海淀区高三物理期末考试试题及答案

海淀区高三年级第一学期期末练习 2013.1 物 理 本试卷共 8 页，100 分。考试时长 90 分钟。考生务必将答案答在答题纸上， 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。将正确答案的序号填涂在机读卡上。 1.分别放在两个绝缘架上的相同金属球，相距为 d，球的半径比 d 小得多，分 别带有 q 和 3q 的电荷量，相互斥力为 3F。现用绝缘工具将这两个金属球接触后再 分开，然后放回原处。则它们的相互作用力将变为 ( ) A.0 B. F C.3F D.4F 2.如图 1 所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为 一峰值不变的正弦交变电压，副线圈接一可变电阻 R。在其他条件不变的情况下， 为使变压器输入功率增大，下面的措施正确的是 ( ) A.仅增加原线圈匝数 n1 B.仅增加副线圈匝数 n2 C.仅减小电阻 R 的阻值 D.仅增大电阻 R 的阻值 3.将定值电阻 R1=10Ω、R2=20Ω串联接在正弦交流电路中，通过电阻 R2 的电流 i 随时间 t 变化的情况如图所示。则 ( ) A.通过 R1 的电流有效值是 1.2A B.R1 两端的电压有效值是 6V C.通过 R2 的电流有效值是 1.2 2 A D.R2 两端的电压有效值是 6 2 V 4.如图 3 所示，两块相互靠近彼此绝缘的平行金属板组成平行板电容器，极板 Ⅳ与静电计金属球相连，极板 M 和静电计的外壳 均接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的 电势差 U。在两板相距为 d 时，给电容器充电，静 电计指针张开一定角度。在整个实验过程中，保 持电容器的带电量 Q 不变，下面的操作中将使静 电计指针张角变小的是 ( ) A.仅将 M 板向下平移 B.仅将 M 板向左平移 C.仅在 M、N 之间插入云母板(介电常数大于 1) D.仅在 M、N 之间插入金属板，且不和 M、N 接触 5.如图 4 所示，电场中的一簇电场线关于 y 轴对称分 布，0 点是坐标原点，M、N、P、Q 是以 0 为圆心的一个 圆周上的四个点，其中 M、N 在 y 轴上，Q 点在 x 轴上， 则 ( ) A.M 点电势比 P 点电势高 B.OM 间的电势差等于 NO 间的电势差 C.一正电荷在 0 点的电势能小于在 Q 点的电势能 D.将一负电荷从 M 点移到 P 点，电场力做正功 6.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化 碳浓度的变化而变化。在图 5 所示电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同 的电阻值，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断 一氧化碳浓度是否超标。已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比， 那么，电压表示数 U 与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确 的是 ( ) A.U 越大，表示ρ越大，ρ与 U 成正比 B.U 越大，表示ρ越小，ρ与 U 成反比 c.U 越大，表示ρ越大，但ρ与 U 无关 D.U 越大，表示ρ越小，但ρ与 U 无关 7.如图 6 所示，电路中的 A、B 是两个完全相同的灯泡， L 是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C 是电容很 大的电容器。当开关 S 断开与闭合时，A、B 灯泡发光情况是 ( ) A.S 刚闭合后，A 灯亮一下又逐渐变暗，B 灯逐渐变亮 B.S 刚闭合后，B 灯亮一下又逐渐变暗，A 灯逐渐变亮 c.s 闭合足够长时间后，A 灯泡和 B 灯泡一样亮 D.S 闭合足够长时间后再断开，B 灯立即熄灭，A 灯逐渐熄灭 8.如图 7 所示，在 0≤x≤2L 的区域内存在着匀强磁场，磁场方向垂直于 xy 坐标系平面(纸面)向里。具有一定电阻的矩形线框 abcd 位于 xy 坐标系平面内， 线框的 ab 边与 y 轴重合，bc 边长为 L。设线框从 t=0 时刻起在外力作用下由静止开始沿 x 轴正方向做匀加 速运动，则线框中的感应电流 i(取逆时针方向的电流 为 正 ) 随 时 间 t 变 化 的 函 数 图 象 可 能 是 图 中 的 ( ) 9.霍尔式位移传感器的测量原理如图 9 所示，有一 个沿 z 轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度 B=B0+kz(B0、k 均为常数)。将霍 尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流 I 不变(方向如图 9 所示)，当物 体沿 z 轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在 y 轴方向的上、下表面的电 势差 U 也不同。则 ( ) A.磁感应强度 B 越大，上、下表面的电势差 U 越大 B.k 越大，传感器灵敏度( U z D D )越高 C.若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高 D.电流，越大，上、下表面的电势差 U 越小 10.狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感 线呈均匀辐射状分布，距离它 r 处的磁 感应强度大小为 B= 2 k r (k 为常数)。磁单 极 S 的磁场分布如图甲所示，它与如图 乙所示负点电荷 Q 的电场分布相似。假 设磁单极子 S 和负点电荷 Q 均固定，有 一带电小球分别在 S 和 Q 附近做匀速圆 周运动，则关于小球做匀速圆周运动的 判断正确的是 A.若小球带正电，其运动轨迹平面可在 S 正上方，如图甲所示 B.若小球带正电，其运动轨迹平面可在 Q 正下方，如图乙所示 C.若小球带负电，其运动轨迹平面可在 S 正上方，如图甲所示 D.若小球带负电，其运动轨迹平面可在 Q 正下方，如图乙所示 二、本题共 2 小题。共 15 分。 11.(7分)用图11甲所示 电路测量一个蓄电池的电动 势和内电阻。蓄电池的内电 阻很小。除蓄电池、开关、 导线外，可供使用的器材还 有： A.电压表(量程 3v) B.电流表(量程 0.6A) C.电流表(量程 3A) D.定值电阻 R0(阻值 3Ω， 额定功率 4W) E.滑动变阻器 R(阻值范围 0～5Ω，额定电流为 2A) (1)电流表应选_____________；(选填器材前的字母序号) (2)根据实验数据做出 U-I 图象，如图乙所示，蓄电池的电动势 E=_____ V， 内电阻 r=______Ω。 12.(8 分)某同学用电压表和电流表测量 Rx 的电阻，已知电压表内阻约 3kΩ，电 流表内阻约 1Ω。 (1)某同学用如图甲所示电路测量电阻 Rx，Rx 的测量值比真实值_______(选填 “偏大”或“偏小”)；若被测电阻 Rx 的阻值约为 10Ω，应采用图______(选填 “甲”或“乙”)所示由路误差会比较小。 (2)无论是用图甲还是图乙所示电路测量，都不可避免地会产生由电表内阻引 起的系统误差。某学习小组设计了以下方案，以避免电表内阻引起的系统误差。 该方案利用图丙所示的电路进行测量，主要实验步骤如下： 第一步：将单刀双掷开关 S2 接 2，闭合开关 S1，调节滑动变阻器 Rp1 和 Rp2，使 电表读数接近满量程，但不超过量程，记录此时电压表和电流表的示数 U1、I1 1 请你写出第二步操作步骤，并说明需要记录的数据；______________ ________________________________________________________ 2 用测得数据计算被测电阻阻值的计算式是 Rx=____________________。 3 简要说明此实验方案为什么能避免由电表内阻引起的实验误差。_______ _____________________________________________________________ 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。 13.(8 分)如图 13 所示，在水平向右场强为 E 的匀强电场中，有一质量为 m、 电荷量为 q 的占由荷从 A 点由静止释放，仅在由场力的作用下经时间 t 运动到 B 点.求. (1)点电荷从 A 点运动到 B 点过程中电场力对点电荷做的功； (2)A、B 两点间的电势差。 14.(8 分)如图 14 所示，空间同时存在水平向右的匀强电场和方向垂直纸面向里、 磁感应强度为 B 的匀强磁场。质量为 m，电荷量为 q 的液滴，以某一速度沿与水平 方向成θ角斜向上进入正交的匀强电场和匀强磁场叠加区域，在时间 t 内液滴从 M 点匀速运动到 N 点。重力加速度为 g。 (1)判定液滴带的是正电还是负电，并画出液滴受力示意 图； (2)求匀强电场的场强 E 的大小； (3)求液滴从 M 点运动到 N 点的过程中电势能的变化量。 15.(9 分)如图 15 所示，MN、PQ 为足够长的平行金属导轨，间距 L=0.50m，导轨 平面与水平面间夹角θ=370，N、Q 间连接一个电阻 R=5.0Ω，匀强磁场垂直于导轨 平面向上，磁感应强度 B=1.0T。将一根质量 m=0.050kg 的金属棒放在导轨的 ab 位 置，金属棒及导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过 程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ =0.50，当金属棒滑行至 cd 处时，其速度大小开始保持不变，位置 cd 与 ab 之间 的距离 s=2.0m。已知 g=10m/s2，sin370=0.60，cos370=0.80。求： (1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小； (2)金属棒达到 cd 处的速度大小； (3)金属棒由位置 ab 运动到 cd 的过程中，电阻 R 产生的热量。 16.(10 分)下图是用直流发电机为保温室中电热器供电的电路图，直流发电机的电 动势为 250V，内阻为 0.50Ω，输电线电阻 R1=R2=1.0Ω。保温室中装有若干只完全 相同的电热器用来调节室温，每只电热器的额定电压为 200V，额定功率为 1000W， 其他电阻不计，也不考虑电热器电阻随温度的变化。求： (1)为使电热器能正常工作，应接入多少个电热器； (2)在电热器正常工作状态下，直流发电机对保温室供热的效率； (3)保温室内的电热器可能消耗的最大电功 率。 17.(10 分)如图所示，水平地面上方有一高度为 H、上、下水平界面分别为 PQ、 MN 的匀强磁场，磁感应强度为 B。矩形导线框 ab 边长为 l1，bc 边长为 l2，导线框 的质量为 m，电阻为 R。磁场方向垂直于线框平 面向里，磁场高度 H> l2。线框从某高处由静止落 下，当线框的 cd 边刚进入磁场时，线框的加速 度方向向下、大小为 3 5 g ；当线框的 cd 边刚离开 磁场时，线框的加速度方向向上、大小为 5 g 。在 运动过程中，线框平面位于竖直平面内，上、下 两边总平行于 PQ。空气阻力不计，重力加速度 为 g。求： (1)线框的 cd 边刚进入磁场时，通过线框导 线中的电流； (2)线框的 ab 边刚进入磁场时线框的速度大小； (3)线框 abcd 从全部在磁场中开始到全部穿出磁场的过程中，通过线框导线 横截面的电荷量。 18.(10 分)图 18 甲所示，平行金属板 PQ、MN 水平地固定在地面上方的空间，金属 板长 l=20cm，两板间距 d=10cm，两板间的电压 UMP=100V。在距金属板 M 端左下方 某位置有一粒子源 A，从粒子源竖直向上连续发射速度相同的带电粒子，射出的带 电粒子在空间通过一垂直于纸面向里的磁感应强度 B=0.20T 的圆形区域匀强磁场 (图中未画出)后，恰好从金属板 PQ 左端的下边缘水平进入两金属板间，带电粒子 在 电 场 力 作 用 下 恰 好 从 金 属 板 MN 的 右 边 缘 飞 出 。 已 知 带 电 粒 子 的 比 荷 q m =2.0×106C/kg，粒子重力不计，计算结果保留两位有效数字。 求： (1)带电粒子射人电场时的速度大小； (2)圆形匀强磁场区域的最小半径； (3)若两金属板间改加如图乙所示的电压，在哪些时刻进入两金属板间的带电 粒子不碰到极板而能够飞出两板间。