2019-2020學(xué)年度(上)北京市海淀區(qū)高三期末物理試卷(學(xué)生卷)

1、2019-2020學(xué)年北京市海淀區(qū)高三（上）期末物理試卷（學(xué)生卷）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(xiàng)中，有的小題只有一個選項(xiàng)是正確的，有的小題有多個選項(xiàng)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 。分.把正確的答案填涂在答題紙上.1. （3分）某靜電場的電場線如圖所示，一帶正電的點(diǎn)電荷在電場中M、N兩點(diǎn)所受電場力的大小分別為 Fm和Fn,所具有的電勢能分別為 EpM和EpN,則下列說法中 正確的是（）9A. Fm Fn, EpM EpNC. Fm v Fn, EpM EpNB. Fm Fn, EpM vEpND. Fm vFn, EpM 02通

2、 關(guān)于這個實(shí) 驗(yàn)，下列說法中正確的是（）A.通過該實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象可知，小球帶正電B .該實(shí)驗(yàn)可以研究電荷間相互作用力大小與它們之間距離是否有關(guān)C.該實(shí)驗(yàn)中細(xì)絲線與豎直方向的夾角越大，表示電荷之間的相互作用力越弱D.通過該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，電荷之間的相互作用力與電荷之間的距離的平方成反比8. （3分）在如圖所示的電路中，電源電動勢為E、內(nèi)電阻為r,電容器的電容為 C,燈泡L的燈絲電阻不隨溫度變化，電壓表和電流表均為理想電表。閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后，緩慢減小電阻箱 R接入電路中的阻值，與調(diào)節(jié)電阻箱之前相比，電壓 表示數(shù)變化量的絕對值為 U,在這個過程中電路中所有器件均不會被損壞，下列 說法中正確的是（）

3、A.燈泡L將變亮B,電壓表和電流表的示數(shù)都將變大C.電源兩端電壓變化量的絕對值將大于4 UD.電容器所帶電荷量增加，增加量小于 CU9. （3分）如圖所示為某同學(xué)利用傳感器研究電容器放電過程的實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)驗(yàn)時先 使開關(guān)S與1端相連，電源向電容器充電，待電路穩(wěn)定后把開關(guān)S擲向2端，電容器通過電阻放電，傳感器將電流信息傳入計算機(jī)，屏幕上顯示出電流隨時間變化的i-1曲線，這個曲線的橫坐標(biāo)是放電時間，縱坐標(biāo)是放電電流。僅由這個i-t曲線所提供的信息可以估算出（）A.電容器的電容8. 一段時間內(nèi)電容器放電的電荷量C.某時刻電容器兩極板間的電壓D. 一段時間內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量10. （3分）將一段裸銅導(dǎo)線彎

4、成如圖甲所示形狀的線框，將它置于一節(jié)5號干電池的正極上（線框上端的彎折位置與正極良好接觸），一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵吸附在電池的負(fù)極，使銅導(dǎo)線框下面的兩端 P、Q與磁鐵表面保持良好接觸，放手后線框就會發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而制成了一個“簡易電動機(jī)”，如圖乙所示。關(guān)于該“簡易電動機(jī)”，下列說法中正確的是（）甲Z,A.如果導(dǎo)線框下面的兩端 P、Q有一端與磁鐵表面不接觸，線框也會發(fā)生轉(zhuǎn)動B.如果磁鐵吸附在電池負(fù)極的磁極調(diào)換一下，線框轉(zhuǎn)動的方向也應(yīng)該改變C.電池的輸出功率一定大于線圈轉(zhuǎn)動的機(jī)械功率D.線框由靜止開始轉(zhuǎn)動的過程中，通過線框中的電流大小始終不變、本題共2小題，共15分.11. （ 4分）某同學(xué)利用多用電表的

