精品解析：北京市海淀区2024-2025学年高三上学期期末练习反馈物理试卷

海淀区2024—2025学年第一学期期末练习反馈题 高三物理 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 一、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. 如图所示，在空间直角坐标系Oxyz中存在有沿x轴正方向的匀强磁场，在直角坐标系中选取如图所示的abc-a′b′c′棱柱形空间。通过面积S1（abb′a′所围的面积）、S2（acc′a′所围的面积）和S3（cbb′c′所围的面积）的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3，则（　　） A. Φ1=Φ2 B. Φ1＞Φ2 C. Φ2＝Φ3 D. Φ3＝0 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．由图可知，磁感应强度B的方向垂直面积，而面积在平面上的投影面积也是，所以 Φ1=Φ2 故A正确，B错误； CD．而磁感应强度B与面积平行， Φ3＝0 故C错误，D正确。 故选AD。 2. 有一束连续电子流沿着三维直角坐标系的x轴负方向运动，如图所示，电子流在z轴上的P点处所产生的磁场方向（　　） A. 沿y轴正方向 B. 沿y轴负方向 C. 沿z轴正方向 D. 沿z轴负方向 【答案】B 【解析】 【详解】电子流沿轴负方向运动，形成的电流方向沿轴正方向，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轴负方向。故选B。 故选 B。 3. 如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面．其中A、B、C三点的电场强度大小分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC．关于这三点的电场强度大小和电势高低的关系，下列说法中正确的是（ ） A. EA=EB B. EA＞EC C. φA=φB D. φB=φC 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．因为A点的电场线最密，故A点的电场强度最大，选项A错误，B正确； C．AB在同一条电场线上，沿电场线电势降低，由B到A的方向是沿着电场线的方向，故B点的电势大于A点的电势，选项C错误； D．而B、C两点在同一个等势面上，故二者的电势相等，选项D正确． 故选BD。 【点晴】在同一条电场线上，沿着电场线的方向是电势降低的方向；等势面就是电势相等的点所组成的一个面，故在这个面上的各点的电势是相等的；电场线密的地方，电场强度大，电场线稀疏的地方，电场强度小． 4. 用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈A通过变阻器和开关S1连接到电源上，线圈B的两端通过开关S2连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。下列说法中正确的是（　　） A. 该装置是探究线圈A中感应电流产生的条件 B. S1、S2均处于闭合状态，将线圈A中铁芯拔出时，电流表的指针会发生偏转 C. S1、S2均处于闭合状态，将线圈A中铁芯拔出用时越短，电流表的指针偏转角度越小 D. 两开关均处于闭合状态，此时匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针始终指在0刻度线位置 【答案】B 【解析】 【详解】A．因为线圈B跟电流表连接且此电路没有电源，故该装置是探究线圈B中感应电流产生的条件，故A错误； B．S1、S2均处于闭合状态，将线圈A中铁芯拔出时，圈B内的磁通量从无到有，在变化，导致闭合线圈中产生感应电动势，从而产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，故B正确； C．S1、S2均处于闭合状态，将线圈A中铁芯拔出用时越短，圈B内的磁通量变化越快，导致闭合线圈中产生感应电动势越大，总电阻不变，从而产生感应电流越大，所以电流表的指针偏转角度越大，故C错误； D．两开关均处于闭合状态，此时即便匀速移动滑动变阻器的滑片，由于圈A的磁场是非匀磁场，必然会某时刻圈B内的磁通量发生变化，导致闭合线圈中产生感应电动势，从而产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，不可能始终指在0刻度线位置，故D错误； 故选B。 5. 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。如图所示，原线圈与交流电源连接，副线圈与负载R连接。已知原、副线圈的匝数分别为2∶1，原线圈的输入功率为P1、电压为U1、电流为I1、频率为f1；副线圈的输出功率为P2、电压为U2、电流为I2、频率为f2。