2中产生的霍尔电压
Ep
x

x0
图12
x1
O
10．两个点电荷Q1和 Q2固定在x轴上，其中Q2所在位置为坐标原点。将一电子放在x正半轴上，该电子的电势能随位置变化的曲线如图12所示，其中x0是电势能为零的点的坐标，x1是电势能为极值的点的坐标。由图像可知
A．Q2一定带负电
B．两个点电荷可能为同种电荷
C．两个点电荷在x0处的合场强为零
D．Q1带电量的绝对值必大于Q2带电量的绝对值

二、本题共2小题，共15分。
G
R'
R
S1
E
图13
S2
r
11．将满偏电流Ig=300mA、内阻未知的电流表G改装成电压表。利用如图13所示的电路测量电流表G的内阻。先闭合开关S1，断开开关S2，调节R，使电流表指针偏转到满刻度（此时接入电路的R值远大于电流表G的内阻）；再闭合开关S2，保持R不变，调节R′，使电流表指针偏转到满刻度的一半，读出此时R′的阻值为200.0W。
利用上述测量结果，把该电流表改装成量程为3V的电压表，应该 （填写“串联”或者“并联”）一个阻值为 W的电阻。
R
S
E
图14
r
V
A
12.实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务，被测电池的电动势约为1.5V，内阻约为1.0Ω。某小组计划利用图14的电路进行测量，已知实验室除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用：
电流表A1：量程0~0.6A，内阻约0.125Ω
电流表A2：量程0~3A，内阻约0.025Ω
电压表V：量程0~3V，内阻约3kΩ
滑动变阻器R：0~20Ω，额定电流2A
（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用______（填写仪器的字母代号）。

（2）请根据图14所示的电路图，在图15中完成实物的连接。

＋
－
＋
－
＋
－
图15

（3）图16是该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的U﹣I图线，请据此图线判断被测干电池的电动势E =________V，内阻r =________Ω。 （结果保留到小数点后两位）
（4）若仅考虑电表内阻的影响，图16中描绘的点迹与“电池两端电压的真实值”和“流过电池的电流真实值”所对应点迹存在一定的偏差，请根据实验中该同学测得的数据，以及电表的参数估算这一偏差的数量级约为_______。
A. 10-2 A B. 10-4 A C. 10-2V D. 10-4 V

（5）为了研究电表内阻对测量结果的影响，我们用U和I的函数关系来分析这一个问题。若字母RV、RA分别表示电压表和电流表的内阻，U、I分别表示电压表和电流表的示数，E、r分别表示电池的电动势和内阻的真实值。考虑到电表内阻的影响，请选择相关的字母写出反映U和I实际关系的函数表达式U=_________________。
三、本题包括6小题，共55分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
图17
B
v
L
a
b
c
d
13．（8分）如图17所示，在光滑水平面上有一边长为L的单匝正方形闭合导体线框abcd，处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中，其ab边与磁场的右边界重合。线框由同种粗细均匀的导线制成，它的总电阻为R。现将线框以恒定速度v水平向右匀速拉出磁场。此过程中保持线框平面与磁场方向垂直，拉力在线框平面内且与ab边垂直，bc边始终与磁场的右边界保持垂直。求在线框被拉出磁场的过程中
（1）线框内的电流大小；
（2）cd两端的电压；
（3）线框中产生的热量。

图18
B
A
M

N
E
14．（8分）如图18所示，水平光滑绝缘轨道MN处于水平向右的匀强电场中，一个质量为m、电荷量为+q的滑块（可视为质点），从轨道上的A点由静止释放，滑块在静电力作用下向右做匀加速直线运动，当到达B点时速度为v。设滑块在运动过程中，电荷量始终保持不变。
（1）求滑块从A点运动到B点的过程中，静电力所做的功W；
（2）求电势差UAB；
（3）若规定A点电势为φA，求滑块运动到B点时的电势能EPB。

O
图19
a
b
c
d
B
O′
ω
15．（8分）如图19所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈总电阻为R，转动的角速度为ω。图中线圈平面与磁场方向平行。
（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式；
（2）求线圈电阻的发热功率；
（3）从线圈经过图示位置开始计时，求经过四分之一周期时间通过线圈导线某截面的电荷量。

a
b
d
L
图20
h
M
O
P
L
N
+
-
16．（9分）如图20所示，一对平行金属极板a、b水平正对放置，极板长度为L，板间距为d，极板间电压为U，且板间存在垂直纸面磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画出）。一带电粒子以一定的水平速度从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向射入极板间，恰好做匀速直线运动，打到距离金属极板右端L处的荧光屏MN上的O点。若撤去磁场，粒子仍能从极板间射出，且打到荧光屏MN上的P点。已知P点与O点间的距离为h，不计粒子的重力及空气阻力。
（1）请判断匀强磁场的方向；
（2）求带电粒子刚进入极板左侧时的速度大小v；
（3）求粒子的比荷（）。

17.（10分）如图21为质谱仪工作原理图，离子从电离室A中的小孔S1逸出(初速度不计)，经电压为U的加速电场加速后，通过小孔S2和S3，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B匀强磁场中，运动半个圆周后打在接收底版D上并被吸收。对于同一种元素，若有几种同位素时，就会在D上的不同位置出现按质量大小分布的谱线，经过分析谱线的条数、强度(单位时间内打在底版D上某处的粒子动能)就可以分析该种元素的同位素组成。
S3
B
D
图21
S2
S1
（1）求比荷为的粒子进入磁场的速度大小；
（2）若测得某种元素的三种同位素a、b、c打在底版D上的位置距离小孔S3的距离分别为L1、L2、L3，强度分别为P1、P2、P3，求：
①三种同位素a、b、c的粒子质量之比m1 : m2 : m3；
②三种同位素a、b、c在该种元素物质组成中所占的质量之比M1 : M2 : M3。

