高中物理（人教版）北京市海淀區(qū)2021屆高三上學期期末物理試題

北京市海淀區(qū)20202021學年第一學期期末練習高三物理2021.01說明：本試卷共8頁，共100分?？荚嚂r長90分鐘?？忌鷦毡貙⒋鸢笇懺诖痤}紙上，在試卷上作答無效?？荚嚱Y(jié)束后，將本試卷和答題紙一并交回。第一部分本部分共10題，每題3分，共30分。在每題給出的四個選項中，有的題只有一個選項是正確的，有的題有多個選項是正確的。全部選對的得3分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分。把正確的答案填涂在答題紙上。ab圖11．如圖1所示為某示波管內(nèi)的聚焦電場橫截面示意圖，實線和虛線分別表示電場線和等勢線。電場中a、b兩點的場強大小分別為Ea和Eb，電勢分別為φa和φb。ab圖1A．Ea>Eb，φa>φbB．Ea>Eb，φa<φbC．Ea<Eb，φa>φbD．Ea<Eb，φa<φb2．第五代移動通信技術（簡稱5G）是最新一代蜂窩移動通信技術，5G的性能目標是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、大規(guī)模設備連接等。與4G相比，5G使用的電磁波頻率更高。下列說法中正確的是A．5G和4G使用的電磁波都是橫波B．5G和4G使用的電磁波在真空中的傳播速度相同C．5G和4G使用的電磁波都可以發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象D．在真空中5G使用的電磁波波長比4G的長圖2LLSbaEAE3．物理課上，老師做了一個奇妙的“自感現(xiàn)象”實驗。按圖2連接電路，先閉合開關S，電路穩(wěn)定后小燈泡A正常發(fā)光，然后斷開開關S，同學們發(fā)現(xiàn)小燈泡A閃亮一下再熄滅。已知自感線圈L的直流電阻為圖2LLSbaEAEA．RLRAB．RL<RAC．斷開開關S的瞬間，小燈泡A中的電流方向為D．斷開開關S的瞬間，小燈泡A中的電流方向為圖3—+—+AB+S1S20554．用圖3所示裝置探究感應電流產(chǎn)生的條件，線圈A通過滑動圖3—+—+AB+S1S2055A．該裝置用于探究線圈B中感應電流產(chǎn)生的條件B．S2處于閉合狀態(tài)，在S1閉合瞬間，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．S1處于閉合狀態(tài)，在S2閉合瞬間，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．兩開關均處于閉合狀態(tài)，電路穩(wěn)定后勻速移動滑動變阻器的滑片，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)5．中國的特高壓直流輸電網(wǎng)已達到世界先進水平，向家壩—上海特高壓直流輸電工程，是世界上同類工程中容量最大、距離最遠、技術最先進的。圖4甲所示為輸電塔，圖4乙為其局部放大圖，兩根在同一水平面內(nèi)且相互平行的長直導線A和B分別通有方向相同的電流I1和I2，且I1>I2。a、b、c三點連線與兩根導線等高并垂直，b點位于兩根導線間的中點，a、c兩點與b點距離相等。不考慮地磁場的影響。下列說法中正確的是圖4甲乙ABA．a(chǎn)圖4甲乙ABB．b點處的磁感應強度方向豎直向下C．導線B對A的安培力大于導線A對B的安培力D．導線B和A之間因安培力的作用而相互吸引abB圖56．如圖5所示，勻強磁場中有a、b兩個閉合線圈，它們用同樣的導線制成，匝數(shù)均為n匝，線圈半徑ra=2rb。磁場方向與兩線圈所在平面垂直，磁感應強度B隨時間均勻增大。兩線圈中產(chǎn)生的感應電動勢分別為Ea和Eb，感應電流分別為Ia和Ib。不考慮兩線圈間的相互影響。abB圖5A．Ea∶Eb=4∶1，感應電流均沿逆時針方向B．Ea∶Eb=2∶1，感應電流均沿順時針方向C．Ia∶Ib=2∶1，感應電流均沿逆時針方向D．Ia∶Ib=1∶2，感應電流均沿順時針方向xA甲O圖6乙xOEpx17．如圖6甲所示，在某電場中建立x坐標軸，O為坐標原點，A點坐標為xA甲O圖6乙xOEpx1A．過O點的電場線一定與x軸重合B．A點電場強度的方向沿x軸負方向C．該電子在A點受到的電場力大于其在O點受到的電場力D．該電子在O點的動能大于其在A點的動能圖70.10.20.3I/A2.03.04.01.0U/V甲1.02.03.0U/V0.20.40.6圖70.10.20.3I/A2.03.04.01.0U/V甲1.02.03.0U/V0.20.40.60I/A乙0A．電源E的電動勢約為3.0VB．電源E的內(nèi)阻約為12.5C．電源E的路端電壓為V時，電源效率約為50%D．將小燈泡L接在電源E兩端組成閉合回路，此時小燈泡消耗的功率約為0.23W9．電容器在生產(chǎn)生活中有廣泛的應用。用如圖8甲所示的電路給電容器充電，其中C表示電容器的電容，R表示電阻的阻值，E表示電源的電動勢（電源內(nèi)阻可忽略）。改變電路中元件的參數(shù)對同一電容器進行三次充電，三次充電對應的電容器電荷量q隨時間t變化的圖像分別如圖8乙中①②③所示。第一次充電時電容器兩端的電壓u隨電荷量q變化的圖像如圖8丙所示。下列說法中正確的是甲甲丙乙③圖8t1t2OOA．第一次充電時所用電阻阻值大于第二次充電時所用電阻阻值B．第二次充電時所用電源電動勢大于第三次充電時所用電源電動勢C．第二次充電時電容器兩端的電壓u隨電荷量q變化的圖線斜率比丙圖中圖線斜率大D．第二次充電時t1時刻的電流大于t2時刻的電流S1RN圖9BQPOMS2abc10．圖9為某種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成：粒子源N；PQ間電壓恒為U的加速電場；靜電分析器，即中心線半徑為R的四分之一圓形通道，通道內(nèi)有均勻輻射電場，方向沿徑向指向圓心O，且S1RN圖9BQPOMS2abc由粒子源N發(fā)出的不同種類的帶電粒子，經(jīng)加速電場加速后從小孔S1進入靜電分析器，其中粒子a和粒子b恰能沿圓形通道的中心線通過靜電分析器，并經(jīng)小孔S2垂直磁場邊界進入磁場，最終打到膠片上，其軌跡分別如圖9中的S1S2a和S1S2b所示。忽略帶電粒子離開粒子源N時的初速度，不計粒子所受重力以及粒子間的相互作用。下列說法中正確的是A．粒子a和粒子b經(jīng)過小孔S1時速度大小一定相等B．若只減小加速電場的電壓U，粒子a可能沿曲線S1c運動C．靜電分析器中距離圓心O為R處的電場強度大小為2U/RD．粒子b的比荷一定大于粒子a的比荷第二部分本部分共8題，共70分。11.（4分）某實驗小組在利用實驗室提供的器材測量一種金屬電阻絲的電阻率時，先用多用電表歐姆擋粗測了金屬電阻絲的阻值，所使用的多用電表歐姆擋共有“1”“10”“100”“1k”四個擋。實驗小組的主要操作步驟有如下三步：[請?zhí)顚懙冢?）步操作]圖10①②（1）將紅、黑表筆分別插入多用電表的“＋”、“－”插孔，選擇“10圖10①②（2）；（3）把紅、黑表筆分別與金屬電阻絲的兩端相接，表針指在如圖10中虛線①的位置。為了能獲得更準確的測量數(shù)據(jù)，應將倍率調(diào)整到歐姆擋的擋位；在一系列正確操作后表針指在如圖10中虛線②的位置，則該金屬電阻絲阻值的測量值是Ω；12.（11分）在第11題中，已粗略測得金屬電阻絲的阻值，為了更精確地測量這根金屬電阻絲的阻值，進而測得其電阻率，實驗小組采用伏安法繼續(xù)進行測量?，F(xiàn)有實驗器材如下：A．電源E（電動勢3.0V，內(nèi)阻約0.5Ω）B．電壓表V1（0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）C．電壓表V2（0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）D．電流表A1（0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω）E．電流表A2（0～3A，內(nèi)阻約0.025Ω）F．滑動變阻器R1（0～5Ω，3A）G．滑動變阻器R2（0～1750Ω，1.5A）H．開關S和導線若干（1）為了調(diào)節(jié)方便，測量準確，并能在實驗中獲得盡可能大的電壓調(diào)節(jié)范圍，滑動變阻器應選用、連接電路時，電壓表應選、電流表應選（均選填選項前的字母）；（2）如圖11所示，實驗小組使用螺旋測微器測得金屬電阻絲的直徑為mm；圖1圖11（3）請在圖12中用連線代替導線完成實驗器材的連接（提示：注意選取合適的電表量程）；圖1圖12-3-0.6315--+（4）關于本次實驗中產(chǎn)生的誤差，下列說法中正確的是（本實驗所用測量儀器均已校準）（選填選項前的字母）；A．用螺旋測微器測量金屬電阻絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B．用U-I圖像處理實驗數(shù)據(jù)求金屬電阻絲電阻可減小偶然誤差C．由于電流表或電壓表內(nèi)阻的影響會使本次實驗電阻率測量值小于真實值甲乙圖13原控制電路保護電阻--++VA接線柱C觸頭PLabO（5）保持圖12中的電源、開關及滑動變阻器組成的原控制電路部分不變，實驗小組對測量電路進行了創(chuàng)新。如圖13甲所示，在金屬電阻絲上夾有一個可沿電阻絲滑動的金屬觸頭P，觸頭上固定了接線柱C，按下P時，觸頭才與電阻絲接觸，觸頭的位置可從刻度尺上讀出。實驗中改變觸頭P與電阻絲接觸的位置，并移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)U保持不變，分別測量出多組接入電路中電阻絲的長度L，記錄對應的電流I。利用測量數(shù)據(jù)畫出圖像，已知其中圖線上某點的坐標為（a，b），如圖13甲乙圖13原控制電路保護電阻--++VA接線柱C觸頭PLabO13．（8分）如圖14所示，間距L＝0.40m的平行光滑金屬導軌固定在絕緣水平面上，導軌的一端連接阻值R=0.40Ω的電阻。導軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小B=0.10T。一根長度為L、電阻r=0.10Ω的導體棒ab放在導軌上，導軌的電阻可忽略不計。現(xiàn)用一垂直于導體棒的水平拉力拉動導體棒使其沿導軌以v=5.0m/s的速度向右勻速運動，在運動過程中保持導體棒與導軌垂直且接觸良好?？諝庾枇珊雎圆挥嫛Ｇ螅簐BRab圖1vBRab圖14（2）通過導體棒的電流I，并說明通過導體棒的電流方向；（3）導體棒兩端的電壓大小U，并指出哪端電勢高。14．（8分）如圖15所示，長為l的絕緣細線一端懸于O點，另一端系一質(zhì)量為m、電荷量為-q的小球（可視為質(zhì)點）?，F(xiàn)將此裝置放在水平的勻強電場中，小球靜止在A點，此時細線與豎直方向成37角。已知電場的范圍足夠大，空氣阻力可忽略不計，重力加速度為g，sin37=0.6，cos37=0.8。（1）請判斷電場強度的方向，并求電場強度E的大?。唬?）求AO兩點間的電勢差UAO；（3）若在A點對小球施加一個拉力，將小球從A點沿圓弧緩慢向左拉起至與O點處于同一水平高度且該過程中細線始終張緊，則所施拉力至少要做多少功。EEA37O圖15左右15．（8分）如圖16所示，交流發(fā)電機的矩形金屬線圈，ab邊和cd邊的長度L1=50cm，bc邊和ad邊的長度L2=20cm，匝數(shù)n=100匝，線圈的總電阻r=10Ω，線圈位于磁感應強度B=0.05T的勻強磁場中。線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)E、F（集流環(huán)）焊接在一起，并通過電刷與阻值R=90Ω的定值電阻連接。初始狀態(tài)時線圈平面與磁場方向平行，現(xiàn)使線圈繞過bc和ad邊中點、且垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OOˊ以角速度ω=400rad/s勻速轉(zhuǎn)動。電路中其他電阻以及線圈的自感系數(shù)均可忽略不計。（1）從線圈經(jīng)過圖示位置開始計時，寫出線圈內(nèi)的電流隨時間變化的函數(shù)關系式；（2）求線圈轉(zhuǎn)動過程中電阻R的發(fā)熱功率；（3）從線圈經(jīng)過圖示位置開始計時，求經(jīng)過EQ\f(1,4)周期時間通過電阻R的電荷量。圖1圖16BROOˊdabcEF16.（9分）如圖17為某人設計的電吹風電路的示意圖，a、b、c、d為四個固定觸點?？蓜拥纳刃谓饘倨琍可同時接觸兩個觸點。觸片P處于不同位置時，電吹風可以處于停機、吹熱風、吹自然風三種工作狀態(tài)。n1和n2分別是理想變壓器原線圈和副線圈的匝數(shù)。該電吹風正常工作時各項參數(shù)如表1所示。不考慮小風扇電機的機械摩擦損耗及溫度對電阻的影響。表1表1圖17熱風時電吹風輸入功率P1500W自然風時電吹風輸入功率P260W小風扇額定電壓U60V小風扇輸出機械功率P352W（1）吹自然風時，觸片P應接觸哪兩個觸點？求出變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1：n2；（2）計算吹熱風時電熱絲中的電流；（3）求小風扇電機的內(nèi)阻。17．（10分）XCT掃描是計算機X射線斷層掃描技術的簡稱，XCT掃描機可用于對多種病情的探測。圖18甲是某種XCT機主要部分的剖面圖，其中產(chǎn)生X射線部分的示意圖如圖18乙所示。圖18乙中M、N之間有一電子束的加速電場，虛線框內(nèi)為偏轉(zhuǎn)元件中的勻強偏轉(zhuǎn)場S：經(jīng)調(diào)節(jié)后電子從靜止開始沿帶箭頭的實線所示的方向前進，打到水平圓形靶臺上的中心點P，產(chǎn)生X射線（如圖中帶箭頭的虛線所示）。圖18甲圖18乙U0L0靶HPX射線束偏轉(zhuǎn)場SMN目標靶臺偏轉(zhuǎn)元件已知電子的質(zhì)量為m，帶電荷量為圖18甲圖18乙U0L0靶HPX射線束偏轉(zhuǎn)場SMN目標靶臺偏轉(zhuǎn)元件（1）求電子剛進入偏轉(zhuǎn)場時的速度大??；（2）若偏轉(zhuǎn)場S為垂直紙面向里的勻強磁場，要實現(xiàn)電子束射出偏轉(zhuǎn)場S時速度方向與水平方向夾角為30°，求勻強磁場的磁感應強度B的大??；（3）若偏轉(zhuǎn)場S為在豎直平面內(nèi)豎直向上的勻強電場，當偏轉(zhuǎn)電場強度為E時電子恰好能擊中靶臺P點。而儀器實際工作時，電壓U0會隨時間成正弦規(guī)律小幅波動，波動幅度為U，如圖18丙所示。電子通過加速電場的時間遠小于加速電壓U0的變化周期，不考慮加速電場變化時產(chǎn)生的磁場，在此情況