下列说法正确的是（　　） A. 若变压器为理想变压器，则电压U1：U2=2∶1，f1＞f2 B. 若变压器为理想变压器，则I1：I2=2∶1，P1＝P2 C. 若负载电阻R增大，则P1增大 D. 若变压器为理想变压器，则I1：I2=1：2 【答案】D 【解析】 【详解】ABD．若变压器为理想变压器，根据公式 且 故AB错误，D正确； C．根据公式 载电阻R增大，则P1减小，故C错误 故选D。 6. 锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，依靠带正电的离子在电池内部正极和负极之间移动来工作。图示为锂电池的内部结构，已知某锂电池的电动势为（　　） A. 该电池充当电源时，其输出电压可能大于 B. 在锂电池内部，依靠静电力搬运 C. 该电池单位时间，一定将化学能转化为电能 D. 图过程为该锂电池放电过程 【答案】D 【解析】 【详解】A．该电池电动势为3.6V，充当电源时，其输出电压不可能大于，故A错误； B．在锂电池内部，依靠非静电力搬运，故B错误； C．根据电动势的定义可知，移动1C电量的锂离子，非静电力做功3.6J，把3.6J化学能转化为电能，与时间无关，故C错误； D．电源内部离子从负极流向正极，外部电流从正极流向负极，为该锂电池放电过程，故D正确。 故选D。 7. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，间距为L的水平U形导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m，电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻和导体棒与框间的摩擦。ab以水平向右的初速度开始运动，最终停在导体框上。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒中电流逐渐减小直至为0 B. 导体棒中感应电流的方向为，ab间电势差为 C. 导体棒克服安培力做的功等于 D. 导体棒刚开始运动时克服安培力做功的瞬时功率 【答案】AC 【解析】 【详解】A．导体棒切割磁感线产生的电动势为 分析可知导体棒向右运动时会受到水平向左的安培力使导体棒减速，故导体棒切割磁感线产生的电动势越来越小，即导体棒中电流逐渐减小直至为0，故A正确； B．导体棒相当于电源，根据右手定则可知导体棒中感应电流的方向为，导体棒开始运动时，ab间电势差为路端电压，即 之后随着导体棒速度减小，产生的感应电动势减小，ab间电势差逐渐变小，故B错误； C．导体棒最终停在导体框上，根据功能关系可知导体棒克服安培力做的功等于导体棒动能的减少量，即为，故C正确； D．导体棒刚开始运动时电路中的感应电流为 此时克服安培力做功的瞬时功率为 故D错误。 故选AC。 8. 如图甲所示的电路中，R1是可调电阻，R2是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节R1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U﹣I图线如图乙所示。电压表和电流表可视为理想电表。下列说法正确的是（　　） A. 定值电阻R2＝20Ω B. 电源的电动势E＝5.0V C. 当干路电流为0.6A时，可调电阻R1＝5Ω D. 可调电阻R1上消耗的最大功率为1.25W E. 电阻R2上消耗功率的最大值为5W 【答案】BDE 【解析】 【详解】AB．电源内阻不计，根据闭合电路的欧姆定律可得 由图乙可知，当U1=2.0V时；当U2=4.0V时I2=0.2A 代入上式解得， 故A错误，B正确； C．由图乙可知，当干路电流为I=0.6A时U=2.0V 则 故C错误； D．可调电阻R1上消耗的功率为 当时，R1消耗的功率最大，最大功率为 故D正确； E．电阻R2上消耗功率为 当电路中电流最大时电阻R2上消耗功率最大，此时 则 所以 故E正确。 故选BDE。 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。电容器两端电压保持不变，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，极板上电荷量会增加 C. 插入电介质会使电容器的电容增大 D. 插入电介质会使电容器储存的电能增加 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．根据异种电荷相互吸引可知，由图电介质左表面出现正电荷，所以极板A带负电，故A错误； BCD．根据电容的决定式和定义式分析可知，电容器两端电压保持不变，插入电介质会使电容器的电容增大，极板上电荷量会增加，电源对电容器做正功，使电容器储存的电能增加，故BCD正确。 故选BCD。 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中，沿东西方向放入一根金属直杆OA，杆的两端与外电源相连（图中未画出）； ②在杆内通以沿OA方向、大小为I的恒定电流后，绕O点沿逆时针改变杆的摆放角度，如图甲所示； ③测量杆与正东方向的夹角θ及对应的电子秤示数m，绘制出图乙所示的m—θ图线，图线上的最大值和最小值分别为m1和m2，m1对应的角度为θ1（θ1<90°）。 已知杆的长度L、重力加速度g，下列说法正确的是（　　） A. 金属直杆的质量为m2 B. 待测磁场的方向与正东方向的夹角为90°-θ1 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与正东方向的夹角将大于90°-θ1 【答案】BC 【解析】 【详解】AC．由于磁场沿水平方向，根据左手定则可知，金属杆所受安培力方向一定垂直于灵敏电子秤的绝缘托盘表面，当磁场方向垂直于电流方向时，安培力达到最大值，当最大安培力方向垂直于托盘表面向下时，电子秤示数最大，令金属杆质量为，此时有 当最大安培力方向垂直于托盘表面向上时，电子秤示数最小，此时有 解得， 故A错误，C正确； B．结合上述可知，当电子秤示数最大时，m1对应的角度为θ1，此时磁场方向垂直于金属杆，且金属杆所受安培力垂直于托盘表面向下，根据左手定则可知，待测磁场的方向与正东方向的夹角为90°-θ1，故B正确； D．地磁场在北半球磁感应强度的水平分量方向指向北方，若考虑电磁场的影响，上述测得的磁感应强度应为电磁场在该位置磁感应强度指向北方的水平分量与待测磁场的合矢量，结合上述可知，合矢量方向与正东方向的夹角为90°-θ1，即若考虑地磁场，通过该方法测得的磁感应强度与正东方向的夹角仍然等于90°-θ1，而实际的待测磁场方向与正东方向的夹角大于90°-θ1，故D错误。 故选BC。 第二部分 二、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，观察电流随时间、电压随时间、电流随电压变化的i﹣t图线、u﹣t、i﹣u图线。 （1）将开关S与2端相连，可能观察到的放电图线是图中的________。 A. B. C. （2）该小组同学利用图1电路进一步研究电容器充电快慢（电容器获得相同电量所需时间的短长）对电容器充电的影响因素，实验中获得的如下数据能够说明（　　） 电源电动势E/V 电压传感器稳定时的示数U/V 电容C/μF 电阻R/Ω 充电时间/s 6 6 4700 91 2.20 6 6 4700 182 4.58 6 6 1000 91 0.89 4.5 4.5 4700 91 2.20 A. 仅增加电容器的电容，充电变快 B. 仅增加电阻的阻值，充电变慢 C. 仅增加电源电动势，充电变快 （3）该小组同学利用图研究电容器充电过程电流随电压变化规律。请在图坐标系中大致画出充电过程中电流随电压变化的i-u关系图线________。 【答案】（1）BC （2）B （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 电容器充电过程中，电容器两端电压越来越大，电源与电容器间电势差越来越小，电路中电流逐渐减小，电容器充电会越来越慢，电压增加也就越来越慢，最终电容器电压等于电源电动势，电压最大，电流为零。电容器放电时，开始两极板电势差最大，电路中电流最大，随着电容器电压降低，电路中电流减小，放电速度也越来越慢，最终电流为零。故图像和图像应为 故选BC。 【小问2详解】 A．根据第三行和第一行数据可知，仅增加电容器的电容，充电时间变长，充电变慢，故A错误； B．根据第一行和第二行数据可知，仅增加电阻的阻值，充电时间变长，充电变慢，故B正确； C．根据第四行和第一行数据可知，仅增加电源电动势，充电时间不变，故C错误。 故选B。 【小问3详解】 电容器充电过程中，电容器两端电压越来越大，电源与电容器间电势差越来越小，电路中电流逐渐减小，电容器充电会越来越慢，电压增加也就越来越慢，最终电容器电压等于电源电动势，电压最大，电流为零，由闭合电路的欧姆定律可知 则图像如图所示 【点睛】 12. 某实验小组的同学想测量两节干电池的总电动势和内阻。他们选用了电压表（内阻大于106Ω）、电阻箱（0~99999Ω）以及开关与该电池组连接成电路进行实验。 （1）请按照图甲电路图，正确连接图乙实物电路_________。 （2）小组同学按照设计的电路图连接实物电路后，调节电阻箱接入电路的阻值R，同时记录数字电压表的读数U。以为纵坐标、为横坐标，建立直角坐标系，描出数据点，得到图所示的图线。已知图线在纵轴上的截距为b，斜率为k，由此可以求得电池组的电动势E＝________，内阻r＝_____________。（用b和k表示） （3）若考虑电压表内阻产生的系统误差，则由该内阻导致电池电动势的测量值_________（填大于、小于或等于）真实值 （4）另一小组同学用一块检查完好灵敏电流计（满偏电流Ig已知，内阻Rg未知）、电阻箱、开关、若干导线和待测电池组连成电路，如图所示。闭合开关后，调节电阻箱阻值并同时记录相应的灵敏电流计电流值。借鉴前面小组同学的数据处理方式，以为纵坐标、以为横坐标，建立直角坐标系，描出数据点，借助截距和斜率推理电源电动势与内阻。请你通过推导说明，该种数据处理方法是否合理，如果不合理，请给出合理的数据处理方法_________。 【答案】（1） （2） ①. ②. （3）小于 （4）见解析 【解析】 【小问1详解】 电路连线如图 【小问2详解】 由电路可知 解得 由图像可知 解得, 【小问3详解】 若考虑电压表内阻产生的系统误差，则 解得 则图像的截距 ，则电动势的测量值小于真实值； 【小问4详解】 由电路可知 可知 即 可知若以为纵坐标、以为横坐标，建立直角坐标系，描出的图像不是直线，不能借助截距和斜率推理电源电动势与内阻。 应该以为纵坐标、以R为横坐标建立图像，然后通过图像的斜率 求解电动势，通过 只能得到 不能求解电源内阻。 13. 如图所示，有两个相同的平行金属极板水平正对放置，OO'为平行于极板的中线。两极板相距为d，极板长度为L，极板间的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度v沿OO'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。不计粒子的重力。求： （1）射出电场时粒子偏离OO'的距离y； （2）粒子在通过偏转电场过程中电场力做的功； （3）粒子在通过偏转电场过程中动量的变化。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由题可知粒子在极板间向上做类平抛运动，从另一侧射出的时间为 极板间的电场强度为 粒子在极板间的加速度为 则有射出电场时粒子偏离OO'的距离为 【小问2详解】 粒子在极板间所受电场力为 结合上一问可知粒子在通过偏转电场过程中电场力做的功为 【小问3详解】 由动量定理有结合上两问可知粒子在通过偏转电场过程中动量的变化为 14. 质谱仪如图所示，初速度为0的带电粒子经加速电压U加速之后进入磁感应强度为B的磁场，最终打到显示屏上某处形成亮斑后被导走。已知带电粒子形成的电流大小为I，显示屏上亮斑在磁场入口左边，距离为d。 （1）判断粒子的电性； （2）计算粒子的比荷的大小； （3）求显示屏受力大小F。 【答案】（1）正电；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据带电粒子在磁场中的偏转方向，应用左手定则，可判断出粒子带正电； （2）带电粒子在电场中加速，根据动能定理，有 带电粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 所以可得 解得 （3）设时间内有个粒子打在屏上，根据电流的定义式有 由牛顿第三定律，显示屏受力F与粒子受力大小相等，取打在屏上时速度方向为正，根据动量定理，有 ， 解得 15. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab＝cd＝50cm，bc＝ad＝20cm，匝数为n＝100，线圈的总电阻r＝10Ω，线圈可绕垂直于磁感应强度B＝0.05T的匀强磁场、且过bc和ad边中点的转轴OO′以角速度ω＝400rad/s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R＝90Ω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）求电压表示数； （2）从线圈平面与磁场方向垂直位置开始计时，写出线圈中感应电流i随时间t变化的关系式； （3）求线圈转动90°过程中，通过电阻R电荷量Q。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据正弦交流电表达式 有效值表达式 闭合电路欧姆定律 【小问2详解】 闭合电路欧姆定律 从线圈平面与磁场方向垂直位置开始计时，线圈中感应电流i随时间t变化的关系式 【小问3详解】 由公式 联立可得 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A、B分别为阳极和阴极，间距为d。稳定运行时，可认为栅电极A、B间有向右的匀强电场，场强大小为E。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m、电荷量为e，初速度近似为零，单位时间注入的氙离子数为N0。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Ek。 （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I； b．离子推进器加速氙离子所消耗的功率P。 （3）在加速氙离子的过程中所消耗的功率为P，推进器获得的恒定推力为F，为提高能量的转换效率，即要使尽量大，请通过论证说明可行的方案。 【答案】（1） （2）a． ；b． （3）增大离子荷质比或减小两极板之间的电压 【解析】 【小问1详解】 根据电场力做功 【小问2详解】 a．根据电流表达式 b． 【小问3详解】 根据题意，带入公式 可以通过增大离子荷质比或减小两极板之间的电压皆可。 17. 多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管（无场区域）构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B上被探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为q，不计离子重力。 （1）求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间； （2）反射区加上电场，电场强度大小为E，求离子能进入反射区的最大距离x； （3）已知质量为的离子总飞行时间为，待测离子的总飞行时间为，两种离子在质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设离子经加速电场加速后的速度大小为v，有 ① 离子在漂移管中做匀速直线运动，则 ② 联立①②式，得 ③ （2）根据动能定理，有 ④ 得 ⑤ （3）离子在加速电场中运动和反射区电场中每次单向运动均为匀变速直线运动，平均速度大小均相等，设其为，有 ⑥ 通过⑤式可知，离子在反射区的电场中运动路程是与离子本身无关的，所以不同离子在电场区运动的总路程相等，设为，在无场区的总路程设为，根据题目条件可知，离子在无场区速度大小恒为v，设离子的总飞行时间为。有 ⑦ 联立①⑥⑦式，得 ⑧ 可见，离子从A到B总飞行时间与成正比。由题意可得 可得 ⑨ 18. 麦克斯韦电磁理论认为：变化的磁场会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，称为感生电场或涡旋电场。当空间中同时存在静电场和涡旋电场时，带电粒子会同时受到两个电场力的作用。经典物理学认为，金属导体中自由电子在定向移动过程中，会与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）发生碰撞，碰撞结果可视为导体对电子有连续的阻力。阻力的方向与自由电子定向移动的速度方向相反，大小正比于自由电子定向移动的速率v，即阻力大小可表示为f＝kv，k称为阻力比例系数。已知元电荷为e，忽略电子所受重力及其之间的相互作用，不计电子热运动的影响，自由电子的定向移动可视为匀速直线运动。 （1）现有两种不同的金属材料1和2，材料的阻力比例系数分别为k1、k2，单位体积内的自由电子数分别为n1、n2。如图所示，用这两种金属材料制成横截面积相同的两个圆柱形导体串联拼接在一起，然后接入电路，达到稳定时会有均匀的电流流过。求此时两个导体中的电场强度大小之比E1∶E2； （2）某种金属材料的阻力比例系数为k，单位体积内的自由电子数为n，用这种材料制成横截面积为S、半径为r的细圆环（）。如图所示，金属细圆环内部存在垂直于纸面向里的匀强磁场，由于磁感应强度B随时间均匀增加，会在空间中激发出环形涡旋电场，涡旋电场的电场线与金属环是同心圆。已知金属圆环位置各处的涡旋电场场强大小均为。由于电子定向移动速度比较小，忽略自由电子绕圆环运动所需的向心力。 关于自由电子沿圆环方向运动情况，某同学认为有两种可能的情况： 情况①：圆环中不存在静电场，自由电子受到涡旋电场力和材料阻力作用做定向移动； 情况②：圆环中存在静电场，自由电子受到涡旋电场力、静电场力和材料阻力作用做定向移动；请根据受力情况和电荷守恒等基本规律，判断自由电子沿圆环方向的运动符合哪种情况，并求出金属圆环中的电流强度。 （3）如图所示，现用第（1）问中的两种金属材料制成两个导体半圆环，拼接成一个导体圆环，A、B为拼接位置，处在圆环的一条直径上。圆环的形状与第（2）问中的圆环完全相同，并将其替换放在原位置处，其他条件均不变。稳定时，导体中会存在静电场。已知k1＝2k2＝2k0，n1＝3n2＝3n0。 a．请判断两种金属导体中是否存在静电场；若不存在，请完成b中①问；若存在，请完成b中②问； b.①请阐述不存在静电场的理由； ②请判断两种金属导体中静电场的大小和方向，填写下表； 静电场与涡旋电场的大小比值 静电场的方向与涡旋电场的方向 （选填“相同”或“相反”） 金属导体1 金属导体2 c.求拼接位置A、B两点的电势差UAB； d.求金属导体1的热功率。 【答案】（1） （2） （3）b. ②与方向相反，与方向相同；， c. d. 【解析】 【小问1详解】 导体对电子有连续的阻力可以等效理解为导体电阻率，故 根据公式，，，联立解得 稳定时会有均匀的电流流过，，则，带入 【小问2详解】 无外部电源的情况下，圆环内部电流来自于感生电动势，故使自由电子运动的场强来自涡旋电场，根据楞次定律，方向为逆时针，故自由电子需顺时针运动。 又因为稳定电流，自由电子做匀速直线运动，故 则 【小问3详解】 b. ②因为圆环内电流相等，根据第（1）（2）问公式 又因为自由电子做匀速直线运动， 解得 可知与方向相反，与方向相同，且， c. d. 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反馈题 高三物理 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 一、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. 如图所示，在空间直角坐标系Oxyz中存在有沿x轴正方向的匀强磁场，在直角坐标系中选取如图所示的abc-a′b′c′棱柱形空间。通过面积S1（abb′a′所围的面积）、S2（acc′a′所围的面积）和S3（cbb′c′所围的面积）的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3，则（　　） A. Φ1=Φ2 B. Φ1＞Φ2 C. Φ2＝Φ3 D. Φ3＝0 2. 有一束连续电子流沿着三维直角坐标系的x轴负方向运动，如图所示，电子流在z轴上的P点处所产生的磁场方向（　　） A. 沿y轴正方向 B. 沿y轴负方向 C. 沿z轴正方向 D. 沿z轴负方向 3. 如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面．其中A、B、C三点的电场强度大小分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC．关于这三点的电场强度大小和电势高低的关系，下列说法中正确的是（ ） A. EA=EB B. EA＞EC C. φA=φB D. φB=φC 4. 用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈A通过变阻器和开关S1连接到电源上，线圈B的两端通过开关S2连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。下列说法中正确的是（　　） A. 该装置是探究线圈A中感应电流产生条件 B. S1、S2均处于闭合状态，将线圈A中铁芯拔出时，电流表的指针会发生偏转 C. S1、S2均处于闭合状态，将线圈A中铁芯拔出用时越短，电流表的指针偏转角度越小 D. 两开关均处于闭合状态，此时匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针始终指在0刻度线位置 5. 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。如图所示，原线圈与交流电源连接，副线圈与负载R连接。已知原、副线圈的匝数分别为2∶1，原线圈的输入功率为P1、电压为U1、电流为I1、频率为f1；副线圈的输出功率为P2、电压为U2、电流为I2、频率为f2。下列说法正确的是（　　） A. 若变压器为理想变压器，则电压U1：U2=2∶1，f1＞f2 B. 若变压器为理想变压器，则I1：I2=2∶1，P1＝P2 C. 若负载电阻R增大，则P1增大 D. 若变压器为理想变压器，则I1：I2=1：2 6. 锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，依靠带正电的离子在电池内部正极和负极之间移动来工作。图示为锂电池的内部结构，已知某锂电池的电动势为（　　） A. 该电池充当电源时，其输出电压可能大于 B. 在锂电池内部，依靠静电力搬运 C. 该电池单位时间，一定将化学能转化为电能 D. 图过程为该锂电池放电过程 7. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，间距为L的水平U形导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m，电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻和导体棒与框间的摩擦。ab以水平向右的初速度开始运动，最终停在导体框上。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒中电流逐渐减小直至为0 B. 导体棒中感应电流的方向为，ab间电势差为 C. 导体棒克服安培力做的功等于 D. 导体棒刚开始运动时克服安培力做功瞬时功率 8. 如图甲所示的电路中，R1是可调电阻，R2是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节R1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U﹣I图线如图乙所示。电压表和电流表可视为理想电表。下列说法正确的是（　　） A. 定值电阻R2＝20Ω B. 电源的电动势E＝5.0V C. 当干路电流为0.6A时，可调电阻R1＝5Ω D. 可调电阻R1上消耗的最大功率为1.25W E. 电阻R2上消耗功率的最大值为5W 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。电容器两端电压保持不变，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，极板上电荷量会增加 C. 插入电介质会使电容器的电容增大 D. 插入电介质会使电容器储存的电能增加 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中，沿东西方向放入一根金属直杆OA，杆的两端与外电源相连（图中未画出）； ②在杆内通以沿OA方向、大小为I的恒定电流后，绕O点沿逆时针改变杆的摆放角度，如图甲所示； ③测量杆与正东方向的夹角θ及对应的电子秤示数m，绘制出图乙所示的m—θ图线，图线上的最大值和最小值分别为m1和m2，m1对应的角度为θ1（θ1<90°）。 已知杆的长度L、重力加速度g，下列说法正确的是（　　） A. 金属直杆的质量为m2 B. 待测磁场的方向与正东方向的夹角为90°-θ1 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与正东方向的夹角将大于90°-θ1 第二部分 二、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，观察电流随时间、电压随时间、电流随电压变化的i﹣t图线、u﹣t、i﹣u图线。 （1）将开关S与2端相连，可能观察到的放电图线是图中的________。 A. B. C. （2）该小组同学利用图1电路进一步研究电容器充电快慢（电容器获得相同电量所需时间的短长）对电容器充电的影响因素，实验中获得的如下数据能够说明（　　） 电源电动势E/V 电压传感器稳定时的示数U/V 电容C/μF 电阻R/Ω 充电时间/s 6 6 4700 91 2.20 6 6 4700 182 4.58 6 6 1000 91 089 4.5 4.5 4700 91 2.20 A. 仅增加电容器的电容，充电变快 B. 仅增加电阻的阻值，充电变慢 C. 仅增加电源电动势，充电变快 （3）该小组同学利用图研究电容器充电过程电流随电压变化规律。请在图坐标系中大致画出充电过程中电流随电压变化的i-u关系图线________。 12. 某实验小组的同学想测量两节干电池的总电动势和内阻。他们选用了电压表（内阻大于106Ω）、电阻箱（0~99999Ω）以及开关与该电池组连接成电路进行实验。 （1）请按照图甲电路图，正确连接图乙实物电路_________。 （2）小组同学按照设计的电路图连接实物电路后，调节电阻箱接入电路的阻值R，同时记录数字电压表的读数U。以为纵坐标、为横坐标，建立直角坐标系，描出数据点，得到图所示的图线。已知图线在纵轴上的截距为b，斜率为k，由此可以求得电池组的电动势E＝________，内阻r＝_____________。（用b和k表示） （3）若考虑电压表内阻产生的系统误差，则由该内阻导致电池电动势的测量值_________（填大于、小于或等于）真实值 （4）另一小组同学用一块检查完好的灵敏电流计（满偏电流Ig已知，内阻Rg未知）、电阻箱、开关、若干导线和待测电池组连成电路，如图所示。闭合开关后，调节电阻箱阻值并同时记录相应的灵敏电流计电流值。借鉴前面小组同学的数据处理方式，以为纵坐标、以为横坐标，建立直角坐标系，描出数据点，借助截距和斜率推理电源电动势与内阻。请你通过推导说明，该种数据处理方法是否合理，如果不合理，请给出合理的数据处理方法_________。 13. 如图所示，有两个相同的平行金属极板水平正对放置，OO'为平行于极板的中线。两极板相距为d，极板长度为L，极板间的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度v沿OO'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。不计粒子的重力。求： （1）射出电场时粒子偏离OO'的距离y； （2）粒子在通过偏转电场过程中电场力做的功； （3）粒子在通过偏转电场过程中动量的变化。 14. 质谱仪如图所示，初速度为0的带电粒子经加速电压U加速之后进入磁感应强度为B的磁场，最终打到显示屏上某处形成亮斑后被导走。已知带电粒子形成的电流大小为I，显示屏上亮斑在磁场入口左边，距离为d。 （1）判断粒子的电性； （2）计算粒子的比荷的大小； （3）求显示屏受力大小F。 15. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab＝cd＝50cm，bc＝ad＝20cm，匝数为n＝100，线圈的总电阻r＝10Ω，线圈可绕垂直于磁感应强度B＝0.05T的匀强磁场、且过bc和ad边中点的转轴OO′以角速度ω＝400rad/s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R＝90Ω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）求电压表示数； （2）从线圈平面与磁场方向垂直位置开始计时，写出线圈中感应电流i随时间t变化的关系式； （3）求线圈转动90°过程中，通过电阻R的电荷量Q。 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A、B分别为阳极和阴极，间距为d。稳定运行时，可认为栅电极A、B间有向右的匀强电场，场强大小为E。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m、电荷量为e，初速度近似为零，单位时间注入的氙离子数为N0。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Ek。 （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I； b．离子推进器加速氙离子所消耗的功率P。 （3）在加速氙离子的过程中所消耗的功率为P，推进器获得的恒定推力为F，为提高能量的转换效率，即要使尽量大，请通过论证说明可行的方案。 17. 多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管（无场区域）构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B上被探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为q，不计离子重力。 （1）求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间； （2）反射区加上电场，电场强度大小为E，求离子能进入反射区的最大距离x； （3）已知质量为的离子总飞行时间为，待测离子的总飞行时间为，两种离子在质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量。 18. 麦克斯韦电磁理论认为：变化的磁场会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，称为感生电场或涡旋电场。当空间中同时存在静电场和涡旋电场时，带电粒子会同时受到两个电场力的作用。经典物理学认为，金属导体中自由电子在定向移动过程中，会与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）发生碰撞，碰撞结果可视为导体对电子有连续的阻力。阻力的方向与自由电子定向移动的速度方向相反，大小正比于自由电子定向移动的速率v，即阻力大小可表示为f＝kv，k称为阻力比例系数。已知元电荷为e，忽略电子所受重力及其之间的相互作用，不计电子热运动的影响，自由电子的定向移动可视为匀速直线运动。 （1）现有两种不同的金属材料1和2，材料的阻力比例系数分别为k1、k2，单位体积内的自由电子数分别为n1、n2。如图所示，用这两种金属材料制成横截面积相同的两个圆柱形导体串联拼接在一起，然后接入电路，达到稳定时会有均匀的电流流过。求此时两个导体中的电场强度大小之比E1∶E2； （2）某种金属材料的阻力比例系数为k，单位体积内的自由电子数为n，用这种材料制成横截面积为S、半径为r的细圆环（）。如图所示，金属细圆环内部存在垂直于纸面向里的匀强磁场，由于磁感应强度B随时间均匀增加，会在空间中激发出环形涡旋电场，涡旋电场的电场线与金属环是同心圆。已知金属圆环位置各处的涡旋电场场强大小均为。由于电子定向移动速度比较小，忽略自由电子绕圆环运动所需的向心力。 关于自由电子沿圆环方向的运动情况，某同学认为有两种可能的情况： 情况①：圆环中不存在静电场，自由电子受到涡旋电场力和材料阻力作用做定向移动； 情况②：圆环中存在静电场，自由电子受到涡旋电场力、静电场力和材料阻力作用做定向移动；请根据受力情况和电荷守恒等基本规律，判断自由电子沿圆环方向的运动符合哪种情况，并求出金属圆环中的电流强度。 （3）如图所示，现用第（1）问中的两种金属材料制成两个导体半圆环，拼接成一个导体圆环，A、B为拼接位置，处在圆环的一条直径上。圆环的形状与第（2）问中的圆环完全相同，并将其替换放在原位置处，其他条件均不变。稳定时，导体中会存在静电场。已知k1＝2k2＝2k0，n1＝3n2＝3n0。 a．请判断两种金属导体中是否存在静电场；若不存在，请完成b中①问；若存在，请完成b中②问； b.①请阐述不存在静电场的理由； ②请判断两种金属导体中静电场大小和方向，填写下表； 静电场与涡旋电场的大小比值 静电场的方向与涡旋电场的方向 （选填“相同”或“相反”） 金属导体1 金属导体2 c.求拼接位置A、B两点的电势差UAB； d.求金属导体1的热功率。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $