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2017年北京市朝阳区高三上学期期末考试物理试卷
一、单选题（共13小题）
1．关于“电子伏特（符号：）”，属于下列哪一物理量的单位（ ）
A．电荷量 B．电压 C．电流 D．能量
2．已知干电池的电动势为，下列说法正确的是（ ）
A．当外电路闭合时，干电池两极间的电压等于
B．当外电路断开时，干电池两极间的电压等于零
C．当外电路闭合时，在内有的电荷通过电池
D．当的电荷通过干电池时，干电池能把的化学能转化为电能
3．矩形金属框位于如图所示的通电长直导线附近，线框与导线在同一个平面内，线圈的两条边与导线平行。下面说法正确的是（ ）
A．在这个平面内线圈远离导线移动时穿过线圈的磁通量减小
B．在这个平面内线圈平行导线移动时穿过线圈的磁通量减小
C．当导线中的电流I增大时线圈产生沿方向的感应电流
D．当导线中的电流I减小时线圈产生沿方向的感应电流
4．如图所示，一金属直棒两端接有细导线悬挂于线圈上方，为使垂直纸面向外运动，可以将（ ）
A．、端接电源正极，、端接电源负极
B．、端接电源正极，、端接电源负极
C．、端接在电源正极，、端接在电源负极
D．、端用导线连接，接电源正极，端接电源负极
5．现有规格为“，”的排气扇，如图所示，排气扇电动机的线圈电阻为。当正常工作时，排气扇的（ ）
A．通电电流计算式为
B．输出功率计算式为
C．发热功率计算式为
D．电功率大于
6．在某静电场中把一个的检验电荷从电场中的点移到无限远处时，电场力做功为，则检验电荷在点的电势能以及电场中点的电势分别为（ ）
A．， B．，
C．， D．，
7．如图所示，是回旋加速器的示意图，利用该装置我们可以获得高能粒子，其核心部分为处于匀强磁场中的两个形盒，两形盒之间接交流电源，并留有窄缝，粒子在通过窄缝时得到加速，忽略粒子的重力等因素，为了增大某种带电粒子射出时的动能，下列说法正确的是（ ）
A．只增大形盒的半径 B．只增大加速电场的电压
C．只增大窄缝的宽度 D．只减小磁感应强度
8．如图所示，竖直实线表示匀强电场中的一簇等势面，一带电微粒在电场中从A到B作直线运动（如图中虚线所示）。则该微粒（ ）
A．一定带正电
B．从到的过程中作匀速直线运动
C．从到的过程中电势能增加
D．从到的过程中机械能守恒
9．在光滑绝缘水平面上，用绝缘细线拉着一带负电的小球，在水平面内绕竖直方向的轴做逆时针方向的匀速圆周运动，整个空间存在竖直向下的匀强磁场，俯视图如所示。若小球运动到点时细线突然断开，则小球此后（ ）
A．仍做逆时针方向的匀速圆周运动，但半径减小
B．仍保持原来速度大小，做匀速直线运动
C．做顺时针方向的曲线运动，但不是圆周运动
D．做顺时针方向的圆周运动，半径可能不变
10．如图所示，是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零和是两个相同的小灯泡，下列对实验现象的预测合理的是（ ）
A．开关由断开变为闭合时，灯先亮灯后亮
B．开关由断开变为闭合时，、两灯同时亮
C．开关由闭合变为断开时，、两灯同时立即熄灭
D．开关由闭合变为断开时，、两灯都会延迟一会儿熄灭
11．在光滑水平面上，一质量为，边长为的正方形导线框，在水平向右的恒力的作用下穿过某匀强磁场，该磁场的方向竖直向下。宽度为，俯视图如图所示。已知边进入磁场时的速度为，边离开磁场时的速度仍为。下列说法正确的是（ ）
A．线框进入和离开磁场时产生的感应电流方向相同
B．线框进入和离开磁场时受到的安培力方向相反
C．线框窗过磁场的过程中一直做匀速直线运动
D．线框穿过磁场过程中恒力做的功等于线框产生的焦耳热
12．某同学利用如图所示的电路测定干电池的电动势和内电阻，经过正确的操作获得了若干组实验数据，据此描绘的图像（其中、分别为电压表和电流表的读数）如下图中的实线所示，虚线表示该电池两端的电压与流经电池电流的关系图线，下列图像合理的是（ ）
A． B．
C． D．
13．随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示，由地面供电装置（主要装置有线圈和电源）将电能传送至电动车底部的感应装置（主要装置是线圈），该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传送效率只能达到90％左右。无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车，无需插电即可对电动车进行充电。目前无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为，允许的错位误差一般为左右。下列说法正确的是（ ）
