【物理】北京市海淀区2015届高三上学期期末试题(精校解析版).docx

北京市海淀区2015 届高三上学期期末考试物理试卷一、本题共10 小题，每小题 3 分，共 30 分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小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．把你认为正确的答案填涂在答题纸上．1．在真空中有两个固定的点电荷，它们之间的静电力大小为 F ．现保持它们之间的距离不变，而使它们的电荷量都变为原来的 2 倍，则它们之间的静电力大小为（）A ．FB．1FC． 2FD． 4F 2【答案】 D．【解析】距离改变之前：F= kQq2①r当电荷量都变为原来的 3 倍时： F 1= k 2Q 2q②r 2联立①②可得： F 1=4 F，故 ABC 错误， D 正确．【考点】库仑定律．.2．关于电场强度和磁感应强度，下列说法中正确的是（）A ．电场强度的定义式E= F适用于任何静电场qB．电场中某点电场强度的方向与在该点的带正电的检验电荷所受电场力的方向相同C．磁感应强度公式B= F说明磁感应强度 B 与放入磁场中的通电导线所受安培力 F 成IL正比，与通电导线中的电流I 和导线长度L 的乘积成反比D ．磁感应强度公式B= F说明磁感应强度的方向与放入磁场中的通电直导线所受安培IL力的方向相同【答案】 AB【解析】电场强度的定义式E=适用于任何电场．故 A 正确；根据电场强度方向的规定：电场中某点电场强度的方向与在该点的带正电的检验电荷所受电场力的方向相同．故 B 正确；磁感应强度公式B= F是定义式，磁感应强度的大小与方向由磁场本身决定，与放入磁场IL中的通电导线所受安培力 F 无关，与通电导线中的电流I 和导线长度L 的乘积无关．故C 错误；根据左手定则，磁感应强度的方向与置于该处的通电导线所受的安培力方向垂直．故D 错误．【考点】磁感应强度；电场强度．.3．在如图所示电路中，电压表、电流表均为理想电表，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在滑动变阻器R1的滑片 P 向右端滑动的过程中（）A ．电压表的示数减小B ．电压表的示数增大C．电流表的示数减小 D ．电流表的示数增大【答案】 BD．【解析】当滑片右移时，滑动变阻器接入电阻增大，则外电路总电阻增大，电路中总电流减小，电源的内电压减小，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压增大，故电压表示数增大；由欧姆定律可知，R3上的分压减小，而路端电压减小，故并联部分的电压增大，则电流表示数增大，故BD 正确， AC 错误；【考点】闭合电路的欧姆定律．.4．如图所示为研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置．设两极板的正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ，平行板电容器的电容为C．实验中极板所带电荷量可视为不变，则下列关于实验的分析正确的是（）A ．保持 d 不变，减小B．保持 d 不变，减小C．保持 S 不变，增大D．保持 S 不变，增大S，则 C 变小，θ变大S，则 C 变大，θ变大d，则 C 变小，θ变大d，则 C 变大，θ变大【答案】 AC．【解析】根据电容的决定式C=rS得知，当保持 d 不变，减小 S，则 C 变小，电容器的4kd电量 Q 不变，由电容的定义式C= Q分析可知板间电势差增大，则静电计指针的偏角θ变U大．故 A 正确， B 错误．根据电容的决定式C=rS得知，保持 S 不变，增大 d ，则 C 变4 kd小，电容器极板所带的电荷量Q 不变，则由电容的定义式C= 分析可知板间电势差增大，静电计指针的偏角 θ变大，故 C 正确， D 错误．【考点】电容器的动态分析．.5．如图所示， a 、 b 、 c 是一条电场线上的三点，一个带正电的粒子仅在电场力的作用下沿这条电场线由 a 运动到 c 的过程中， 其动能增加． 已知 a 、b 间距离等于b 、c 间距离，用 φ、aφ、φ 分别表示 a 、b 、c 三点的电势，用 E 、E 、E 分别表示a 、b 、c 三点的场强大小．根bcabc据上述条件所做出的下列判断中一定正确的是（）A ．E＞ E ＞ Ec C ．φa ﹣ φ ﹣φ ＞ φ＞φa =Eb =Ec B ．E abb =φbc D ． φa bc【答案】 D ．【解析】 电场线的疏密表示场强的相对大小， 一条电场线不能确定电场线的疏密， 故无法知道电场强度的大小关系．故A 、B 错误．由于 E 的大小不确定，由公式U =Ed 不分析电势差的大小，故 C 错误．顺着电场线电势一定逐渐降低，则φ＞ φ＞ φ．故 D 正确．abc【考点】电场线． .6．如图甲所示，一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中，且线圈平面与磁场垂直．设垂直纸面向里为磁感应强度B 的正方向，磁感应强度 B 随时间而变化的情况如图乙所示，图甲中线圈上的箭头的方向为感应电流i 的正方向．则在下图中给出的线圈中感应电流 i 随时间而变化的图象可能的是（）A ．B ．C ．D ．【答案】 C ．【解析】设垂直纸面向里的磁感应强度方向为正，线圈中顺时针方向的感应电流为正，由乙可知：线圈中在前0.5s 内磁场增加，则根据楞次定律可得：逆时针方向的感应电流，即为负值．在前0.5s 到 1s 内，若磁场方向垂直向里（正方向）时，且磁场减小的；根据楞次定律可知，感应电流的方向顺时针方向，即为正值．再根据法拉第电磁感应定律，则有感应电动势恒定，则感应电流也恒定，综上所述，故 C 正确， ABD 错误；【考点】法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律．.7．如图甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为55： 6，其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈通过电流表与负载电阻R=48Ω相连．若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列说法中正确的是（）A ．变压器输入电压的最大值是220VB ．若电流表的示数为 0.50A ，变压器的输入功率是12WC．原线圈输入的正弦交变电流的频率是50HzD ．电压表的示数是 24 2 V【答案】 BC【解析】由图乙可知交流电压最大值U m=220 2 V，故A错误；理想变压器原、副线圈匝数之比为55：6，电阻 R 的电压为U2n2 U16220 24V ，电压表的示数是24V．电n155阻为 48Ω，所以流过电阻中的电流为0.5A，变压器的输入功率是：P入P出U 22242=12W ．故B正确，D错误；由图乙可知交流电周期T=0.02s，可由R48周期求出正弦交变电流的频率是50Hz，故 C 正确．【考点】变压器的构造和原理．.8．如图所示， A l和 A 2是两个规格完全相同的灯泡， A l与自感线圈L 串联后接到电路中，A 2与可变电阻串联后接到电路中．先闭合开关S，缓慢调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，再调节电阻R1，使两个灯泡都正常发光，然后断开开关S．对于这个电路，下列说法中正确的是（）A ．再闭合开关S 时， A 2先亮， A l后亮B ．再闭合开关S 时， A l和 A 2同时亮C．再闭合开关S，待电路稳定后，重新断开开关S， A 2立刻熄灭， A 1过一会儿熄灭D ．再闭合开关S，待电路稳定后，重新断开开关S， A l和 A 2都要过一会儿才熄灭【答案】 AD【解析】再次闭合开关S 时，滑动变阻器R 不产生感应电动势，灯泡 A 2立刻正常发光，线圈的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律得知，感应电动势阻碍电流的增大，使得电流逐渐增大， A l灯逐渐亮起来．故 A 正确， B 错误；再闭合开关S，待电路稳定后，重新断开开关 S，A l和 A 2与 L 、R 构成一个闭合回路，由于自感，A l和A2都要过一会儿才熄灭．故C 错误， D 正确．【考点】自感现象和自感系数．.9．如图所示，在光滑绝缘水平面上，两个带等量正电的点电荷分别固定在 A 、 B 两点， O 为 AB 连线的中点， MN 为 AB 的垂直平分线．在MN 之间的 C 点由静止释放一个带负电的小球（可视为质点），若不计空气阻力，则（）A ．小球从 C 点沿直线MN 向 N 端运动，先做匀加速运动，后做匀减速运动B ．小球从C 点运动至距离该点最远位置的过程中，其所经过各点的先电势先降低后升高C．小球从 C 点运动至距离该点最远位置的过程中，其电势能先减小后增大D．若在两个小球运动过程中，两个点电荷所带电荷量同时等量地缓慢增大，则小球往复运动过程中的振幅将不断增大【答案】 C．【解析】等量正点电荷的电场是非匀强电场，小球从 C 点沿直线 MN 向 N 端运动，电场强度是变化的，所受的电场力是变化的，故先做变加速运动，后做变减速运动，故 A 错误． MO 段电场线方向向上， ON 段电场线方向向下，则小球从 C 点运动至距离该点最远位置的过程中，电势先升高后降低．故 B 错误．小球从 C 点运动至距离该点最远位置的过程中，电场力先做正功后做负功，其电势能先减小后增大，故 C 正确．伴随两个点电荷电荷量的增加，由于对小球在同一位置的电场力变大，减速的距离减小，故振幅变小，故 D 错误．【考点】电场线． .10．回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．回旋加速器的原理如图所示， D1和 D 2是两个正对的中空半圆金属盒，它们的半径均为 R，且分别接在电压一定的交流电源两端，可在两金属盒之间的狭缝处形成变化的加速电场，两金属盒处于与盒面垂直、磁感应强度为 B 的匀强磁场中． A 点处的粒子源能不断产生带电粒子，它们在两盒之间被电场加速后在金属盒内的磁场中做匀速圆周运动．调节交流电源的频率，使得每当带电粒子运动到两金属盒之间的狭缝边缘时恰好改变加速电场的方向，从而保证带电粒子能在两金属盒之间狭缝处总被加速，且最终都能沿位于D2盒边缘的 C 口射出．该回旋加速器可将原来静止的α粒子（氦的原子核）加速到最大速率 v，使它获得的最大动能为E k．若带电粒子在 A 点的初速度、所受重力、通过狭缝的时间及 C 口的口径大小均可忽略不计，且不考虑相对论效应，则用该回旋加速器（）A ．能使原来静止的质子获得的最大速率为vB ．能使原来静止的质子获得的动能为E kC．加速质子的交流电场频率与加速α粒子的交流电场频率之比为1： 1D ．加速质子的总次数与加速α粒子总次数之比为2：1【答案】 D．【解析】设 D 形盒的半径为R．根据 qvB=m v2，解得粒子获得的最大 v=qBR，R 相同， v R m与比荷成正比．由于质子的比荷是α粒子的 2 倍，则质子获得的最大速率为2v．带电粒子1222q B R，不改变 B 和 R，该回旋加速器加速获得的最大动能 E K = mv2 =α粒子获得的最22m大动能等于加速质子的最大动能，故 A 、B 错误；交变电场的周期与带电粒子运动的周期相等，带电粒子在匀强磁场中运动的周期T= 2 m，频率 f==Bq与比荷成正比，所以加速Bq 2 m质子的交流电场频率与加速α粒子的交流电场频率之比为2： 1，故 C 错误；设加速电压为U，加速次数为n，则 E K =nqU，n= Ek， E K和 U 相等，则加速质子的总次数与加速α粒子qU总次数之比为2： 1，故 D 正确．【考点】质谱仪和回旋加速器的工作原理．.二、本题共 2 小题，共15 分．11．指针式多用电表是电路测量的常用工具．现用多用电表测量一个定值电阻的阻值（阻值约为一百多欧姆）．（1）将红、黑表笔分别插入“+”、“﹣”插孔，接下来必要的操作步骤和正确的顺序是__________．（请将必要步骤前的序号按正确的顺序写出）①将选择开关旋转“× 10的”位置；②将选择开关旋转“× 100的”位置；③用两支表笔的金属部分分别接触电阻的两条引线；④根据指针所指刻度和选择开关的位置，读出电阻的阻值；⑤将两支表笔直接接触，调整“欧姆调零旋钮”使指针指向“0Ω”．（2）若正确测量时指针所指刻度如图10 所示，则这个电阻阻值的测量值是_______ Ω．（3）在使用多用电表测量电阻时，若双手捏住红、黑表笔金属部分，则测量结果将_______．（选填“偏大”或“偏小”）【答案】（ 1）①⑤③④；（ 2）130；（ 3）偏小．【解析】（ 1）待测电阻阻值约为一百多欧姆，用欧姆表测电阻，将选择开关旋转“× 10的”位置，然后进行欧姆调零，具体操作是：将红黑表笔短接，调节调零旋钮调零，使指针指在右侧零刻度线处；再测出电阻阻值，因此合理是实验步骤为：①⑤③④．（2）由图示表盘可知，待测电阻阻值为：13×10=130Ω；（3）由于人体是导体，在使用多用电表测量电阻时，若双手捏住红、黑表笔金属部分，测量的是导体与人的并联电阻，电阻越并越小，因此，测量结果将偏小．【考点】用多用电表测电阻． .12．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V ，额定功率为0.5W ，此外还有以下器材可供选择：A ．直流电源3V （内阻不计）B．直流电流表0～300mA （内阻约为5Ω）C．直流电流表0～3A （内阻约为0.1 Ω）D．直流电压表0～ 3V （内阻约为3k Ω）E．滑动变阻器100 Ω， 0.5AF．滑动变阻器10Ω， 2AG．导线和开关实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．（1）实验中电流表应选用_____-，滑动变阻器应选用_________（均填写仪器前的字母）（2）在图 1 所示的虚线框中画出符合要求的实验电路图（虚线框中已将所需的滑动变阻器画出，请补齐电路的其他部分，要求滑片P 向 b 端滑动时，灯泡变亮） ；（3）根据实验数据，画出的小灯泡I ﹣ U 图线如图 2 所示．由此可知，当电压为0.5V 时，小灯泡的灯丝电阻是 ________Ω；（4）根据实验测量结果可以绘制小灯泡的电功率P 随其两端电压 U 或电压的平方U 2 变化的图象， 在图 3 中所给出的甲、 乙、丙、丁图象中可能正确的是_______．（选填 “甲 ”、“乙 ”、“丙”或 “丁 ”）【答案】（ 1） B ；F （ 2）如答图所示； （ 3）5.0；（ 4）甲、丙【解析】（ 1）灯泡的额定电流 I=P 0=0.5 B ；=200mA ；故电流表选择 U 02.5因本实验只能接用分压接法，故滑动变阻器选择小电阻F ；（ 2）根据实验要求可知，滑动变阻器采用分压接法，并且测量电路应与滑动变阻器的左半部分并联；电流表采用外接法；原理图如下；（3）由画出的伏安特性曲线可知， U =0.5V 时，电流 I=0.10A ，则对应的电阻 U 0.5R= ==5Ω；I0.1（4）由 P= U2可知， P 与 U 为二次函数关系，图象开口向上；故甲正确；RP 与 U2，在 R 不变时为正比例关系，由于R 随电压的增大而减小；故丙图正确；【考点】描绘小电珠的伏安特性曲线．.三、本题包括 6 小题，共 55 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．13．如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根长度为l=0.20m 的绝缘轻线把质量为m=0.10kg 、带有正电荷的金属小球悬挂在O 点，小球静止在 B 点时轻线与竖直方向的夹角为θ=37°．现将小球拉至位置A，使轻线水平张紧后由静止释放．g 取 10m/s2，sin37 =0°.60 ，cos37 °=0.80 ．求：（1）小球所受电场力的大小；（2）小球通过最低点 C 时的速度大小；（3）小球通过最低点 C 时轻线对小球的拉力大小．【答案】（ 1）电场力的大小为0.75N，方向水平向右；（2）小球运动通过最低点 C 时的速度大小为1m/s；（3）小球通过最低点 C 时细线对小球的拉力大小为 1.5N．【解析】（ 1）小球受重力mg、电场力 F 和拉力 T，其静止时受力如答图 2 所示．根据共点力平衡条件有：F=mgtan37 °=0.75N（2）设小球到达最低点时的速度为v，小球从水平位置运动到最低点的过程中，根据动能定理有： mgl ﹣ Fl = 1mv22解得： v=2gl (1tan 370 ) =1.0m/s。