精品解析：北京市海淀区2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题

海淀区2024-2025学年第一学期期末练习 高三物理 2025.01 本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题纸一并交回。 第一部分 本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把正确的答案填涂在答题纸上。 1. 将一面积为的单匝矩形线框置于竖直向上的匀强磁场中。已知磁感应强度大小为，线框与竖直方向夹角为，如图所示。通过该矩形线框的磁通量为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由题图可知通过该矩形线框的磁通量为 故选C。 2. 有一束电子流沿x轴的正方向高速运动，如图所示，电子流在z轴上的P点处所产生的磁场方向沿( ) A. y轴正方向 B. y轴负方向 C. z轴正方向 D. z轴负方向 【答案】A 【解析】 【详解】电子流沿 x轴正方向运动，形成的电流方向沿 x 轴负方向，根据安培定则可知，电子流在z 轴上的P点处所产生的磁场方向是沿y轴正方向，故A正确． 【点睛】安培定则是判断电流方向与磁场方向间关系的规则，要熟练掌握．要注意电流方向与负电荷定向运动方向相反． 3. 图中虚线表示某静电场的等势面。、两点的电场强度大小分别为、，一个带负电的粒子在、两点的电势能分别为、。下列判断正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．等差等势面越密的地方电场强度越大，故，A错误，B正确； CD．由题图可知，负电荷在电势低的地方电势能大，故，C正确，D错误。 故选BC。 4. 用如图所示的装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。某同学在实验操作中发现，开关闭合瞬间，电流表指针向左偏转。关于本实验，下列说法正确的是（　　） A. 开关断开瞬间，电流表指针向右偏转 B. 为判断感应电流的磁场方向，需要记录感应电流的大小 C. 为判断感应电流的磁场方向，需确定线圈导线的绕向 D. 感应电流的方向与滑动变阻器滑片的滑动快慢有关 【答案】AC 【解析】 【详解】A．开关闭合瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向左偏转；开关断开瞬间，穿过线圈B的磁通量减少，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，感应电流方向与开关闭合瞬间相反，所以电流表指针应向右偏转，故A正确； B．判断感应电流的磁场方向，依据楞次定律，与感应电流的大小无关，故B错误； C．要判断感应电流的磁场方向，需要知道线圈B的绕向，这样才能根据安培定则确定感应电流的方向，故C正确； D．感应电流的方向取决于磁通量的变化情况，而不是滑动变阻器滑片的滑动快慢，滑动变阻器滑片的滑动快慢影响感应电流的大小，故D错误。 故选AC。 5. 图是理想变压器的示意图，原线圈与220V正弦式交流电源连接，副线圈通过导线与用电器连接。输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用电器。已知原、副线圈的匝数之比为n:1。下列说法正确的是（　　） A. 原线圈输入电流与副线圈中的电流之比为n:1 B. 原线圈输入电压与副线圈输出电压之比为n:1 C. 当变阻器R的阻值减小时，副线圈中电流随之减小 D. 当变阻器R的阻值减小时，原线圈的输入功率随之增大 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．根据原副线圈电压、电流与匝数的关系可得， 故A错误，B正确； CD．由于， 当变阻器R的阻值减小时，U2不变，I2变大，I1变大，原线圈的输入功率随之增大，故C错误，D正确。 故选BD。 6. 锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在正极和负极之间移动来工作。图为锂电池原理的示意图，某过程中锂离子从电池正极脱嵌，通过膈膜嵌入负极材料的微孔中。下列说法正确的是（　　） A. 锂电池储存的能量可以用mA∙h作单位 B. 图示过程中，锂电池内部电流由负极流向正极 C. 图示过程表示锂电池正在充电 D. 图示过程中，电池内部电场对锂离子的静电力做负功，将其他形式能转化为电能 【答案】C 【解析】 【详解】A．在电池中mA∙h表示电荷量的单位，不是能量单位，故A错误； BC．由于锂离子从电池正极脱嵌，通过膈膜嵌入负极材料的微孔中，则其形成的电流方向为从正极到负极，即电池内部电流方向从正极到负极，则锂电池正在充电，故B错误，C正确； D．图示过程中，电池内部电场对锂离子的静电力做正功，将其他形式能转化为电能，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电阻。将一质量为、电阻为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。在此过程中（　　） A. 导体棒中感应电流的方向为 B. 导体棒的平均速度大小为 C. 通过电阻的电荷量为 D. 电阻上消耗的电能为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向为，故A正确； B．若导体棒是做初速度为零的匀加速直线运动，则这段时间的平均速度大小为；而实际对导体棒受力分析，可知导体棒，受到水平向右的恒力F和水平向左的安培力，根据牛顿第二定律有 又， 联立解得 可知随着速度的增大，导体棒做加速度不断减少的加速运动。作出初速度为零的匀加速直线运动的v-t图像（图中实线）和初速度为零且加速度不断减少的变加速直线运动的v-t图像（图中虚线），如图所示 由图可知，在相同的时间内虚线与时间轴围成的面积大于实线与时间轴围成的面积，故该运动在时间t内的平均速度大于，故B错误； C．对导体棒，根据动量定理有 又电量为 联立解得 故C正确； D．由题意分析，可知整过程电流是由零逐渐增大，当速度为v时，回路中的电流为，为这段时间的最大值，并不是整个过程的电流，根据焦耳定律 可知，公式中的I为整个过程的电流，故不能这个公式来计算R产生的热量，故D错误。 故选AC。 8. 如图甲所示的电路中，是可调电阻，是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节的阻值，得到若干组电压和电流的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的图线如图乙所示。电压表和电流表均可视为理想电表。下列说法正确的是（　　） A 定值电阻 B. 电源的电动势 C. 当干路电流为时，可调电阻 D. 可调电阻上消耗的最大功率为 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律可得 由图乙可知，当时，；当时， 代入这两组数据，解得， 故A错误，B正确； C．当干路电流为时，由图乙可知此时两端的电压为 此时可调电阻的阻值为 故C错误； D．可调电阻上消耗的功率为 由数学关系可知，当，即当时，可调电阻上消耗的功率最大，此时为 故D正确。 故选BD。 9. 如图所示，将某种均匀电介质插入带电平行板电容器的极板A和极板B之间，本来正、负电荷中心重合的分子，在两极板间电场的作用下，其正电荷中心与负电荷中心分离，在电介质左、右表面出现净剩电荷。电容器极板上所带电荷量保持不变。下列说法正确的是（　　） A. 平行板电容器的极板A带正电 B. 插入电介质后，两极板间的电场强度比无该电介质时小 C. 插入电介质会使电容器电容增大 D. 插入电介质的过程中，静电力对电介质正负电荷不做功 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由题图电介质左、右表面出现净剩电荷的正、负可知，平行板电容器极板间的场强向左，则极板B带正电，极板A带负电，故A错误； BC．根据，可知插入电介质会使电容器的电容增大；由于电容器极板上所带电荷量保持不变，根据可知，两极板间的电势差减小，根据可知，插入电介质后，两极板间的电场强度比无该电介质时小，故BC正确； D．插入电介质的过程中，静电力对电介质中的正、负电荷都做正功，故D错误。 故选BC。 10. 为了测定某沿水平方向的匀强磁场的磁感应强度（远大于地磁场的磁感应强度），某同学在北京地区利用如图所示装置进行了如下操作： ①在水平地面放置的灵敏电子秤的绝缘托盘上，沿东西方向放置一根金属直杆，杆的两端与外电源相连（图中未画出）； ②在杆内通以沿方向、大小为的恒定电流后，绕点沿逆时针改变杆的摆放角度，俯视图如图甲所示； ③测量杆与正东方向的夹角及对应的电子秤示数，绘制出图乙所示的图线，图线上的最大值和最小值分别为和对应的角度为。 