A．无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电车快速充电
B．车身感应线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化
C．车身中感应线圈中感应电流磁场总是与地面发射中电流的磁场方向相反
D．若线圈均采用超导材料则能量的传输效率有望达到100％
二、实验题（共3小题）
14.如图所示，虚线框内为多用电表欧姆挡的内部电路，、为电表面板上的表笔插孔。下列说法正确的是____________。
A．孔插黑表笔
B．用“”挡测量时指针在附近，应换用“”挡
C．更换倍率测量电阻时，必须要重新进行欧姆调零
D．要测量电路中某电阻的阻值，必须将该电阻与其他元件断开
15.某同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的器材如下：
待测小灯泡（，）
电源（电动势，内阻不计）
电流表（，内阻约；，内阻约）
电压表（，内阻约;，内阻约)
单刀单掷开关及导线若干
（1）为减小误差，在本实验中电流表应选用0~________量程；电压表应选用0~_______量程。
（2）上图是本实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，为了满足实验要求并尽可能减小误差，请补充完成实物图间的连线。
16.现有一块直流电流计，满偏电流为，内阻约为，某同学想把它改装成量程为的电压表，他首先根据图示电路，用半偏法测定电流计的内阻。
（1）为提高测量准确度，在以下器材中，电阻器应选用_______；电池应选用____________（选填器材前的字母）。
A．电池（电动势，内阻不计）
B．电池（电动势，内阻不计）
C．电阻箱（）
D．滑动变阻器（）
E．电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）（）
F．电位器（）
（2）该同学在开关断开的情况下，检查电路连接无误后，将的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是__________，最后记录的阻值并整理好器材（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）
A．闭合
B．闭合
C．调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度
D．调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半
E．调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半
F．调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度
（3）如果测得的阻值为，即为电流计内阻的测量值。则给电流计________联（选填“串“或”并“）一个阻值为__________的电阻，就可以将该电流计改装成量程为的电压表。
（4）请你推断在本实验中电流计内阻的测量值比其内阻的实际值是偏大还是偏小；由于测得电流计内阻的准确度将直接影响改装电压表的准确度，请你分析说明利用半偏法测量电流计内阻时，使尽可能接近的方法。
三、计算题（共5小题）
17.在电场中把电荷量的正电荷从点移到点，静电力做功为，再把该电荷从点移到点，静电力做功为．
（1）求、间以及、间的电势差和;
（2）若该电荷只在电场作用下从点运动到点，求电荷动能的增加量
18.如图所示，是面积为、匝的圆形金属线圈，其总电阻，线圈处在逐渐增大的均匀磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度随时间的变化率，线圈与阻值的电阻连接，不计电压表对电路的影响。求：
（1）感应电动势的大小;
（2）通过R的电流大小；
（3）电压表的示数。
19.下图为真空示波管的示意图，电子从灯丝发出（初速度可忽略不计），经过灯丝与板间的电场加速后，从板中心孔沿中心线射出，然后进入两块平行金属板、间的偏转电场（电子进入时的速度方向与该电场方向垂直），离开偏转电场后打在荧光屏上的点。已知、间的加速电压为，、两板间的偏转电压为，两板间的距离为，板长为，电子的质量为，电荷量为，不计电子所受的重力及它们之间的相互作用力。
