2021年新人教版朝阳区高三物理期末试题及答案

北京市朝阳区2014～2021学年度高三年级第一学期期末统一考试
物理学科试卷
2015．1
(考试时间90分钟 满分100分)
一、本题共13小题，每小题3分，共39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。

把答案用2B 铅笔填涂在答题卡上。

1．在物理学史上，首先发现电流周围存在磁场的著名科学家是
A ．欧姆
B ．安培
C ．奥斯特
D ．洛伦兹
2．弹簧振子在做简谐运动的过程中，振子通过平衡位置时
A ．速度最大
B ．回复力最大
C ．加速度最大
D ．弹性势能最大
3．一列沿直线传播的简谐横波，其传播速度为80m/s ，波源的振动图像如图1所示，则这列波的波长和频率分别为 A ．800m ，10Hz B ．8m ，10Hz C ．8m ，1Hz D ．4m ，20Hz
4．如图2所示，匀强电场的场强为E ，M 与N 两点间的距离为d ，MN 与电场线的夹角为α，则M 、N 两点间的电势差为 A ．Ed B ．Ed sin α C ．Ed cos α D ．Ed tan α
5．一台电动机，额定电压是100V ，电阻是1Ω。

正常工作时，通过的电流为5A ，则电动机因发热损失的功率为 A ．25W
B ．475W
C ．500W
D ．1000W
6．图3是某静电场电场线的分布图，M 、N 是电场中的两个点，下列说法正确的是
A ．M 点场强大于N 点场强
B ．M 点电势高于N 点电势
C ．将电子从M 点移动到N 点，其电势能增加
D ．将电子从M 点移动到N 点，电场力做正功
图2
图 3
图 1
7．一列沿着x 轴正方向传播的简谐横波，在t =0时刻的波形如图4(a)所示，E 、F 、G 、H 是介质中的四个质点。

则图4(b)是E 、F 、G 、H 中哪一个质点的振动图像
图4
A ．E 点
B ．F 点
C ．G 点
D ．H 点
8．如图5所示，在两个水平放置的平行金属板之间，存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场。

一束带电粒子(不计重力)沿着直线通过两板间而不发生偏转，则这些粒子一定具有相同的 A ．质量m
B ．初速度v
C ．电荷量q
D ．比荷
m
q
9．质量和电荷量大小都相等的带电粒子M 和N ，以不同的速率经小孔S 垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图6中的虚线所示，下列说法正确的是 A ．M 带正电，N 带负电 B ．M 的速率小于N 的速率 C ．洛伦兹力对M 、N 做正功 D ．M 的运行时间等于N 的运行时间
10．如图7所示，A 、B 是两个带异号电荷的小球，其质量分别为m 1和m 2，
所带电荷量分别为+q 1和-q 2，A 用绝缘细线L 1悬挂于O 点，A 、B 间用绝缘细线L 2相连。

整个装置处于水平方向的匀强电场中，平衡时L 1向左偏离竖直方向，L 2向右偏离竖直方向，则可以判定 A ．m 1=m 2 B ．m 1>m 2 C ．q 1>q 2
D ．q 1<q 2
11．如图8所示，电源电动势为E ，内电阻为r ，L 1、L 2是两个小灯泡，R 是滑动变阻器，
、
可视为理想电压表。

闭合开关S ，将滑动变阻器R 的滑动片由最左端向最右端
滑动，小灯泡的阻值可视为不变，下列说法正确的是 A ．小灯泡L 1变暗，表的示数变小，表的示数变大 B ．小灯泡L 1变亮，表的示数变大，表的示数变小 C ．小灯泡L 2变暗，表的示数变小，表的示数变大 D ．小灯泡L 2变亮，表的示数变大，
表的示数变小
图5
图6
图7
图8
12．某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A (有
铁芯)、线圈B 、灵敏电流计及开关按图9连接成电路。

在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。

由此可以判断，在保持开关闭合的状态下
图9
A ．当线圈A 拔出时，灵敏电流计的指针向左偏
B ．当线圈A 中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏
C ．当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转
D ．当滑动变阻器的滑片向N 端滑动时，灵敏电流计的指针向右偏 13．如图10所示，空间有一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度
为B ，一个质量为m 、电荷量为+q 的带电小圆环套在一根固定的绝缘水平细杆上，杆足够长，环与杆的动摩擦因数为μ。

现给环一个向右的初速度v 0，在圆环整个运动过程中，下列说法正确的是
A ．如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为2
012
m v
B ．如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为32
2022122m g m B q -v
C ．如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为2
012
m v
D ．如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为32
2022122m g m B q -v
二、本题共3小题，共20分。

把答案填在答题卡相应的位置。

14．(4分)
某同学测量一根粗细均匀的合金丝的电阻率。

(1)他利用螺旋测微器测量合金丝的直径。

某次测量时，螺旋测
微器的示数如图11所示，则该合金丝的直径为________mm 。

(2)已知合金丝的阻值R x 约为5Ω，现有电源E (4V ，内阻可不计)、
滑动变阻器R (0~50Ω，额定电流2A)、电流表(0~0.6A ，内阻约0.125Ω)、电压
表
(0~3V ，内阻约3k Ω)、开关S 和导线若干，则实验电路应选用图12中的
________。

图10
图11
A B C D
图12
15．(8分)
(1)某同学利用如图13所示的多用电表测量一个定值电阻的阻值，图中S 、T 为可调节
的部件。

该同学的部分操作步骤如下:
① 将选择开关调到电阻挡的“×10”位置。

② 将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔，把两笔尖相互接触，调节____(选填“S ”或“T ”)，使电表指针指向电阻挡的______(选填“0刻线”或“∞刻线”)。

③ 将红、黑表笔的笔尖分别与电阻两端接触，发现多用电表的示数如图14所示，为了较准确地进行测量，应将选择开关调到电阻挡的_________(选填“×1”或“×100”)位置。

然后________(选填“需要”或“不需要”)重复步骤②。

(2)在使用多用表的欧姆挡测量电阻时，下列说法正确的是________。

(单选)
A ．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大
B ．将选择开关调到“×100”位置，测量时发现指针位于20与30正中间，则测
量值小于2500Ω
C ．多用电表内的电池使用时间太长，电池的电动势会变小，
虽能完成调零，但测量值将比真实值略小
16．(8分)
图
13
图14
图15
某同学用如图15所示的实验装置验证机械能守恒定律。

实验所用的电源为学生电源，输出电压可为6V的交流电或直流电。

重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量分析，即可验证机械能守恒定律。

(1)他进行了下面几个操作步骤:
A．按照图示的装置安装器材；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．先接通电源，后释放纸带；
E．在纸带上选取计数点，并测量计数点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。

其中没有必要进行的步骤是_________，操作不当的步骤是_________。

(2)实验中，他挑出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图16所示。

其中O点为起始
点，A、B、C、D、E、F为六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.02s。

根据这些数据，当打点计时器打B点时重锤的速度v B=_________m/s。

(保留三位有效数字)
图16
(3)他根据纸带算出各点的速度v，测量出下落距离h，并以
2
2
v
为纵轴、以h为横轴画出
图像。

考虑阻力的影响，图像应是图17中的_______。

A B C D
图17
三、本题共5小题，共41分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

只写出最
后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

把答案填在答
题卡相应的位置。

17．(6分)
在如图18所示的电路中，电源的电动势E =6.0V ，内电阻r =1.0Ω，外电路的电阻R =2.0Ω。

闭合开关S 后，求: (1)电路中的电流I ； (2)电源的输出功率P 。

18．(7分)
如图19所示，Y 和Y ′是真空中一对水平放置的平行金属板，板间距离为d ，板长为L ，两板间电势差为U ，板间电场可视为匀强电场。

现有一电荷量为+q 、质量为m 的带电粒子，以水平初速度v 0射入板间。

已知该粒子能射出金属板，不计粒子重力。

求: (1)带电粒子射出金属板时速度v 的大小；
(2)在带电粒子通过平行金属板的过程中，电场力所做的功W 。

19．(7分)
如图20所示，MN 和PQ 是同一水平面内的平行光滑金属导轨，相距L =0.50m 。

CD 和EF 是置于导轨上的两根金属棒，它们的质量均为m =0.10kg ，电阻均为r =1.0Ω，其余电阻可忽略不计。

整个装置处在磁感应强度B =1.0T 、方向竖直向下的匀强磁场中。

某时刻，金属棒CD 突然获得一个瞬时冲量，以v =4.0m/s 的速度开始向右运动，求: (1)金属棒EF 所能达到的最大速度v m ； (2)在整个过程中，金属棒EF 产生的热量Q 。

20．(9分)
如图21所示，在x ≤l 、y ≥0范围内有一匀强磁场，方向垂直纸面向里；在x ≤l 、y ≤0
图18
图
20 图19
范围内有一电场强度为E 的匀强电场，方向沿y 轴负方向。

质量为m 、电荷量为-q 的粒子从y 轴上的M 点由静止释放，粒子运动到O 点时的速度为v 。

不计粒子重力。

(1)求O 、M 两点间的距离d ；
(2)a ．如果经过一段时间，粒子能通过x 轴上的N 点，O 、N 两
点间的距离为b (b <l )，求磁感应强度B 。

b ．如果粒子运动到O 点的同时，撤去电场。

要使粒子能
再次通过x 轴，磁感应强度B 应满足什么条件？
21．(12分)
如图22所示，两根电阻不计的平行光滑金属导轨MN 、PQ 固定于水平面内，导轨间距d =0.40m ，一端与阻值R =0.15Ω的电阻相连。

导轨间x ≥0一侧存在一个方向与导轨平面垂直的磁场，磁感应强度沿x 方向均匀减小，可表示为0.50(4)(T)B x =-。

一根质量m =0.80kg 、电阻r =0.05Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直。

棒在外力作用下从x =0处以初速度v 0=0.50m/s 沿导轨向右运动。

已知运动过程中电阻上消耗的功率不变。

(1)求金属棒在x =0处时回路中的电流； (2)求金属棒在x =2.0m 处速度的大小； (3)金属棒从x =0运动到x =2.0m 的过程中:
a ．在图23中画出金属棒所受安培力F A 随x 变化的关系图线；
b ．求外力所做的功。

北京市朝阳区2014～2021学年高三年级第一学期期末统一考试
图22
图23
图21
物理学科试卷参考答案
2015．1
一、本题共13小题，每小题3分，共39分。

二、本题共3小题，共20分。

14．(1)0.600………………………………………………………………………………(2分) (2)A ……………………………………………………………………………………(2分) 15．(1)②T …………………………………………………………………………………(1分) 右…………………………………………………………………………………(1分) ③×100 ……………………………………………………………………………(2分) 需要………………………………………………………………………………(2分) (2)B ……………………………………………………………………………………(2分) 16．(1)C ……………………………………………………………………………………(2分) B ……………………………………………………………………………………(2分) (2)1.84…………………………………………………………………………………(2分) (3)B ……………………………………………………………………………………(2分)
三、本题共5小题，共41分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。

只
写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

17．(6分)
解:(1)根据闭合电路欧姆定律
2.0A E
I R r
=
=+………………………………………………………(3分) (2)电源的输出功率 28.0W P I R ==…………………………………………………………(3分)
18．(7分)
解:(1)金属板间匀强电场的场强
U E d
=
在平行于金属板的方向，带电粒子以速度v 0做匀速直线运动
0L
t =
v 在垂直于金属板的方向，带电粒子做初速度为零的匀加速运动。

根据牛顿第二定律，粒子的加速度
qE qU
a m md
=
=
所以粒子射出金属板时，在垂直金属板方向的分速度
0qUL
at md ⊥==
v v
所以
=v (4分)
(2)根据动能理可求得，在此过程中电场力所做的功为
222
22022
11222q U L W m m md =-=v v v …………………………………………(3分) 19．(7分)
解:(1)当两金属棒达到共速时，金属棒EF 达到最大速度。

取两金属棒为系统，从开始运动
到达到共速的过程中，系统所受合外力为零，动量守恒
m 02m m +=v v
所以
m 2.0m/s 2
=
=v
v …………………………………………………………(3分) (2)在此过程中，系统损失的机械能转化为电能，再以电流做功的形式转化为内能。

因为
两金属棒电阻相等，所以两棒上产生的热量也相等，设为Q 。

根据能量转化与守恒定律
22m 11(2)222
m m Q =+v v
所以
0.20J Q =………………………………………………………………(4分)
20．(9分)
解:(1)粒子在电场中只受电场力，根据动能定理
21
02qEd m =-v
所以
22m d qE =v …………………………………………………………………(3分)
(2)a ．粒子进入磁场，做匀速圆周运动，设其轨道半径为r ，根据牛顿第二定律
2
q B m r
=v v
由于粒子从O 点到N 点经历半圆的轨迹可以有n 个(n =1，2，3……)，所以
2b nr = (n =1，2，3…)
所以2nm B qb
=
v
(n =1，2，3…)………………………………………(3分) b ．若要使粒子能再次通过x 轴，需满足r < l 。

即m B ql
>
v。

…………………(3分)
21．(12分)
解:(1)x =0处的磁感应强度0 2.0T B =，则金属棒在x =0处的电动势
000.40V E B d ==v
根据闭合电路欧姆定律，此时回路中的电流
2.0A E
I R r
=
=+………………………………………………………(3分) (2)因为运动过程中电阻上消耗的功率不变，所以金属棒的电动势E 和回路中的电流I 都
保持不变，与x =0处相等。

x =2m 处的磁感应强度2 1.0T B =，设金属棒在x =2m 处的速度为v 2，则有
22E B d =v
所
以
2 1.0m/s =v …………………………………………………………
……(2分)
(3)a ．金属棒在x =0处所受的安培力
00 1.6N F B Id ==
金属棒在x =2m 处所受的安培力
220.8N F B Id ==
金属棒从x =0运动到x =2m 的过程中，金属棒所受安培力F A 随x 变化的示意图如答图1所示。

……………………………………(3分)
b ．在金属棒从x =0运动到x =2m 的过程中，设外力做的功为W ，安培力做的功为W A ，根据动能定理
22
A 201122
W W m m -=-v v
在答图1中，图线与x 轴所围面积为F A 所做的功，可求得
A 021
() 2.4J 2
W F F x =+=
所以 2.7J W =………………………………………………………………(4分)
答图1。