2022-2023学年北京市海淀区高三上学期期末物理试题（反馈题）

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北京市海淀区2022-2023学年高三上学期期末考试物理试卷物理（反馈题）2023.011. 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．下列判断正确的是（    ）A. 、两点的场强相等 B. 、两点的场强相等C. 、两点的电势相等 D. 、两点的电势相等2. 如图所示，高速运动的α粒子被位于O点的重原子核散射，实线表示α粒子运动的轨迹，M、N和Q为轨迹上的三点，N点离核最近，Q点比M点离核更远，则A. α粒子在M点的速率比在Q点的大B. 三点中，α粒子在N点的电势能最大C. 在重核产生的电场中，M点的电势比Q点的低D. α粒子从M点运动到Q点，电场力对它做的总功为负功3. 1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是A. 圆盘上产生了感应电动势B. 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D. 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动4. 如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开，则（　　）A. 此时A带正电，B带负电B. 此时A电势低，B电势高C. 移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合D. 先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合5. 导体处于静电平衡时，关于导体上电荷分布特点的下列说法正确的是（    ）A. 导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面B. 电荷可以在导体内均匀分布C. 导体表面越尖锐的位置电荷密度越大D. 导体表面越尖锐位置电荷密度越小6. 如图所示，原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为＋Q的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r。静电力常量为k。达到静电平衡后，下列说法中正确的是（    ）A. 点电荷Q在金属球内任意位置激发电场的场强都为零B. 感应电荷在金属球球心处激发的电场场强，方向向右C. 金属球最左侧表面的电势和最右侧表面的电势相同D. 若用导线的两端分别接触金属球的最左端和最右端，导线能将两端的电荷中和7. 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电量为的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是（　　）A. 0 B.  C.  D. 8. 如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a，b所示，则(　　)A. 两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合B. 曲线a，b对应的线圈转速之比为2∶3C. 曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD. 曲线b表示的交变电动势有效值为10 V9. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图所示。产生的交变电动势的图像如图所示，则（    ）A. 时线框的磁通量变化率为零B. 时线框平面与中性面重合C. 线框产生的交变电动势有效值为311VD. 线框产生的交变电动势频率为100Hz10. 为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示．以下正确的是 （ ）A. B. C. 为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移D. 为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移11. 如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入，沿曲线d p a打到屏MN上的a点，通过pa段用时为t。若该微粒经过P点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上。若两个微粒所受重力均忽略，则新微粒运动的（　　）A. 轨迹为p b，至屏幕的时间将小于tB. 轨迹为p c，至屏幕的时间将大于tC. 轨迹为pa，至屏幕的时间将大于tD. 轨迹为p b，至屏幕的时间将等于t12. 如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场（未画出）．一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿过铝板后到达PQ的中点O，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为A. 2B. C. 1D. 13. 如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于电流表内阻的；R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是（   ）A. 将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04AB. 将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02AC. 将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06AD. 将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A14. 如下图所示的两个电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯H的灯丝电阻．接通电路达到稳定时，灯泡H都能发光．下列判断正确的是A. 左图中，断开S后H将逐渐变暗B. 左图中，断开S后H将先闪亮一下然后才变暗C. 右图中，断开S后H将逐渐变暗D. 右图中，断开S后H将先闪亮一下然后才变暗15. 喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上。则微滴在极板间电场中（　　）A. 向正极板偏转B. 电势能逐渐增大C. 运动轨迹是抛物线D. 运动轨迹与电荷量无关16. 图中实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的某带电粒子的运动轨迹。可以判定（    ）A. 粒子一定带正电B. 粒子一定先经过M后经过NC. 粒子在M点的电势能小于粒子在N点的电势能D. 粒子在M点的加速度小于粒子在N点的加速度17. 如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷．一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么A. 若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷B. 微粒从M点运动到N点电势能一定增加C 微粒从M点运动到N点动能一定增加D. 微粒从M点运动到N点机械能一定增加18. 一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计空气阻力，则小球（ ）A. 做直线运动 B. 做曲线运动C. 速率先减小后增大 D. 速率先增大后减小19. 1911年，On n e s等发现一些金属在温度低于某一临界温度时，其直流电阻率会降到以下，远低于正常金属的，称为超导现象。1934年，G o rt er和C as i mi r根据电子比热在附近剧烈变化而提出二流体模型，建立了低温超导的唯象理论。该模型认为，当金属在温度低于成为超导体后，金属中的自由电子会有一部分凝聚成超导电子（“凝聚”是指电子动量分布趋于相同、有序）。随着温度进一步降低，越来越多的自由电子凝聚为超导电子。这些超导电子与金属离子不发生“碰撞”，因而超导电子的定向运动不受阻碍，具有理想的导电性。一圆柱形金属导体，沿其轴线方向通有均匀分布的恒定电流，将中间一段金属降温转变为超导体后，超导体内的电流只分布在表面厚为量级的薄层内，其截面示意图如图所示。在正常金属和超导体之间还存在尺度为量级的交界区。物理学中，将单位面积上流过的电流称为电流密度，设正常金属内电流密度为，超导体表面薄层内电流密度为。根据上述信息可知（　　）A. 超导体中的超导电流会产生焦耳热B. 如图圆柱体中，正常金属与超导体内部均存在恒定的电场以维持恒定的电流C. 如图圆柱体中，电流，电流密度D. 如图圆柱体中，电流，电流密度20. 某同学用多用电表测量二极管的反向电阻．完成下列测量步骤：⑴检查多用电表的机械零点．⑵将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程处．⑶将红、黑表笔________，进行欧姆调零．⑷测反向电阻时，将_____表笔接二极管正极，将_____表笔接二极管负极，读出电表示数．⑸为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘________（填“左侧”、“右侧”或“中央”）；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复⑶、⑷．⑹测量完成后，将选择开关拨向___________位置．21. 某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响．实验器材如图所示．①测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式___________，利用测量数据作出U-I图像，得出E和r．②将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路_________．③实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U-I图像如图中（a）、（b）、（c）、（d）所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势___________（填“增大”“减小”或“不变”），电源内阻________（填“增大”“减小”或“不变”）．曲线（c）对应的电源电动势E=_____________V，内阻r=____________Ω，当外电路总电阻为2500Ω时，该电源的输出功率P=_____________m W.（均保留三位有效数字）22. 利用如图1所示电路，测量一节干电池的电动势和内阻。要求尽量减小实验误差，调节方便。除干电池、电流表（0~0.6A，内阻约）、电压表（0~3V，内阻约）、滑动变阻器（）、开关、导线外，关于该实验，做如下一些讨论：（1）用图1所示电路测量干电池的电动势和内阻时，请简要说明仅由电表内阻所引起的系统误差的成因。（     ）（2）只考虑电表内阻所引起的误差，另一同学提出一种可以准确测量干电池电动势和内阻的方案：如图甲连接电路，闭合开关，将开关接在a端，调节电阻箱R的阻值，记录多个电压表和电流表的示数，作出图线，如图乙中图线1所示，图线1与U轴和I轴的截距分别为和。保持开关闭合，再将开关接在b端，调节电阻箱R的阻值，记录多个电压表和电流表的示数，作出图线，如图乙中图线2所示，图线2与U轴和I轴的截距分别为和。于是该同学认为，为该干电池电动势E的准确值，为内阻r的准确值。请你说明该方案的合理性。（      ）（3）某同学测得某硅光电池在一定光照条件下的图线如图2所示。由图可知，该电池在此光照条件下短路时候的内阻约为______。若在相同光照条件下将该光电池和一个阻值为的定值电阻串联构成闭合电路，则定值电阻的实际功率约为______W。（保留两位有效数字）23. 如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动，不计带电粒子所受重力：（1）求粒子做匀速圆周运动半径R和周期T；（2）为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小。24. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，长为L的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为＋q的小球（可视为点电荷）。将小球拉至与O点等高的A点，保持细线绷紧并静止释放，小球运动到与竖直方向夹角的P点时速度变为0。已知、，电场范围足够大，重力加速度为g，空气阻力可忽略。求：（1）小球刚释放时的加速度a；（2）小球所受电场力F；（3）P点和A点间的电势差；（4）小球从A运动到P的过程中，电势能的改变量；（5）小球通过最低点B时的速度大小；（6）小球速度最大时，细线与水平方向的夹角（用表示）；（7）小球运动过程中的最大速度。25. 回旋加速器的工作原理如图甲所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m，电荷量为＋q，加在狭缝间的交变电压如图乙所示，电压值的大小为U0.周期T＝ .一束该种粒子在t＝0～时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零．现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用．求：(1)出射粒子的动能Em；(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0；(3)要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，d应满足的条件．26. 如图1所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好。不计导体棒ab和轨道的电阻。（1）如图1所示，当导体棒ab以恒定速率向左运动时，求a、b两点间的电势差；（2）如图2所示，若轨道左端MP间接一阻值为R的电阻，导体棒在水平向右的恒力F的作用下由静止开始运动。求经过一段时间后，导体棒所能达到的最大速度的大小。（3）如图3所示，若轨道左端MP间接一阻值为R的电阻，导体棒在水平向右的拉力的作用下由静止开始运动。若该拉力的功率P保持不变，求经过一段时间后，导体棒所能达到的最大速度的大小。（4）如图4所示，若轨道左端MP间接一电动势为E、内阻为r的电源和一阻值为R的电阻。导体棒ab从静止开始运动。求：①经过一段时间后，导体棒所能达到的最大速度的大小。②若忽略电源内阻r，并且令，则导体棒所能达到的最大速度为，请通过分析，比较和的大小。（5）如图5所示，若轨道左端MP间接一不带电的电容器，电容器的电容为C，导体棒ab在水平向右的恒力F的作用下从静止开始运动。求：①导体棒加速度的大小a；②开始运动时开始计时，经过时间t之后，电容器被击穿，求该电容器的击穿电压。27. 在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。（1）经典物理学认为，氢原子中的电子绕原子核做匀速圆周运动，电子运动方向如图所示。已知电子质量为m、环绕半径为r、静电力常量为k、元电荷为e。求：a．求电子绕核运动的角速度大小；b．电子绕核运动形成的等效电流I；（2）研究氢原子在磁场中的行为是有趣且重要的课题。在（1）的情况下，加一个磁感应强度为B、方向垂直于电子轨道平面向内的匀强磁场后，电子绕核运动的角速度大小变为，若电子绕核运动半径r的变化可忽略不计，请你证明：附表：计算中可能用到的数据元电荷e电子质量m电子绕核运动的半径r静电力常量k所加磁场的磁感应强度B28. 宏观问题是由微观机制所决定的。对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而可以更加深刻地理解其物理本质。如图1所示，一根横截面积为S的细金属棒，金属棒内单位体积有n个自由电子，电子质量为m、电荷量为e。（1）将此金属棒接入电路后，若通过导体的电流强度为I，则金属棒内自由电子定向移动的速率v为多少？（2）经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中会产生一稳定的电场，称为稳恒电场，这种电场的基本性质与静电场相同。金属导体中的自由电子在恒定电场的电场力驱动下由静止开始加速移动，然后与导体中可视为不动的金属离子发生“碰撞”，“碰撞”后电子沿导体方向定向移动的速率变为零，然后再加速、再“碰撞”……这个过程中，自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。金属电阻反映的就是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞产生的效果。假设自由电子连续两次碰撞的平均时间间隔为，碰撞时间不计，不考虑自由电子之间的相互作用力。请根据以上描述构建物理模型，推导该金属棒电阻率的表达式。（3）如图2所示，水平放置的电阻可忽略的两根平行金属导轨相距为L，导轨左端接一阻值为的电阻，将问题（1）中的金属棒（名为ab）垂直放在导轨上，并接触良好，整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面，不计金属棒ab的电阻。当ab棒以速度v水平向右匀速滑动时，a. 从宏观角度看，请你根据电动势的定义式，求金属棒ab在运动过程中，产生的感应电动势E；b. 从微观角度看，金属棒ab稳定运动时，自由电子沿棒的方向运动，会经历如（2）中所描述“加速—碰撞—速度归零—再加速”过程，该过程可等效成电子在金属离子的作用下，受到一平均阻力。已知金属棒电阻率为，根据以上分析，求此平均阻力的大小f。