已知杆的长度为、重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A. 金属直杆的质量为 B. 待测磁场的方向与正东方向的夹角为 C. 待测磁场的磁感应强度大小为 D. 若考虑地磁场，通过该方法测得的磁感应强度偏小 【答案】CD 【解析】 【详解】B．由题意可知，当OA与正东方向的夹角为θ1时受安培力最大，可知该位置直导线与磁场方向垂直，即待测磁场的方向与正东方向的夹角为，选项B错误； A．当电子秤读数最小时，直导线与磁场垂直且受安培力方向向上，则此时电子秤的读数小于金属杆的重力，即金属直杆的质量大于，选项A错误； C．由题意可知， 解得待测磁场的磁感应强度大小为 选项C正确； D．因该磁场方向为南偏东θ1方向，若考虑地磁场，因地磁场有正北方向，两个磁场夹角为锐角，合磁场的磁感应强度小于待测磁场的磁感应强度，则通过该方法测得的磁感应强度偏小，选项D正确。 故选CD。 第二部分 本部分共8题，共70分。 11. 某同学借助电流传感器和电压传感器，利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关S掷向2端，传感器将信息传入计算机。 （1）将开关S与1端相连，观察到的电流、电压随时间变化的图线、图线，可能是图中的___________。 A. B. C. （2）该同学进一步研究影响电容器充电所用时间的因素。改变电路中的可调电阻的阻值、电容器的电容，测量从充电开始至电压达到稳定所用时间。表中为该同学得到的部分实验数据。依据表中数据，能初步得出结论：仅增大电容器的电容，电容器充电用时变___________；仅增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变___________。（选填“长”或“短”） 电源电动势 电容 电阻 充电用时 6.0 2200 5 039 6.0 15000 5 1.23 6.0 15000 10 1.78 6.0 15000 15 2.24 6.0 22000 5 1.44 （3）待电路稳定后，将开关S掷向2端，研究电容器放电规律。可调电阻阻值为时，图线如图所示。保持电源、电容器不变，在图中，定性画出可调电阻阻值为时的图线________。 【答案】（1）C （2） ①. 长 ②. 长 （3） 【解析】 【小问1详解】 将开关S与1端相连，给电容器充电，则充电电流逐渐减小为零，电容器极板上所带电荷量逐渐增多，两极板之间的电压逐渐增大。 故选C。 【小问2详解】 [1][2]根据表格数据可知仅增大电容器的电容，电容器充电用时变长；增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变 长。 【小问3详解】 因为，所以电容器的放电时间变长开始放电时的电流变小，电容器所带电荷量不变，即i-t图像与坐标轴所围面积不变，如下图虚线所示 12. 某实验小组的同学用铜片、铝片和自来水制作成自来水电池。为了测量电池的电动势和内阻，他们用数字电压表（内阻约）、电阻箱以及开关与该电池连接成电路进行实验。 （1）若电压表内阻未知，应该选择的实验电路是图中的___________。（选填“甲”或“乙”） （2）按照图设计的电路图连接电路后，调节电阻箱接入电路的阻值，并同时记录数字电压表的读数。以为纵坐标、为横坐标，建立直角坐标系，描出数据点，拟合得到图所示的图线。由此可以求得电池的电动势___________，内阻___________（结果保留两位有效数字） （3）两位同学用图所示电路测量电池的电动势和内阻。其中一位同学用内阻为的灵敏电流计测得电池的电动势和内阻。另一位同学更换内阻为，但和的精确值均未知）的灵敏电流计完成实验，测得电动势和内阻。从理论上分析，两组电动势和内阻测量值的大小关系：___________，___________。（选填“>”“ <”或“=”） 【答案】（1）甲 （2） ①. 1.0 ②. 80 （3） ①. = ②. < 【解析】 【小问1详解】 电压表内阻未知，那么乙电路中的电流无法知道，仅知道电压无法测量电源电动势与内阻，因此应该选择的实验电路是图中的甲。 【小问2详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律得 所以 所以图像的斜率 图像的纵截距为 解得 E=1.0V， 【小问3详解】 [1][2]灵敏电流计与变阻箱串联，变阻箱两端电压已知，灵敏电流计的电流为流过电源的电流，因此采用这种方法测量的电源电动势没有系统误差，即 电源内阻的测量值为电源的内阻与灵敏电流计内阻之和，所以 13. 如图所示，有两个相同的平行金属极板水平正对放置，为平行于极板的中线。两极板间的距离为，极板长度为，两极板间的电压为一质量为、电荷量为的带正电粒子以初速度沿射入电场，并从另一侧射出，两极板间的电场可看作匀强电场。不计带电粒子的重力。求： （1）粒子在两极板间的飞行时间； （2）粒子在电场中运动的加速度大小； （3）射出电场时粒子偏离的距离。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 平行极板方向，粒子做匀速直线运动在两极板间飞行时间 【小问2详解】 根据电势差与场强的关系 粒子受到电场力大小 粒子在电场中的加速度大小 解得 【小问3详解】 在垂直于极板方向，粒子做初速度为0、加速度为的匀加速直线运动，运动时间为，粒子射出电场时偏离的距离 可得 14. 某种质谱仪的工作原理如图所示，I区为粒子加速器；II区为速度选择器，在两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为，电场强度大小为；III区为偏转分离器，磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。电荷量为的粒子从电离室A中飘出（初速度不计），经I区电场加速后，该粒子通过速度选择器并从狭缝进入偏转分离器，运动半个圆周后打在照相底片上的处被吸收形成谱线，测得到的距离为。 （1）判断II区中匀强电场的方向、粒子的电性； （2）求粒子做匀速圆周运动的速度大小； （3）求粒子的质量。 【答案】（1）匀强电场的方向为垂直于极板向左，带正电 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子射入III区偏转分离器时，向左偏转，根据左手定则可得，粒子带正电。则粒子在II区为速度选择器中，受到洛伦兹力和电场力。能通过速度选择器的粒子受力平衡，洛伦兹力垂直极板的向右的，则电场力垂直极板向左，则匀强电场的方向垂直于极板向左。 【小问2详解】 粒子能通过速度选择器，受力平衡，则有 得粒子通过速度选择器并从狭缝进入偏转分离器粒子的速度 【小问3详解】 粒子在偏转分离器中做匀速圆周运动的半径 根据牛顿第二定律 得 15. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。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。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）求线圈中感应电动势的最大值； （2）从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； （3）求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 线圈产生感应电动势的最大值 解得 【小问2详解】 根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值 从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值 解得 【小问3详解】 通过电阻的电流的有效值 电阻上产生的发热功率 得 16. 利用离子推进器可以控制卫星姿态、修正运行轨道。图为某种离子推进器中离子加速区域的简化示意图，栅电极分别为阳极和阴极，间距为。稳定运行时，可认为栅电极间有向右的匀强电场，场强大小为。从阳极注入的带正电的氙离子经过电场加速后形成正离子束，最终所有注入的氙离子以很高的速度沿同一方向从阴极喷出，由此对卫星产生推力。已知每个氙离子的质量为、电荷量为，初速度近似为零，单位时间注入的氙离子数为。不考虑氙离子间相互作用及相对论效应。 （1）求每个氙离子从阴极喷出时的动能。 （2）氙离子的定向运动形成电流，求： A．阴极处喷出离子时形成的等效电流。 B．离子推进器加速氙离子所消耗的功率。 （3）在计算推进器获得的推力大小时，某同学提出一种思路：通过求得栅电极间所有氙离子所受静电力之和，认为其大小等于所求推力大小。