（1）求电子穿过板时速度的大小;
（2）求电子从偏转电场射出时的侧移距离；
（3）如果仅使偏转电压减半，即，为使电子仍打在荧光屏上的点，则加速电压应调整为，求。
20.如图所示，是一种磁偏转式质谱仪的原理简图，主要由三部分组成：离子源（含加速电场）、磁偏转器和接受系统。利用该装置可以较好地识别同位素。
现有质量由大到小的、、三种离子，电荷量均为。在离子源中，三种离子不断飘进（初速度可忽略不计）电压为的加速电场，经加速后进入磁偏转器，在磁偏转器中离子分成三束（如图所示）。磁偏转器主要是一段弯成半径为R的细管，该细管处在电磁铁的两极之间，电磁铁的磁极呈扇形（图中未画出），细管所在磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。若其中一种离子恰能沿细管做匀速圆周运动，从狭缝射出后进入接收系统，而另外两种离子分别打在细管的上壁和下壁。不计离子的重力及它们之间的相互作用力。
（1）现测得离子通过接收系统的狭缝所形成的电流为，求每秒接收到该离子的数目；
（2）求被接收系统接收的离子质量；并分析说明接收系统接收的是哪一种离子；
（3）若想利用该装置依次收集另外两种离子，在不改变细管半径的条件下，请分析说明有哪些可行方案（至少说出两种）
21.某小组同学在研究图1所示的电磁枪原理时，绘制了图2所示的简图（为俯视图），图中两平行金属导轨间距为固定在水平面上，整个装置处在竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场中，平行导轨左端电路如图所示，电源的电动势为，电容器的电容为。一质量为、长度也为
的金属导体棒垂直于轨道平放在导轨上，忽略摩擦阻力和导轨的电阻，假设平行金属导轨足够长。
（1）将开关接，电源对电容器充电。
a．求电容器充电结束时所带的电荷量；
b．请在图3中画出充电过程中电容器两极板间的电压随电容器所带电荷量变化的图像；借助图像求出稳定后电容器储存的能量。
（2）电容器充电结束后，将开关接，电容器放电，导体棒由静止开始运动，不计放电电流引起的磁场影响
a．已知自由电子的电荷量为，请你分析推导当导体棒获得最大速度之后，导体棒中某一自由电子所受的电场力与导体棒最大速度之间的关系式；
b．导体棒由静止到获得最大速度的过程中，由于存在能量损失损，电容器释放的能量没有全部转化为导体棒的动能，求损。
答案部分
1.考点：电势差
试题解析：电荷量的单位库仑，简称库，用C表示，A错误；电压的单位伏特，简称伏，用V表示，B错误；电流的单位安培，简称安，用A表示，C错误；电子伏特是指一个电子经过1伏特的电势差加速后所获得的动能，是能量的单位，用eV表示，D正确。故选：D。
答案：D
2.考点：电源的电动势和内阻
试题解析：由于干电池有内阻，所以当外电路闭合时，干电池两端的电压应视为路端电压，小于，A错误；当外电路断开时，干电池两级间的电压等于电源电动势，而不是零，B错误；当外电路闭合时，由可知，在内有的电荷流过电池，是指电流大小为，题中电阻未知，电流无法确定，C错误；根据电动势的定义式得，即当外电路闭合时，每有的电荷通过干电池，非静电力做功就为，就有的化学能转化为电能，D正确。故选：D。
答案：D
3.考点：楞次定律
试题解析：在通电直导线与线框构成的平面内，通电直导线周围的磁场，与导线距离越近，磁感应强度越大，与导线距离越远，磁感应强度越小，距离相同，则磁感应强度大小相同。在这个面内，磁通量可以表示为，当线圈远离导线移动时，不变，减小，磁通量减小，A正确；平行导线移动时，磁通量不变，B错误；当增大时，电流周围同一个点的磁感应强度也会增大，通过线框的磁通量增加，根据楞次定律，感应电流方向应为，C错误；当减小时，电流周围同一个点的磁感应强度也会减小，通过线框的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流方向应为，D错误。故选：A。
答案：A
4.考点：安培力、安培力的方向
试题解析：、接电源正极，、接电源负极时，直导线中电流方向为，螺线管中的电流为，由右手螺旋定则判断可知，螺线管中电流产生的磁场方向向下，由左手定则判断，此时受向里的安培力，将垂直纸面向里运动，A错误；
、接电源正极，、接电源负极时，直导线中电流方向为，螺线管中的电流为，由右手螺旋定则判断可知，螺线管中电流产生的磁场方向向上，由左手定则判断，此时受向外的安培力，将垂直纸面向外运动，B正确；
、接电源正极，、接电源负极时，直导线中电流方向为，螺线管中的电流为，由右手螺旋定则判断可知，螺线管中电流产生的磁场方向向上，由左手定则判断，此时受向里的安培力，将垂直纸面向里运动，C错误；
