北京市朝阳区2022届高三上学期物理期末质量检测试卷

试卷更新日期：2022-09-07 类型：期末考试

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一、单选题

1. 关于磁场中某一点磁感应强度的方向，下列说法正确的是（）

A、与一小段通电直导线所受磁场力的方向一致 B、与运动电荷所受磁场力的方向一致 C、与小磁针N极所受磁场力的方向一致 D、与小磁针S极所受磁场力的方向一致

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2. 如图所示，一个带正电的球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的P₁和P₂处．当小球N静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为θ₁和θ₂（θ₂图中未标出）．则（）

A、小球N带正电，θ₁>θ₂ B、小球N带正电，θ₁<θ₂ C、小球N带负电，θ₁>θ₂ D、小球N带负电，θ₁<θ₂

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3. 如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。下列说法正确的是（）

A、a、c两点的场强相等 B、b、c两点的场强相等 C、a、b两点的电势相等 D、b、c两点的电势相等

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4. 如图所示为一正弦式交变电流的 $i - t$ 图像。由图可知，这个电流的（）

A、有效值为6A B、有效值为 $3 \sqrt{2}$ A C、频率为100Hz D、频率为200Hz

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5. 如图所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时，圆环的圆心 $O$ 处的磁场方向是（）

A、向左 B、向上 C、向下 D、向右

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6. 一种用磁流体发电的装置如图所示。已知等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度 $v$ 喷射入磁感应强度为B的匀强磁场中（速度方向与磁场方向垂直），在磁场中有两块平行金属板A、B，板间距离为d，忽略粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）

A、金属板A是电源的正极 B、稳定后，发电机的电动势是Bdv C、其他条件不变，只增大磁感应强度，发电机的电动势减小 D、其他条件不变，只增大等离子体的射入速度，发电机的电动势减小

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7. 如图所示，某同学在用“伏安法”测量电阻R的阻值时，让电压表的一端接在a点，另一端先后接到b点和c点，他发现电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化。下列说法正确的是（）

A、电阻R与电流表的阻值接近，应选择电流表外接电路 B、电阻R与电流表的阻值接近，应选择电流表内接电路 C、电阻R与电压表的阻值接近，应选择电流表内接电路 D、电阻R与电压表的阻值接近，应选择电流表外接电路

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8. 如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知加速电场电压为 $U_{1}$ ，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为 $U_{2}$ 。不计电子重力，现使 $U_{1}$ 变为原来的2倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该（）

A、使 $U_{2}$ 变为原来的2倍 B、使 $U_{2}$ 变为原来的4倍 C、使 $U_{2}$ 变为原来的 $\sqrt{2}$ 倍 D、使 $U_{2}$ 变为原来的 $\frac{1}{2}$

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9. 在如图所示的电路中， $A_{1}$ 、 $A_{2}$ 为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（）

A、合上开关， $A_{1}$ 先亮， $A_{2}$ 后亮 B、合上开关， $A_{2}$ 先亮， $A_{1}$ 后亮 C、断开开关， $A_{1}$ 先熄灭， $A_{2}$ 后熄灭 D、断开开关， $A_{2}$ 先熄灭， $A_{1}$ 后熄灭

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10. 如图所示的电路，开关S闭合后，在变阻器 $R_{1}$ 的滑动端向上滑动的过程中（）

A、电流表 $A_{1}$ 和 $A_{2}$ 的示数都增大 B、电流表 $A_{1}$ 和 $A_{2}$ 的示数都减小 C、电流表 $A_{1}$ 的示数增大，电流表 $A_{2}$ 的示数减小 D、电流表 $A_{1}$ 的示数减小，电流表 $A_{2}$ 的示数增大

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11. 如图所示的电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中减小质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。已知重力加速度为g，则该磁场的磁感应强度的大小为（）

A、 $\frac{m g}{2 n I l}$ B、 $\frac{m g}{2 I l}$ C、 $\frac{2 m g}{n I l}$ D、 $\frac{2 m g}{I l}$

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12. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度 $v$ 从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向斜向下，且与电场方向的夹角为45°（图中未画出），则小球从M运动到N的过程（）

A、重力势能增加 $\frac{1}{2} m v^{2}$ B、重力势能减少 $\frac{1}{2} m v^{2}$ C、电势能增加 $\frac{1}{2} m v^{2}$ D、电势能减少 $\frac{1}{2} m v^{2}$

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13. 如图1所示的电路中，M与N间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压 $U_{C}$ 。如果 $U_{C}$ 随时间t的变化关系如图2所示，则下列描述电阻R两端电压 $U_{R}$ 随时间t变化关系的图像中，正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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14. 有些物理问题，可以借助虚设的对象、条件、过程或模型，使复杂问题简单化抽象问题具体化，获得解决问题的方法。举例如下：如图所示，四根质量都是m的均匀等长木棒，用铰链连成框架，绞链P固定在天花板上，框架竖直悬挂在空中；现在绞链 $Q$ 上施一竖直向上的力F使框架保持静止，不计一切摩擦，若要求出作用力F的大小，可设想力F使绞链 $Q$ 缓慢上移一微小的距离 $Δ h$ ，则框架的重心将上升 $\frac{Δ h}{2}$ ，因为F做的功等于框架重力势能的增加量，所以 $F \cdot Δ h = 4 m g \cdot \frac{Δ h}{2}$ ，可得 $F = 2 m g$ 。请参照上面解决问题的方法，尝试完成以下问题：有一均匀带电薄球壳，电荷量为 $Q$ 、半径为R，球壳表面的电荷之间将互相排斥；已知此带电球壳体系储存的静电能为 $E = k \frac{Q^{2}}{2 R}$ （k为静电力常量），则球壳单位面积上受到的排斥力为（）

A、 $k \frac{Q^{2}}{8 π R^{4}}$ B、 $k \frac{Q^{2}}{8 π R^{2}}$ C、 $k \frac{Q^{2}}{4 π R^{4}}$ D、 $k \frac{Q^{2}}{4 π R^{2}}$

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二、实验题

15. 随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内；容器两端用金属圆片电极密封，如图1所示。

(1)、实验小组先用多用电表欧姆档的“×1k”倍率粗测了水样电阻的阻值，示数如图2，读数为Ω。

(2)、然后实验小组用“伏安法”测量水样电阻的阻值。现有电源（3V，内阻约0.1Ω）、滑动变阻器（0~100Ω）、开关和导线若干，以及下列电表：
A．电流表（0~300μA，内阻约100Ω）
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，在实验中，电流表应选用，电压表应选用（选填器材前的字母），实验电路应采用图3中的（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）。

(3)、实验小组测出水样电阻的阻值为R，用游标卡尺测出装水容器的长度为L、内径为D，则电导率的表达式为（用D、L和R表示）。

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16. 某同学利用如图1所示电路观察电容器的充放电现象。实验时，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流i随时间 $t$ 变化关系的图线。

(1)、为使电源向电容器充电，应将开关S与（选填“1”或“2”）端相连。

(2)、在对该电容器充电的过程中，充电电流i随时间t变化关系的图线可能是图中的____。

A、 B、 C、 D、

(3)、图3中的虚线是该电容器在放电过程中电流 $i^{'}$ 随时间t变化关系的图线。如果只增大定值电阻 $R_{0}$ 的阻值，不改变电路的其他参数，请在图3中定性画出放电电流随时间变化关系的图线，并简要说明理由。

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三、解答题

17. 如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为+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，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响，求：

(1)、匀强电场场强E的大小；

(2)、粒子从电场射出时速度ν的大小；

(3)、粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。

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18. 如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻 $R = 0.1 Ω$ ，边长 $l = 0.2 m$ 。求

(1)、在 $t = 0$ 到 $t = 0.1 s$ 时间内，金属框中的感应电动势E；

(2)、 $t = 0.05 s$ 时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；

(3)、在 $t = 0$ 到 $t = 0.1 s$ 时间内，金属框中电流的电功率P。

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19. 为了形象的描述静电场，我们引入电场线和等势面；为了定量的研究静电场，我们引入电场强度和电势两个物理量，分别反映了电场的力的性质和能的性质。

(1)、若空间的电场为非匀强电场。如图1所示的是该电场的一条电场线，场强方向由a指向b，a和b两点的电势分别为 $φ_{a}$ 和 $φ_{b}$ 。现将一个电荷量为 $+ q$ 的试探电荷由a静止释放，经过一段时间运动到b，求该电荷由a到b的过程中电势能的变化量 $Δ E$ 。

(2)、若空间的电场为匀强电场，且方向与纸面平行，具体方向未知。如图2所示，小明同学在纸面内做出互成60°角的Ox、Oy两条直线，然后用仪器从O点开始分别沿Ox和Oy方向探测各点的电势，得到电势 $φ$ 随x和y的空间分布分别如图3（a）、（b）所示。
a请在图2中画出经过O点的一条电场线并根据公式 $E = \frac{U}{d}$ 计算该匀强电场的场强大小；
b.小华认为 $φ - x$ 和 $φ - y$ 图线的斜率表示该方向电场强度的负值，然后对这两个方向的场强进行矢量合成也可以求出合场强。你认为小华的想法是否正确，请分析说明。

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20. 当磁场相对于导体运动时，会带动导体一起运动，这种作用称为“电磁驱动”。“电磁驱动”在生产生活中有着非常广泛的应用。

(1)、如图1所示，两条相距L=1m的平行金属导轨位于同一水平面内，其左端接一阻值为 $R_{0} = 2 Ω$ 的电阻。矩形匀强磁场区域的磁感应强度大小为 $B_{0} = 1 T$ 、方向竖直向下，金属杆ab位于磁场区域内且静置在导轨上。若磁场区域以速度 $v_{0} = 6 m / s$ 匀速向右运动，金属杆会在安培力的作用下运动起来。除 $R_{0}$ 外其它电阻不计。请判断金属杆中的感应电流方向，并计算金属杆初始时电流 $I_{0}$ 的大小。

(2)、某种磁悬浮列车的驱动系统可简化为如下模型：固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长为l的MN边平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图2所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Oz方向按正弦规律分布，其空间周期为 $λ$ ，最大值为 $B_{m}$ ，如图3所示，且金属框同一长边上各处的磁感应强度均相同。当整个磁场以速度v沿Ox方向匀速平移时，磁场对金属框的作用力充当驱动力，使列车沿Ox方向加速行驶。某时刻，列车速度为 $v^{'} (v^{'} < v)$ ， MN边所在位置的磁感应强度恰为 $B_{m}$ 。设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略，并忽略一切阻力。
a.若 $d = \frac{3 λ}{4}$ ，求此刻列车的驱动力F的大小；
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力，请写出 $λ$ 与d之间应满足的关系式，并计算最大驱动力的瞬时功率 $P_{m}$ 。

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