判断该思路是否正确。若正确，请按此思路计算出推力大小；若不正确，请说明理由。 【答案】（1） （2）， （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 由动能定理 得 【小问2详解】 A．稳定运行时，单位时间喷出的离子数为 根据电流的定义得 B．消耗的功率 两栅电极间电压 解得 【小问3详解】 思路正确。设每个离子受到的静电力大小为，则 设离子从栅电极运动到栅电极的时间为，根据运动学规律和牛顿第二定律 栅电极间离子总数 根据题目中的思路和牛顿第三定律得 17. 科学家设计了飞行时间质谱仪，通过离子飞行时间可以测量离子质量、比荷（电荷量与质量之比）。如图所示，一激光脉冲照射到样品板上O处，会瞬间产生一定数量不同种类的带正电离子。离子在O处的初速度不计，经过电压为U的静电场加速后，射入长为L的漂移管，在管中沿轴线做匀速直线运动。在漂移管的A、B两端分别置有探测装置，可测得离子在漂移管中运动的时间。不考虑离子的重力以及离子间的相互作用。 （1）某种电荷量为q的离子在漂移管中的运动时间为T，求该离子的质量m； （2）加长离子的飞行时间可以提高质谱仪的分辨率，科学家们对上述装置进行了改进，方法之一是增大离子的飞行路程。因此他们设计了如图所示装置，让离子穿过漂移管后进入场强大小为E、方向如图所示的匀强电场反射区域BC，在静电场的作用下离子会返回到A端，探测器可测量离子从进入A端至首次返回A端的总飞行时间。 a.求反射区域BC的最小间距x；并说明x与离子比荷是否有关。 b.改进后的仪器测得一种已知比荷为k0的标准离子的总飞行时间为T0，若测得某种未知离子的总飞行时间为T1，推导该未知离子的比荷k1。 【答案】（1） （2）a.，x与离子的比荷无关；b. 【解析】 【小问1详解】 设离子经加速电场加速后的速度为v，根据动能定理 解得 离子在漂移管中做匀速直线运动，运动时间为 联立可得离子的质量 【小问2详解】 a.离子从开始加速到反射区速度为0的过程中，根据动能定理 解得 由上式可知，与离子的比荷无关； b.设标准离子的电荷量为q0、质量为m0，则其比荷为 标准离子进入漂移管的速度大小 离子在漂移管中来回做两段匀速直线运动，每段匀速直线运动时间 离子在反射区中做匀减速和匀加速两段运动，每段运动时间 离子的总飞行时间 解得 同理，未知离子的飞行总时间 可得 18. 物理学家可以通过构建新模型、借助已有理论和逻辑推理，形成对微观世界的新认识，如对光电效应、粒子散射实验等现象的解释。 经典理论认为： ①金属导体中自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，形成了自由电子定向移动的阻力，其大小为称为阻力系数，为自由电子定向移动的速率。 ②通电金属导线中，电场线总是与导线的表面平行。 已知元电荷为，忽略电子的重力及其热运动的影响，请借助上面的理论，通过构建模型来解答以下问题。 （1）现有两种不同的金属材料1和2，材料对电子定向移动的阻力系数分别为和，单位体积内的自由电子数分别为和。如图甲所示，用这两种金属材料制成横截面积相同、长度相同的两个圆柱形导体，将它们串联在一起接入电路，达到稳定时会有恒定电流流过。 A.在电压、电流、电阻三个电学量中，写出稳定时两导体一定相同的物理量。 B.求稳定时两导体中的电场强度大小之比。 （2）测得（1）中的两种圆柱形导体的横截面积相同，将它们制成半径为的两个半圆环，再拼接成一个导体圆环（圆柱形导体截面的直径远小于圆环半径），如图乙所示，为拼接位置。已知。金属细圆环内部存在垂直于圆环平面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间均匀增加，变化率为，其激发的涡旋电场会推动电子开始沿圆环运动。由于电子定向移动速率比较小，可忽略自由电子绕圆环运动所需的向心力。经过短暂的时间后，电子的运动达到稳定状态。 A.在稳定状态下，导体1中某电子受到的涡旋电场力如图丙所示，请补充完整该电子受力的示意图；并判断拼接位置处堆积的净剩电荷的电性。 B.求稳定状态下，导体1中的静电场场强大小。 【答案】（1）A.电流；B. （2）A.见解析；B. 【解析】 【小问1详解】 A.串联电路中，相同的量为 “电流” B.根据电流的定义 有 可得 因为电流不变，所以将电子在两导体中运动视为匀速直线运动， 根据二力平衡有， 得 【小问2详解】 A.受力示意图见答图； 拼接位置处堆积的净剩电荷为负电荷； B.增大磁场会激发逆时针方向的涡旋电场，根据法拉第电磁感应定律（用表示电动势） 设导体环内涡旋电场的大小为，根据电动势定义 可得 根据串联的导体1和导体2中电流相等 有 可得 稳定状态下，两段导体中电子都做匀速运动 导体1中的电子 导体2中的电子 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 海淀区2024-2025学年第一学期期末练习 高三物理 2025.01 本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题纸一并交回。 第一部分 本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把正确的答案填涂在答题纸上。 1. 将一面积为单匝矩形线框置于竖直向上的匀强磁场中。已知磁感应强度大小为，线框与竖直方向夹角为，如图所示。通过该矩形线框的磁通量为（　　） A. B. C. D. 2. 有一束电子流沿x轴的正方向高速运动，如图所示，电子流在z轴上的P点处所产生的磁场方向沿( ) A. y轴正方向 B. y轴负方向 C. z轴正方向 D. z轴负方向 3. 图中虚线表示某静电场的等势面。、两点的电场强度大小分别为、，一个带负电的粒子在、两点的电势能分别为、。下列判断正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 用如图所示的装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。某同学在实验操作中发现，开关闭合瞬间，电流表指针向左偏转。关于本实验，下列说法正确的是（　　） A. 开关断开瞬间，电流表指针向右偏转 B. 为判断感应电流的磁场方向，需要记录感应电流的大小 C. 为判断感应电流的磁场方向，需确定线圈导线的绕向 D. 感应电流的方向与滑动变阻器滑片的滑动快慢有关 5. 图是理想变压器的示意图，原线圈与220V正弦式交流电源连接，副线圈通过导线与用电器连接。输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用电器。已知原、副线圈的匝数之比为n:1。下列说法正确的是（　　） A. 原线圈输入电流与副线圈中的电流之比为n:1 B. 原线圈输入电压与副线圈输出电压之比为n:1 C. 当变阻器R的阻值减小时，副线圈中电流随之减小 D. 当变阻器R的阻值减小时，原线圈的输入功率随之增大 6. 锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在正极和负极之间移动来工作。图为锂电池原理的示意图，某过程中锂离子从电池正极脱嵌，通过膈膜嵌入负极材料的微孔中。下列说法正确的是（　　） A. 锂电池储存的能量可以用mA∙h作单位 B. 图示过程中，锂电池内部电流由负极流向正极 C. 图示过程表示锂电池正在充电 D. 图示过程中，电池内部电场对锂离子的静电力做负功，将其他形式能转化为电能 7. 如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电阻。将一质量为、电阻为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。在此过程中（　　） A. 导体棒中感应电流的方向为 B. 导体棒的平均速度大小为 C. 通过电阻的电荷量为 D. 电阻上消耗的电能为 8. 如图甲所示的电路中，是可调电阻，是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节的阻值，得到若干组电压和电流的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的图线如图乙所示。电压表和电流表均可视为理想电表。下列说法正确的是（　　） A 定值电阻 B. 电源的电动势 C. 当干路电流为时，可调电阻 D. 可调电阻上消耗的最大功率为 9. 如图所示，将某种均匀电介质插入带电平行板电容器的极板A和极板B之间，本来正、负电荷中心重合的分子，在两极板间电场的作用下，其正电荷中心与负电荷中心分离，在电介质左、右表面出现净剩电荷。电容器极板上所带电荷量保持不变。下列说法正确的是（　　） A. 平行板电容器的极板A带正电 B. 插入电介质后，两极板间的电场强度比无该电介质时小 C. 插入电介质会使电容器的电容增大 D. 插入电介质的过程中，静电力对电介质正负电荷不做功 10. 为了测定某沿水平方向的匀强磁场的磁感应强度（远大于地磁场的磁感应强度），某同学在北京地区利用如图所示装置进行了如下操作： ①在水平地面放置的灵敏电子秤的绝缘托盘上，沿东西方向放置一根金属直杆，杆的两端与外电源相连（图中未画出）； ②在杆内通以沿方向、大小为的恒定电流后，绕点沿逆时针改变杆的摆放角度，俯视图如图甲所示； ③测量杆与正东方向的夹角及对应的电子秤示数，绘制出图乙所示的图线，图线上的最大值和最小值分别为和对应的角度为。 已知杆的长度为、重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A. 金属直杆的质量为 B. 待测磁场的方向与正东方向的夹角为 C. 待测磁场的磁感应强度大小为 D. 若考虑地磁场，通过该方法测得的磁感应强度偏小 第二部分 本部分共8题，共70分。 11. 某同学借助电流传感器和电压传感器，利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关S掷向2端，传感器将信息传入计算机。 （1）将开关S与1端相连，观察到的电流、电压随时间变化的图线、图线，可能是图中的___________。 A. B. C. （2）该同学进一步研究影响电容器充电所用时间的因素。改变电路中的可调电阻的阻值、电容器的电容，测量从充电开始至电压达到稳定所用时间。表中为该同学得到的部分实验数据。依据表中数据，能初步得出结论：仅增大电容器的电容，电容器充电用时变___________；仅增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变___________。（选填“长”或“短”） 电源电动势 电容 电阻 充电用时 6.0 2200 5 0.39 6.0 15000 5 1.23 60 15000 10 1.78 6.0 15000 15 2.24 6.0 22000 5 1.44 （3）待电路稳定后，将开关S掷向2端，研究电容器放电规律。可调电阻阻值为时，图线如图所示。保持电源、电容器不变，在图中，定性画出可调电阻阻值为时的图线________。 12. 某实验小组的同学用铜片、铝片和自来水制作成自来水电池。为了测量电池的电动势和内阻，他们用数字电压表（内阻约）、电阻箱以及开关与该电池连接成电路进行实验。 （1）若电压表内阻未知，应该选择的实验电路是图中的___________。（选填“甲”或“乙”） （2）按照图设计的电路图连接电路后，调节电阻箱接入电路的阻值，并同时记录数字电压表的读数。以为纵坐标、为横坐标，建立直角坐标系，描出数据点，拟合得到图所示的图线。由此可以求得电池的电动势___________，内阻___________（结果保留两位有效数字） （3）两位同学用图所示电路测量电池的电动势和内阻。其中一位同学用内阻为的灵敏电流计测得电池的电动势和内阻。另一位同学更换内阻为，但和的精确值均未知）的灵敏电流计完成实验，测得电动势和内阻。从理论上分析，两组电动势和内阻测量值的大小关系：___________，___________。（选填“>”“ <”或“=”） 13. 如图所示，有两个相同的平行金属极板水平正对放置，为平行于极板的中线。两极板间的距离为，极板长度为，两极板间的电压为一质量为、电荷量为的带正电粒子以初速度沿射入电场，并从另一侧射出，两极板间的电场可看作匀强电场。不计带电粒子的重力。求： （1）粒子在两极板间的飞行时间； （2）粒子在电场中运动的加速度大小； （3）射出电场时粒子偏离的距离。 14. 某种质谱仪的工作原理如图所示，I区为粒子加速器；II区为速度选择器，在两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为，电场强度大小为；III区为偏转分离器，磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。电荷量为的粒子从电离室A中飘出（初速度不计），经I区电场加速后，该粒子通过速度选择器并从狭缝进入偏转分离器，运动半个圆周后打在照相底片上的处被吸收形成谱线，测得到的距离为。 （1）判断II区中匀强电场的方向、粒子的电性； （2）求粒子做匀速圆周运动的速度大小； （3）求粒子质量。 15. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。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。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）求线圈中感应电动势的最大值； （2）从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； （3）求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。 16. 利用离子推进器可以控制卫星姿态、修正运行轨道。图为某种离子推进器中离子加速区域的简化示意图，栅电极分别为阳极和阴极，间距为。稳定运行时，可认为栅电极间有向右的匀强电场，场强大小为。从阳极注入的带正电的氙离子经过电场加速后形成正离子束，最终所有注入的氙离子以很高的速度沿同一方向从阴极喷出，由此对卫星产生推力。已知每个氙离子的质量为、电荷量为，初速度近似为零，单位时间注入的氙离子数为。不考虑氙离子间相互作用及相对论效应。 （1）求每个氙离子从阴极喷出时动能。 （2）氙离子的定向运动形成电流，求： A．阴极处喷出离子时形成的等效电流。 B．离子推进器加速氙离子所消耗的功率。 （3）在计算推进器获得的推力大小时，某同学提出一种思路：通过求得栅电极间所有氙离子所受静电力之和，认为其大小等于所求推力大小。判断该思路是否正确。若正确，请按此思路计算出推力大小；若不正确，请说明理由。 17. 科学家设计了飞行时间质谱仪，通过离子飞行的时间可以测量离子质量、比荷（电荷量与质量之比）。如图所示，一激光脉冲照射到样品板上O处，会瞬间产生一定数量不同种类的带正电离子。离子在O处的初速度不计，经过电压为U的静电场加速后，射入长为L的漂移管，在管中沿轴线做匀速直线运动。在漂移管的A、B两端分别置有探测装置，可测得离子在漂移管中运动的时间。不考虑离子的重力以及离子间的相互作用。 （1）某种电荷量为q的离子在漂移管中的运动时间为T，求该离子的质量m； （2）加长离子的飞行时间可以提高质谱仪的分辨率，科学家们对上述装置进行了改进，方法之一是增大离子的飞行路程。因此他们设计了如图所示装置，让离子穿过漂移管后进入场强大小为E、方向如图所示的匀强电场反射区域BC，在静电场的作用下离子会返回到A端，探测器可测量离子从进入A端至首次返回A端的总飞行时间。 a.求反射区域BC的最小间距x；并说明x与离子比荷是否有关。 b.改进后的仪器测得一种已知比荷为k0的标准离子的总飞行时间为T0，若测得某种未知离子的总飞行时间为T1，推导该未知离子的比荷k1。 18. 物理学家可以通过构建新模型、借助已有理论和逻辑推理，形成对微观世界的新认识，如对光电效应、粒子散射实验等现象的解释。 经典理论认为： ①金属导体中自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，形成了自由电子定向移动的阻力，其大小为称为阻力系数，为自由电子定向移动的速率。 ②通电金属导线中，电场线总是与导线的表面平行。 已知元电荷为，忽略电子的重力及其热运动的影响，请借助上面的理论，通过构建模型来解答以下问题。 （1）现有两种不同的金属材料1和2，材料对电子定向移动的阻力系数分别为和，单位体积内的自由电子数分别为和。如图甲所示，用这两种金属材料制成横截面积相同、长度相同的两个圆柱形导体，将它们串联在一起接入电路，达到稳定时会有恒定电流流过。 A.在电压、电流、电阻三个电学量中，写出稳定时两导体一定相同的物理量。 B.求稳定时两导体中的电场强度大小之比。 （2）测得（1）中的两种圆柱形导体的横截面积相同，将它们制成半径为的两个半圆环，再拼接成一个导体圆环（圆柱形导体截面的直径远小于圆环半径），如图乙所示，为拼接位置。已知。金属细圆环内部存在垂直于圆环平面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间均匀增加，变化率为，其激发的涡旋电场会推动电子开始沿圆环运动。由于电子定向移动速率比较小，可忽略自由电子绕圆环运动所需的向心力。经过短暂的时间后，电子的运动达到稳定状态。 A.在稳定状态下，导体1中某电子受到的涡旋电场力如图丙所示，请补充完整该电子受力的示意图；并判断拼接位置处堆积的净剩电荷的电性。 B.求稳定状态下，导体1中的静电场场强大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $