.1朝阳区期末高三物理试题及答案
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北京市朝阳区2015~2016学年度第一学期期末高三年级统一考试
物理试卷2016.1
(考试时间90分钟满分100分)
一、本题共13小题,每小题3分,共39分。
在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的。
把答案用2B铅笔填涂在答题卡上。
1.以下属于磁感应强度单位的是
A.特斯拉B.韦伯
C.法拉D.亨利
·
·
a
b
2.如图所示,为某点电荷电场中的一条电场线,其上两点a、b相距为d,电势差为U,a点的场强大小为E,把电荷量为q的试探电荷从a点移到b点,电场力做功为W,该试探电荷在b点所受的电场力大小为F。
下列关系式正确的是
A.B.W=qU
C.D.U=Ed
3.
4.如图所示,在匀强电场中A、B两点分别放入两个带正电的点电荷q1和q2,且q1=q2。
已知q1在A点的电势能为EP1,q2在B点的电势能为EP2。
下列说法正确的是
·
·
A
B
E
A.只有当零电势点选在A点时才有EP1>EP2
B.只有当零电势点选在B点时才有EP1>EP2
C.只有当零电势点选在无穷远时才有EP1>EP2
D.无论零电势点选在何处总有EP1>EP2
5.已知干电池的电动势为1.5V。
下列说法正确的是
A.用电压表直接连接干电池的两极,测量得到的电压就是该电池的电动势
B.当外电路闭合时,每当1C的电荷量通过干电池,则该电池就能提供1.5J的电能
C.当外电路闭合时,在1s内有1.5C的电荷量通过该电池
D.当外电路闭合时,在1s内该电池能提供1.5J的电能
6.在匀强磁场中的某一位置放置一条直导线,导线的方向与磁场方向垂直。
先后在导线中通入不同的电流,导线所受的力也不同。
以下图象描述的是导线受力的大小F与通过导线的电流I的关系,a、b两点各代表一组F、I的数据。
其中正确的是
b
·
a
o
F
I
·
b
a
·
o
F
I
·
a
b
·
o
F
I
·
b
a
o
F
I
·
·
ABCD
7.如图所示,让大量的一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子从同一位置经过同一加速电场A由静止开始加速,然后在同一偏转电场B里偏转。
忽略离子的重力及离子间的相互作用力。
下列说法正确的是
A.它们始终为一股离子束
B.它们会分离为二股离子束
C.它们会分离为三股离子束
D.它们会分离为无数股离子束
V
E,r
P
R
A22
A1
8.在图示的电路中,闭合开关后,当滑动变阻器的滑动触头P从最上端逐渐滑向最下端的过程中,电压表V的读数变化量为ΔU,电流表A2的读数变化量为ΔI2(电表均视为理想电表)。
则
A.电压表V的读数先变小后变大
B.电流表A1的读数先变大后变小
C.电流表A2的读数变大
D.ΔU与ΔI2的比值为定值
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
L
a
b
l
c
d
9.如图所示,匀强磁场的上下边界水平,宽度为L,方向垂直纸面向里。
质量为m、边长为l(l 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.线框穿过磁场的过程中克服安培力所做的功为mg(L+l) D.线框穿过磁场的过程中可能先做加速运动后做减速运动 10.电场中M、N两点场强的大小分别为EM、EN,电势分别为φM、φN。 某带电粒子仅在电场力作用下从M点运动到N点,若此过程中带电粒子的动能始终保持不变,下列判断正确的是 A.EM>EN,φM>φNB.EM C.EM=EN,φM=φND.EM 11.铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置。 如图所示(俯视图),能产生匀强磁场的磁铁被安装在火车首节车厢下面,当它经过安放在两铁轨间的线圈时,便会产生一个电信号,通过和线圈相连的电压传感器被控制中心接收,从而确定火车的位置。 若一列火车匀加速驶来,则电压信号U随时间t的变化图象为 ABo U t o U t o U t o U t CD 12.如图所示,是一个多量程多用电表的简化电路图。 测电流和测电压时各有两个量程,还有两个挡位用来测电阻。 下列说法正确的是 A B E E′ 1 2 3 4 5 6 S A.当开关S调到1、2两个位置上时,多用电表测量 的是电流,且调到1位置上时的量程比2位置的大 B.当开关S调到3、4两个位置上时,多用电表测量 的是电阻,且A为黑表笔 C.