5、歐姆擋測量未知電阻阻值以及判斷二極管的正負(fù)極（1）他選擇“X 100”倍率的歐姆擋按照正確的步驟測量未知電阻時，發(fā)現(xiàn)表針偏 轉(zhuǎn)角度很大，如圖11中虛線的位置所示。為了能獲得更準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，他應(yīng) 該將倍率調(diào)整到 的擋位（選填“x 10”或“x 1k”）；并把兩支表筆直接接 觸，調(diào)整“歐姆調(diào)零旋鈕”，使表針指向 Q.調(diào)整好此擋位的歐姆表后再正確 測量上述未知電阻，表針指在如圖1中虛線的位置，則未知電阻的測量值為Qo（2）若用已調(diào)好的多用電表歐姆擋“X10”擋來探測一只二極管的正、負(fù)極（如圖2所示）。當(dāng)兩表筆分別接二極管的正、負(fù)極時，發(fā)現(xiàn)表針幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)（即指示電阻接近無限大）；再將兩表筆與二極

6、管兩極的連接情況對調(diào)，發(fā)現(xiàn)表針指在 如圖1中的虛線的位置，此時紅表筆接觸的是二極管的 極（選填“正”或“負(fù)”）。12. （11分）現(xiàn)有兩組同學(xué)要測定一節(jié)干電池的電動勢E和內(nèi)阻（已知E約為1.5V,r約為1 Q）。（1）第一組采用圖1所示電路。為了完成該實(shí)驗(yàn)，選擇實(shí)驗(yàn)器材時，在電路的a、b兩點(diǎn)間可接入的器件是A. 一個定值電阻B.電阻箱C.滑動變阻器為了調(diào)節(jié)方便且測量精度更高，電流表和電壓表應(yīng)選 （選填選項(xiàng)前的字 母）。A.電流表（00.6A）,電壓表（03V）B.電流表（00.6A）,電壓表（015V）C.電流表（03A）,電壓表（03V）D.電流表（03A）,電壓表（015V）經(jīng)過多次測量，

7、他們記錄了多組電流表示數(shù) I和電壓表示數(shù)U,并在圖2中畫出 了 U-I圖象。由圖象可以得出，此干電池的電動勢的測量值 E =V （保留三 位有效數(shù)字），內(nèi)阻的測量值 r=Q （保留兩位有效數(shù)字）。（2）第二組在沒有電壓表的情況下，設(shè)計了如圖3所示的電路，完成了對同一電池的測量。I和電阻箱示數(shù)R,通改變電阻箱接入電路中的電阻值，記錄了多組電流表示數(shù)過研究工_丑圖象的信息，他們發(fā)現(xiàn)電動勢的測量值與第一組的結(jié)果非常接近，但是I K內(nèi)阻的測量值與第一組的結(jié)果有明顯偏差。將上述實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行了若干次，結(jié)果依然如此。關(guān)于第二組測量內(nèi)阻產(chǎn)生的偏差及其原因，下列分析中正確的是(選填選項(xiàng)前的字母)。A.第二組內(nèi)阻

8、的測量結(jié)果小于第一組的測量結(jié)果B.第二組內(nèi)阻的測量結(jié)果大于第一組的測量結(jié)果C.造成這個偏差的原因是實(shí)際電流表內(nèi)阻不能近似為零D.造成這個偏差的原因是實(shí)驗(yàn)小組讀取電流表讀數(shù)時眼睛沒有正對表盤，使讀數(shù) 有時候偏大，有時候偏小第二組對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入的理論研究，在是否可忽略電流表內(nèi)阻這兩種情況下，繪 制兩類圖象。第一類圖象以電流表讀數(shù)I為橫坐標(biāo)，將電流表和電阻箱讀數(shù)的乘積舊記為U作為縱坐標(biāo)。第二類圖象以電阻箱讀數(shù) R為橫坐標(biāo)，電流表讀數(shù)的倒數(shù) 十為縱坐標(biāo)。圖4中實(shí)線代表電流表內(nèi)阻可忽略的情況，虛線代表電流表內(nèi)阻不可 忽略的情況，這四幅圖中，能正確反映相關(guān)物理量之間關(guān)系的是 (選填選項(xiàng) 前的字母)。三、本

9、題包括6小題，共55分.解答應(yīng)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(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.13. (8分)如圖所示，寬度 L = 0.40m的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo) 軌的一端連接阻值 R=1.5Q的電阻。導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感 應(yīng)強(qiáng)度大小B = 0.50T. 一根導(dǎo)體棒 MN放在導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌之間的導(dǎo)體棒的電阻r= 0.5Q,導(dǎo)軌的電阻可忽略不計。現(xiàn)用一垂直于導(dǎo)體棒的水平拉力拉動導(dǎo)體使其沿 導(dǎo)軌以v=10m/s的速度向右勻速運(yùn)動，在運(yùn)動過程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直且接觸 良好?？諝庾枇珊雎圆挥嫞螅?1

10、)通過導(dǎo)體棒的電流I,并說明通過導(dǎo)體棒的電流方向;(2)作用在導(dǎo)體棒上的拉力大小 F;(3)電阻R的電功率P。x x.W xx14(8分)如圖所示，長為l的絕緣輕細(xì)線一端固定在 O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為 m 的帶電小球，小球靜止時處于 O點(diǎn)正下方的O點(diǎn)。現(xiàn)將此裝置放在水平向右的勻 強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度大小為 E,帶電小球靜止在 A點(diǎn)時細(xì)線與豎直方向成 0角。已 知電場的范圍足夠大，空氣阻力可忽略不計，重力加速度為go(1)請說明小球所帶電荷的電性，并求小球所帶的電荷量q；(2)若將小球從O點(diǎn)由靜止釋放，求小球運(yùn)動到 A點(diǎn)時的動能Ek;(3)若將小球從O點(diǎn)由靜止釋放，其運(yùn)動到 A點(diǎn)時細(xì)線突然斷開，試

11、定性分析 說明小球此后做什么樣的運(yùn)動。15(8分)如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖，裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場可 近似為勻強(qiáng)磁場，發(fā)電機(jī)的矩形線圈abcd在磁場中，圖中abcd分別為矩形線圈的四個頂點(diǎn)，其中的c點(diǎn)被磁鐵遮擋而未畫出。線圈可繞過bc邊和ad邊中點(diǎn)且垂直于磁場方向的水平軸 OO勻速轉(zhuǎn)動。為了便于觀察，圖中發(fā)電機(jī)的線圈只畫出了 其中的1匝，用以說明線圈兩端的連接情況。線圈的ab邊連在金屬滑環(huán) K上，cd邊連在金屬滑環(huán)L上；用導(dǎo)體做的兩個電刷 E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn) 動過程中可以通過滑環(huán)和電刷保持其兩端與外電路的定值電阻R連接。已知矩形線圈ab邊和cd邊的長度L = 50

12、cm, bc邊和ad邊的長度L2=20cm,匝數(shù)n=100匝, 線圈的總電阻r = 5.0Q,線圈轉(zhuǎn)動的角速度 co= 282rad/s,外電路的定值電阻 R = 45 Q,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B = 0.05T.電流表和電壓表均為理想電表，滑環(huán)與電 刷之間的摩擦及空氣阻力均可忽略不計，計算中取式=3.14,魚 = 1.41。(1)請推導(dǎo)出線圈在勻速轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢最大值Em的表達(dá)式(用題中已知物理量的符號表示)，并求出此最大值；(2)求電流表的示數(shù)I;(3)求維持線圈勻速轉(zhuǎn)動1圈，所需外力做的功 W (結(jié)果保留3位有效數(shù)字)16. (9分)如圖所示為示波管的結(jié)構(gòu)原理圖，加熱的陰極K發(fā)出

13、的電子(初速度可忽略不計)經(jīng)電勢差為 U0的AB兩金屬板間的加速電場加速后，從一對水平放置的 平行正對帶電金屬板的左端中心 O點(diǎn)沿中心軸線 O O射入金屬板間(O O垂 直于熒光屏M),兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電場的電勢差為U,電子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后打在右側(cè)豎直的熒光屏 M上。整個裝置處在真空中，加速電場與偏轉(zhuǎn)電場均視為勻強(qiáng)電 場，忽略電子之間的相互作用力，不考慮相對論效應(yīng)。已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e；加速電場的金屬板 AB間距離為do；偏轉(zhuǎn)電場的金屬板長為 Li,板間距離 為d,其右端到熒光屏M的水平距離為L2。(1)電子所受重力可忽略不計，求:電子從加速電場射入偏轉(zhuǎn)電場時的速度大小vo；電子打在熒

14、光屏上的位置與 O點(diǎn)的豎直距離y;在偏轉(zhuǎn)電場中，若單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)距離稱為示波管的靈敏度，該值越大表示 示波管的靈敏度越高。在示波管結(jié)構(gòu)確定的情況下，為了提高示波管的靈敏度，請 分析說明可采取的措施。(2)在解決一些實(shí)際問題時，為了簡化問題，常忽略一些影響相對較小的量，這 對最終的計算結(jié)果并沒有太大的影響，因此這種處理是合理的。如計算電子在加速 電場中的末速度vo時，可以忽略電子所受的重力。請利用下列數(shù)據(jù)分析說明為什么 這樣處理是合理的。已知 Uo=125V, do = 2.ox 10_2m, m = 9.0x 10-31kg, e=1.6x 10 19C,重力加速度 g=10m/s2。17

15、. （10分）如圖所示為質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理圖，它是一種分離和檢測不同同位素的重 要工具。質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互稱為同位素?，F(xiàn)讓待測 的不同帶電粒子經(jīng)加速后進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器的平行金屬板之間有相互正 交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場（圖中未畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電場強(qiáng)度為E.金屬板靠近平板S,在平板S上有可讓粒子通過的狹縫 P,帶電粒子經(jīng)過速度選擇器后， 立即從P點(diǎn)沿垂直平板S且垂直于磁場方向的速度進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、并以平板S為邊界的有界勻強(qiáng)磁場中，在磁場中偏轉(zhuǎn)后打在記錄它的照相底片上，底片厚度 可忽略不計，且與平板 S重合。根據(jù)粒子打在底片上的位置，便可以對它的比荷（電

16、荷量與質(zhì)量之比）情況進(jìn)行分析。在下面的討論中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo的勻強(qiáng)磁場區(qū)域足夠大，空氣阻力、帶電粒子所受的重力及它們之間的相互作用力均可忽略 不計。（1）若某帶電粒子打在底片上的 A點(diǎn)，測得P與A之間的距離為x,求該粒子的 比荷士（2）若有兩種質(zhì)量不同的正一價離子，質(zhì)量分別為mi和m2,它們經(jīng)速度選擇器和勻強(qiáng)磁場后，分別打在底片上的 Ai和A2兩點(diǎn)，測得P到A2的距離與Ai到A2的距離相等，求這兩種離子的質(zhì)量之比 ;吸（3）若用這個質(zhì)譜儀分別觀測氫的兩種同位素離子（所帶電荷量為e）,它們分別打在照相底片上相距為 d的兩點(diǎn)。為了便于觀測，希望d的數(shù)值大一些為宜。試分析說明為了便于觀測，應(yīng)如何改

17、變勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bo的大??；研究小組的同學(xué)對上述 B0影響d的問題進(jìn)行了深入的研究。為了直觀，他們以 d為縱坐標(biāo)、以為橫坐標(biāo)，畫出了 d隨二變化的關(guān)系圖象，該圖象為一條過原點(diǎn)B 口的直線。測得該直線的斜率為 k,求這兩種同位素離子的質(zhì)量之差 m。18. (12分)對于同一物理問題，常?？梢詮暮暧^與微觀兩個不同角度進(jìn)行研究，找 出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻的理解其物理本質(zhì)。一段長為 1、電阻率為p、橫截面 積為S的細(xì)金屬直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)有 n個自由電子，電子電荷量為 e、質(zhì)量為m(1)當(dāng)該導(dǎo)線通有恒定的電流 I時：請根據(jù)電流的定義，推導(dǎo)出導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率v;經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運(yùn)動的自由電子與金屬離子(即金屬原子 失去電子后的剩余部分)的碰撞，該碰撞過程將對電子的定向移動形成一定的阻礙 作用，該作用可等效為施加在電子上的一個沿導(dǎo)線的平均阻力。若電子受到的平均 阻力大小與電子定向移動的速率成正比，比例系數(shù)為k。請根據(jù)以上的描述構(gòu)建物理模型，推導(dǎo)出比例系數(shù) k的表達(dá)式。(2)將上述導(dǎo)線彎成一個閉合圓線圈，若該不帶電的圓線圈繞通過圓心且垂直于 線圈平面的軸勻速率轉(zhuǎn)動，線圈中不會有電流通過，若線圈轉(zhuǎn)