精品解析：北京市朝阳区2024-2025学年高三上学期1月期末考试物理试题

北京市朝阳区2024~2025学年度第一学期期末质量检测 高三物理试卷 （考试时间90分钟 满分100分） 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 关于电场与磁场，下列选项正确的是（　　） A. 沿电场线方向电场强度越来越小 B. 沿磁感线方向磁感应强度越来越小 C. 电场强度和磁感应强度都是矢量 D. 电场线和磁感线是可以形象描述场强弱和方向的客观存在的曲线 【答案】C 【解析】 【详解】A．电场线的疏密反映了电场强度的大小，故沿电场线方向电势越来越低，电场强度不一定越来越小，故A错误； B．磁感线的疏密反映了磁感应强度的大小，故沿磁感线方向磁感应强度不一定越来越小，故B错误； C．电场强度和磁感应强度都是矢量，故C正确； D．电场线和磁感线是可以形象描述场的强弱和方向的的曲线，但并不是客观存在的，故D错误。 故选C。 2. 如图所示，实线是正点电荷的电场线，虚线是等势面。a、b、c是电场中的三个点，这三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc，一个试探电荷在这三点受到的静电力大小分别为Fa、Fb、Fc。下列选项正确的是（　　） A. Ea < Eb B. φa > φb C. φb < φc D. Fb < Fc 【答案】B 【解析】 【详解】AD．根据正点电荷的电场分布特点可知，离点电荷越近，电场强度越大，则 根据 则 故AD错误； BC．由于沿电场方向电势降低，则 故B正确，C错误。 故选B。 3. 如图所示是一种变压器的铭牌。根据上面标示的信息，下列选项正确的是（　　） A. 这是一个升压变压器 B. 原线圈的匝数比副线圈的匝数多 C. 正常工作时，副线圈输出直流电压12V D. 正常工作时，副线圈中电流比原线圈中电流小 【答案】B 【解析】 【详解】AB．因输入电压大于输出电压，可知这是一个降压变压器，原线圈的匝数比副线圈的匝数多，选项A错误，B正确； C．正常工作时，副线圈输出交流电压12V，选项C错误； D．根据 因 可知 即正常工作时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误。 故选B。 4. 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体。磁体正下方水平桌面上放置一个闭合线圈。将磁体托起到某一高度后放开，磁体能上下振动并最终停下来。磁体振动过程中未到达线圈平面且线圈始终静止在桌面上。磁体振动过程中，下列选项正确的是（　　） A. 线圈对桌面的压力总大于重力 B. 线圈总有扩张的趋势 C. 弹簧的弹性势能一直减小 D. 磁体和弹簧系统的机械能一直减小 【答案】D 【解析】 【详解】AB．磁体向下运动时，穿过线圈的磁通量增加，线圈有缩小趋势，磁体对线圈的作用力为向下的排斥力，线圈对桌面的压力大于重力；磁体向上运动时，穿过线圈的磁通量减少，线圈有扩张趋势，磁体对线圈的作用力为向上的吸引力，线圈对桌面的压力小于重力，故A、B错误； C．磁体上下运动，弹簧长度时而增大时而减小，所以弹簧弹性势能时而变大时而变小，故C错误； D．磁体上下运动过程中，线圈对磁体的作用力对磁体始终做负功，所以磁体和弹簧系统的机械能一直减小，故D正确。 故选D 5. 如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（　　） A. 指纹的凸点处与极板距离近，电容小 B. 指纹的凹点处与极板距离近，电容大 C. 手指挤压绝缘表面，极板带电量增大 D. 手指挤压绝缘表面，极板带电量减小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据 指纹的凸点处与极板距离近，电容大；指纹的凹点处与极板距离远，电容小，选项AB错误； CD．根据 手指挤压绝缘表面，手指与极板间距减小，则电容C变大，电容器的电压保持不变，则根据Q=CU可知，极板带电量增大，选项C正确，D错误。 故选C。 6. 如图1所示的电路中，为滑动变阻器，为定值电阻，电流表、电压表均为理想电表。改变滑动变阻器的滑片位置，两电压表的示数随电流变化的图线a，图线b分别画在图2所示的坐标系中。下列选项正确的是（　　） A. 滑片向右滑动，示数变大 B. 图线a对应电压表 C. 定值电阻为4Ω D. 电源内阻为2Ω 【答案】A 【解析】 【详解】A．滑片向右滑动，则R1阻值变大，总电阻变大，总电流减小，则内阻上电压减小，路端电压变大，即示数变大，选项A正确； B．电压表测量路端电压，则图线b对应电压表，图线a对应电压表V2，选项B错误； C．由图线a可得定值电阻为 选项C错误； D．由图线b可得电源内阻为 选项D错误。 故选A。 7. 如图所示，线圈A和线圈B绕在同一个铁芯P上，线圈B连接一电流表。下列选项正确的是（　　） A. 若A接通一直流电源瞬间，电流表的示数为0 B. 若A接通一直流电源瞬间，A和B相互排斥 C. 