当开关S调到5、6两个位置上时,多用电表测量 的是电压,且调到5位置上时的量程比6位置的大 D.当开关S调到任意位置上时,都需要把A、B两表 笔短接,对电表进行调零 13.磁场具有能量,磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度,其值为,式中B是磁感应强度,μ是磁导率,在空气中μ为一已知常数。 以通电螺线管(带有铁芯)为例,将衔铁吸附在通电螺线管的一端,若将衔铁缓慢拉动一小段距离Δd,拉力所做的功就等于间隙Δd中磁场的能量。 为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B,某研究性学习小组用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P,再用力缓慢将铁片与磁铁拉开一段微小距离ΔL,并测出拉力大小为F,如图所示。 由此可以估算出该条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B为 S N F P A.B. C.D. 二、本题共3小题,共20分。 把答案填在答题卡相应的位置。 甲 Rx A A V V Rx 乙 14.在“伏安法测电阻”的实验中,待测电阻Rx约为200Ω,电压表V的内阻约为2kΩ,电流表A的内阻约为1Ω,测量电路如图甲或图乙所示,电阻测量值由公式计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数。 若将图甲和图乙电路电阻的测量值分别记为Rx1和Rx2,则________(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值;该测量值________(选填“大于”、“等于”或“小于”)待测电阻的真实值。 15.在“测定电源的电动势和内电阻”的实验中,备有下列器材: A.待测的干电池一节 B.电流表A1(量程0~3mA,内阻Rg1=10Ω) C.电流表A2(量程0~0.6A,内阻Rg2=0.1Ω) R1 R1 A2 R0 A1 a b 甲 A1 R0 A2 D.滑动变阻器R1(0~20Ω,1.0A) E.电阻箱R0(0~9999.9Ω) F.开关和若干导线 (1)某同学发现上述器材中没有电压 表,他想利用其中的一个电流表 和电阻箱改装成一块电压表,其量 程为0~3V,并设计了图甲所示的 1.2 1.0 I2/A 0 0.2 1.3 1.4 1.5 I1/mA 乙 1.1 0.1 0.3 0.4 0.5 a、b两个参考实验电路(虚线框内 为改装电压表的电路),其中合理的 是______(选填“a”或“b”)电路; 此时R0的阻值应取______Ω。 (2)图乙为该同学根据合理电路所绘出的 I1-I2图象(I1为电流表A1的示数,I2 为电流表A2的示数)。 根据该图线可得 被测电池的电动势E=______V,内阻 r=______Ω。 16.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验 中,小灯泡的规格为“2.0V,0.5A”。 备有下列器材: A.电源E(电动势为3.0V,内阻不计) B.电压表V1(量程0~3V,内阻约1kΩ) C.电压表V2(量程0~15V,内阻约4kΩ) D.电流表A1(量程0~3A,内阻约0.1Ω) E.电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.6Ω) F.滑动变阻器R1(0~5Ω,3.0A) G.滑动变阻器R2(0~200Ω,1.25A) H.开关和若干导线 为了尽可能准确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线,请完成以下内容。 (1)实验中电压表应选用 ,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 (请填写选项前对应的字母)。 (2)图甲是实物电路,请你不要改动已连接的导线,把还需要连接的导线补上。 I/A U/V 0 乙 0.4 0.8 1.2 1.6 0.8 1.6 2.4 3.2 甲 1 1 (3)某同学完成该实验后,又找了另外两个元件,其中一个是由金属材料制成的,它的电阻随温度的升高而增大,而另一个是由半导体材料制成的,它的电阻随温度的升高而减小。 