18. （12分）麦克斯韦的电磁场理论告诉我们：变化的磁场产生感生电场，该感生电场是涡旋电场；变化的电场也可以产生感生磁场，该感生磁场是涡旋磁场。
（1）如图22所示，在半径为r的虚线边界内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=kt（k>0且为常量）。将一半径也为r的细金属圆环（图中未画出）与虚线边界同心放置。
①求金属圆环内产生的感生电动势ε的大小。
②变化的磁场产生的涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中，在与磁场垂直的平面内其电场线是一系列同心圆，如图23中的实线所示，圆心与磁场区域的中心重合。在同一圆周上，涡旋电场的电场强度大小处处相等。使得金属圆环内产生感生电动势的非静电力是涡旋电场对自由电荷的作用力，这个力称为涡旋电场力，其与电场强度的关系和静电力与电场强度的关系相同。请推导金属圆环位置的涡旋电场的场强大小E感。
r
E
图24
图22
r
B
r
B
图23

（2）如图24所示，在半径为r的虚线边界内有一垂直于纸面向里的匀强电场，电场强度大小随时间的变化关系为E=ρt（ρ>0且为常量）。
①我们把穿过某个面的磁感线条数称为穿过此面的磁通量，同样地，我们可以把穿过某个面的电场线条数称为穿过此面的电通量。电场强度发生变化时，对应面积内的电通量也会发生变化，该变化的电场必然会产生磁场。小明同学猜想求解该磁场的磁感应强度B感的方法可以类比（1）中求解E感的方法。若小明同学的猜想成立，请推导B感在距离电场中心为a（a<r）处的表达式，并求出在距离电场中心和2r处的磁感应强度的比值B感1：B感2。
②小红同学对上问通过类比得到的B感的表达式提出质疑，请你用学过的知识判断B感的表达式是否正确，并给出合理的理由。

海淀区高三年级第一学期期末练习参考答案及评分标准
物 理 2019.1
一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是符合题意的，有的小题有多个选项是符合题意的。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。
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
AD
B
ACD
ABD
BD
BC
AD
AC
BD
AD

＋
－
＋
－
＋
－
答图1
二、本题共2小题，共15分。
11．（4分）串联（2分） 9800 （2分）
12．（11分）
（1）A1 （1分）
（2）见答图1 （2分）
（3）1.48（2分） 0.83（0.81~0.85） （2分）
（4）B （2分）
（5） （2分）
三、本题包括6小题，共55分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
说明：计算题提供的参考解答，不一定都是唯一正确的。对于那些与此解答不同的正确解答，同样得分。

13.（8分）
（1）由于cd边切割磁感线产生的电动势为E=BLv，所以通过线框的电流为
I= （2分）
（2）因c、d两端电压为路端电压，由串联电阻的分压规律得
Ucd== （3分）
（3）线框被拉出磁场所需时间t=L/v
线框中产生的焦耳热Q=I2Rt= （3分）
14．（8分）
（1）根据动能定理，静电力所做的功 （2分）
（2）根据电势差的定义式，有 （2分）
（3）根据电势差与电势的关系UAB=φA-φB
可得：φB=φA-
根据电势的定义式可得：EPB=qφB
则EPB=qφA- （4分）
15．（8分）

（1）从线圈经过图示位置开始计时，圈内的电流随时间变化的函数关系式
（2分）
（2） 线圈转动过程中电流的有效值:
电阻的发热功率为：P=I2R= （3分）
（3）线框从此位置转过四分之一周期的过程中：
平均感应电动势
平均感应电流
通过线圈截面的电荷量q= （3分）
16.（9分）
（1）磁场方向垂直纸面向里。 （2分）
（2）带电粒子受力平衡，有qvB=q
粒子进入极板时的速度v= （2分）
（3）带电粒子在两极板间运动时间t1=，加速度

带电粒子穿过电场时的侧移量
带电粒子离开两极板间后做匀速直线运动的时间t2=
带电粒子从极板右端射出时沿竖直方向的速度vy =
带电粒子离开两极板间后在竖直方向的位移
两次侧移量之和为h，即：h=y1+y2=
解得： （5分）

17.（10分）
（1）粒子经加速电场加速，由动能定理得
解得： ① （2分）
（2）①粒子进入匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得
②
粒子打在底板上的位置距离S3的距离L=2r
解得粒子的质量 ③
则a、b、c的粒子质量之比为：m1 : m2 : m3= L12 : L22 : L32 （4分）
②单位时间内比荷为的粒子射到底板上的强度为P，粒子数为N，则
P= ④
由①④得： ⑤
由③⑤得比荷为的粒子在单位时间内射到底板D上的总质量为
⑥
三种同位素a、b、c在该种元素物质组成中所占的质量之比为：
M1 : M2 : M3=P1L12 : P2L22 : P3L32 （4分）

18. （12分）
（1）①根据法拉第电磁感应定律得
（2分）
②在金属圆环内，非静电力对带电量为-q的自由电荷所做的功W非=qE感·2πr
根据电动势的定义
解得感生电场的场强大小 （4分）

（2）①类比（1）中求解E感的过程，在半径为R处的磁感应强度为
在R=a时，，解得
在R=时， ，解得
将R=2r时， ，解得
所以 （4分）
② 上问中通过类比得到的B感的表达式不正确；
因为通过量纲分析我们知道：用基本物理量的国际单位表示的导出单位为 ；又因为，用基本物理量的国际单位表示的导出单位为。可见，通过类比得到的B感的单位是不正确的，所以的表达式不正确。 （2分）

12