北京市清华大学附属中学2024-2025学年高三上学期期末模拟物理试卷

2024-2025学年北京市海淀区清华附中高三(上)期末物理模拟 练习试卷 一、本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的。 1.(3分)对于电场的认识,下列说法正确的是() A. A. B两点间的电势差等于将正电荷从A移到B点时静电力所做的功 B. 电场中,场强方向是指电势降落的方应 C. 处于静电平衡的导体是等势体,导体表面是等势面,但导体表面的场强可能不后 D. 电势的大小由电场的性质决定,与零电势点的选取无关 2.(3分)生活在尼罗河的反天刀鱼,它的器官能 尾部 头部 在其周围产生电场,电场线分布如图所示.M N、P为电场中的点。下列说法正确的是( ) A. 点电场强度小于N点电场强度 B. V点电势大干N点电势,大干P点电势 C. 某带电小颗粒只在电场力作用下从N点沿虚线轨迹运动到M点.电场力对小颗粒做正功 D. 某带电小颗粒只在电场力作用下从M点由静止释放,带电小颗粒将沿电场线做匀加速直线运动 3.(3分)图示理想变压器的原、副线圈中,一定不同的物理量是() 重 王_曹 2“.-.”) A. 交流的频率 B. 电流的有效值 C. 电功率 D. 磁通量变化率 4.(3分)图甲所示是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图。其原理是用通电线圈使物件内产生 涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变,从而获得物件内部是否断裂及位置的信息。如图乙所示的是一个带铁芯的线圈 L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置,将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中,闭合开关S的瞬间,套环将立 第1页/共17页 主磁场 铁芯 用 套环 电源 线圈 。 刻跳起。对以上两个实例的理解正确的是() 甲 乙 A. 涡流探伤技术运用了电流的热效应,跳环实验演示了自感现多 B. 能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料 C. 以上两个实例中的线圈所连接的电源都必须是交流电源 D. 以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是稳恒电源 5.(3分)传感器是把非电学量(如温度、速度、压力等)的变化转换为电学量变化的一种元件,在自 金属芯线 过OtOKLM 动控制中有着相当广泛的应用,如图是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图,从电容C大小 的变化就能反映液面的升降情况,关于两者关系的说法中正确的是( B. C减小表示增大 C. C增大表示h减小 A. C减小表示h减小 D. C的变化与h变化无直接关系 6.(3分)如图所示,圆心角为90。的扇形区域MON内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,P点为半 径OM的中点。现有比荷大小相等的两个带电粒子a、b. 以不同的速度先后从P点沿ON方向射入磁 场,并分别从M、N两点射出磁场。不计粒子所受重力及粒子间相互作用。粒子a、b在磁场中运动 过程,下列说法正确的是() M A. 粒子a带正电,粒子b带负电 B. 粒子a在磁场中的运动时间短 C. 粒子a、b的加速度大小之比为1:5 D. 粒子a、的速度大小之比为5:1 7.(3分)如图1为某电场中的一条电场 AE ,{ 线。以O点为原点,向右为正方向建立 轴,发现电场线上从O点到4点场强E变 化如图2所示,x,为A点坐标值,把电荷 量为q的点电荷从O点移到A点(E、E. 为已知量),则下列说法正确的是() 1C 图1 图2 A. 该电场为匀强电场 B. 点电荷从O点到A点,电势能一定增加 第2页/共17页 D. 在O、A间移动该电荷,使其沿电场线方向移动时,电场力所做的功最小 8.(3分)如图甲所示为LC振荡电路,图乙的o-t图像表示LC振 荡电路中,电容器上极板电荷量随时间变化的关系,下列说法 正确的是() 甲 乙 A. 0~t.时间内,线圈中磁场能在减少 B. t、两时刻电路中电流最大 C. t。~t.时间内,电容器内的场强在增大 D. 增大电路的振荡周期,可以使该电路更有效地发射电磁油 9.