他又选用了合适的电源、电表等相关器材后,对其中的一个元件进行了测试,测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表所示: U/V 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.60 I/A 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.81 3.20 请根据表中数据在图乙中作出该元件的I-U图线; 该元件可能是由(选填“金属”或“半导体”)材料制成的。 (4)在(3)的基础上,该同学进一步分析,如果让一节电动势为1.5V、内阻为0.5Ω的干电池只对该元件供电,则该元件消耗的功率为W(结果保留两位有效数字)。 三、本题共5小题,共41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。 把答案填在答题卡相应的位置。 × × a B b 17.(6分)如图所示,足够长的光滑导轨竖直放置,匀强磁场的磁感应强度B=2.0T,方向垂直于导轨平面向外,导体棒ab长L=0.2m(与导轨的宽度相同,接触良好),其电阻 r=1.0Ω,导轨电阻不计。 当导体棒紧贴导轨匀速下滑时,两只均标有“3V,1.5W”字样的小灯泡恰好正常发光。 求: (1)通过导体棒电流的大小和方向; (2)导体棒匀速运动的速度大小。 18.(6分)如图所示,为一回旋加速器的示意图,其核心部分为处于匀强磁场中的D形盒,两D形盒之间接交流电源,并留有窄缝,离子在窄缝间的运动时间忽略不计。 已知D形盒的半径为R,在D1部分的中央A处放有离子源,离子带正电,质量为m、电荷量为q,初速度不计。 若磁感应强度的大小为B,每次加速时的电压为U。 忽略离子的重力等因素。 求: (1)加在D形盒间交流电源的周期T; (2)离子在第3次通过窄缝后的运动半径r3; (3)离子加速后可获得的最大动能Ekm。 19.(8分)反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微 波,其振荡原理与下述过程类似。 已知静电场的方向平行于x轴,其电势φ随x的分布如图所示。 一质量m=1.0×10-20kg,电荷量q=1.0×10-9C的带负电的粒子从(-1,0)点由静止开始,仅在电场力作用下在x轴上往返运动。 忽略粒子的重力等因素。 求: (1)x轴左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比; φ/V 20 O -1 0.5 x/cm (2)该粒子运动的最大动能Ekm; (3)该粒子运动的周期T。 20.(9分)如图所示,竖直平面MN与纸面垂直,MN右侧的空间存在着垂直纸面向内的匀强磁场和水平向左的匀强电场,MN左侧的水平面光滑,右侧的水平面粗糙。 质量为m的物体A静止在MN左侧的水平面上,已知该物体带负电,电荷量的大小为为q。 一质量为的不带电的物体B以速度v0冲向物体A并发生弹性碰撞,碰撞前后物体A的电荷量保持不变。 求: (1)碰撞后物体A的速度大小vA; × × × × × × × × × × × × × × × × A B v0 M N E B (2)若A与水平面的动摩擦因数为μ,重力加速度的大小为g,磁感应强度的大小为,电场强度的大小为。 已知物体A从MN开始向右移动的距离为l时,速度增加到最大值。 求: a.此过程中物体A克服摩擦力所做的 功W; b.此过程所经历的时间t。 21.(12分)磁流体发电具有结构简单、启动快捷、环保且无需转动机械等优势。 如图所示,是正处于研究阶段的磁流体发电机的简易模型图,其发电通道是一个长方体空腔,长、高、宽分别为l、a、b,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极,这两个电极通过开关与阻值为R的某种金属直导体MN连成闭合电路,整个发电通道处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向垂直纸面向里。 高温等离子体以不变的速率v水平向右喷入发电通道内,发电机的等效内阻为r,忽略等离子体的重力、相互作用力及其他因素。 (1)求该磁流体发电机的电动势大小E; (2)当开关闭合后,整个闭合电路中就会产生恒定的电流。 a.要使等离子体以不变的速率v通过发电通道,必须有推动等离子体在发电通道内前进的作用力。 如果不计其它损耗,这个推力的功率PT就应该等于该发电机的总功率PD,请你证明这个结论; b.若以该金属直导体MN为研究对象,由于电场的作用,金属导体中自由电子定向运动的速率增加,但运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电子定向运动的平均速率不随时间变化。 设该金属导体的横截面积为s,电阻率为,电子在金属导体中可认为均匀分布,每个电子的电荷量为e。 