、用导线连接，接电源正极，接电源负极时，直导线中电流方向为，螺线管中的电流为，由右手螺旋定则判断可知，螺线管中电流产生的磁场方向向下，由左手定则判断，此时受向里的安培力，将垂直纸面向里运动，D错误。
答案：B
5.考点：电功率和焦耳定律
试题解析：由于排气扇为非纯电阻电路，不满足欧姆定律。根据公式知，该排气扇正常工作时的电流，A错误。根据公式，B错误，C正确；因为排气扇正常工作，电功率等于，D错误。故选：C。
答案：C
6.考点：电势能、电势
试题解析：依题意，带电量为的检验电荷从电场的点被移到电场的无限远处，电场力做功为，则电荷的电势能减小，无限远处电荷电势能为零，则电荷在点电势能为，点电势，故选A。
答案：A
7.考点：质谱仪和回旋加速器
试题解析：回旋加速器工作时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当速度最大时，设最大速度为，由，得，带电粒子射出时的动能
，可知动能与加速电压无关，与夹缝间的距离无关，与磁感应强度大小和形盒的半径有关，增大形盒的半径或增大磁感应强度，可以增大某种带电粒子射出时的动能。故选A。
答案：A
8.考点：带电粒子在匀强电场中的运动
试题解析：由于电场方向的不确定，电场可能向左或者向右，对应带电粒子的电性不确定，Ａ错；电场力是沿水平方向，重力竖直向下，由粒子做直线运动可知，粒子所受电场力水平向左，合力一定与运动方向相反，故物体做匀减速直线运动，B错；从到的过程中电场力做负功，电势能增加，C正确；由功能关系可知，电场力做负功，机械能减小，D错。故选：C。
答案：C
9.考点：带电粒子在匀强磁场中的运动
试题解析：细线断开前，带负电的小球做逆时针的匀速圆周运动，在位置小球受的拉力向左，洛伦兹力向右，合力充当向心力；细线断了以后，小球在位置受的洛伦兹力向右，做匀速圆周运动，洛伦兹力大小可能与细线断前小球所受合力相同，半径可能不变。故选D。
答案：D
10.考点：自感、涡流
试题解析：开关由断开变为闭合时，由于线圈自感现象的存在，、会同时亮，直流电流稳定时，线圈相当于导线，会使灯短路，灯会逐渐熄灭；开关由闭合变为断开时，灯立即熄灭，由于线圈自感产生感应电流，灯会变亮，再逐渐熄灭。故选：B。
答案：B
11.考点：法拉第电磁感应定律
试题解析：线框进入磁场时，边切割磁感线，由右手定则可知感应电流为逆时针方向，线框出磁场时，边切割磁感线，感应电流为顺时针方向，故进入和穿出磁场时感应电流方向相反，A错误；
由左手定则知，进入和穿出磁场时，线框受到的安培力都为向左，故进入和穿出磁场时线框受到的安培力方向相同，B错误。
由于线框边长小于磁场宽度，线框完全进入磁场后经历一次加速，由于进出磁场时线框速度不变，因此线框在进入磁场时先做减速运动，完全在磁场中时做匀加速运动，出磁场时做减速运动，C错误；
线框进入和穿出磁场时，应用动能定理，为线框克服安培力做功，安培力做功转化为线框的焦耳热，D正确。
答案：D
12.考点：实验：测定电源的电动势和内阻
试题解析：从图中电路图可以看出，电压表测量的是路端电压，因此电压表的示数是干电池两端的电压，由于电流表测量的是一个支路的电流；流经电源的电流是干路电流，为电流表示数和流经电压表电流之和，因此电压相同，在同一个电压下，流经电源的电流大于电流表示数，故虚线应在实线右边；当时，电压表不分电流，电流表测量的是真实值，故图像与轴的交点不变，故选：A。
答案：A
13.考点：楞次定律
试题解析：题中给出目前无线充电桩充电的有限距离为，达不到在百米之外充电，A选项错误；地面发射磁场装置通过改变地面供电装置的电流来使车身感应装置中产生感应电流，因此，感应装置中的感应电流的磁场方向是阻碍感应线圈磁通量的变化，B正确；感应电流的磁场不一定与发射线圈中的电流产生的磁场方向相反，C错误；由于电磁波传播的时候有电磁辐射，感应线圈和发射线圈中的能量传输不能达到百分之百，D错误。故选：B。
答案：B
14.考点：实验：练习使用多用电表
试题解析：由图示可以知道，插孔与内置电源正极相连，则插孔是“-”插孔，孔应插黑表笔，A选项正确;用挡测量时，若指针指在附近，说明所选档位太大，应换小挡，用
挡测量，B选项错误;每次换倍率需要进行欧姆调零，C选项正确;使用多用电表某电阻的阻值，必须将该电阻与其他元件或者电源断开，如果电阻与其他元件不断开，电阻和其他元件构成回路，这样测出的是回路的电阻，而不单是这个电阻的阻值．所以测量电器中某电阻的阻值，必须将该电阻与其他元件断开测量，选项D正确。故选：ACD。
答案：ACD
