北京市海淀区2021届高三上学期物理期末练习试卷
试卷更新日期：2021-03-10 类型：期末考试
一、单选题
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1. 关于电场强度，下列说法中正确的是（ ）A、若在电场中的某点不放试探电荷，则该点的电场强度为0 B、真空中点电荷的电场强度公式 表明，点电荷周围某点电场强度的大小，与该点到场源电荷距离r的二次方成反比，在r减半的位置上，电场强度变为原来的4倍 C、电场强度公式 表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍 D、匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同2. 如图所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线。两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb ， 电子在a、b两点所具有的电势能分别为Epa和Epb ， 则（ ）
A、Wa=Wb>0， B、Wa=Wb<0， C、Wa>Wb>0， D、Wa<Wb<0，3. 用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈A通过变阻器和开关S1连接到电源上，线圈B的两端通过开关S2连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。下列说法中正确的是（ ）
A、该装置是探究线圈A中感应电流产生的条件 B、S1、S2均处于闭合状态，将线圈A中铁芯拔出时，电流表的指针会发生偏转 C、S1、S2均处于闭合状态，将线圈A中铁芯拔出用时越短，电流表的指针偏转角度越小 D、两开关均处于闭合状态，此时匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针始终指在0刻度线位置4. 中国的特高压直流输电网已达到世界先进水平，向家坝—上海特高压直流输电工程，是世界上同类工程中容量最大、距离最远、技术最先进的。图甲所示为输电塔，图乙为其局部放大图，两根在同一水平面内且相互平行的长直导线A和B分别通有方向相同的电流I1和I2 ， 且I1>I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等。不考虑地磁场的影响。下列说法中正确的是（ ）
A、d点在b点的正上方，bd间距等于bc间距，则d点处的磁感应强度方向竖直向下 B、e点在b点的正下方，be间距等于bc间距，则e点处的磁感应强度方向竖直向上 C、若电流I2反向，导线B和A之间的安培力是引力 D、若电流I1和I2同时反向，则a、b、c三点处的磁感应强度方向反向二、多选题
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5. 第5代移动通信技术（简称5G）逐步走进人们的生活，它所使用的电磁波频率很高。家用微波炉使用的微波也是电磁波，其频率较小。有关电磁波，下列说法中正确的是.
A．电磁波是横波
B．电磁波在真空中的传播速度等于光速
C．随时间变化的磁场一定在周围空间产生变化的电场
D．微波炉的微波波长小于5G技术传输的电磁波波长
E.电磁波可以发生偏振现象
F.电磁波不会发生衍射现象
G.电磁波必须依赖介质传播
H.电磁波无法携带信息传播
I.随时间均匀变化的磁场能够在空间产生电场
J.电磁波在真空和介质中传播的速度相同
K.只要有电场和磁场，就能产生电磁波
L.电磁波具有能量
6. 物理课上，老师做了一个奇妙的“自感现象”实验。按图连接电路，闭合开关S，电路稳定后小灯泡A正常发光，此时通过线圈L的电流为I1 ， 通过小灯泡A的电流为I2。断开开关S，同学们发现小灯泡A闪亮一下再熄灭。电源内阻不可忽略，下列说法中正确的是（ ）
A、闭合开关S时，A立即发光并且亮度逐渐增强直到正常发光 B、闭合开关S时，A立即发光并且亮度逐渐减弱直到正常发光 C、I1>I2 D、I1<I27. 如图所示，匀强磁场中有a、b两个闭合单匝线圈，它们用同样的导线制成，半径ra=2rb。磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。两线圈中产生的涡旋电场的电场强度分别为Ea和Eb ， 两线圈的发热功率分别为Pa和Pb。不考虑两线圈间的相互影响。下列说法中正确的是（ ）
A、Ea∶Eb=2∶1 B、Ea∶Eb=4∶1 C、Pa∶Pb=4∶1 D、Pa∶Pb=8∶18. 如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，O为坐标原点，A点坐标为x1 ， 一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，其电势能Ep随其坐标x变化的关系如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A、A点的电势高于O点的电势 B、电子一定做减速运动 C、电子在A点的加速度大于在O点的加速度 D、如果电子向x轴正方向运动，电场力做负功9. 图甲是某实验小组的同学通过实验作出的电源E的路端电压U与电流I的关系图像，图乙是该实验小组的同学通过实验作出的小灯泡L的I-U图像。下列说法中正确的是（ ）
A、电源E的短路电流约为0.24A B、由小灯泡L的I-U图像可知，随灯泡两端电压的增大，灯丝电阻逐渐减小 C、将两个完全相同的小灯泡L并联接在电源E两端组成闭合回路，可求得此时每个小灯泡消耗的功率 D、将两个完全相同的小灯泡L串联接在电源E两端组成闭合回路，可求得此时每个小灯泡消耗的功率10. 电容器在生产生活中有广泛的应用。用如图甲所示的电路给电容器充电，其中C表示电容器的电容，R表示电阻的阻值，E表示电源的电动势（电源内阻可忽略）。改变电路中元件的参数对同一电容器进行三次充电，三次充电对应的电容器电荷量q随时间t变化的图像分别如图乙中①②③所示。第一次充电时电容器两端的电压u随电荷量q变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（ ）
A、①②两条曲线不同是E的不同造成的 B、②③两条曲线不同是R的不同造成的 C、改变R或者改变E，电容器两端的电压随电荷量变化的u-q图像都如图丙所示 D、类比直线运动中由v-t图像求位移的方法，由图丙所示u-q图像可求得电容器两极间电压为U时电容器所储存的电能11. 图为某种质谱仪的工作原理示意图。此质谱仪由以下几部分构成：粒子源N；PQ间电压恒为U的加速电场；静电分析器，即中心线半径为R的四分之一圆形通道，通道内有均匀辐射电场，方向沿径向指向圆心O，且与圆心O等距的各点电场强度大小相等；磁感应强度为B的有界匀强磁场，方向垂直纸面向外。当有粒子打到胶片M上时，可以通过测量粒子打到M上的位置来推算粒子的比荷，从而分析粒子的种类以及性质。
由粒子源N发出的不同种类的带电粒子，经加速电场加速后从小孔S1进入静电分析器，其中粒子a和粒子b恰能沿圆形通道的中心线通过静电分析器，并经小孔S2垂直磁场边界进入磁场，最终打到胶片上，其轨迹分别如图中的S1S2a和S1S2b所示。忽略带电粒子离开粒子源N时的初速度，不计粒子所受重力以及粒子间的相互作用。下列说法中正确的是（ ）
A、粒子a可能带负电 B、若只增大加速电场的电压U，粒子a可能沿曲线S1c运动 C、粒子a经过小孔S1时速度大于粒子b经过小孔S1时速度 D、粒子a在磁场中运动的时间一定大于粒子b在磁场中运动的时间 E、从小孔S2进入磁场的粒子动能一定相等 F、打到胶片M上的位置距离O点越远的粒子，比荷越小三、实验题
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12. 某同学连接的电路如图所示。
(1)、若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，闭合电键，此时测得的是通过的电流；(2)、若断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是的电阻；(3)、若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合电键，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是两端的电压；(4)、若断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准“´10”倍率的欧姆挡，测量时发现指针偏角过大，则必需（选填“增大”或“减小”）倍率，重新调零后再进行测量。13.(1)、在“测量金属丝的电阻率”的实验中，甲组同学用米尺测得金属丝接入电路的长度L，用螺旋测微器测量金属丝直径d（刻度位置如图所示），用伏安法测出金属丝的两端的电压U和通过金属丝的电流I，通过计算得到金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。
在用伏安法测量金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下实验器材：
A．直流电源：电动势约3V，内阻很小；
B．电流表A：量程0～0.6A，内阻约为0.125Ω；
C．电压表V：量程0～3V，内阻3kΩ；
D．滑动变阻器：最大阻值20Ω；
E．开关、导线等。
①从图中读出金属丝的直径为mm；
②金属丝电阻率的表达式ρ=（用电阻丝的长度L、直径d、电压U、电流I及必要常数表示）；
③根据所提供的器材，在如图所示的方框中画出测量金属丝电阻率的实验电路图；
(2)、乙组同学采用如图所示的电路进行实验，将电阻丝拉直后两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在金属电阻丝上夹有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P，触头上固定了接线柱c，按下P时，触头才与电阻丝接触，触头的位置可从刻度尺上读出。实验中改变触头P与电阻丝接触的位置，并移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数I保持不变，分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度L，记录对应的电压U。利用测量数据画出 图像，已知图线斜率为k。
①请在图中用连线代替导线完成实验器材的连接（要求：能改变电阻丝的测量长度和进行多次测量）。
②根据实验的原理及数据，用电阻丝的直径d、电流I、图线斜率k及必要常数可计算得出电阻丝的电阻率ρ=。
四、解答题
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14. 如图所示，间距L=0.40m的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值R=0.40Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.10T。一根长度为L、质量m=0.01kg、电阻r=0.10Ω的导体棒ab放在导轨上，导轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的水平拉力拉动导体棒使其沿导轨以v=5.0m/s的速度向右匀速运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好。空气阻力可忽略不计。求：
(1)、作用在导体棒上的拉力大小F；(2)、电阻R的电热功率P1；(3)、作用在导体棒上的拉力的功率P2；(4)、在导体棒移动20cm的过程中，电阻R上产生的热量；(5)、若在某个时刻撤去拉力，请定性画出撤去拉力后导体棒运动的v-t图像；(6)、若在某个时刻撤去拉力，求此后导体棒ab能够滑动的距离；(7)、若在某个时刻撤去拉力，求此后流过导体棒ab的电荷量。15. 如图所示，长为l的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m的带电小球（可视为质点）。现将此装置放在水平向右的匀强电场中，电场强度的大小为E，小球静止在A点，此时细线与竖直方向成37°角。已知电场的范围足够大，空气阻力可忽略不计，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
(1)、请判断小球的电性，并求小球所带电荷量的大小；(2)、求OA两点间的电势差UOA；(3)、若将小球从A点在竖直面内向左拉起至与O点处于同一水平高度且距O点为l的O′点由静止释放，求小球此后运动到最低点时的速度大小；(4)、若将小球从A点在竖直面内向左拉起至与O点处于同一水平高度且距O点为l的O′点由静止释放，求小球此后相对竖直方向向右侧摆起的最大角度大小。16. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈，ab边和cd边的长度L1=50cm，bc边和ad边的长度L2=20cm，匝数n=100匝，线圈的总电阻r=10Ω，线圈位于磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值R=90Ω的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OOˊ以角速度ω=400rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。
(1)、从线圈经过图示位置开始计时，写出电阻R两端电压随时间变化的函数关系式；(2)、从线圈经过图示位置开始计时，写出ab边所受安培力大小随时间变化的函数关系式；(3)、求维持线圈匀速转动1圈，所需外力做的功W。（保留三位有效数字）17. 如图为某人设计的电吹风电路的示意图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可以处于停机、吹热风、吹自然风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原线圈和副线圈的匝数。该电吹风正常工作时各项参数如表所示。不考虑小风扇电机的机械摩擦损耗及温度对电阻的影响。
热风时电吹风输入功率P1
500W
自然风时电吹风输入功率P2
60W
小风扇额定电压U
60V
小风扇输出机械功率P3
52W
(1)、求小风扇工作时变压器原线圈和副线圈中的电流比；(2)、计算电热丝的电阻；(3)、求小风扇电机的效率。18. XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，XCT扫描机可用于对多种病情的探测。图甲是某种XCT机主要部分的剖面图，其中产生X射线部分的示意图如图乙所示。图乙中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内为偏转元件中的匀强偏转场S：经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到水平圆形靶台上的中心点P，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）。已知MN两端的电压为U0 ， 偏转场区域水平宽度为L0 ， 竖直高度足够长，MN中电子束距离靶台竖直高度为H，忽略电子的重力影响，不考虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度，不计空气阻力。
(1)、若偏转场S为在竖直平面内竖直向上的匀强电场，要实现电子束射出偏转场S时速度方向与水平方向夹角为30°，求匀强电场的电场强度E1的大小；(2)、若偏转场S为在竖直平面内竖直向上的匀强电场，当偏转电场强度为E时电子恰好能击中靶台P点。①求P点距离偏转场右边界的水平距离L的大小；
②在仪器实际工作时，电压U0会随时间成正弦规律小幅波动，波动幅度为DU，周期为T，如图丙所示。这将导致电子打在靶台上形成一条线，已知一个周期T时间内从小孔射出的电子数为N1 ， 每个打在靶台上的电子平均激发k个X射线光子，求单位长度的线上平均产生的X射线光子数N2。（电子通过加速电场的时间远小于加速电压U0的变化周期，不考虑加速电场变化时产生的磁场）
19. 卫星在一定高度绕地心做圆周运动时，由于极其微弱的阻力等因素的影响，在若干年的运行时间中，卫星高度会发生变化（可达15km之多），利用离子推进器可以对卫星进行轨道高度、姿态的调整。图是离子推进器的原理示意图：将稀有气体从O端注入，在A处电离为带正电的离子，带正电的离子飘入电极B、C之间的匀强加速电场（不计带正电的离子飘入加速电场时的速度），加速后形成正离子束，以很高的速度沿同一方向从C处喷出舱室，由此对卫星产生推力。D处为一个可以喷射电子的装置，将在电离过程中产生的电子持续注入由C处喷出的正离子束中，恰好可以全部中和带正电的离子。
(1)、在对该离子推进器做地面静态测试时，若BC间的加速电压为U，正离子被加速后由C处喷出时形成的等效电流大小为I，产生的推力大小为F。已知每个正离子的质量为m。①试分析说明要在正离子出口D处注入电子的原因；
②求离子推进器单位时间内喷出的正离子数目N；
(2)、若定义比推力f为单位时间内消耗单位质量的推进剂所产生的推力，是衡量推进器性能的重要参数，请你指出一种增加离子推进器比推力的方案。（电子的质量可忽略不计，推进剂的总质量可视为正离子的总质量）