2020届北京市密云区高三上学期期末物理试卷

一、多选题

1. 难度：简单

如图为某空间的电场线分布情况，M、N为电场中的两个点，则下列说法正确的是（     ）

A.M点的电场强度大于N点的电场强度

B.M点的电势高于N点的电势

C.把正电荷从M点移到N点的电场力做正功

D.负电荷从N点由静止释放，将沿电场线运动到M点

2. 难度：简单

科学家通过大量研究发现，定义某些物理量时具有一定的相似性。比如在研究电场强度时，在电场中某点放入一个试探电荷，其所受静电力F与其电荷量q的比值反映了电场在该点的性质，叫做电场强度，其定义式为E=。请你判断下列物理量符合这一定义方法的是（      ）

A. B. C. D.

3. 难度：简单

如图（甲）是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图（乙）所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上。变压器原、副线圈的匝数分别为n₁、n₂，电压表为交流电表。当副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。则下列说法正确的是（      ）

A.当开关闭合后，交流电压表示数为5V

B.当开关闭合后，交流电压表示数为2.5V

C.n₁：n₂大于1000

D.n₁：n₂小于1000

4. 难度：简单

某同学为了探究感应电流产生的条件，做了以下实验。如图所示，线圈A通过变阻器和开关连接到直流电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A放在线圈B的里面，当合上开关瞬间，发现电流表指针向右偏了一下后回到中间位置。继续进行下一步操作时，发现指针向左偏转，则这个操作可能是（       ）

A.将电源电压增大 B.将开关断开

C.将线圈A拔出 D.将变阻器滑片向右滑动

二、单选题

5. 难度：简单

某实验小组将灯泡的灯丝p与小灯泡A和B连接在电路中，连接方式如图所示。闭合开关后两小灯泡均正常发光，用酒精灯给灯丝加热，加热时间较短。则下列关于实验现象及其推论原因正确的是（      ）

A.发现小灯泡A变暗、B变亮，原因是灯丝p的电阻变大了

B.发现小灯泡A变亮、B变暗，原因是灯丝p的电阻变小了

C.发现小灯泡A和B都变亮，原因是灯丝p电阻变大了

D.发现小灯泡A和B都变暗，原因是灯丝p的电阻变小了

三、多选题

6. 难度：简单

为了保护环境，减少燃油车的排放，新能源纯电动汽车大量走进千家万户，电动汽车的充电问题变成了热点话题。已知图（甲）是某新能源汽车的铭牌、图（乙）是某充电桩的铭牌。下列关于新能源汽车的说法正确的是（       ）

A.AC表示交流电，DC表示直流电

B.Ah是一种能量单位

C.此充电桩的额定输出功率为7040W

D.利用此充电桩给该汽车充电至少需要的时间约为6.8小时

7. 难度：简单

如图所示，纸面内有半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一束质子在纸面内以相同的速度射向磁场区域，质子的电量为q，质量为m，速度为，则以下说法正确的是（      ）

A.对着圆心入射的质子，其出射方向的反向延长线一定过圆心

B.对着圆心入射的质子，其在磁场中的运动时间最短

C.所有质子都在磁场边缘同一点射出磁场

D.所有质子在磁场中的做圆周运动的半径都相同

8. 难度：简单

如图所示，平行板电容器的AB板水平正对放置，B板接地（电势为0）。在两板间有一带负电液滴恰好静止不动，若A板向下移动，则下列判断正确的是（       ）

A.液滴向下运动 B.液滴仍静止不动

C.静电计指针张角变小 D.此带电液滴电势能不变

9. 难度：简单

如图是研究自感现象的电路，L为自感系数足够大的线圈，R为定值电阻，A₁、A₂为两个完全相同灯泡，则下列说法正确的是（      ）

A.闭合开关时，若电源E有内阻，灯泡A₂将立即变亮，然后稍变暗些，最后稳定

B.闭合开关时，若电源E无内阻，灯泡A₂将立即变亮， 然后稳定

C.闭合开关时，无论电源E是否有内阻，灯泡A₁将逐渐变亮最后稳定

D.开关断开时，若线圈直流电阻等于定值电阻，则灯泡A₂会闪亮一下，然后逐渐熄灭

10. 难度：简单

两个电荷量为q₁、q₂的正负点电荷分别固定在x轴上的O、M两点，在两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中C点的电势最高。下列说法正确的是（      ）

A.

B.A、N两点的电场强度均为零

C.C点的电场强度为零

D.将一正点电荷从D移到N的过程中，电场力先做正功后做负功

四、实验题

11. 难度：简单

已知某灵敏电流计的内阻r_g＝100Ω，满偏电流I_g＝3mA，要把它改装成量程是3V的电压表，应串联一个______Ω的电阻，改装后电压表的内电阻为______Ω。

12. 难度：简单

在“测电源电动势和内电阻”的实验中，有同学设计了甲、乙两套实验方案如图所示，已知电流表内阻和电源内电阻比较接近。

（1）为提高电动势和内电阻的测量精度，你认为_______（填甲或乙）方案更合理。

（2）请根据你认为合理的测量方案完成实物图的连接______。

（3）某同学在实验中测得多组电压和电流值，得到如图所示的电压与电流关系图线

则该电源的电动势E=____________V，内电阻r =____________Ω。

（4）所测得的电源电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比较的情况是：E_测_____E_真；r_测__________r_真。（填“＞”，“＜”或）

五、解答题

13. 难度：简单

如图所示，一个正方形线圈边长a＝0.5m，总电阻为R＝2Ω，当线圈以v＝4m/s的速度匀速通过磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直。若磁场的宽度b>a，如图所示，求：

（1）线圈进入磁场过程中感应电流的大小和方向；

（2）线圈进入磁场瞬间，线框CD边两端的电压U_CD；

（3）线框在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热Q。

14. 难度：简单

已知在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为5.3×10^-11 m。氢原子核与质子所带的电荷量相同，为1.6×10^-19C。电子带负电，所带的电荷量也是1.6×10^-19 C。质子质量为1.67×10^-27 kg，电子质量为9.1×10^-31 k，静电力常量K为9×10⁹ N•m²/C²，万有引力常量G为6.7×10^-11 N•m²/kg²，求：

（1）请估算氢原子核与电子之间的库仑力F_库的数量级；

（2）请估算氢原子核与电子之间的万有引力F_万的数量级；

（3）根据你计算结果说明，研究微观带电粒子的相互作用时是否可以忽略万有引力。

15. 难度：简单

如图所示，竖直放置的两金属板之间加一电压U₁，在其右侧有两个水平正对放置的平行金属极板，板长为L，相距为d，两极板间电压为U₂，从左极板静止释放一带负电粒子，经加速后进入偏转电场，粒子轨迹如图。已知粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子的重力。求：

（1）粒子穿越加速电场获得的速度v₁；

（2）粒子在偏转电场发生的侧位移y；

（3）粒子射出偏转电场时偏转角的正切值tanφ。

16. 难度：简单

对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。如图（甲）所示，水平放置的光滑金属导轨接在电源上，电源内阻及导轨电阻不计。一个匀强磁场垂直向下穿过导轨平面。金属导体棒ab垂直放在导轨上，且与导轨接触良好。

（1）已知金属导轨宽L=0.2m，电源电动势E=3V，磁感应强度B=1T，导体棒ab的电阻为R=6Ω，求闭合开关的瞬间导体棒受到的安培力的大小和方向；

（2）为了研究安培力和洛伦兹力的关系，小强同学从微观角度进行理想化的论证。如图（乙）所示，若导体棒ab的有效长度为l，横截面积为S，设棒内单位体积自由电子数为n，电子电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v。

a．试推导导体棒内电流I的微观表达式；

b．如果导体棒l所受的安培力为F，其中的每个电子受到的洛伦兹力都为，设导体棒l中的自由电子的总个数为N。试证明导体中N个电子受到洛伦兹力的矢量和等于宏观上导体棒所受的安培力，即。

17. 难度：简单

有些物理问题虽然截然不同，但是简化模型的方法却很类似。

（1）法拉第1831年做了一个铜盘实验，如图（甲）所示。使圆盘转动，闭合电路中就有持续电流通过。图乙所示为法拉第铜盘实验的示意图。铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘下半区域位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直，两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。某同学把圆盘C、D间的金属部分简化成一根长为L金属棒，绕C点在垂直于磁场的平面内转动，（如图（丙）所示）。已知磁感应强度为B，圆盘以恒定的角速度ω顺时针旋转，忽略铜质圆盘电阻。已知电子的电荷量为e，不考虑电子间的相互作用。

a．根据电动势的定义，求出金属棒产生的感应电动势E的大小，并指出CD两端电势的高低;

b．由于电子所受洛伦兹力f与离轴O的距离x有关，请根据分析画出f-x图像；

（2）在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。如果把玻璃皿放在磁场中（如图丁所示），请写出通电后电解液的运动情况，并通过理论推导说明该运动与哪些因素有关（至少写出两个因素）。

18. 难度：简单

我们熟知经典回旋加速器如图（甲）所示，带电粒子从M处经狭缝中的高频交流电压加速，进入与盒面垂直的匀强磁场的两个D形盒中做圆周运动，循环往复不断被加速，最终离开加速器。另一种同步加速器，基本原理可以简化为如图（乙）所示模型，带电粒子从M板进入高压缝隙被加速，离开N板时，两板的电荷量均立即变为零，离开N板后，在匀强磁场的导引控制下回旋反复通过加速电场区不断加速，但带电粒子的旋转半径始终保持不变。已知带电粒子A 的电荷量为+q，质量为m，带电粒子第一次进入磁场区时，两种加速器的磁场均为B₀，加速时狭缝间电压大小都恒为U，设带电粒子最初进入狭缝时的初速度为零，不计粒子受到的重力，不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。

（1）求带电粒子A每次经过两种加速器加速场时，动能的增量；

（2）经典回旋加速器与同步加速器在装置上的类似性，源于它们在原理上的类似性。

ａ．经典回旋加速器，带电粒子在不断被加速后，其在磁场中的旋转半径也会不断增加，求加速n次后r_n的大小；

ｂ．同步加速器因其旋转半径R始终保持不变，因此磁场必须周期性递增，请推导B_n的表达式；

（3）请你猜想一下，若带电粒子A与另一种带电粒子B（质量也为m，电荷量为+kq，k为大于1的整数）一起进入两种加速器，请分别说明两种粒子能否同时被加速，如果不能请说明原因，如果能，请推导说明理由。