若A接一正弦交流电源，电流表的示数为0 D. 若A接一正弦交流电源，A和B中的磁场始终反向 【答案】B 【解析】 【详解】A．若A接通一直流电源瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，则线圈B中会产生感应电流，即电流表的示数不为0，选项A错误； B．若A接通一直流电源瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，根据楞次定律，线圈B中产生的磁场与线圈A中磁场反向，则A和B相互排斥，选项B正确； C．若A接一正弦交流电源，则穿过线圈B的磁通量不断变化，则线圈B中会产生感应电流，则电流表的示数不为0，选项C错误； D．若A接一正弦交流电源，当A中电流增加时，B中磁场与A中反向；若当A中电流减小时，B中磁场与A中同向，选项D错误。 故选B。 8. 一正电荷仅在某电场力作用下运动，速度大小随时间变化的图像如图所示，A、B为运动轨迹上的两点。下列选项正确的是（　　） A. 该电荷做匀速直线运动 B. 该电场可能是一个正点电荷产生的 C. A、B两点的电场强度相同 D. 系统的电势能保持不变 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由于“速度大小随时间变化的图象”即速率-时间关系，可知正电荷的速率始终不变，且仅受电场力作用，则该电荷做匀速圆周运动。过程中库仑引力提供向心力，由于运动的电荷为正电荷，则电场是负点电荷产生的，故AB错误； C．电荷做圆周运动，静电力提供向心力，可知A、B两点的电场强度大小相同，方向不同，故C错误； D．由图可知，电荷从A点运动B点过程中，速度大小始终保持不变，电场力不做功，由功能关系可知电系统的电势能保持不变，故D正确。 故选D 9. 如图所示，垂直于水平桌面固定一根光滑绝缘细直杆，质量相同、带同种电荷的绝缘小球甲和乙穿过直杆并可以自由滑动，两小球均可视为点电荷。在图示的坐标系中，小球乙静止在坐标原点，某时刻小球甲从处静止释放开始向下运动。小球甲向下运动的过程中，下列选项正确的是（　　） A. 小球甲的速度越来越大 B. 小球乙对地面的压力越来越小 C. 小球甲的机械能越来越小 D. 小球甲、乙的电势能越来越小 【答案】C 【解析】 【详解】A．由于甲乙带同种电荷，可知小球甲下落过程中受到重力和竖直向上的库仑斥力，一开始库仑斥力小于重力，甲向下做加速运动，当库仑斥力等于重力时，甲的速度达到最大，之后库仑斥力大于重力，甲向下做减速运动，故A错误； B．小球甲下落过程中，由于甲对乙的库仑斥力向下，且逐渐增大，可知小球乙对地面的压力越来越大，故B错误； C．以小球甲为对象，小球甲下落过程中，由于库仑斥力对甲一直做负功，根据功能关系可知，小球甲的机械能越来越小，故C正确； D．在小球甲下落过程中，由于库仑斥力对甲做负功，对乙不做功，可知库仑力对甲乙系统做负功，所以小球甲、乙的电势能越来越大，故D错误。 故选C。 10. 如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相同的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为的中点，c、d位于的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。下列选项正确的是（　　） A. a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反 B. c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同 C. 使正电荷从a到b匀速运动，受到的磁场力保持不变 D. 使正电荷从c到d匀速运动，受到的磁场力先变大后变小 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据安培定则可知，两根通电长直导线在a、b、c、d四点处产生的磁感应强度如图所示 其中 所以，a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反，c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相反，故A正确，B错误； C．从a到b磁感应强度先减小后增大，根据洛伦兹力公式 可知，使正电荷从a到b匀速运动，受到的磁场力先减小后增大，故C错误； D．O点的磁感应强度为零，故从c到d磁感应强度不可能先变大后变小，根据洛伦兹力公式 可知，使正电荷从c到d匀速运动，受到的磁场力不可能先变大后变小，故D错误。 故选A。 11. 如图所示，两平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，空间存在方向垂直于斜面斜向上的匀强磁场。现把一个导体棒垂直放在金属导轨上且接触良好，当导体棒通有某一电流时恰好不发生滑动。斜面置于水平面且始终保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若通过导体棒的电流变大，下列选项正确的是（　　） A. 