求金属导体中每个电子所受平均阻力的大小f。 l B 等离子体流动方向 a b R M N 北京市朝阳区2015-2016学年度高三年级第一学期期末统一考试 物理试卷参考答案2016.1 一、本题共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 D B B A D C C D A D 二、本题共3小题,共20分。 14.(4分) Rx1(2分);大于(2分) 15.(6分) (1)b(1分);990(1分) (2)1.48(1.46~1.49之间)(2分);0.84(0.82~0.87之间)(2分) 16.(10分) (1)B(1分);E(1分);F(1分) (2)如图所示(2分) (3)I-U图如图所示(2分);半导体(1分) I/A U/V 0 乙 0.4 0.8 1.2 1.6 0.8 1.6 2.4 3.2 (4)1.0(0.98~1.1之间)(2分) 甲 1 1 三、本题共5小题,共41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。 17.(6分) 解: (1)每个小灯泡中的电流为 则导体棒中的电流为I=2I1=1.0A 方向为b→a(3分) (2)ab产生的感应电动势E=U+Ir=(3+1×1.0)V=4V 由E=BLv可得: 导体棒匀速运动的速度v==10m/s(3分) 18.(6分) 解: (1)加在D形盒间交流电源的周期T等于粒子在磁场中的运行周期。 在磁场中洛伦兹力提供向心力,则有: ① ② 联立①②可得: (2分) (2)设第3次通过窄缝后粒子的速度为v3,则有: ③ 在磁场中洛伦兹力提供向心力,则有: ④ 联立③④可得: (2分) (3)设粒子的最大速度为vm,对应着粒子的最大运动半径即R,则有: ⑤ ⑥ 联立⑤⑥可得: (2分) 19.(8分) 解: (1)由图可知: 左侧电场强度: V/mV/m① 右侧电场强度: V/mV/m② 所以: (2分) (2)粒子运动到原点时速度最大,根据动能定理有: ③其中x=m 联立①③并代入相关数据可得: J(3分) (3)设粒子在原点左右两侧运动的时间分别为t1、t2,在原点时的速度为vm,由运动学公式有 ④ ⑤ ⑥ ⑦ 联立①②④⑤⑥⑦并代入相关数据可得: s(3分) 20.(9分) 解: (1)设A、B碰撞后的速度分别为vA、vB,由于A、B发生弹性碰撞,动量、动能守恒,则有: ① ② qE N qvmB mg μN 联立①②可得: ③(3分) (2)a.A的速度达到最大值vm时合力为零,受力如图所示。 竖直方向合力为零,有: ④ 水平方向合力为零,有: ⑤ 根据动能定理,有: ⑥ 联立③④⑤⑥并代入相相关数据可得: (3分) b.方法一: 在此过程中,设A物体运动的平均速度为,根据动量定理有: ⑦ ⑧ 依题意有: ⑨ 联立③④⑤⑦⑧⑨并代入相关数据可得: (3分) 方法二: 设任意时刻A物体运动的速度为v,取一段含此时刻的极短时间Δt,设此段时间内速度的改变量为Δv,根据动量定理有: ⑦ 而⑧ ⑨ 联立③④⑤⑦⑧⑨并代入相关数据可得: (3分) 21.(12分) 解: (1)当外电路断开时,极板间的电压大小等于电动势。 此时,发电通道内电荷量为q的离子受力平衡。 有: ① 可得: ②(3分) (2)a.当电键闭合,由欧姆定律可得: ③ 该电流在发电通道内受到的安培力大小为: ④ 要使等离子体做匀速直线运动,所需的推力为: ⑤ 推力F的功率为: ⑥ 联立②③④⑤⑥可得: ⑦ 闭合电路中发电机的总功率为: ⑧ 联立②③⑧可得: ⑨ 由⑦⑨可得: 可见,推力的功率就等于该发电机的总功率。 (5分) b.方法一: 设金属导体R内电子运动的平均速率为v1,单位体积内的电子数为n,t时间内有N个电子通过电阻的横截面,则: 11 ⑩ t时间内通过横截面的电荷量为: 12 电流为: 11 12 13 联立②③⑩式可得: 设金属导体中的总电子数为N1,长度为d,由于电子在金属导体内可视为匀速直线运动,所以电场力的功率(电功率)应该等于所有电子克服阻力f做功的功率,即: 14 15 16 由电阻定律得: 13 14 15 16 联立②③式可得: (4分) 方法二: 17 设金属导体的长度为d,电阻为R,由电阻定律得: 18 19 金属导体两端的电压为: 金属导体内的电场可看作匀强电场,设场强大小为E0,则: 20 电子在金属导体内匀速直线运动,阻力等于电场力,则: 17 18 19 20 联立②③式可得: (4分) 说明: 若用其他方法解答正确,给相应分数。 12
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