北京市海淀区2021届高三上学期期末练习物理反馈试题 Word版含答案 9页

1 海淀区20202021学年第一学期期末练习反馈题 高三物理 2021.01 1 A．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 2 QE k r  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 FE q  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 1B．如图 1 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，Epa >Epb B．Wa =Wb<0，EpaWb>0，Epa >Epb D．WaI2。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 6．如图 5 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∶1 7．如图 6 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 6 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 8．图 7 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 7 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 图 4 甲 乙 A B a b B 图 5 x A 甲 O 图 6 乙 xO Ep x1 图 7 0.1 0.2 0.3 I/A 2.0 3.0 4.0 1.0 U/V 甲 1.0 2.0 3.0 U/V 0.2 0.4 0.6 0 I/A 乙 0 3 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 9．电容器在生产生活中有广泛的应用。用如图 8 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 8 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 8 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 8 丙所示 D．类比直线运动中由 v-t 图像求位移的方法，由图 8 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 Ep=1 2CU2 10．图 9 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 9 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 S1 R N 图 9 B Q P OM S2 a b c 甲 丙 ③ 图 8 乙 4 11．某同学连接的电路如图 10 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。 12.（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 11 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 3 V，内阻很小； B．电流表 A：量程 0～0.6 A，内阻约为 0.125Ω； C．电压表 V：量程 0～3 V，内阻 3 kΩ； 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 12 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 1 1 U L  图像， 已知图线斜率为 k。 R1 R2 S 图 10 图 11 5 ①请在图 12 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= 。 13．如图 13 所示，间距 L＝0.40 m 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=0.10 T。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=5.0 m/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。 v B R a b 图 13 图 12 V A 触头 P 电阻丝 c a b 6 表 1 14．如图 14 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。 15．如图 15 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） 16. 如图 16 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 1 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。 （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。 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 E A 37 O 图 14 左 右 图 15 B R O Oˊ da b c E F 图 16 7 17．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 17 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 17 乙 所示。图 17 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U，周期为 T，如图 17 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） 图 17 丙 U t U0 TO U 图 17 甲 图 17 乙 U0 L0 靶 H P X 射线束 偏转场 S M N 目标靶台 偏转元件 8 18．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 18 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） 图 18 O 9 参考答案 1A．B 1B．C 2．ABEIL 3．BC 4．B 5．D 6．AD 7．CD 8．CD 9．CD 10．BF 11．（1）滑动变阻器 R1 （2）滑动变阻器 R1 和电阻 R2 的总电阻 （3）电阻 R2 （4）减小 12．（1）① 0.600 ② 2 4 d U IL  ③ 见答图 1 （2）①见答图 2 ② 2 4 d kI  13．（1）0.016N （2）0.064W（3）0.08W （4）0.00256J （5）如答图 3 所示 （6）15.625m （7）1.25C 14．（1）负电， 3 4 mgq E  （2）-0.6El（3） 2 2 glv （4）θ=arcsin 7 25 =16 15．（1） cos 180cos400 Vmu = U ωt = t（ ）（2） 5cos400 NF = t（ ）（3）3.14J 16．（1）3:11 （2）110Ω （3）86.7% 17．（1） 0 0 2 3 3 U L （2） ① 0 0 0 2 2 U H L EL  ② 1 0 8 N kEL UH （ ）①若引擎持续喷射出正离子束，会将带有负电的电子留在 A 中，由于库仑力作用 将严重阻碍正离子的继续喷出．电子积累足够多时，甚至会将喷出的正离子再吸引回来，致 使推进器无法正常工作。因此，必须注入电子以中和正离子，使推进器获得持续推力。 ② 2 2 F mUI （ ）根据定义，比推力 f = F M = 2UI Nm = 2UNq Nm = 2Uq m 可见若想提高比推力，应该增大加速电压 U 或者使用比荷更大的正离子作为推进剂。 E S A V 答图 1 V A 答图 2 触头 P 电阻丝 ca b 答图 3 v t0