导体棒一定沿斜面下滑 B. 导体棒一定沿斜面上滑 C. 地面对斜面的支持力一定不减小 D. 地面对斜面的摩擦力一定不减小 【答案】D 【解析】 【详解】AB．因导体棒中的电流方向不明确，所以当导体棒通有某一电流时恰好不发生滑动，导体棒可能恰好不沿斜面向下滑动，也有可能恰好不沿斜面向上滑动。 若导体棒恰好不沿斜面向下滑动，即导体棒所受最大静摩擦力沿斜面向上，导体棒所受安培力可能沿斜面向下，也有可能沿斜面向上，若电流变大则导体棒所受安培力变大，导体棒有可能沿斜面下滑，也有可能静止不动，也有可能沿斜面上滑。 若导体棒恰好不沿斜面向上滑动，即导体棒所受最大静摩擦力沿斜面向下，则导体棒所受安培力沿斜面向上，若电流变大，则导体棒所受安培力变大，导体棒将沿斜面上滑。故AB错误； C．若开始时导体棒恰好不沿斜面向下滑动且所受安培力沿斜面向上、电流增大后导体棒仍静止不动，根据导体棒与斜面整体竖直方向受力平衡可知，电流增大后安培力增大，则安培力的竖直分力也增大，则地面对斜面的支持力减小，故C错误； D．若开始时导体棒恰好不沿斜面向下滑动且所受安培力沿斜面向上、电流增大后导体棒仍静止不动，因安培力增大，即安培力的水平分力增大，根据导体棒与斜面整体水平方向受力平衡可知，地面对斜面的摩擦力增大。 若开始时导体棒恰好不沿斜面向下滑动且所受安培力沿斜面向上、电流增大后导体棒沿斜面向上滑动，则导体棒对导轨摩擦力大小不变但方向反向，导体棒对导轨的压力大小、方向都不变，所以导体棒对导轨摩擦力的水平分力与压力的水平分力的合力增大，根据导体棒与斜面整体水平方向受力平衡可知，地面对斜面的摩擦力增大。 若开始时导体棒恰好不沿斜面向下滑动且所受安培力也沿斜面向下，则电流增大后安培力增大，导体棒将沿斜面向下滑动，这种情况导体棒对斜面的压力和摩擦力大小、方向均不变，地面对斜面的摩擦力也不变。 若开始时导体棒恰好不沿斜面向上滑动且所受安培力也沿斜面向上，则电流增大后安培力增大，导体棒将沿斜面向上滑动，这种情况导体棒对斜面的压力和摩擦力大小、方向均不变，地面对斜面的摩擦力也不变。 综上所述，地面对斜面的摩擦力一定不减小，故D正确。 故选D。 12. 如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和水平的匀强磁场（垂直纸面向里）。一带正电的粒子在M点由静止释放，不计粒子所受重力，则（　　） A. 粒子运动过程中的速度随时间作周期性变化 B. 粒子运动过程中的加速度不变 C. 磁场力始终对粒子做正功 D 电场力始终对粒子做正功 【答案】A 【解析】 【详解】AB．若该粒子在M点由静止释放，其运动将比较复杂。为了研究该粒子的运动，可以应用运动的合成与分解的方法，将它为0的初速度分解为大小相等的水平向左和水平向右的速度，设为v，令 则有 此时可以把粒子的运动分解为为沿水平向左的匀速直线运动和竖直平面内的匀速圆周运动，则由运动的合成可知粒子速度随时间作周期性变化，而此时的加速度即为做匀速圆周运动的向心加速度，方向时刻在变，故A正确，B错误； C．磁场力即为洛伦兹力，洛伦兹力与速度垂直，不做功，故C错误； D．根据粒子的运动分解为沿水平向左的匀速直线运动和竖直平面内的匀速圆周运动可知，电场力时而做正功时而做负功，故D错误。 故选A。 13. 如图1所示，黑光灯是一种利用发出的紫色光引诱害虫飞近高压电网来“击毙”害虫的环保型设备。图2是黑光灯高压电网的工作电路示意图，将最大值的正弦交流电压通过理想变压器升为高压，变压器原线圈匝数为，副线圈匝数为。已知空气在通常情况下的击穿电场强度约为，杀灭害虫至少需要1000V电压。下列选项正确的是（　　） A. 电网相邻两极间产生的电场保持不变 B. 电网相邻两极间距离需大于 C. 仅增大相邻两极间的距离，则两极间的电压也增大 D. 若电网相邻两极间距为0.5cm，则 【答案】B 【解析】 【详解】A．电网相邻两极间的电压是交变电压，所以相邻两极间产生的电场是交变电场，其电场强度的大小和方向随时间周期性变化，故A错误； B．电网相邻两极间的电场强度的最大值应小于空气的击穿电场强度，即 即 故B正确； C．两极间的电压与相邻两极间的距离无关，故C错误； D．电网相邻两极间的电压最大值应满足以下关系 根据理想变压器的电压变比公式有 即 故D错误。 故选B。 14. 巨磁阻是一种量子力学效应，在铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成的多层膜材料中，自旋方向相反的两种电子同时定向移动形成电流。在外磁场作用下，铁磁材料可以呈现同向和反向两种磁化方向，如图1所示。当一束自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相同的电子通过时，在铁磁材料和非铁磁材料的交界处电阻很小；同理，自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相反的电子通过时，电阻很大。 如图2为巨磁阻传感器的工作电路，为信号源，输入电压为，为输出端。已知无磁场时，、、、的阻值均为R。外加磁场后，使和的磁化方向与和相反，则在同一磁场中和的阻值均减小，和的阻值均增大。综合以上信息，下列说法错误的是（　　） A. 自旋方向相反的两种电子分别通过多层膜材料导电时，可等效为两条并联支路 B. 当铁磁层的磁化方向相同时，比磁化方向相反时的总阻值小 C. 有磁场时输出端的输出电压大小与的平方成正比 D. 无磁场时输出端的输出电压大小为零 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据题意，自旋方向相反的两种电子同时定向移动形成电流，在外磁场作用下，不同自旋方向的电子通过时电阻不同，可等效为两条并联支路，故A正确，不符合题意； B．当铁磁层的磁化方向相同时，在交界处电阻小，总阻值小；磁化方向相反时电阻大，总阻值大，故B正确，不符合题意； C．无磁场时 电路总电阻 输出电压 有电阻时 总电阻 输入电压为，根据 输出电压 所以有磁场时输出端的输出电压大小与成正比，故C错误，符合题意； D．无磁场时 根据分压原理，输出电压 故D正确，不符合题意。 故选C。 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. （1）分别用螺旋测微器和游标卡尺测量金属圆柱体的直径和长度，如图所示，直径为________mm，长度为________cm。 （2）如图所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，若把8.0V的学生电源接到原线圈“0”、“800”接线柱，副线圈接到“0”、“100”接线柱，则接在副线圈两端的电压表示数最有可能是________。 A. 2.1V B. 1.9V C. 1.1V D. 0.9V （3）如图所示为两种测量电池电动势和内阻的实验电路图。图中部分器材规格为：电流表A内阻约为0.5Ω，量程为0~0.6A；电压表V内阻约为3kΩ，量程为0~3V。若被测电源为一节干电池（电动势约1.5V，内阻约1Ω），应选择________电路图（选填“甲”或“乙”）；分析你选择方案的测量结果________（选填“>”或“<”）。 【答案】（1） ①. 6.725 ②. 4.265 （2）D （3） ①. 乙 ②. < 【解析】 【小问1详解】 [1]用螺旋测微器测量其直径为 [2]由图可知此游标卡尺是20分度尺，最小分度值为0.05mm，所以用游标卡尺测其长度为 【小问2详解】 ABCD．若为理想变压器，则 解得 考虑到不是理想电压器，有漏磁现象，则副线圈的电压应略小于1V，所以最有可能的是D选项。 故选D。 【小问3详解】 [1]图乙所示电路实验误差来源是电压表分流，电压表内阻较大，分流影响较小，图甲所示实验电路误差来源是电流表分压，因为电池内阻较小，约为，由于电流表的内阻未知，约为，如果选择图甲的电路图，电源的内阻测量值为电流表和电源真实内阻之和，这导致测量相对误差较大，为了减少误差，应选择图乙的实验电路图。 [2]实验电路乙图中的误差来源于电压表的分流，使得电流表的示数小于真正流过电源的总电流，测量图线与真实图线如图所示 由图像可知电动势的测量值小于真实值。 16. 在“练习使用多用电表”的实验中，小明同学进行了如下操作和思考。 （1）利用多用电表测量未知电阻，用欧姆挡“×100”测量时发现指针示数如图1所示，为了得到比较准确的测量结果，下列选项中合理的步骤为________（选填字母代号并按操作顺序排列）。 A. 将选择开关旋转到欧姆挡“×10”的位置 B. 将选择开关旋转到欧姆挡“×1k”的位置 C. 将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量 D 将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0Ω” （2）利用多用电表判断电路故障。如图2的电路，在三根导线、两个电阻及电源中仅有一根导线断路，电动势约为6V。为了查出断路导线，某同学把多用电表选择开关调至直流10V挡，红表笔接在A点的电源正极接线柱上，将黑表笔分别接在B、E点的接线柱上，电压表示数分别为0、6V，则可判断出导线________（选填“”、“”或“”）断路。 （3）利用多用电表欧姆挡判断发光二极管的极性（电流从二极管正极流向负极时电阻很小，反之很大）。如图3所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针偏转角度较小；对调红、黑表笔后指针偏转角度较大。由此判断M端为二极管的________（选填“正极”或“负极”）。 （4）利用量程为0~5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电路如图4所示。测量时，将待测电阻接在电路的端口a、b之间。为了标定该欧姆表的刻度，该同学将a、b两端短接，调节滑动变阻器R使毫安表满偏；再将阻值为400Ω的电阻接在两表笔之间，此时毫安表示数如图5所示为3mA，将此处标注为400Ω。则毫安表示数为1mA位置应标注的值为______。 