2020北京朝阳高三期末物理试卷答案逐题解析.pdf

北京新东方中小学全科教育出品 1 2020年北京市朝阳区高三期末物理考试逐题解析年北京市朝阳区高三期末物理考试逐题解析 一一、选择选择题（本题共题（本题共14小题，共小题，共42分）分）1、以下与“1V”相等的是（）A1Nm/C B1J/s C1Tm/s2 D1Wb/C【答案】A【解析】根据=以及=，可得=()，可得1V=1N m/C。2、如图所示，设想在真空环境中将带电导体球靠近不带电的导体。若沿虚线 1 将导体分成左右两部分，这两部分所带电量分别为 Q左、Q右；若沿虚线 2 将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为 Q左、Q右。下列推断正确的是（）AQ左+Q右可能为负 BQ左+Q右一定等于 Q左+Q右 C导体内虚线 1 上各点的场强小于虚线 2 上各点的场强 D导体内虚线 1 上各点的电势小于虚线 2 上各点的电势【答案】B【解析】根据电荷守恒定律，与外界无电荷交换的系统，电荷量代数和始终保持不变，导体刚开始不带电，电荷量代数和为 0，则 Q左+Q右=0。静电场中处于静电平衡状态的导体内部电场强度为 0，导体为等势体，CD 错误。3、四种电场的电场线分布情况如图所示，将一检验电荷分别放在场中 a、b 两点，则该检验电荷在 a、b 两点所受的电场力以及电势能均相同的是（）A甲图中与正点电荷等距离的 a、b 两点 B乙图中等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的 a、b 两点 北京新东方中小学全科教育出品 2 C丙图中等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的 a、b 两点 D丁图中某非匀强电场中同一条电场线上的 a、b 两点【答案】B【解析】电场线切向方向代表电场强度方向，甲、丙中 a，b 点电场强度方向不同，则检验电荷在 a，b 点所受电场力方向不同；沿着电场线电势降低，丁图中 a 点电势高于b 点电势，则检验电荷在 a，b 点电势能不等。图乙中 a，b 点电场强度相同，电势相等，则检验电荷在 a，b 点电场力与电势能均相同。4、小明同学探究楞次定律的实验装置如图所示，下列说法正确的是（）A若线圈导线的绕向未知，对探究楞次定律没有影响 B磁铁匀速向上远离线圈，闭合回路中不会产生感应电流 C感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反【答案】C【解析】感应电流方向与线圈导线绕向有关，因此对探究楞次定律有影响；磁铁匀速向上远离线圈中，闭合电路的磁通量也会发生变化，会产生感应电流；感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，可能相反。感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量变化。5、磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板 A、B 和电阻 R 连接，A、B 之间有很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含大量正、负带电粒子）以速度 v 喷入磁场，A、B 两板间便产生电压，成为电源的两个电极。下列判断正确的是（）AA 板为电源的正极 BA、B 两板间的电压等于电源的电动势 C两板间非静电力对等离子体做功，使电路获得电能 D若增加两板间的正对面积，则电源的电动势会增加 北京新东方中小学全科教育出品 3 【答案】C【解析】分析等离子体中的正负离子，根据左手定则可知：正离子向下偏转、负离子向上偏转，故 A 板为负极，B 板为正极。A 错误；电路接通时，AB 间电压=1123，故 B 错误；电源依靠非静电力做功，使其他形式的能转化为电能，故 C 正确；电动势=，与极板正对面积无关，D 错误。6、如图所示，平行班电容器极板与水平面成 角放置，充电后与电源断开。有一质量为 m、电荷量为 q 的小球，从极板左侧沿水平方向飞入电场并沿直线飞出。下列推断正确的是（）A小球做匀速直线运动 B仅使小球的电荷量加倍，小球依然做直线运动 C仅使板间距加倍，小球依然做直线运动 D仅使电容器转至水平，小球依然做直线运动【答案】C【解析】小球沿直线运动，所以合外力与初速度方向应相同，受力分析如图所示：小球做匀加速直线运动，故 A 错误；若使 q 加倍，则电场力 Eq 加倍，此时合外力不水平向右，小球将做曲线运动，故 B 错误；由于题目中电容器充电后与电源断开，其间电场强度=89:;mg，将电容器旋转到水平方向后，Eq 旋转到竖直向上，合外力竖直向上，小球做类平抛运动，故 D 错误。7、A、B 是两个完全相同的电热器，A、B 分别通以图甲、乙所示的交变电路。则（）mEF北京新东方中小学全科教育出品 4 A通过 A、B 两电热器的电流有效值之比为 IA：IB=3：4 B 通过 A、B 两电热器的电流有效值之比为 IA：IB=3：22 CA、B 两电热器的电功率之比为 PA：PB=3：2 DA、B 两电热器的电功率之比为 PA：PB=5：4【答案】D【解析】电流 A 的有效值满足AB=EBFB+（HIB）BFB，消去 R 和 T 可知，A=JKLE 电流 B 的有效值M=BBE 故 A、B 错误；电功率 A、B 满足：A=AB，M=MB，故A:M=5:4，故选 D 8、在光滑水平面上，细绳的一端栓一带正电的小球，小球绕细绳的另一端 O 沿顺时针做匀速圆周运动，水平面处于竖直向下的足够大的匀强磁场中，如图所示（俯视）。某时刻细绳突然断裂，则下列推断正确的是（）A小球将离圆心 O 越来越远，且速率越来越小 B小球将离圆心 O 越来越远，且速率保持不变 C小球将做匀速圆周运动，运动周期与绳断前的周期一定相等 D小球将做匀速圆周运动，运动半径与绳断前的半径可能相等【答案】D【解析】绳突然断裂后，小球将在洛伦兹力的作用下，作逆时针方向的匀速圆周运动，所以它到 O 的距离，先增大后减小、再增大再减小（循环下去）故 A、B 错误；绳断前，小球运动半径满足 =TU3；绳断后，小球运动半径满足=TU3；其中 v 大小相等，F 与 qvB 大小关系未知，故 r 可能相等也可能不等，D 正确；北京新东方中小学全科教育出品 5 周期=B93T，绳断前后，v 相等，r 未知，周期 T 关系未知，故 C 错误。9、大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，下图为其原理简图。竖直平面内闭合线圈abcd 固定不动，磁铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁以 10 rad/s 的角速度匀速转动，且图示时刻 N 级正向里转，现以图示时刻为计时起点，则下列推断正确的是（）A该发电机产生的交流电频率是 10Hz Bt=0 时线圈中的电流方向为 abcda Ct=0.5s 时线圈中的电流方向发生变化 Dt=5s 时线圈中的电流最小【答案】B【解析】A 项：=WB9=5，A 错；B 项：N 向里转时，线圈内磁通量向里增大，根据楞次定律，感应电流方向为 abcd，B正确；C 项：=0.5时条形磁铁旋转角度 =5，线圈中磁通量为零，此时感应电动势最大，感应电流最大，电流方向没有发生变化，C 错；D 项：=5时条形磁铁旋转角度 =50，线圈中磁通量为零，此时感应电动势最大，感应电流最大，D 错；综上，本题选 B.10、汽车蓄电池供电的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关 S 闭合，启动系统的电动机工作，车灯亮度会有明显变化；当汽车启动之后，开关 S 断开，启动系统的电动机停止工作，车灯亮度恢复正常。则汽车启动时（）A电源的效率减小 北京新东方中小学全科教育出品 6 B车灯一定变亮 C电动机的输出功率等于电源输出功率减去两灯的功率 D若灯 L1不亮灯 L2亮，可能是由于 L1灯短路所致【答案】A【解析】汽车启动时闭合 S，电动机并联到电路，则有：A 项：外电路电阻减小，电源效率减小，A 正确；B 项：外阻减小则总电阻减小，总电流增大，内压增大，路端电压减小，即车灯两端电压减小，车灯变暗，B 错；C 项：电动机还有热损耗，C 错；D 项：La短路则LB中没有电流，LB也不会亮，故应为La断路，D 错；综上，本题选 A.11、利用电场可以使带电粒子的运动方向发生改变。现使一群电荷量相同、质量不同的带电粒子同时沿同一方向垂直射入同一匀强电场，经相同时间速度的偏转角相同，不计粒子重力及粒子间的相互作用，则它们在进入电场时一定具有相同的（）A动能 B动量 C加速度 D速度【答案】B【解析】设经时间 t 后粒子速度偏转角均为，则=efTI，由于=)gh，则有=efTI=)gfhTI 由于射入同一匀强电场，则 E 相同，即若经相同时间速度的偏转角相同，则它们在进入电场时一定具有相同的动量。综上，本题选 B.12、有些仪器在使用时对电流非常敏感，需要对电流做精细的调节，常用两个阻值不同的变阻器来完成调节，一个做粗调另一个做微调。有两种电路如图甲、乙所示，分别将R1、R2两个变阻器按不同连接方式接入电路，R1的最大阻值较大，R2的最大阻值较小。北京新东方中小学全科教育出品 7 则（）A图甲和图乙所示的电路都用 R1做粗调 B图甲和图乙所示的电路都用 R2做粗调 C图甲所示的电路用 R1做粗调，图乙所示的电路用 R2做粗调 D图甲所示的电路用 R2做粗调，图乙所示的电路用 R1做粗调【答案】C【解析】两电阻串联，总电阻为两阻值之和，接近大电阻，所以用大电阻做粗调；两电阻并联，总电阻比任一支路电阻阻值都小，接近小电阻，所以用小电阻做粗调。综上，本题选 C.13、小红将量程为 00.6A 的电流表（表盘刻度共有 30 个小格），按照图示电路改装成较大量程的安培表，其中 R1和 R2阻值相等，都等于改装前电流表内阻的a8。则（）A将 1、2 接入电路时，安培表每一小格表示 0.12A B将 1、2 接入电路时，安培表每一小格表示 0.08A C将 1、3 接入电路时，安培表每一小格表示 0.12A D将 1、3 接入电路时，安培表每一小格表示 0.08A【答案】A【解析】当连接 1、3 时，电表与两个电阻串联的总阻值相连，此时下方支路电阻为上方电表阻值的一半，因此量程为电表量程的 3 倍，即 0.18A，每个小格代表 0.006A。当连接 1、2 时，一个支路为电表与电 R2相连，此时的电阻为K18。而另一分流支路只有北京新东方中小学全科教育出品 8 18，因此量程为电表量程 6 倍，即 3.6A，每小格代表 0.12A。14、物理课上老师做了这样一个实验，将一平整且厚度均匀的铜板固定在绝缘支架上，将一质量为 m 的永磁体放置在铜板的上端，t=0 时刻给永磁体一沿斜面向下的瞬时冲量，永磁体将沿斜面向下运动，如图甲所示。若永磁体下滑过程中所受的摩擦力 f 大小不变，且 fmgsin（式中 为铜板与水平面的夹角）。取地面为重力势能的零势能面。则图乙中关于永磁体下滑过程中速度 v、动能 Ek、重力势能 Ep、机械能 E 随时间 t 变化的图像一定错误的是（）【答案】C【解析】由于电磁感应涡流的作用于摩擦的作用，永磁体在下滑的过程中，会受到阻碍。由于重力分力大于摩擦力，不考虑电磁感应，永磁体的趋势为加速下滑。电磁感应会阻碍这趋势，因此可能呈现先加速后匀速或者直接匀速下滑，而不可能完全阻止这一下滑过程，因此不会停下，会一直下落到地面，最终重力势能为零。二、实验题（本题共二、实验题（本题共2小题，共小题，共18分）分）15、在“测定金属的电阻率”的实验中，所用测量仪器均已校准。（1）用刻度尺和螺旋测微器分别测量金属丝的长度和直径，某次测量结果如图所示，在此次测量中该金属丝的长度为_cm,直径为_mm。北京新东方中小学全科教育出品 9 （2）已知待测金属丝的电阻值 Rx约为 5。可供选择的器材有：电源 E：电动势 3V，内阻约 1 电流表 A1：量程 00.6A，内阻约为 0.125 电流表 A2：量程 03A，内阻约为 0.025 电压表 V1：量程 03V，内阻约 3k 电压表 V2：量程 015V，内阻约 15k 滑动变阻器 R1：最大阻值 5，允许最大电流 2A 滑动变阻器 R2：最大阻值 1000，允许最大电流 0.6A 开关一个，导线若干。在上述器材中，应该选用的电流表是_，应该选用的电压表是_。若想尽量多测几组数据，应该选用的滑动变阻器是_（填写仪器的字母代号）（3）用所选的器材，在答题纸对应的方框中画出电路图。（4）关于本实验的误差，下列说法正确的是_。A对金属丝的直径多次测量求平均值，可消除误差 B由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 北京新东方中小学全科教育出品 10 C利用电流 I 随电压 U 的变化图线求 Rx可减小偶然误差【答案】（1）49.39cm（49.38 cm49.40 cm）；0.384mm（0.3830.385 mm）（2）A1、V1、R1（3）如图（4）C【解析】（1）刻度尺读数，需要估读一位；螺旋测微仪读数为：0+38.4 0.01=0.384mm（2）因为电源电动势为 3v，所以电压表选 3V 即可。电阻约为 5，电路中最大电流约为 0.6A，故选 A1。题目中为多测几组数据，测量范围大，所以滑动变阻器选小阻，并采用分压式接法（3）由题意可知，Rx约为5，1n1o1q1n，所以，电阻为小电阻，采用外接法。题目中为多测几组数据，测量范围大，所以滑动变阻器选小组，并采用分压式接法（4）A、误差可以减少，无法消除 B、电表内阻引起的误差，属于系统误差 C、利用图像变化，可以减少误差。16、某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。（1）下列说法正确的是_ 北京新东方中小学全科教育出品 11 A为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压档”C可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 D测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量 E变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈 F变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用（2）如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是_ A与变压器未通电时相比，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力 B若仅增加原线圈绕制的匝数，小灯泡的亮度将保持不变 C若仅增加副线圈绕制的匝数，学生电源的过载指示灯可能会亮起（3）理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素；并证明：理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即rsrU=tstU【答案】（1）CDF（2）AC（3）见解析【解析】（1）A、因为通过实验可知，电压与匝数成正比，所以为了保证实验安全，副线圈的匝数应小于原线圈匝数，A 错误 B、变压器采用交流电，因此测量电压时，也需要利用交流电档，B 错误 北京新东方中小学全科教育出品 12 C、控制变量法，保证原线圈电压、匝数不变，研究副线圈匝数对副线圈电压影响，C 正确。D、为保证实验安全，先用最大的量程测试，大致确定电压后再选适当量程，D 正确 E、铁芯的作用不是导电，而是起到传递磁场的作用，E 错误，F 正确（2）A、通电后，环绕线圈会形成磁场，可以等效为条形磁铁，吸引横条铁芯，所以通电时取下铁芯更费力 A 正确 B、增加原线圈匝数，原线圈电压不变，副线圈电压减小，灯泡变暗 C、增加副线圈匝数，副线圈电压增加，灯泡变亮（3）需要忽略磁场漏磁情况、导线放热、铁芯放热等因素，在理想变压器情况下，磁场不漏磁，原副线圈磁通量相等，磁通量变化率相等。a=avw B=Bvw a：B=a：B 又因为，不计线圈内阻，a=a B=B 所以a：B =a：B 17、质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理简图如图所示。容器 A 中有电荷量均为+q、质量不同的两种粒子，他们从小孔 S1不断飘入电压为 U 的加速电场（不计粒子的初速度），并沿直线从小孔 S2（S1与 S2连线与磁场边界垂直）进入磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，最后打在照相底片 D 上，形成 a、b 两条“质谱线”。已知打在 a 处的粒子质量为。不计粒子重力及粒子间的相互作用。（1）求打在 a 处的粒子刚进入磁场时的速率；（2）求 S2距 a 处的距离e；（3）若 S2距 b 处的距离为x，且x=2e，求打在 b 处粒子的质量x（用 m 表示）。北京新东方中小学全科教育出品 13 【解析】（1）根据动能定理=aBB 得=JB)rh（2）=hTU1 e=2 联立可得：e=BMJBhr)（3）e:x=:yx=1:2 则：x=2 18、如图所示，在水平向右的匀强电场中，一根不可伸长的细线一端固定于 O 点，另一端悬挂一质量为 m 的带正电的小球。现将小球向右拉至与悬点 O 等高的 A 点，由静止释放。小球向左最远能摆到与竖直方向夹角为 的 B 点。已知小球所带的电荷量为 q0，细线的长度为 L。（1）求小球从 A 点摆到 B 点的过程中重力所做的功 W；（2）求 A、B 两点的电势差 UAB及场强的大小 E；（3）电势差的定义方式有两种：第一种是指电场中两点间电势的差值，即z=z，式中和分别为电场中 C、D 两点的电势；第二种是利用比值法定义，即z=)，式中 q 为检验电荷的电荷量，WCD为检验电荷在电场中从 C 点移动到 D 点过程中电场力所做的功。请你证明这两种定义方式的统一性。【解析】（1）=（2）根据动能定理+AM=0 则AM=h)由于该电场为匀强电场，则有=|ro2t|=h)(a2t)（3）由于z=(z)=z 则z=)=gg)=z 则统一性得证。19、某研学小组设计了一个辅助列车进站时快速刹车的方案。如图所示，在站台轨道下方埋一励磁线圈，通电后形成竖直方向的磁场（可视为匀强磁场）。在车身下方固定一CjDj北京新东方中小学全科教育出品 14 矩形线框，利用线框进入磁场所受的安培力，辅助列车快速刹车。已知列车的总质量为 m，车身长为 s，线框的短边 ab 和 cd 分别安装在车头和车尾，长度均为 L（L 小于匀强磁场的宽度），整个线框的电阻为 R。站台轨道上匀强磁场区域足够长（大于车长 s），车头进入磁场瞬间的速度为 v0，假设列车停止前受铁轨及空气阻力的合力恒为 f。已知磁感应强度的大小为 B，车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。（1）求列车车头刚进入磁场瞬间线框中的电流大小 I 和列车的加速度大小 a；（2）求列车从车头进入磁场到停止所用的时间 t；（3）请你评价该方案的优点和缺点。（优、缺点至少各写一条）【解析】（1）=E =g1=M“I1 =MH2”h=MhM“I1+”h=MUU“Ih1+”h （2）根据动量定理：+MUU“1=0 E +MUU=1=E +MUU=1=E t=h“IUU”（3）优点：刹车快 缺点：维持强磁场需要消耗大量电能 20、磁学的研究经历了磁荷观点和电流观点的发展历程。（1）早期磁学的研究认为磁性源于磁荷，即磁铁 N 极上聚集着正磁荷，S 极上聚集着负磁荷（磁荷与我们熟悉的电荷相对应）。类似两电荷间的电场力，米歇尔和库伦通过北京新东方中小学全科教育出品 15 实验测出了两磁极间的作用力=hsU3U，其中 p1和 p2表示两点磁荷的磁荷量，r 是真空中两点磁荷间的距离，Km为常量。请类比电场强度的定义方法写出磁场强度 H 的大小及方向的定义；并求出在真空中磁荷量 P0的正点磁荷的磁场中，距该点磁荷为 R1处的磁场强度大小 H1。（2）安培分子电流假说开启了近代磁学，认为磁性源于运动的电荷，科学的发展证实了分子电流由原子内部电子的运动形成。毕奥、萨伐尔等人得出了研究结论：半径为 Rx、电流为 Ix的环形电流中心处的磁感应强度大小=H 1，其中 Kn为已知常量。A设氢原子和外电子绕核做圆周运动的轨道半径为 r，电子质量为 m，电荷量为 e，静电力常量为 k，求该“分子电流”在圆心处的磁感应强度大小 B1 B有人用电流观点解释地磁成因：在地球内部的古登堡面附近集结着绕地轴转动的管状电子群，转动的角速度为，该电子群形成的电流产生了地磁场。如图所示，为简化问题，假设古登堡面的半径为 R，电子均匀分布在距地心 R、直径为 d 的管道内，且d R。试证明：此管状电子群在地心处产生的磁感应强度大小 B2。【解析】（1）H=U=sU3UU=s3U 方向为正磁荷的受力方向 a=I1sU（2）:U3U=B9FB T=2J I=)f=F=UB93J:h3 a=t(=tB2J=tB2B-（3）单位长度电子数量为 n 个 北京新东方中小学全科教育出品 16 I=B91tF=B91tU=B=:H1=:1tW1=t B 得证