朝阳区高三物理期末试卷及答案

北京市朝阳区 2017～2018 学年度第一学期期末质量检测 高三年级物理试卷 2018．1 （考试时间 90 分钟 满分 100 分） 第一部分（选择题 共 39 分） 本部分共 13 小题，每小题 3 分，共 39 分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题 目要求的一项。把答案用 2B 铅笔填涂在答题卡上。 1．真空中有两个静止的点电荷，它们之间静电力的大小为 F。如果保持这两个点电荷之间 的距离不变，而将它们的电荷量都变为原来的 1 4 ，那么它们之间静电力的大小变为 A． 16 F B． 4 F C．4F D．16F 2．如图所示，把一根柔软的金属弹簧悬挂起来，弹簧静止时，它的下端刚好跟槽中的水银 接触。通电后，关于弹簧，下列说法中正确的是 A．弹簧始终不动 B．弹簧不断上下振动 C．弹簧向上收缩后，保持静止 D．弹簧向下伸长后，保持静止 3．电阻 R1、R2 与交流电源按照图 1 方式连接，R1=10Ω，R2=20Ω。闭合开关 S 后，通过电 阻 R2 的正弦交变电流 i 随时间 t 变化的情况如图 2 所示。则 图 1 图 2 A．通过 R1 的电流有效值是 1.0A B．通过 R2 的电流最大值是 2 A C．R1 两端的电压有效值是 5V D．R2 两端的电压最大值是 5 2 V 4．如图所示，电路中的变压器为理想变压器，R 为滑动变阻器，U1 为加在原线圈两端的交流电压，I1 为原线圈中的电流，U2 为副线 圈两端的交流电压，I2 为副线圈中的电流，P2 为滑动变阻器上消 耗的电功率。若 U1 保持不变，改变滑动变阻器滑片的位置，下列 说法中正确的是 A．P2 保持不变 B．U2 保持不变 C．I1 保持不变 D．I2 保持不变 5．如图所示，在 x 轴上方存在垂直于纸面向里、磁感应强度为 B 的匀强磁场。一带电粒子 从坐标原点 O 处以速度 v 沿 y 轴正方向进入磁场，最后从 P（a，0）射出磁场。不计粒 子重力，该带电粒子的电性和比荷 q m 是 A．正电荷， aB v B．负电荷， aB v C．正电荷， 2 aB v D．负电荷， 2 aB v 6．如图所示，Q 为真空中固定的点电荷，虚线表示该点电荷周围的等势面。一个带正电的 粒子经过该电场，它的运动轨迹如图中实线所示，M 和 N 是轨迹上的两点。不计带电粒 子受到的重力，下列说法中正确的是 A．此粒子在 M 点的加速度大于在 N 点的加速度 B．此粒子在 M 点的电势能大于在 N 点的电势能 C．此粒子在 M 点的动能小于在 N 点的动能 D．电场中 M 点的电势低于 N 点的电势 7．如图 1 所示，闭合线圈放在匀强磁场中，t=0 时磁 场方向垂直线圈平面向里，磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图 2 所示。在 0～2s 内，线圈中感 应电流 A．逐渐增大，方向为逆时针 B．逐渐减小，方向为顺时针 C．大小不变，方向为顺时针 D．大小不变，方向为先顺时针后逆时针 8．在如图所示的电路中，闭合开关后，当滑动变阻器 R1 的滑片 P 向 a 端移动时 A．A1、A2 的示数都减小 B．A1、A2 的示数都增大 C．A1 的示数增大，A2 的示数减小 D．A1 的示数减小，A2 的示数增大 9．如图所示的电路中，a、b 是两个完全相同的灯泡，L 为自感线圈 （直流电阻不计），E 为电源，S 为开关。下列说法中正确的是 A．闭合开关，a、b 同时亮 B．闭合开关，a 先亮，b 后亮 C．断开开关，a、b 过一会儿同时熄灭 D．断开开关，b 先熄灭，a 闪亮后熄灭 N M Q 10．如图所示，空间中存在一匀强磁场区域，磁场方向与竖直面（纸 面）垂直，MM'和 NN'是匀强磁场区域的水平边界，纸面内磁场 上方有一个正方形导线框 abcd，ab 边与 MM'和 NN'平行，边长 小于 MM'和 NN'的间距。若线框自由下落，在 ab 边从 MM'运动 到 NN'的过程中，关于线框的运动，下列说法中正确的是 A．一定始终做减速运动 B．一定始终做加速运动 C．可能先减速后加速 D．可能先加速后减速 11．如图所示，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直 向下（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带负电的微 粒 a、b、c 电荷量相等，质量分别为 ma、mb、mc。已知在该区域 内，a 在纸面内向左做匀速直线运动，b 在纸面内做匀速圆周运动， c 在纸面内向右做匀速直线运动。下列关系式中正确的是 A． a b cm m m  B． b a cm m m  C． c a bm m m  D． c b am m m  12．某同学利用一块表头和三个定值电阻设计了如图所示的电 表，该电表有 1、2 两个量程。关于该电表，下列说法中正 确的是 A．测电压时，量程 1 一定小于量程 2，与 R1、R2 和 R3 的 阻值无关 B．测电流时，量程 1 一定大于量程 2，与 R1、R2 和 R3 的阻值无关 C．测电压时，量程 1 与量程 2 间的大小关系与 R1、R2 和 R3 的阻值有关 D．测电流时，量程 1 与量程 2 间的大小关系与 R1、R2 和 R3 的阻值有关 13．如图所示，两光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，间距 为d，其左端接阻值为R的定值电阻，整个装置处在竖直向下、 磁感应强度为B的匀强磁场中，一质量为m的导体棒MN垂直 于导轨放置，且接触良好。现给导体棒MN一水平向右的初 速度v1，经过时间t，导体棒MN向右运动的距离为x，速度变 为v2。不计金属导轨和导体棒MN的电阻。甲、乙两位同学根据以上条件，分别求解在 时间t内通过电阻R的焦耳热Q，具体过程如下： 甲同学： 在这段时间内，导体棒 MN 切割磁感 线的感应电动势 BdxE Bd t  v 所以 2 2 2 22 E B d xQ I Rt tR tR    乙同学： 在导体棒向右运动的过程中，导体棒 损失的动能最终转化为电阻 R 的焦耳热， 则有 2 2 1 2 1 1 2 2Q m m v v A．两位同学的解法都正确 B．两位同学的解法都错误 C．甲同学的解法正确，乙同学的解法错误 D．甲同学的解法错误，乙同学的解法正确 第二部分（非选择题 共 61 分） 本部分共 8 小题，共 61 分。把答案填在答题卡相应的位置。 14．（2 分） 用示波器观察某交流信号时，显示屏上显示如图所示的波 形。若要使该波形移动到显示屏的中央，只需调节______。 A．X 增益旋钮 B．Y 增益旋钮 C．水平位移旋钮 D．竖直位移旋钮 15．（6 分） 在“用多用电表测电阻、电流和电压”的实验中。 （1）在用多用电表测电流或电阻的过程中，下列说法中正确的是________。（多选） A．在测量电阻时，更换倍率后必须重新进行欧姆调零 B．在测量未知电阻时，必须先选择倍率最大挡进行试测 C．在测量未知电流时，必须先选择电流最大量程进行试测 （2）测量时，多用电表的指针指在如图所示位置。若选择开关处于“10V”挡，其读数 为______V；若选择开关处于“×10”挡，其读数为______Ω。 16．（12 分） 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部 分的长度约为 50cm。 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图 1 所示，其读数应 为_____mm。 图 1 （2）用伏安法测金属丝的电阻 Rx（约为 5Ω）。现有电池组（电动势 3V，内阻约 1Ω）、滑 动变阻器 R（0～20Ω，额定电流 2A）、开关、导线若干，以及下列电表： A．电流表（0～3A，内阻约 0.025Ω） B．电流表（0～0.6A，内阻约 0.125Ω） C．电压表（0～3V，内阻约 3kΩ） D．电压表（0～15V，内阻约 15kΩ） 为减小测量误差，该实验中，电流表应选用_____，电压表应选用_____。（选 填器材前的字母） （3）图 2 是测量 Rx 的实验器材的电路图，请根据图 2，补充完成图 3 中实物间的连线。 图 2 图 3 （4）以 U 为纵坐标，I 为横坐标，利用实验数据做出如图 4 所示的 U-I 图像。由图线得 到金属丝的阻值 Rx=________Ω（保留两位有效数字）。 图 4 （5）实验中，在不损坏电表的前提下，随着滑动变阻器滑片移动距离 x 的增加，电池组 的总功率 P 也会发生变化。图 5 的各示意图中正确反映 P-x 关系的是______。 A B C D 图 5 17．（7 分） 如图所示，长为 l 的轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个电荷量为- q 的小球（可 视为质点），小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角为θ。已知小球的 质量为 m，重力加速度为 g。求： （1）电场强场 E 的大小； （2）将电场撤去，小球回到最低点时速度 v 的大小。 18．（7 分） 如图所示，两平行金属板间的电势差为 U，金属板下方有一磁感应强度为 B 的匀 强磁场。电荷量为+q、质量为 m 的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射 出，并垂直磁场边界从 O 点进入磁场，经历半个圆周打在 P 点。忽略重力的影响，求： （1）粒子从电场射出时速度 v 的大小； （2）O、P 两点间的距离 l。 19．（7 分） 如图所示，两光滑平行金属导轨固定在倾角为θ的同一斜面内，间距为 l，其下端有 内阻为 r 的电源，整个装置处在垂直导轨平面向下，磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一 质量为 m、电阻为 R 的导体棒 ab 垂直导轨放置在导轨上，接触良好，且保持静止状态。 不计导轨电阻。已知重力加速度为 g。求： （1）导体棒所受安培力 F 的大小和方向； （2）电源的电动势 E。 P 20．（10 分） 如果场源是多个点电荷，电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电 场强度的矢量和，电场中某点的电势为各个点电荷单独在该点产生电势的代数和。 若规定无限远处的电势为零，真空中点电荷周围某点的电势φ可表示为 Qk r   ， 其中 k 为静电力常量，Q 为点电荷的电荷量，r 为该点到点电荷的距离。 （1）如图 1 所示，M、N 是真空中两个电荷量均为+Q 的固定点电荷，M、N 间的距离为 d，OC 是 MN 连线中垂线， 30OCM  °。已知静电力常量为 k，规定无限远处的 电势为零。求： a．C 点的电场强度； b．C 点的电势。 （2）如图 2 所示，一个半径为 R、电荷量为+Q 的均匀带电细圆环固定在真空中，环面 水平。一质量为 m、电荷量- q 的带电液滴，从环心 O 正上方 D 点由静止开始下落。 已知 D、O 间的距离为 4 3 R ，静电力常量为 k，重力加速度为 g。求液滴到达 O 点 时速度 v 的大小。 图 1 图 2 21．（10 分） 电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅 助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的 速度。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图所示， 将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面 上，斜面与水平方向夹角为θ。一条形磁铁滑入两铝条间， 恰好以速度 v0 匀速下滑，穿过时磁铁两端面与两铝条的间 距始终保持恒定，其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝 条相对磁铁运动相同。磁铁端面是底边为 2d，高为 d 的 长方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区 域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为 B，铝条的高 度大于 d，宽度为 b，电阻率为ρ。为研究问题方便，铝条 中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和 磁场可忽略不计，假设磁铁进入铝条间以后，减少的机械 能完全转化为铝条的内能，重力加速度为 g。 （1）求一侧铝条中与磁铁正对部分的感应电动势 E； （2）求条形磁铁的质量 m； （3）在其他条件不变的情况下，仅将两铝条更换为宽度 'b （ 'b b ）为的铝条，磁铁仍 以速度 v0 进入铝条间，请在图 2 中定性画出磁铁速度 v 随时间 t 变化关系的图线（规 定沿斜面向下为正方向）。 图 2 b  d 2d 高 b 图 1 北京市朝阳区 2017～2018 学年度第一学期期末质量检测 高三年级物理参考答案 2018．1 第一部分（选择题 共 39 分） 本部分共 13 小题，每小题 3 分，共 39 分。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 A B C B D D C A C C A B D 第二部分（非选择题 共 61 分） 本部分共 8 小题，共 61 分。把答案填在答题卡相应的位置。 14．D…………………………………………………………………………………………（2 分） 15．（1）AC …………………………………………………………………………………（2 分） （2）5.0 …………………………………………………………………………………（2 分） 21.5 10 ……………………………………………………………………………（2 分） 16．（1）0.400………………………………………………………………………………（2 分） （2）B……………………………………………………………………………………（2 分） C……………………………………………………………………………………（2 分） （3）如下图所示…………………………………………………………………………（2 分） （4）4.4～4.6……………………………………………………………………………（2 分） （5）B……………………………………………………………………………………（2 分） 17．（7 分） 解：（1）小球的受力情况如图所示。因为小球静止，则有 tanqE mg  所以 tanmgE q  ……………………………………（3 分） （2）将电场撤去后，小球向下摆动，取最低点的重力势能为零，根据机械能守恒定 律有 21( cos ) 2mg l l m  v 所以 2 (1 cos )gl  v …………………………………………………（4 分） 18．（7 分） 解：（1）根据动能定理有 21 02qU m v 所以 2qU m v ……………………………………………………………（3 分） （2）根据牛顿第二定律有 2 q B m R  vv 则 1 2m mUR qB B q  v 所以 2 22 mUl R B q   …………………………………………………（4 分） 19．（7 分） 解：（1）由题意可知，导体棒所受安培力 F 的方向沿斜面向上。导体 棒的受力情况如图所示，根据牛顿第二定律有 sin 0F mg   所以 sinF mg  ……………………………………（4 分） （2）因为 F IlB EI R r   所以 sin ( )mgE R rlB   ………………………………………………（3 分） 20．（10 分） 解：（1）a．由几何关系可知，C、M 间的距离 / 2 sin30 dr d  M 在 C 点产生的电场强度 2M QE k d  ，方向与 x 轴正方向成 30° 由叠加原理和对称性可知，C 点的场强 2 32 cos30M kQE E d    ，方向为由 O 指向 C …………………（3 分） b．若规定无限远电势为零，M 和 N 在 C 点产生的电势 M N Qk d    由叠加原理可知，C 点的电势 2 M N kQ d      ………………………………………………（3 分） （2）把圆环分成若干等份，每一份都足够小，可视为点电荷。设每一份的电荷量为 Q 。研究其中任意一份，它与 D 点的距离 2 24 5( )3 3l R R R   ，它在 D 产 生的电势 3 5D Q k Qk l R       由对称性和叠加原理可知，圆环在 D 点的电势 3 3 5 5D D k Q kQ R R       同理可求得，圆环在 O 点的电势 O kQ R   所以 D、O 两点间的电势差 2 5DO D O kQU R      在液滴从 D 到 O 的过程中，根据动能定理有 24 1( ) 03 2DOmg R q U m    v 所以 8 4 3 5 kQqgR mR  v …………………………………………………（4 分） 21．（10 分） 解：（1）一侧铝条中与磁铁正对部分的感应电动势 0E Bd v …………………………………………………………（2 分） （2）根据电阻定律，一侧铝条与磁铁正对部分的电阻 2 2 dR db b   根据欧姆定律有，铝条正对部分中的电流 02BdEI R   v b 一侧铝条受到的安培力 2 2 02B dF IdB   v b 安 根据牛顿第三定律有，一侧铝条对磁铁的作用力 2 2 02' B dF F   v b 安 ，此力阻 碍磁铁的运动，方向沿斜面向上。取磁铁为研究对象，根据牛顿第二定律 2 ' sin 0F mg   所以 2 2 04 sin B dm g  v b ……………………………………………………（5 分） （3）磁铁速度 v 随时间 t 变化关系的图线如图所示……………………………（3 分）