2014-2015年北京海淀区高三上学期期末考试物理试题及答案

2014-2015年北京海淀区高三上学期期末考试物理一、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 ．14FB ．12FC ．2 FD ．4F2．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 =Fq适用于任何静电场B ．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 IL 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 IL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力的方向相同3．在如图1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R 1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4．如图2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S ，则C 变小，θ变大；B ．保持d 不变，减小S ，则C 变大，θ变大C ．保持S 不变，增大d ，则C 变小，θ变大D ．保持S 不变，增大d ，则C 变大，θ变大5．如图3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φa 、φb 、φc 分别表示a 、b 、c 三点的电势，用E a 、E b 、E c 分别表示a 、b 、c 三点的场强大小。

根据上述条件所做出的下列判断中一定正确的是A ．E a = E b = E cB ．E a ＞E b ＞E cR 2 E A图1R 3V R 1SP 图3ab c图2C ．φa –φb =φb –φcD ．φa ＞φb ＞φc6．如图4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4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。

则在图5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7．如图6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6乙所示的正弦交流电，副线圈通过电流表与负载电阻R 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 V8．如图7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R 1，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9．如图8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9所示，D 1和D 2是两Bt0 432 1图4 B i 甲乙图5AB C Dit1 2 34 i t1 234 it0 1 23 4i t12 34 u图6123u/V0-2202t/10-2s乙2202R甲VA图7R R 1LA 1A 2ES O CABM N图8狭缝SD 2D 1接交变电源CAA —V —ΩΩV ～－～图10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D 2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21vB ．能使原来静止的质子获得的动能为41E 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2：1二、本题共2小题，共15分。

11．（6分）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”）12．（9分）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0.1Ω）D ．直流电压表0~3V （内阻约为3k Ω）E ．滑动变阻器100Ω，0.5AabF ．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11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12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13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”）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．（8分）如图14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/s 2，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。

OlECAθB图14U /V0.201.0 0.51.52.00.05 0.10 0.15图120.25 I /A2.5 图13PUP UOPOU2U2OP甲乙丙丁O14．（8分）如图15所示，两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L 。

一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于匀强磁场中。

金属杆ab 中通有大小为I 的电流。

已知重力加速度为g 。

（1）若匀强磁场方向垂直斜面向下，且不计金属杆ab 和导轨之间的摩擦，金属杆ab 静止在轨道上，求磁感应强度的大小；（2）若金属杆ab 静止在轨道上面，且对轨道的压力恰好为零。

试说明磁感应强度大小和方向应满足什么条件；（3）若匀强磁场方向垂直斜面向下，金属杆ab 与导轨之间的动摩擦因数为μ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

欲使金属杆ab 静止，则磁感应强度的最大值是多大。

15．（9分）如图16所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd 的边长ab=cd=50cm ，bc=ad=20cm ，匝数n=100，线圈的总电阻r=0.20Ω，线圈在磁感强度B=0.050T 的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO ˊ匀速转动，角速度ω＝100πrad/s 。

线圈两端通过电刷E 、F 与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接。

计算时π取3。

（1）从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；（2）求此发电机在上述工作状态下的输出功率；（3）求从线圈经过中性面开始计时，经过41周期时间通过电阻R 的电荷量。

图15θPNbaQM图16NA abc d O'OFERS16．（10分）汤姆孙用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图17所示，真空管内的阴极K 发出的电子经加速电压加速后，穿过A'中心的小孔沿中心线O 1O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P 和P'间的区域，极板间距为d 。