(3分)我们可以用某型号脂舫测量仪(如图甲所 示)来测量脂舫率。体液中含有纳离子、钾离子等 金属离子而呈现低电阻,而体内脂舫几平不导 电。脂舫测量仪根据人体电明的大小来判断脂舫 所占比例,模拟电路如图乙所示。测量时,闭合 开关S,测试者两手分别握两手柄A、B,则() R 图甲 图乙 A. 体型相近的两人相比,脂防含量高者对应的电流表示数较大,电压表示数较小 B. 体型相近的两人相比,脂防含量高者对应的电源效率高 C. 体型相近的两人相比,脂舫含量高者对应的电源输出功率大 D. 当A、B间电阻逐渐增大时,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值变小 10.(3分)用标有“6V3W”的灯泡L。、"6V6W”的灯泡L.与理想 三3882 电压表和理想电流表连接成如图甲所示的实验电路,其中电源电 动势E=9V,图乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线 2L 当其中一个灯泡正常发光时( A UN 乙 B. 电压表的示数约为6V C. 电路输出功率为4W A. 电流表的示数为1 D. 电源内阻为0.5? 第3页 /共17页 11.(3分)如图所示,水平面内有一边长为0.2m的正方形单匝线圈 0 6 abcd.线圈由粗细均匀的同种材料制成,线圈的电阻为0.10.bc边与匀 x xx x 强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长,磁感应强度大小为 Ixvxx 0.5T。在水平拉力作用下,线圈以8m/s的速度向右匀速穿过磁场区域。 , x x x x 下列说法正确的是C 1) )× d C ............ ix xxx: A. 线圈进入磁场过程中bc边的电流方向由指向 B. 线圈离开磁场过程中b点电势低于c点电势 C. 线圈穿过磁场区域过程中克服安培力做功为0.16J D. 线圈穿过磁场区域过程中感应电流在bc边产生的焦耳热为0.08 12.(3分)在一次科学晚会上,一位老师表演了一个“魔术”:如图,一个空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐(金属) 片,将锯条与静电起电机负极相连,金属片与静电起电机正极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香,很快就看见整个透明塑 料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇,顿时塑料瓶清澈透明,停止摇动,又是烟雾缭绕。在起电机摇动时,下列说法正确的是 _ 金属片 锯条 瓶壁 T 77 瓶内俯视图 A. 塑料瓶内存在的是匀强电场 B. 锯条附近电场强度小 C. 烟尘最终被吸附到金尾片上 D. 烟尘被吸附过程中电势能增大 13.(3分)为研究电容器在不同状况下的充电特性,某兴趣小组采用如图甲所示电路,分别用不同的电阻与某一电容器串联进 行充电实验,实验得到三次充电中电容器的电荷量o与时间t变化的图像分别如乙图中①②③所示,且第一次充电时电容器两 端的电压u随电荷量;变化的图像如图像丙所示.用C表示电容器的电容,R表示与电容器串联的电阻阻值,E表示电源的电动 势(内阻可忽略),则下列说法正确的是() 第4页/共17页 △ △{ 乙 甲 丙 A. 第二次充电时电容器两端的电压V随电荷量q变化的图线比丙图中图线更 B. ①②两条曲线表示最终q不同是由于R不同而引起的 C. 第二次充电过程中,时刻比,时刻电流大 D. ②③两条曲线形状不同因为R不同引起的,R.大于B 14.(3分)半导体掺杂是集成电路及芯片制作中的重要工作,如图 所示是某半导体掺杂机的模型简化示意图,其主要结构由匀强电场 和匀强磁场两部分组成,两正对的平行金属板A、B间电压为UAB 可产生竖直方向的匀强电场:上下两同轴的电磁线圈间的磁场可视 晶圆 为匀强磁场,其磁感应强度与所通电流I成正比。由左侧离子发生器 (图中没画出)产生的离子束以一定速度vh沿电场的中央轴线飞入匀 强电场,离子质量为m,电量为+0。通过校准测试发现,当 U4=0、I=0时,离子恰好都打在右侧晶圆的圆心O点。已知晶圆垂 直纸面放置,且在晶圆面内建立如图示xO坐标系,x轴为水平方 向,y轴为竖直方向。若在上述掺杂操作过程中,离子全部射出电场和磁场且都能打在晶圆上,忽略离子的重力和空气阻力。 则在此接杂过程中 A. U.越大,离子在竖直方向上偏离的位移越大,离子穿过两极板的时间越短 B. V越大,离子在竖直方向上偏离的位移越大,离子穿过两极板的时间越长 C. 当V=0时,只要Iz0,无论l多大,离子都不可能打在x轴上 D. 经过电场和磁场后,离子打在晶圆上的动能与电流/的大小肯定无关 二、非选择题 1.(10分)在金属丝电阻率的测量的实验中: (1)用伏安法测量金属丝的电明R(阻值约为52),实验中除开关,若干导线之外还提供下列器材 电流表A.(量程0~0.6A,内阻约0.12): 电流表A。(量程0~3A.内阻约0.01: 电压表V(量程03V.内阻约3k2): 电压表V。(量程0~15V,内阻约20k2): 第5页/共17责 滑动变阻器R(0~202): 电源E(电动势为3.0V,内阻不计). 为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选 电压表应选 (2)根据所选用的实验器材,应选用如图中哪个电路图进行实验? () 甲 乙 (3)若通过测量可知,金属丝接入电路的长度为l.直径为d,通过金属丝的电流为I.金属丝两端的电压为V,由此可计算得出 金属丝的电阻率p(用题目所给字母表示)。 (4)本实验在测量电阻时,由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。将电压表或电流表的内阻计算在内,可以消除 由测量仪表内阻所引起的系统误差 在未消除该系统误差时本实验的电阻丝的测量咀值为R。,若已知电压表的内阻为R.,电流表的内阻为R.那么消除该系统误 差后,电阻丝的阻值R.应该为 2.(8分)某同学把铜片和铲片相隔约2cm插入一个桂子中,就制成了一个水果 电池。铜片是电池的正极,钝片是负极。他所用到的器材有水果电池、电阻 箱、电流表、电键和导线若干。 (1)请根据上面的器材在方框中画出实验电路图。 (2)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则与R的关系式为 (3)若用该实验方法测量水果电池的电动势和内阻,电动势的测量值 真实值,内阳的测量值 真实值(选填“大于”“等于”“小于). (4)该同学在断开电键准备收拾器材的时候,忽然想起测量干电池电动势时,可以将学生用指针式电压表(量程0~3V,内阻约 3k2)直接接到干电池的正负极,因此该同学也将这种指针式电压表直接接到了结子电池的正负极,但是测得的数值与用图像 测得的电动势数值差距很大。设直接用指针式电压表测得的电动势用E,表示,该同学用图像法测得的电动势用E,表示,请分 析说明这两个值哪一个更大 第6页/共17页 U d 3.(9分)如图所示,在真空中有一对平行金属板,由于接到电池组上而带 电,两板间的距离为d、电势差为U。若一个质量为m:带正电荷o的粒 子,只在静电力的作用下,以初速度o开始从正极板向负极板运动。求: (1)带电粒子在极板间运动的加速度大小a (2)带电粒子到达负极板时的速度大小v。 (3)带电粒子从正极板到负极板用的时间t。 4.(9分)小悟乘坐地铁上学所使用的交通卡如图(a).内部含有一个7匝的感应线圈。刷卡的原理可简化为如图(b)所示,线圈 内的磁场可视作匀强磁场,磁感应强度为B(垂直纸面向内为正)。地铁站阐机发出磁场信号的B-t变化规律如图(c)所示,线圈 中会产生相应的电信号。每匝线圈面积均为S=20cm2,线圈的总电阻-=0.10,线圈所连接的芯片的电阻R=0.32,其余部分 电阻不计。求: (1)02s时刻,电阻R上电流的方向 (2)0.05s时刻,线圈产生的感应电动势的大小 (3)0~0.4s内,电阻R产生的焦耳热: (4)0.4~0.5s内,通过电阻R的电荷量。 △B/mT #2 感应 过一佬红进 线圈 -芯片 xxxxxxx 0 0.1 0.20.3 0.40.5t/s ) (a) (c) 第7页/共17页 5.(10分)如图甲所示为简易普通电磁炮原理图。连接在电动势为E内阻为r的电源上的平行光滑导轨水平放置在竖直向上的 匀强磁场中,磁感应强度为B,平行导轨宽度为L。将两根质量均为m的ab、cd匀质导棒平行放置在导轨上且接触良好,且与 导轨垂直。两导棒与轨道接触点之间的电阻均为R.cd导棒固定在轨道上,导轨电阻忽略。 (1)闭合开关瞬间,此时导棒cd两端的电压为多少? (2)闭合开关,导棒ab从静止开始运动,求导棒b的最大速度和加速过程中流过导棒ab的电荷量? (3)如图乙所示为改进后的电磁炮,其他条件不变,在图甲基础上去掉了导棒cd,加入了电容C,其原理图如图丙。先将开关 接到1,电容充电结束后将开关拨开并接到“2”,求导体棒的最大动能的极值。 铁钉(炮弹) 乙 甲 丙 第8页/共17页 6.(12分)物理学对电场和磁场的研究,促进了现代科学技术的发展,提高了人们的生活水平,甚至是拯救人类自己的生命。 通过带电粒子在磁场中运动的特点,可以利用磁场对带电粒子的运动施加影响。可以设计适当的磁场,就可以控制带电粒子 进行诸如磁偏转、磁约束、磁扩散、磁聚焦乃至于磁滞留等多种多样运动,为人类服务。下面就是根据问题情境和任务的需 要而设计的几种具体的情境。 图1 图2 图3 (1)情境一:对于特定条件下磁场中的带电粒子的运动的轨迹进行理论探究。 在真空中,半径为r=2.5x10-2m的圆形区域内.有一匀强磁场,B=0.2T,方向如图1.一个带电粒子(不计重力)从磁场边界上 a点射入磁场.初速度vo-1x10{m/s.速度方向与aO半径的夹角6=30*。已知该粒子的比荷=1x10{C/kg.试求 粒子经过磁场偏转飞出磁场时对速度原方向的偏转角的大小为 ____。 (2)情境二:考虑重力的粒子在匀强磁场中的运动,如果要经过特定点,那么对其运动的初始条件要有怎样的要求。小明同学 在物理兴趣小组的研究活动中得知;如图2所示,如果粒子在电场和磁场的复合场中做初速为零的运动,可以将其初速看成是 向右的uo与向左-vn两个运动的合运动,其中vn大小为:vo-,所以+q粒子可看成是向右o匀速直线运动和逆时针的匀速圆 周运动的合运动。他还知道:重力场和电场是可以等效的。于是,他就想做个小研究:如果一个考虑重力的粒子在磁场中运 动,是否可能发生类似的现象。如图3所示,在空间有一足够大的水平匀强磁场B,在磁场区域内一个与磁场垂直的平面上有 a、b两点,相距s,a、b连线在水平面上,一质量为m,电量为o的正带电粒子从a点以v的初速度对着b点射出,为了使粒子能 经过b点,你帮助小明想一想: a.是否可以通过控制粒子的运动条件来达到上述的目的?你只需要根据自己的直觉来回答“可以还是”不可以” b.对上述问题1,小组讨论的初步结论是:可以通过控制粒子入场的速度o来达到能够经过b点的目标,请你帮助小明,通过严 密的定量推证,来理论探究其可能性。 第9页/共17页 2024-2025学年北京市海淀区清华附中高三(上)期末物理模拟 练习试卷(答案 一、本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的。 1. 解:A、根据U-亚,可知,AB两点间的电势差等于将单位正电荷从A移到B点时静电力所做的功,故A错误; B、电势降落最快就是电势变化相同而间距最短,所以沿着电场强度方向的电势降低最快,故B错误; C、处于静电平衡状态的导体是等势体,表面是一个等势面,但导体表面的场强可能不同,故C正确; D、电势是相对的,是相对于零电势点而言的,电场中某点电势与零电势点的选取有关,故D错误。 故选:C。 2. 解:A、电场线的疏密表示场强的大小.N点周围电场线比M点周围电场线稀疏,所以N点电场强度小于M点,故A错误; B、取无穷远处的电势为零,根据沿电场线电势降低可知:P点电势为正,N点电势为负,所以P点电势高于N点电势,且M点 电势小于N点电势,故B错误; C、根据题意,小颗粒的轨迹大致向右弯曲,则小颗粒所受电场力指向轨迹凹侧,所以小颗粒带正电,小颗粒只在电场力作 用下从N点沿虚线轨迹运动到M点,电势能减少,电场力对小颗粒做正功,故C正确: D、带电小颗粒只在电场力作用下从M点由静止释放,因为该电场不是匀强电场,所以带电小颗粒不会沿电场线做匀加速直 线运动,故D错误。 故选:C。 3. 解:交流电的最大值与匝数成反比,变压器的变压原理即为在同一个铁芯中磁通量的变化率相同,输入功率等于输出功 率,变压器只改变电压和电流,不改变电流的频率,故B正确,ACD错误。 故选:B。 4. 解:A、涡流探伤技术其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变:跳环实验演示线圈接 在直流电源上,闭合开关的瞬间,穿过套环的磁通量仍然会改变,套环中会产生感应电流,会跳动,属于演示楞次定律,故 A错误: B、无论是涡流探伤技术运,还是演示楞次定律,都需要产生感应电流,而感应电流产生的条件是在金属导体内,故B正确; CD、金属探伤时,是探测器中通过交变电流,产生变化的磁场,当金属处于该磁场中时.该金属中会感应出涡流;演示楞次 定律的实验中,线圈接在直流电源上,闭合开关的瞬间,穿过套环的磁通量仍然会改变,套环中会产生感应电流,会跳动 故CD错误; 故选:B。 正确,B、C、D错误 第10页/共17页