2022届北京市朝阳区高三（上）期末质量检测物理试题含解析

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北京市朝阳区2021~2022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）第一部分一、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. 关于磁场中某一点磁感应强度的方向，下列说法正确的是A. 与一小段通电直导线所受磁场力的方向一致B. 与运动电荷所受磁场力的方向一致C. 与小磁针N极所受磁场力的方向一致D. 与小磁针S极所受磁场力的方向一致【答案】C【解析】【分析】根据左手定则，磁场方向与所受磁场力的方向垂直，某点磁场方向与小磁针N极受力方向相同【详解】A、根据左手定则，磁场中某点磁感应强度的方向与一小段通电直导线所受磁场力的方向垂直，故A错误；B、根据左手定则，某点磁感应强度的方向与运动电荷所受磁场力的方向垂直，故B错误；CD、磁场中某点磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同，故C正确，D错误；故选C．【点睛】本题考查了磁场方向的规定、磁感线的物理意义、磁感应强度的矢量性等等，属于基础题．2. 如图所示，一个带正电的球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的P1和P2处．当小球N静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为θ1和θ2（θ2图中未标出）．则
 A. 小球N带正电，θ1>θ2B. 小球N带正电，θ1<θ2C. 小球N带负电，θ1>θ2D. 小球N带负电，θ1<θ2【答案】A【解析】【分析】对小球受力分析，其受重力，绳的拉力，库仑力，进而得到夹角的表达式【详解】小球M与N相互排斥，M、N带同种电荷，M带正电，N也带正电，小球N受重力mg，绳的拉力，库仑力F，绳与竖直方向夹角为：，库仑力：， 由于电荷N悬挂在P1点时距离小，库仑力大，偏角大，故θ1＞θ2，故A正确，B、C、D错误.故选A.【点睛】重点掌握库仑力表达式，其次是正确表示角度，尽量用重力，不要用绳的拉力来表示．3. 如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。下列说法正确的是（　　）A. a、c两点的场强相等 B. b、c两点的场强相等C. a、b两点的电势相等 D. b、c两点的电势相等【答案】C【解析】【分析】【详解】AB． 电场线的疏密表示电场的强弱，由图可得，a、b两点的场强相等且大于c点场强，故AB错误；C．a、b两点在同一等势面，电势相等，故C正确；D．顺着电场线，电势降低，所以b点的电势高于c点的电势，故D错误。故选C。【点睛】4. 如图所示为一正弦式交变电流的图像。由图可知，这个电流的（　　）
 A. 有效值为6A B. 有效值为AC. 频率为100Hz D. 频率为200Hz【答案】B【解析】【详解】AB．由图可知，这个电流的最大值为6A，有效值为故A错误，B正确；CD．由图知，周期为0.02s，则频率为故CD错误。故选B。5. 如图所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时，圆环的圆心处的磁场方向是（　　）
 A. 向左 B. 向上 C. 向下 D. 向右【答案】B【解析】【分析】【详解】通电的两个线圈可视为通电螺线管，两通电螺线管又可近似看成两个条形磁铁，其等效图如图所示
 两个条形磁铁的下端均为极，因此，点的磁场方向向上。故选B。6. 一种用磁流体发电的装置如图所示。已知等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度喷射入磁感应强度为B的匀强磁场中（速度方向与磁场方向垂直），在磁场中有两块平行金属板A、B，板间距离为d，忽略粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）
 A. 金属板A是电源的正极B. 稳定后，发电机的电动势是BdvC. 其他条件不变，只增大磁感应强度，发电机的电动势减小D. 其他条件不变，只增大等离子体的射入速度，发电机的电动势减小【答案】B【解析】【详解】A．根据左手定则可知，带正电的粒子向下偏转，则金属板B是电源的正极，故A错误；B．稳定后，洛伦兹力与电场力平衡发电机的电动势 故B正确；CD．由上式可知，其他条件不变，只增大磁感应强度或只增大等离子体的射入速度，发电机的电动势增大，故CD错误。故选B。7. 如图所示，某同学在用“伏安法”测量电阻R的阻值时，让电压表的一端接在a点，另一端先后接到b点和c点，他发现电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化。下列说法正确的是（　　）
 A. 电阻R与电流表的阻值接近，应选择电流表外接电路B. 电阻R与电流表的阻值接近，应选择电流表内接电路C. 电阻R与电压表的阻值接近，应选择电流表内接电路D. 电阻R与电压表的阻值接近，应选择电流表外接电路【答案】C【解析】【详解】发现电流表示数有明显变化，说明电压表分流效果明显，而电压表示数无明显变化，说明电流表分压效果不明显，则应选择电流表内接电路，电阻R与电压表的阻值接近。故选C。8. 如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知加速电场电压为，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为。不计电子重力，现使变为原来的2倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该（　　）
 A. 使变为原来的2倍B. 使变为原来的4倍C. 使变为原来的倍D. 使变为原来的【答案】A【解析】【详解】要想使电子的运动轨迹不发生变化，则电子射出电场时的速度偏转角应该不变，根据动能定理根据类平抛运动规律整理得使变为原来的2倍，电子射出电场时的速度偏转角不变，则使变为原来的2倍。故选A。9. 在如图所示的电路中，、为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（　　）A. 合上开关，先亮，后亮B. 合上开关，先亮，后亮C. 断开开关，先熄灭，后熄灭D. 断开开关，先熄灭，后熄灭【答案】B【解析】【分析】【详解】AB．由于A1 、 A2 为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，A2灯泡立刻发光，而A1灯泡由于线圈的自感现象，导致A1灯泡渐渐变亮，故A错误，B正确；CD．当断开开关时，线圈中产生自感电动势，由A1 、 A2及电感线圈组成一个回路，两灯同时逐渐熄灭，故CD错误。故选B。【点睛】10. 如图所示的电路，开关S闭合后，在变阻器的滑动端向上滑动的过程中（　　）A. 电流表和的示数都增大B. 电流表和的示数都减小C. 电流表的示数增大，电流表的示数减小D. 电流表的示数减小，电流表的示数增大【答案】D【解析】【详解】变阻器的滑动端向上滑动的过程中，变阻器接入电路阻值增大，总电阻增大，干路电流减小，则内阻和分得电压减小，则并联部分分得电阻增大，则流过的电流增大，又因为干路电流减小，则流过电流减小，故电流表的示数减小，电流表的示数增大。故选D。11. 如图所示的电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中减小质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。已知重力加速度为g，则该磁场的磁感应强度的大小为（　　）
 A  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【详解】设电流方向未改变时，安培力竖直向下，等臂天平的左盘内砝码质量为m1，右盘的质量为m2，则由等臂天平的平衡条件，有：m1g=m2g+nBIL电流方向改变之后，安培力反向，同理可得：（m1-m）g=m2g-nBIL两式相减得： 故选A。12. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向斜向下，且与电场方向的夹角为45°（图中未画出），则小球从M运动到N的过程（　　）
 A. 重力势能增加B. 重力势能减少C. 电势能增加D. 电势能减少【答案】B【解析】【详解】把小球的实际运动分解成竖直方向和水平方向的两个分运动。在N点分解速度，如图
 可得小球在水平方向只受电场力qE，竖直方向只受重力mg，则小球在水平方向和竖直方向的位移分别为，AB．带电小球竖直方向只受重力作用，由动能定理，可得易知重力势能增加。故A错误；B正确；CD．带电小球水平方向只受电场力作用，由动能定理，可得易知电势能减少，故CD错误。故选B。13. 如图1所示的电路中，M与N间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压。如果随时间t的变化关系如图2所示，则下列描述电阻R两端电压随时间t变化关系的图像中，正确的是（　　）
 A.  B. C.  D. 【答案】D【解析】【详解】根据电容器的定义式可知结合图像可知，图像的斜率为，则内的电流与内的电流关系为且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律可知两端电压大小关系满足由于电流方向不同，所以电压方向不同。0到1s内，图像斜率为零，电流为零，两端电压为零。故选D。14. 有些物理问题，可以借助虚设的对象、条件、过程或模型，使复杂问题简单化抽象问题具体化，获得解决问题的方法。举例如下：如图所示，四根质量都是m的均匀等长木棒，用铰链连成框架，绞链P固定在天花板上，框架竖直悬挂在空中；现在绞链上施一竖直向上的力F使框架保持静止，不计一切摩擦，若要求出作用力F的大小，可设想力F使绞链缓慢上移一微小的距离，则框架的重心将上升，因为F做的功等于框架重力势能的增加量，所以，可得。请参照上面解决问题的方法，尝试完成以下问题：有一均匀带电薄球壳，电荷量为、半径为R，球壳表面的电荷之间将互相排斥；已知此带电球壳体系储存的静电能为（k为静电力常量），则球壳单位面积上受到的排斥力为（　　）
 A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【详解】若总排斥力使均匀带电薄球壳半径稍微增大，则带电球壳体系储存的静电能减小总排斥力做功等于静电能减小量，故解得当趋近于零时，则有球壳单位面积上受到的排斥力故选A。第二部分二、本部分共6题，共58分。15. 随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内；容器两端用金属圆片电极密封，如图1所示。
 （1）实验小组先用多用电表欧姆档的“×1k”倍率粗测了水样电阻的阻值，示数如图2，读数为______Ω。（2）然后实验小组用“伏安法”测量水样电阻的阻值。现有电源（3V，内阻约0.1Ω）、滑动变阻器（0~100Ω）、开关和导线若干，以及下列电表：A.电流表（0~300μA，内阻约100Ω）B.电流表（0~0.6A，内阻约0.125Ω）C.电压表（0~3V，内阻约3kΩ）D.电压表（0~15V，内阻约15kΩ）为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用______（选填器材前的字母），实验电路应采用图3中的______（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）。
 （3）实验小组测出水样电阻的阻值为R，用游标卡尺测出装水容器的长度为L、内径为D，则电导率的表达式为______（用D、L和R表示）。【答案】    ①. 8000    ②. A    ③. C    ④. 丁    ⑤. 【解析】【详解】（1）[1]读数为（2）[2][3]电源电压为3V，则电压表选择0~3V量程的C。通过电流表的最大电流约为电流表应选择量程差不多的A。[4]为获得更多数据，滑动变阻器应采用分压接法。应待测电阻较大，电流表应采用内接法。故电路图选择丁。（3）根据电阻定律电导率16. 某同学利用如图1所示电路观察电容器的充放电现象。实验时，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流i随时间变化关系的图线。（1）使电源向电容器充电，应将开关S与______（选填“1”或“2”）端相连。（2）在对该电容器充电的过程中，充电电流i随时间t变化关系的图线可能是图中的______。A. B. C. D. （3）图3中的虚线是该电容器在放电过程中电流随时间t变化关系的图线。如果只增大定值电阻的阻值，不改变电路的其他参数，请在图3中定性画出放电电流随时间变化关系的图线______，并简要说明理由______。【答案】    ①. 1    ②. A    ③. 见解析    ④. 电容器带电荷量不变，则图线与时间轴围成的面积不变，因为电阻增大，初始电压不变，则初始电流减小，且放电过程中，电流减小。【解析】【详解】（1）[1]为使电源向电容器充电，应将两者连接，应将开关S与1端相连。（2）[2] 电容器充电的过程中，电容器带电荷量越来越大，电容器电压越来越大，则充电电流减小。故选A。（3）[3][4]电容器带电荷量不变，则图线与时间轴围成的面积不变，因为电阻增大，初始电压不变，则初始电流减小，且放电过程中，电流减小。故由此可作图如下：
 17. 如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场，带电量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动，忽略重力的影响，求： （1）匀强电场场强E的大小；（2）粒子从电场射出时速度ν的大小；（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据匀强电场电势差和电场强度的关系得，匀强电场场强E的大小（2）设带电粒子出电场时速度为v，由动能定理得解得粒子从电场射出时速度ν的大小（3）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得联立得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径18. 如图所示，垂直于纸面向里匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻，边长。求（1）在到时间内，金属框中的感应电动势E；（2）时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；（3）在到时间内，金属框中电流的电功率P。 【答案】（1）008V；（2）0.016N，方向垂直于ab向左；（3）0.064W【解析】【详解】（1）在到的时间内，磁感应强度的变化量，设穿过金属框的磁通量变化量为，有①由于磁场均匀变化，金属框中产生的电动势是恒定的，有②联立①②式，代入数据，解得③（2）设金属框中的电流为I，由闭合电路欧姆定律，有④由图可知，时，磁感应强度为，金属框ab边受到的安培力⑤联立①②④⑤式，代入数据，解得⑥方向垂直于ab向左。⑦（3）在到时间内，金属框中电流的电功率⑧联立①②④⑧式，代入数据，解得⑨19. 为了形象的描述静电场，我们引入电场线和等势面；为了定量的研究静电场，我们引入电场强度和电势两个物理量，分别反映了电场的力的性质和能的性质。（1）若空间的电场为非匀强电场。如图1所示的是该电场的一条电场线，场强方向由a指向b，a和b两点的电势分别为和。现将一个电荷量为的试探电荷由a静止释放，经过一段时间运动到b，求该电荷由a到b的过程中电势能的变化量。（2）若空间的电场为匀强电场，且方向与纸面平行，具体方向未知。如图2所示，小明同学在纸面内做出互成60°角的Ox、Oy两条直线，然后用仪器从O点开始分别沿Ox和Oy方向探测各点的电势，得到电势随x和y的空间分布分别如图3（a）、（b）所示。a请在图2中画出经过O点的一条电场线并根据公式计算该匀强电场的场强大小；b.小华认为 和图线的斜率表示该方向电场强度的负值，然后对这两个方向的场强进行矢量合成也可以求出合场强。你认为小华的想法是否正确，请分析说明。
 【答案】（1）；（2）a.图见解析；；b.不对【解析】【详解】（1）由a到b过程中电势能的变化量（2）a.由图可知，沿Ox、Oy两条直线前进相同的距离电势上升的相同，故电场线必然如图所示根据公式，在Ox方向上研究，该匀强电场的场强大小b.场强是矢量，但是这里的电势是标量，即电势的变化是因为空间中的匀强电场产生的，如果在做两条与水平方向成45度的线电势也在变化，此时场强很显然不是这四个分场强进行合成。因此不对。20. 当磁场相对于导体运动时，会带动导体一起运动，这种作用称为“电磁驱动”。“电磁驱动”在生产生活中有着非常广泛的应用。（1）如图1所示，两条相距L=1m的平行金属导轨位于同一水平面内，其左端接一阻值为的电阻。矩形匀强磁场区域的磁感应强度大小为、方向竖直向下，金属杆ab位于磁场区域内且静置在导轨上。若磁场区域以速度匀速向右运动，金属杆会在安培力的作用下运动起来。除外其它电阻不计。请判断金属杆中的感应电流方向，并计算金属杆初始时电流的大小。（2）某种磁悬浮列车的驱动系统可简化为如下模型：固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长为l的MN边平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图2所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Oz方向按正弦规律分布，其空间周期为，最大值为，如图3所示，且金属框同一长边上各处的磁感应强度均相同。当整个磁场以速度v沿Ox方向匀速平移时，磁场对金属框的作用力充当驱动力，使列车沿Ox方向加速行驶。某时刻，列车速度为，MN边所在位置的磁感应强度恰为。设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略，并忽略一切阻力。a.若，求此刻列车的驱动力F的大小；b.为使列车在此刻能获得最大驱动力，请写出与d之间应满足的关系式，并计算最大驱动力的瞬时功率。
 【答案】（1）电流由a到b，3A；（2）a. ；b. ； 【解析】【详解】（1）根据楞次定律和安培定则可知金属杆中的电流由a到b，金属杆初始时电流（2）a.MN边所在位置的磁感应强度恰为，若，则PQ边所在位置的磁感应强度恰为0，此刻列车的驱动力b.为使列车在此刻能获得最大驱动力，MN边和PQ边应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这会使得金属框受到的安培力最大，因此d应为的奇数倍即最大驱动力的瞬时功率