海淀區(qū)2020-2021高三物理期末含答案

#(8分)如圖16所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線圈，ab邊和cd邊的長度L1=50cm,bc邊和ad邊的長度L2=20cm,匝數(shù)n=100匝，線圈的總電阻r=10Q,線圈位于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.05T的勻強(qiáng)磁場中。線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)E、F(集流環(huán))焊接在一起，并通過電刷與阻值R=90Q的定值電阻連接。初始狀態(tài)時線圈平面與磁場方向平行，現(xiàn)使線圈繞過bc和ad邊中點(diǎn)、且垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸0。以角速度①=400rad/s勻速轉(zhuǎn)動。電路中其他電阻以及線圈的自感系數(shù)均可忽略不計(jì)。(1)從線圈經(jīng)過圖示位置開始計(jì)時，寫出線圈內(nèi)的電流隨時間變化的函數(shù)關(guān)系式；(2)求線圈轉(zhuǎn)動過程中電阻R的發(fā)熱功率；(3)從線圈經(jīng)過圖示位置開始計(jì)時，求經(jīng)過4周期時間通過電阻R的電荷量。熱風(fēng)時電吹風(fēng)輸入功率P1500W自然風(fēng)時電吹風(fēng)輸入功率P260W小風(fēng)扇額定電壓U“60V小風(fēng)扇輸出機(jī)械功率P52W(9分)如圖17為某人設(shè)計(jì)的電吹風(fēng)電路的示意圖，a、b、c、d為四個固定觸點(diǎn)?？蓜拥纳刃谓饘倨琍可同時接觸兩個觸點(diǎn)。觸片P處于不同位置時，電吹風(fēng)可以處于停機(jī)、吹熱風(fēng)、吹自然風(fēng)三種工作狀態(tài)。n1和n2分別是理想變壓器原線圈和副線圈的匝數(shù)。該電吹風(fēng)正常工作時各項(xiàng)參數(shù)如表1所示。不考慮小風(fēng)扇電機(jī)的機(jī)械摩擦損耗及溫度對電阻的影響。 O O270V交流電 o圖17(1)吹自然風(fēng)時，觸片P應(yīng)接觸哪兩個觸點(diǎn)？求出變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1：n2；

(2)計(jì)算吹熱風(fēng)時電熱絲中的電流;(3)求小風(fēng)扇電機(jī)的內(nèi)阻。(10分)XCT掃描是計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)的簡稱，XCT掃描機(jī)可用于對多種病情的探測。圖18甲是某種XCT機(jī)主要部分的剖面圖，其中產(chǎn)生X射線部分的示意圖如圖18乙所示。圖18乙中M、N之間有一電子束的加速電場，虛線框內(nèi)為偏轉(zhuǎn)元件中的勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)場S：經(jīng)調(diào)節(jié)后電子從靜止開始沿帶箭頭的實(shí)線所示的方向前進(jìn)，打到水平圓形靶臺上的中心點(diǎn)P，產(chǎn)生X射線(如圖中帶箭頭的虛線所示)。已知電子的質(zhì)量為m,帶電荷量為e,MN兩端的電壓為U0,偏轉(zhuǎn)場區(qū)域水平寬度為L0,豎直高度足夠長，MN中電子束距離靶臺豎直高度為H，忽略電子的重力影響，不考慮電子間的相互作用及電子進(jìn)入加速電場時的初速度，不計(jì)空氣阻力。目標(biāo)靶臺圖18甲圖目標(biāo)靶臺圖18甲圖18乙(1(1)求電子剛進(jìn)入偏轉(zhuǎn)場時的速度大?。?2)若偏轉(zhuǎn)場S為垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，要實(shí)現(xiàn)電子束射出偏轉(zhuǎn)場S時速度方向與水平方向夾角為30°,求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?3)若偏轉(zhuǎn)場S為在豎直平面內(nèi)豎直向上的勻強(qiáng)電場，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電場強(qiáng)度為E時電子恰好能擊中靶臺P點(diǎn)。而儀器實(shí)際工作時，電壓U0會隨時間成正弦規(guī)律小幅波動，波動幅度為AU,如圖18丙所示。電子通過加速電場的時間遠(yuǎn)小于加速電壓U0的變化周期，不考慮加速電場變化時產(chǎn)生的磁場，在此情況下，為使電子均能擊中靶臺，求靶臺的最小直徑。圖18圖18丙（12分）衛(wèi)星在一定高度繞地心做圓周運(yùn)動時，由于極其微弱的阻力等因素的影響，在若干年的運(yùn)行時間中，衛(wèi)星高度會發(fā)生變化（可達(dá)15km之多），利用離子推進(jìn)器可以對衛(wèi)星進(jìn)行軌道高度、姿態(tài)的調(diào)整。圖19甲是離子推進(jìn)器的原理示意圖：將稀有氣體從。端注入，在A處電離為帶正電的離子，帶正電的離子飄入電極5、C之間的勻強(qiáng)加速電場（不計(jì)帶正電的離子飄入加速電場時的速度），加速后形成正離子束，以很高的速度沿同一方向從C處噴出艙室，由此對衛(wèi)星產(chǎn)生推力。D處為一個可以噴射電子的裝置，將在電離過程中產(chǎn)生的電子持續(xù)注入由。處噴出的正離子束中，恰好可以全部中和帶正電的離子。（1）在對該離子推進(jìn)器做地面靜態(tài)測試時，若5。間的加速電壓為U,正離子被加速后由。處噴出時形成的等效電流大小為/,產(chǎn)生的推力大小為凡已知每個正離子的質(zhì)量為m,每個電子的電荷量為e。求：①單位時間內(nèi)從。處注入的電子數(shù)N］；②正離子的電荷量0（2）離子推進(jìn)器所能提供的推力大小廠與加速正離子所消耗的功率P之比，是衡量推進(jìn)器性能的重要指標(biāo)。已知5。間的加速電壓為U,正離子的比荷為鼠①請推導(dǎo)F與P的關(guān)系式，并在圖19乙中繪制出F-P圖像；②在加速正離子所消耗的能量相同的情況下，要使離子推進(jìn)器提供的推力的沖量更大，可采取什么措施？甲圖19海淀區(qū)2020?2021學(xué)年第一學(xué)期期末練習(xí)參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)高三物理一、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)是符合題意的，有的小題有多個選項(xiàng)是符合題意的。全部選對的得3分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分。題號12345678910答案BABCBDABDDACACDADBDCD二、本題共2小題，共15分。.（4分）（2）將紅、黑表筆直接接觸，調(diào)整“歐姆調(diào)零旋鈕”，使表針指向0Q。（2分）或（將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕進(jìn)行歐姆調(diào)零）（3）x1（1分）；6（1分）.（11分）（1）F（1分）；B（1分）；D（1分）0.673?0.677mm（2分）（3）如圖1所示（2分）圖1（4）BC（2分）（5）兀岫2（2分）4a三、本題包括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(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。說明：計(jì)算題提供的參考解答，不一定都是唯一正確的。對于那些與此解答不同的正確解答，同樣得分。

13．（8分）TOC\o"1-5"\h\z（1）導(dǎo)體棒運(yùn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv=0.2V （2分）（2）根據(jù)右手定則可判斷出，導(dǎo)體棒上的電流方向?yàn)閺腷向。 （1分）通過導(dǎo)體棒的電流I=-E-=0.4A （2分）R+r（3）導(dǎo)體棒兩端的電壓U=IR=0.16V （2分）。端電勢高 （1分）14．（8分）（1）帶電小球靜止時電場力水平向左，與場強(qiáng)方向相反，所以電場強(qiáng)度方向水平向右。 （1分）小球受重力、電場力和細(xì)線的拉力，根據(jù)平衡條件有tan37°=―^ （1分）mg解得 e-mgtan37。=3mg （1分）q4q（2）根據(jù)勻強(qiáng)電場中電勢與場強(qiáng)的關(guān)系可得UAO=Elsin370=9mg- （2分）（3）小球從A點(diǎn)沿圓弧緩慢向左拉起至與O點(diǎn)處于同一水平高度的過程，由動能定理有W-mglsin53。+Eql（1-cos53。）=0 （2分）F解得W=0.5mgl （1分）F15．（8分）（1分）（1）對于n匝線圈，ab邊與cd（1分）E=n,BL,3—L+n,BL,3—L=nBLL3 m 1 2 2 1 2 2 12根據(jù)閉合電路歐姆定律有I=-EL=2A （1分）mR+r從線圈經(jīng)過圖示位置開始計(jì)時，圈內(nèi)的電流隨時間變化的函數(shù)關(guān)系式為i=Icosi=Icosmt=2cos400（（A）m（2）電路中電流的有效值為1 -I=-=I=22A<2m（1分） （1分）TOC\o"1-5"\h\z電阻R的發(fā)熱功率P=12R=180W （1分）（3）線框從此位置轉(zhuǎn)過四分之一周期的過程中：Aq BLL ，一平均感應(yīng)電動勢E=n——=n （1分）At At平均感應(yīng)電流1工二步（1分）平均感應(yīng)電流1工二步（1分）通過電阻R的電荷量q=IAt=nBLL ^2R+r=5X10-3C（1分）16.（9分）（1）電吹風(fēng)處于吹自然風(fēng)工作狀態(tài)時，電路中只有帶動小風(fēng)扇的電動機(jī)工作，故觸片P與應(yīng)與觸點(diǎn)b、c接觸。 （1分）

設(shè)原線圈輸入電壓為U，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n=U=設(shè)原線圈輸入電壓為U，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n=U=220=11…（2分）， ， .、 2（2）電熱絲的功率P=P1-P2=440W （2分）電熱絲中的電流I=—=2A （1分）U0P -（3）小風(fēng)扇正常工作時的電流I=—=1A （1分）U小風(fēng)扇內(nèi)阻的熱功率12R=P—P （1分）23解得小風(fēng)扇的內(nèi)阻R=8Q （1分）17．（10分）（1）由動能定理有eU——mv2 （ 1分）02解得電子剛進(jìn)入偏轉(zhuǎn)場時的速度大小v=j2U （1分）mm（2）由幾何關(guān)系可得，此時電子在磁場中的運(yùn)動半徑r=2L0 （1分）由牛頓第二定律得evB—mv （1分）r聯(lián)立兩式并將速度v代入解得磁感應(yīng)強(qiáng)度B—｝：怨 （1分）0（3）設(shè)偏轉(zhuǎn)場右邊界距P點(diǎn)的水平距離為L電子偏出電場時垂直初速方向的位移y—1-E?（ （1分）12mv電子偏出電場時垂直初速方向的位移y—1-E?（ （1分）12mv電子偏出電場后到達(dá)靶上P點(diǎn)，在垂直初速方向的位移y―Ee-L-L……（1分）2mvv由幾何關(guān)系有y+y—H12EL20隨電壓的變化電子在靶上的掃描長度為AL=9” （1分）EL0因此靶臺的最小直徑d=AL=4AUH （1分）EL018.（12分）（1）①根據(jù)電荷守恒有IAt=N1Ate （1分）解得N=- （1分）1e②設(shè)正離子的電荷量為q，單位時間內(nèi)射出的正離子個數(shù)為N由動量定理有FAt=NAtmv （1分）由動能定理有qU―1mv2 （1分）2根據(jù)電流的定義有I=