【答案】（1）ADC （2）CD （3）负极 （4） 【解析】 【小问1详解】 图1中指针偏转角度太大，应使指在表盘中央附近，所以应切换为“”的倍率，进行欧姆调零再进行测量。 故选出合理的步骤并正确排序为ADC。 【小问2详解】 因仅有一根导线断路，红表笔接A点黑表笔接B点时，多用电表显示的电压等于0，说明AB导线是完好的，红表笔接A点黑表笔接E点时，多用电表显示的电压等于电源电动势，说明EF导线是完好的，所以发生断路的导线只能是CD导线。 【小问3详解】 电流由红表笔流进多用电表，由黑表笔流出多用电表，所以在多用电表外部电流应从黑表笔经待测电阻电阻流向红表笔，另外当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针偏转角度较小，说明电阻很大，即此时电流是由二极管负极流向正极的，说明接线端M端为负极。 【小问4详解】 根据欧姆表的原理有 以上三式联立解得 17. 某质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为：B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为。现有一质量为m，电荷量为的粒子（不计重力），初速度为0，经A加速后，该粒子进入B恰好做匀速运动，粒子从M点进入C后做匀速圆周运动，打在底片上的N点。求： （1）粒子进入速度选择器的速度大小v； （2）速度选择器两板间的电压； （3）MN的距离L。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在A中加速过程，根据动能定理有 解得 【小问2详解】 粒子在B中做匀速直线运动，根据受力平衡有 解得 【小问3详解】 粒子在C中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有 解得 18. 如图1所示，足够长光滑平行导轨水平放置，相距为L，左端连有一定值电阻R。磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于线框平面。长度为L，电阻为的导体棒沿光滑水平导轨向右做匀速运动，速度大小为v，导体棒与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻。 （1）求c、d两端的电压U； （2）求棒所受的安培力大小； （3）若零时刻开始，沿速度方向向右再施加一个恒力，在图2中定性画出导体棒的速度v随时间t的变化图线。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 导体棒切割磁感线产生电动势和回路中电流分别为 则c、d两端的电压为 联立得 【小问2详解】 棒所受的安培力大小为 求得 【小问3详解】 施加向右的恒力之前，导体棒匀速运动受力平衡，施加向右的恒力之后，导体棒向右加速运动，导体棒中的感应电流增大，所受安培力也增大，加速度减小，所以导体棒向右做加速度减小的加速运动，速度增大到使导体棒再次受力平衡时开始匀速运动，导体棒的速度v随时间t的变化图线如图所示 19. 如图1所示，将两根铝条平行放置在光滑的倾斜绝缘轨道两边，轨道倾角为。磁铁沿轨道中线向下运动。磁铁的磁极在靠近铝条的两个侧面上，即磁极连线平行于棱边（或）。由于电磁感应，磁铁受到阻力并最终匀速运动。在此条件下，磁铁受到的阻力满足经验关系：，式中d为磁铁到铝条的距离，v为磁铁相对铝条的速度，k为与d，v无关的常数，p、n为幂指数。图2为装置的正视图。 （1）若装置所在处地磁场沿水平方向，为使磁铁能平稳下滑，不会因地磁场造成转动，说明棱边的朝向； （2）使用现有器材，可对阻力F的经验关系进行以下实验探究： a.释放磁铁使之沿轨道中线下滑，磁铁很快达到终极速度并开始匀速运动。保持距离d不变，改变轨道倾角，记录轨道倾角和相应的终极速度v，以为纵坐标、为横坐标得到如图3所示的图像。推导并计算指数n的数值大小（保留一位有效数字）； b.若指数n已知，为确定指数p的数值，请写出测量思路和需要测量的物理量及数据处理方法。 【答案】（1）与地磁场方向平行 （2）a.；b.见解析 【解析】 【小问1详解】 当棱边与地磁场平行时，即磁极连线平行于地磁场，地磁场对磁铁的作用力平行于磁极连线，磁铁不会因地磁场造成转动，故棱边应与地磁场方向平行。 【小问2详解】 a．磁铁下滑平衡时，由平衡条件有 等式两端取对数有 依据上式可作出图像，斜率为n，根据图像可求出 b．保持倾角不变，改变两铝条的距离，磁铁仍沿轨道中线下滑，记录宽度d和相应的终极速度v，做出和的图像，由图像的斜率k，可得 20. 利用磁场对带电粒子的运动进行控制是一些科学研究的基础。在处理物体的复杂运动问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。已知以下情境中带电粒子质是为m，电荷是为q。均不考虑粒子重力影响及粒子间的相互作用。 （1）如图1所示，若从磁感应强度大小为B的匀强磁场中某点A发射一束带电粒子流，其速率均为v。 a.当粒子速度与磁场方向垂直时，求其运动的轨道半径R； b.设粒子速度与磁场方向的夹角为α（投射角），且。若投射角很小（可认为），各带电粒子会再次重新会聚，求相邻两次会聚点的距离L。 （2）科学家设计了一种中间弱两端强的磁场，它由两个平行的圆线图组成，磁场由两侧通有等大同向电流的线圈产生。带电粒子将被约束在左右两端之间来回运动不能逃脱。如图2所示，三维坐标系的原点为磁场的中心点，x轴为磁场的轴线，若某带电粒子从轴上的M点以大小为、方向与磁场方向夹角为（投射角）的速度进入该磁场，粒子运动过程中以x轴为对称轴向右做螺旋线运动并返回。由于磁场沿轴线方向的变化缓慢，则有定值（不考虑相对论情形），其中为粒子运动方向与磁场方向的夹角，r为粒子在该处时垂直磁场方向的圆周半径。 a.设M点的磁感应强度大小为，求粒子返回处磁感应强度大小； b.粒子运动到磁场最右端N点（图中未画出）时与x轴的距离为d，求粒子此时受到洛伦兹力大小和方向（可用三角函数值表示）。 【答案】（1）a.；b. （2）a.；b.， 【解析】 【小问1详解】 a．粒子在磁场中做匀速圆周运动，设轨道半径为R 解得 b．粒子沿磁场方向做匀速直线运动，垂直于磁场方向做匀速圆周运动，从发射开始经过一个周期再次相遇,投射角很小时有 且有 解得 【小问2详解】 a．粒子在M处垂直于磁场方向做匀速圆周运动，轨道半径 粒子在返回处做匀速圆周运动，轨道半径为 且有 解得 b．粒子运动到N点时受到的洛伦兹力大小 设此时洛伦兹力与x轴负向夹角为β，则有 其中为轨道半径，且有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市朝阳区2024~2025学年度第一学期期末质量检测 高三物理试卷 （考试时间90分钟 满分100分） 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 关于电场与磁场，下列选项正确的是（　　） A. 沿电场线方向电场强度越来越小 B. 沿磁感线方向磁感应强度越来越小 C. 电场强度和磁感应强度都是矢量 D. 电场线和磁感线是可以形象描述场强弱和方向的客观存在的曲线 2. 如图所示，实线是正点电荷的电场线，虚线是等势面。a、b、c是电场中的三个点，这三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc，一个试探电荷在这三点受到的静电力大小分别为Fa、Fb、Fc。下列选项正确的是（　　） A. Ea < Eb B. φa > φb C. φb < φc D. Fb < Fc 3. 如图所示是一种变压器的铭牌。根据上面标示的信息，下列选项正确的是（　　） A. 这是一个升压变压器 B. 原线圈的匝数比副线圈的匝数多 C. 正常工作时，副线圈输出直流电压12V D. 正常工作时，副线圈中电流比原线圈中电流小 4. 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体。磁体正下方水平桌面上放置一个闭合线圈。将磁体托起到某一高度后放开，磁体能上下振动并最终停下来。磁体振动过程中未到达线圈平面且线圈始终静止在桌面上。磁体振动过程中，下列选项正确的是（　　） A. 线圈对桌面的压力总大于重力 B. 线圈总有扩张的趋势 C. 弹簧的弹性势能一直减小 D. 磁体和弹簧系统的机械能一直减小 5. 如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（　　） A. 指纹的凸点处与极板距离近，电容小 B. 指纹的凹点处与极板距离近，电容大 C. 手指挤压绝缘表面，极板带电量增大 D. 手指挤压绝缘表面，极板带电量减小 6. 如图1所示的电路中，为滑动变阻器，为定值电阻，电流表、电压表均为理想电表。改变滑动变阻器的滑片位置，两电压表的示数随电流变化的图线a，图线b分别画在图2所示的坐标系中。下列选项正确的是（　　） A. 滑片向右滑动，示数变大 B. 图线a对应电压表 C. 定值电阻为4Ω D. 电源内阻为2Ω 7. 如图所示，线圈A和线圈B绕在同一个铁芯P上，线圈B连接一电流表。下列选项正确的是（　　） A. 若A接通一直流电源瞬间，电流表的示数为0 B. 若A接通一直流电源瞬间，A和B相互排斥 C. 若A接一正弦交流电源，电流表的示数为0 D. 若A接一正弦交流电源，A和B中的磁场始终反向 8. 一正电荷仅在某电场力作用下运动，速度大小随时间变化的图像如图所示，A、B为运动轨迹上的两点。下列选项正确的是（　　） A. 该电荷做匀速直线运动 B. 该电场可能是一个正点电荷产生的 C. A、B两点的电场强度相同 D. 系统的电势能保持不变 9. 如图所示，垂直于水平桌面固定一根光滑绝缘细直杆，质量相同、带同种电荷绝缘小球甲和乙穿过直杆并可以自由滑动，两小球均可视为点电荷。在图示的坐标系中，小球乙静止在坐标原点，某时刻小球甲从处静止释放开始向下运动。小球甲向下运动的过程中，下列选项正确的是（　　） A. 小球甲的速度越来越大 B. 小球乙对地面的压力越来越小 C. 小球甲的机械能越来越小 D. 小球甲、乙的电势能越来越小 10. 如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相同的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为的中点，c、d位于的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。下列选项正确的是（　　） A. a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反 B. c、d两点处磁感应强度大小相等、方向相同 C. 使正电荷从a到b匀速运动，受到的磁场力保持不变 D. 使正电荷从c到d匀速运动，受到的磁场力先变大后变小 11. 如图所示，两平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，空间存在方向垂直于斜面斜向上的匀强磁场。现把一个导体棒垂直放在金属导轨上且接触良好，当导体棒通有某一电流时恰好不发生滑动。斜面置于水平面且始终保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若通过导体棒的电流变大，下列选项正确的是（　　） A. 导体棒一定沿斜面下滑 B. 导体棒一定沿斜面上滑 C. 地面对斜面的支持力一定不减小 D. 地面对斜面的摩擦力一定不减小 12. 如图所示，空间存在竖直向下匀强电场和水平的匀强磁场（垂直纸面向里）。一带正电的粒子在M点由静止释放，不计粒子所受重力，则（　　） A. 粒子运动过程中的速度随时间作周期性变化 B. 粒子运动过程中的加速度不变 C. 磁场力始终对粒子做正功 D. 电场力始终对粒子做正功 13. 如图1所示，黑光灯是一种利用发出的紫色光引诱害虫飞近高压电网来“击毙”害虫的环保型设备。图2是黑光灯高压电网的工作电路示意图，将最大值的正弦交流电压通过理想变压器升为高压，变压器原线圈匝数为，副线圈匝数为。已知空气在通常情况下的击穿电场强度约为，杀灭害虫至少需要1000V电压。下列选项正确的是（　　） A. 电网相邻两极间产生的电场保持不变 B. 电网相邻两极间距离需大于 C. 仅增大相邻两极间的距离，则两极间的电压也增大 D. 若电网相邻两极间距为0.5cm，则 14. 巨磁阻是一种量子力学效应，在铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成的多层膜材料中，自旋方向相反的两种电子同时定向移动形成电流。在外磁场作用下，铁磁材料可以呈现同向和反向两种磁化方向，如图1所示。当一束自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相同的电子通过时，在铁磁材料和非铁磁材料的交界处电阻很小；同理，自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相反的电子通过时，电阻很大。 如图2为巨磁阻传感器的工作电路，为信号源，输入电压为，为输出端。已知无磁场时，、、、的阻值均为R。外加磁场后，使和的磁化方向与和相反，则在同一磁场中和的阻值均减小，和的阻值均增大。综合以上信息，下列说法错误的是（　　） A. 自旋方向相反的两种电子分别通过多层膜材料导电时，可等效为两条并联支路 B. 当铁磁层的磁化方向相同时，比磁化方向相反时的总阻值小 C. 有磁场时输出端的输出电压大小与的平方成正比 D. 无磁场时输出端的输出电压大小为零 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. （1）分别用螺旋测微器和游标卡尺测量金属圆柱体的直径和长度，如图所示，直径为________mm，长度为________cm。 （2）如图所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，若把8.0V的学生电源接到原线圈“0”、“800”接线柱，副线圈接到“0”、“100”接线柱，则接在副线圈两端的电压表示数最有可能是________。 A. 2.1V B. 1.9V C. 1.1V D. 0.9V （3）如图所示为两种测量电池电动势和内阻的实验电路图。图中部分器材规格为：电流表A内阻约为0.5Ω，量程为0~0.6A；电压表V内阻约为3kΩ，量程为0~3V。若被测电源为一节干电池（电动势约1.5V，内阻约1Ω），应选择________电路图（选填“甲”或“乙”）；分析你选择方案的测量结果________（选填“>”或“<”）。 16. 在“练习使用多用电表”的实验中，小明同学进行了如下操作和思考。 （1）利用多用电表测量未知电阻，用欧姆挡“×100”测量时发现指针示数如图1所示，为了得到比较准确的测量结果，下列选项中合理的步骤为________（选填字母代号并按操作顺序排列）。 A. 将选择开关旋转到欧姆挡“×10”的位置 B. 将选择开关旋转到欧姆挡“×1k”的位置 C. 将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量 D. 将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0Ω” （2）利用多用电表判断电路故障。如图2的电路，在三根导线、两个电阻及电源中仅有一根导线断路，电动势约为6V。为了查出断路导线，某同学把多用电表选择开关调至直流10V挡，红表笔接在A点的电源正极接线柱上，将黑表笔分别接在B、E点的接线柱上，电压表示数分别为0、6V，则可判断出导线________（选填“”、“”或“”）断路。 （3）利用多用电表欧姆挡判断发光二极管的极性（电流从二极管正极流向负极时电阻很小，反之很大）。如图3所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针偏转角度较小；对调红、黑表笔后指针偏转角度较大。由此判断M端为二极管的________（选填“正极”或“负极”）。 （4）利用量程为0~5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电路如图4所示。测量时，将待测电阻接在电路的端口a、b之间。为了标定该欧姆表的刻度，该同学将a、b两端短接，调节滑动变阻器R使毫安表满偏；再将阻值为400Ω的电阻接在两表笔之间，此时毫安表示数如图5所示为3mA，将此处标注为400Ω。则毫安表示数为1mA位置应标注的值为______。 17. 某质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为：B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为。现有一质量为m，电荷量为的粒子（不计重力），初速度为0，经A加速后，该粒子进入B恰好做匀速运动，粒子从M点进入C后做匀速圆周运动，打在底片上的N点。求： （1）粒子进入速度选择器的速度大小v； （2）速度选择器两板间的电压； （3）MN的距离L。 18. 如图1所示，足够长光滑平行导轨水平放置，相距为L，左端连有一定值电阻R。磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于线框平面。长度为L，电阻为的导体棒沿光滑水平导轨向右做匀速运动，速度大小为v，导体棒与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻。 （1）求c、d两端的电压U； （2）求棒所受安培力大小； （3）若零时刻开始，沿速度方向向右再施加一个恒力，在图2中定性画出导体棒的速度v随时间t的变化图线。 19. 如图1所示，将两根铝条平行放置在光滑的倾斜绝缘轨道两边，轨道倾角为。磁铁沿轨道中线向下运动。磁铁的磁极在靠近铝条的两个侧面上，即磁极连线平行于棱边（或）。由于电磁感应，磁铁受到阻力并最终匀速运动。在此条件下，磁铁受到的阻力满足经验关系：，式中d为磁铁到铝条的距离，v为磁铁相对铝条的速度，k为与d，v无关的常数，p、n为幂指数。图2为装置的正视图。 （1）若装置所在处地磁场沿水平方向，为使磁铁能平稳下滑，不会因地磁场造成转动，说明棱边的朝向； （2）使用现有器材，可对阻力F的经验关系进行以下实验探究： a.释放磁铁使之沿轨道中线下滑，磁铁很快达到终极速度并开始匀速运动。保持距离d不变，改变轨道倾角，记录轨道倾角和相应的终极速度v，以为纵坐标、为横坐标得到如图3所示的图像。推导并计算指数n的数值大小（保留一位有效数字）； b.若指数n已知，为确定指数p的数值，请写出测量思路和需要测量的物理量及数据处理方法。 20. 利用磁场对带电粒子的运动进行控制是一些科学研究的基础。在处理物体的复杂运动问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。已知以下情境中带电粒子质是为m，电荷是为q。均不考虑粒子重力影响及粒子间的相互作用。 （1）如图1所示，若从磁感应强度大小为B的匀强磁场中某点A发射一束带电粒子流，其速率均为v。 a.当粒子速度与磁场方向垂直时，求其运动的轨道半径R； b.设粒子速度与磁场方向的夹角为α（投射角），且。若投射角很小（可认为），各带电粒子会再次重新会聚，求相邻两次会聚点的距离L。 （2）科学家设计了一种中间弱两端强的磁场，它由两个平行的圆线图组成，磁场由两侧通有等大同向电流的线圈产生。带电粒子将被约束在左右两端之间来回运动不能逃脱。如图2所示，三维坐标系的原点为磁场的中心点，x轴为磁场的轴线，若某带电粒子从轴上的M点以大小为、方向与磁场方向夹角为（投射角）的速度进入该磁场，粒子运动过程中以x轴为对称轴向右做螺旋线运动并返回。由于磁场沿轴线方向的变化缓慢，则有定值（不考虑相对论情形），其中为粒子运动方向与磁场方向的夹角，r为粒子在该处时垂直磁场方向的圆周半径。 a.设M点磁感应强度大小为，求粒子返回处磁感应强度大小； b.粒子运动到磁场最右端N点（图中未画出）时与x轴的距离为d，求粒子此时受到洛伦兹力大小和方向（可用三角函数值表示）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $