北京市海淀区2022届高三上学期物理期末考试试卷
试卷更新日期：2022-09-07 类型：期末考试
一、多选题
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1. 真空中某区域的电场线分布如图所示，M、N为电场中的两点，下列说法正确的是（ ）
A、该电场为匀强电场 B、该电场为非匀强电场 C、M点的场强比N点的场强小 D、M点的电势比N点的电势低2. 如图所示的电路中，闭合开关S后，电流表的示数为0.20A，已知电源内阻 ， 电阻 ， 电流表和电压表均视为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A、电压表的示数为1.8V B、电源的电动势为1.8V C、电阻R的电功率为0.4W D、电路消耗的总功率为0.4W3. 如图所示，置于水平面上的两根金属导轨间距为L，分别与电源正、负极相连，导体棒放在导轨上且与导轨垂直，整个装置处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导体棒，且与导轨平面夹角为 ， 已知回路中电流为I，导体棒始处于静止状态，关于导体棒的受力情况，下列说法正确的是（ ）
A、安培力大小为0 B、安培力大小为 C、静摩擦力大小为 D、静摩擦力大小为4. 某同学用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体从线圈中上匀速抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转，关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A、必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B、若将磁体向上加速抽出，灵敏电流计指针也会向右偏转 C、将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D、将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转5. 如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈接一定值电阻R，电流表和电压表均视为理想电表，当开关S由1端拨到2端后，各电表示数的变化情况是（ ）
A、V1示数不变 B、V2示数变小 C、A1示数变大 D、A2示数变小6. 金属自由电子气理论认为金属中的自由电子好像气体分子一样，总是在不停地做无规则热运动，由于自由电子会与金属离子发生碰撞，其在金属中的运动轨迹是“曲折”的路线，当存在外加电场E时，自由电子在杂乱无章的热运动基础上会叠加一个沿电场力方向的定向移动，如图所示，大量自由电子沿同一方向的定向移动形成了宏观的电流，通常情况下，电流稳定时，自由电子定向移动的速率约为 ， 自由电子热运动的速率约为 ， 可以将金属导电问题简化为下述过程：自由电子每次与金属离子碰撞后，定向移动速率变为0；接着自由电子在电场力的作用下重新加速获得定向移动速度，直到再次与金属离子发生碰撞，根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
A、相较于自由电子的定向移动速率，热运动速率对碰撞频率影响更大 B、相较于自由电子的热运动速率，定向移动速率对碰撞频率影响更大 C、E恒定时，若碰撞频率升高，金属中自由电子定向移动形成的电流不变 D、E恒定时，若碰撞频率升高，金属中自由电子定向移动形成的电流变小二、单选题
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7. 在恒定的匀强磁场中固定一根通电直导线，导线的方向与磁场方向垂直，如图反映的是这根导线受到的磁场力大小F与通过导线的电流I之间的关系，M、N两点各对应一组F、I的数据，其中可能正确的是（ ）A、
B、
C、
D、
8. 某手机只播放视频，可以播放约17小时，其说明书的部分内容如右表所示，关于该手机，下列说法正确的是（ ）……
手机类型
智能手机、4G手机
屏幕分辨率
1990×1080像素
电池容量
4000mA·h
电池类型
不可拆卸式电池
待机时间
约22天
……
A、充满电时电池可储存的最大能量为4J B、放电时电池可输出的最大电荷量为4C C、播放视频时平均电流约为待机状态平均电流的1.3倍 D、播放视频时平均电流约为待机状态平均电流的30倍9. 如图所示，用洛伦兹力演示仪研究带电粒子在匀强磁场中的运动，以虚线表示电极K释放出来的电子束的径迹。在施加磁场之前，电子经加速后沿直线运动，如图甲所示；施加磁场后电子束的径迹，如图乙所示；再调节演示仪可得到图丙所示的电子束径迹。下列说法正确的是（ ）
A、施加的磁场方向为垂直纸面向外 B、在图乙基础上仅提高电子的加速电压，可得到图丙所示电子束径迹 C、在图乙基础上仅增大磁感应强度，可得到图丙所示电子束径迹 D、图乙与图丙中电子运动一周的时间不相等10. 为了测定某平行于纸面的匀强电场的场强，某同学进行了如下操作：取电场内某一位置为坐标原点O建立x轴，选取x轴上到O点距离为r的P点，以O为圆心、r为半径作圆，如图甲所示，从P点起沿圆周逆时针测量圆上各点的电势φ和转过的角度θ，可以用此数据绘制φ-θ图，当半径r分别取r0、2r0、3r0时，分别绘制出如图乙中所示的三条曲线，三条曲线均在时达到最大值，最大值分别为4φ0、3φ0、2φ0 ， 下列说法正确的是（ ）
A、曲线①对应的r取值为r0 B、电场方向沿x轴正方向 C、坐标原点O的电势为φ0 D、电场强度的大小为三、实验题
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11. 某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况，按如图连接电路，实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关掷向2端，传感器将信息传入计算机，屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的图线、图线。
(1)、由如图可知，传感器2应为传感器（选填“电流”或“电压”）；(2)、计算机屏幕上显示的图线可能为如图中的 ， 图线可能为如图中的；A．
B．
C．
D．
(3)、结合屏幕显示的图线、图线信息，可以估算出。A．电容器的电容 B．电容器储存的电荷量
12. 在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验小组的同学测量一段阻值约为5Ω，均匀金属丝的电阻率。(1)、用螺旋测微器分别在三个不同的位置测量金属丝的直径，某次示数如图所示，该次测量值为mm；(2)、实验小组的同学采用如图所示的电路图，用伏安法测金属丝的电阻Rx ， 现有电源（电动势为3.0V，内阻可忽略不计），开关和导线若干，以及下列器材：
A．电压表V1（量程0～3V，内阻约3kΩ）
B．电压表V2（量程0～15V，内阻约15kΩ）
C．电流表A1（量程0～3A，内阻约0.025Ω）
D．电流表A2（量程0～0.6A，内阻约0.125Ω）
E．滑动变阻器R1（0～5Ω，3A）
F．滑动变阻器R2（0～1000Ω，0.5A）
①为减小测量误差，在实验中，电压表应选用 ， 电流表应选用 ， 滑动变阻器应选用；（选填各器材前的字母）
②图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，请根据图的电路图，补充完成图中实物间的连线；
(3)、测量出金属丝直径为d、长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝电阻率测量值的表达式ρ= ， 考虑电流表和电压表内阻引起的误差，该测量值真实值（选填“大于”或“小于”）；(4)、在测量另一根阻值未知的金属丝电阻率时，实验小组的同学将电流表换成了量程为0～100mA的毫安表，依据上图连接了电路，调整滑动变阻器R后保持R的阻值不变，然后，将电压表右侧导线分别接在M点和N点，读出相应的电压表和毫安表示数，记录在表格中，根据这两组数据，同学们认为将电压表右侧导线接在M点比接在N点实验误差更小，请判断他们得出的结论是否正确，并说明理由。接M点
接N点
0.8
0.9
84
83
四、解答题
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13. 如图所示，两根平行光滑金属导轨MN和PQ固定在水平面上，其间距为L，磁感应强度为B的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接一阻值为R的电阻，在导轨上有一金属杆ab，其电阻值为r，杆ab长度恰与导轨间距相等，在杆ab上施加水平拉力使其以速度v向右匀速运动，运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，设金属导轨足够长，不计导轨电阻和空气阻力，求：
(1)、金属杆ab产生的感应电动势E；(2)、金属杆ab两端的电压Uab；(3)、拉力做功的功率P。14. 长为L的轻质绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为的小球（可视为质点），如图所示，在空间施加沿水平方向的匀强电场（图中未画出），小球静止在A点，此时细线与竖直方向夹角 ， 已知 ， ，电场的范围足够大，重力加速度为g。