15.考点：实验：描绘小电珠的伏安特性曲线
试题解析：（1）根据小灯泡规格“，”可以知道，额定电压，额定电流，可以知道电流表应选“”量程，电压表应选“”量程;
（2）因为实验要求减小误差，需要尽可能多的测量数据，所以滑动变阻器应采用分压式接法；小灯泡阻值较小，在额定电压下工作时，满足，，电流表应用外接法，即电路应是“分压外接”电路，如图所示．
答案：（1）0．6；3；（2）如图所示
16.考点：实验：电流表改装成大量程的电流表和电压表
试题解析：（1）为了使加入电阻后对电路中的总电流影响不大，应该在满足可以调节满偏的基础上选用较大的滑动变阻器及较大的电源。故应选F、电源选B。
（2）根据恒流半偏的步骤，可得出答案ACBE
（3）将电流表改装成电压表，应串联一个较大的电阻。根据公式，可计算出
（4）设电源的电动势为，电流计的满偏电流为，当闭合，断开时，电流计满偏，由闭合电路欧姆定律可得：
①
当、均闭合，电流计半偏，设流经的电流为，有：
②
③
联立①②③式可得： ④
可见，，即电流计内阻的测量值比内阻的实际值偏小。
由④式可知，为了使电流计内阻测量值尽可能接近实际值，即，则需要在电流计达到满偏时，电阻器接入电路的阻值越大准确度越高，所以要选用阻值较大的电阻器；同时，为了确保电流计指针能够满偏，还应当选用电动势适当大的电源。
答案：（1）F、B；（2）ACBE；（3）“串”、9．6；（4）见解析。
17.考点：电势差
试题解析：（1）根据电势差的定义式可得：
同理可得：
（2）
则
在此过程中，根据动能定理可得：
答案：（1）（2）
18.考点：法拉第电磁感应定律
试题解析：（1）根据法拉第电磁感应定律可得：
（2）根据闭合电路欧姆定律可得：通过R的电流
（3）电压表的示数U即为电阻R两端的电压，有：
答案：（1）（2）（3）
19.考点：示波管
试题解析：（1）在加速电场中有： ①
可得：
（2）在偏转电场中，设飞行时间为，加速度为，则
水平方向有： ②
竖直方向有： ③
其中 ④
联立①②③④可得： ⑤
（3）设的长度为，电子飞出偏转电场时的偏角为，竖直分速度为，偏转电场右端到荧光屏的水平距离为，则
⑥
⑦
⑧
联立①②③④⑤⑥⑦⑧式可得： ⑨
由⑨式可见，要使不变，应保持不变，所以
答案：（1）（2）（3）
20.考点：质谱仪和回旋加速器
试题解析：（1）根据电流的定义式有：
即每秒钟接收到的总电荷量
则每秒钟接收到该离子的数目
（2）设离子以速度进入匀强磁场，
离子在加速过程中有： ①
离子在磁场中做圆周运动，有： ②
联立①②式可得： ③
解得：
由③式可见，由于三种离子的电荷量相同，与也相同，所以，。由于，所以，因为只有一种离子恰能在细管中做圆周运动并沿狭缝射出，而另外两种分别打到细管的上壁和下壁，可知进入接收系统的是离子。
（3）由③式可知，利用该装置若想依次收集另外两种离子，在不改变细管半径的条件下，可以采取以下两种方案：
方案一：若保持加速电压不变，则可以通过改变电磁铁所产生的磁感应强度来实现，适当增加磁感应强度可以收集离子，反之，可以收集离子；
方案二：若保持磁感应强度不变，则可以通过改变加速电压来实现，适当提高加速电压可以收集离子，反之，可以收集离子。
答案：（1）（2），进入接收系统的是Y离子（3）见解析
21.考点：匀强磁场中的安培力电容器的电压、电荷量和电容的关系
试题解析：（1）a．电容器充电完毕时其电压等于电动势。有：电容器所带的电荷量 ①
b．根据，画出图像如图所示，图线与横轴所围面积即为电容器储存的能量。有：
②
联立①②式可得： ③
（2）a．方法一： 设金属导体棒获得最大速度时，放电电流为零，此时电容器的电压与导体棒的感应电动势相等，即： ④
导体棒中恒定电场的场强为：
导体棒中电子所受的电场力为
方法二：金属导体棒获得最大速度后做匀速直线运动，电路中无电流，运动的电子在磁场中受到向下的洛伦兹力，大小为：
由于电子随导体棒做匀速直线运动，则电场力与洛伦兹力合力为零，即
则：
b．由（1）中结论可知，导体棒获得最大速度时，电容器储存的能量为：
⑤
导体棒由静止到获得最大速度的过程中，根据能量守恒定律有：
⑥
设此过程电容器放电的电荷量为，则⑦
方法一：设此过程中的平均电流为，时间为，根据动量定理有：
⑧
其中 ⑨
联立④⑤⑥⑦⑧⑨式可得：
方法二：设任意时刻电路中的电流为，取一段含此时刻的极短时间，设此段时间内速度的改变量为，根据动量定理有：
⑧
而 ⑨
⑩
联立④⑤⑥⑦⑧⑨⑩式可得：
答案：（1）a．；b．（2）a．见解析；b．
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