(1)、求匀强电场的电场强度大小E；(2)、保持细线始终张紧，将小球从A点拉起至与O点处于同一水平高度的B点，求A、B两点间的电势差U；将小球由B点静止释放，求小球运动至A点时速度的大小v。15. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈的边长 ， 匝数 ， 线圈的总电阻 ， 线圈位于磁感应强度的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行，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，并通过电刷与阻值的定值电阻连接，现使线圈绕过和边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动，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，写出线圈内的电动势瞬时值的表达式；(2)、求通过电阻R的电流有效值I；(3)、求线圈转动电阻R上产生的热量Q。16. 如图所示，将一细导线围成边长为d的单匝正方形线框，并固定在水平纸面内，虚线恰好将线框分为左右对称的两部分，在虚线左侧的空间内存在与纸面垂直的匀强磁场，规定垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，已知线框的电阻为R，时匀强磁场的磁感应强度大小为。
(1)、若虚线右侧的空间不存在磁场，求：线框中产生的感应电动势大小E；在内，通过线框某横截面的电荷量q；(2)、若虚线右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小恒为 ， 如图所示，求时线框受到的安培力大小F。17. 如图所示，M、N为竖直放置的平行金属板，两板间所加电压为U0 ， S1、S2为板上正对的小孔。平行金属板P和Q水平放置在N板右侧，关于小孔S1、S2所在直线对称，P、Q两板的长度和两板间的距离均为d，P、Q两板间加电压可形成偏转电场；距金属板P和Q右边缘d处固定有一荧光屏，荧光屏垂直于金属板P和Q；屏上O点与S1、S2共线。加热的阴极K发出的电子经小孔S1进入M、N两板间，通过M、N间的加速电场加速后，进入P、Q间的偏转电场。已知电子的质量为m，电荷量为e，单位时间内从小孔S1进入的电子个数为n，初速度可以忽略。整个装置处于真空中，偏转电场可视为匀强电场，忽略电子重力及电子间的相互作用，不考虑相对论效应。
(1)、求电子到达小孔S2时的速度大小v0；(2)、a．若在P、Q两板间加一恒定电压，使电子刚好从P板的右边缘离开偏转电场，打在荧光屏上，求P、Q两板间的恒定电压U1；b．若在P、Q两板间加一周期为T0的交变电压 ，电子穿过偏转电场的时间远小于T0 ， 可以认为每个电子在P、Q间运动过程中两板间的电压恒定，不考虑电场变化时产生的磁场，求0～T0时间内打在荧光屏上的电子数目A。
18. 半导体内导电的粒子—“载流子”有两种：电子和空穴（空穴可视为能移动的带正电的粒子），每个载流子所带电量的绝对值均为e。如图1所示，将一块长为a、宽为b、厚为c的长方体半导体样品板静止放置，沿x轴方向施加一匀强电场，使得半导体中产生沿x轴正方向的恒定电流，之后沿y轴正方向施加磁感应强度大小为B的匀强磁场，很快会形成一个沿z轴负方向的稳定电场，称其为霍尔电场。
(1)、若样品板中只存在一种载流子，测得与z轴垂直的两个侧面（图1中“上表面”和“下表面”）之间电势差为 ， 求霍尔电场的电场强度大小。(2)、现发现一种新型材料制成的样品板中同时存在电子与空穴两种载流子，单位体积内电子和空穴的数目之比为。电子和空穴在半导体中定向移动时受到材料的作用可以等效为一个阻力，假定所有载流子所受阻力大小正比于其定向移动的速率，且比例系数相同。a．请在图2（图1的样品板局部侧视图）中分别画出刚刚施加磁场瞬间，电子和空穴所受洛伦兹力的示意图。
b．在霍尔电场稳定后（即图1中“上表面”和“下表面”积累的电荷量不再改变），电子和空穴沿x方向定向移动的速率分别为和。关于电子和空穴沿z轴方向的运动情况，某同学假设了两种模型：模型①：电子和空穴都不沿z轴方向做定向移动；模型②：电子和空穴仍沿z轴方向做定向移动。请依据受力情况和电荷守恒等基本规律，判断该样品中电子和空穴沿z轴方向的运动情况符合哪种模型。若认为模型① 正确，请计算电子受到的霍尔电场的电场力大小；若认为模型② 正确，请计算电子与空穴沿z方向定向移动的速率和之比。
c．在（2）b基础上，求霍尔电场稳定后电场强度大小。