海淀區2024-2025學年第一學期期末練習高三物理2025.01本試卷共8頁，100分。考試時長90分鐘。考生務必將答案答在答題紙上，在試卷上作答無效。考試結束后，將本試卷和答題紙一并交回。第一部分本部分共10題，每題3分，共30分。在每題給出的四個選項中，有的題只有一個選項是正確的，有的題有多個選項是正確的。全部選對的得3分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分。把正確的答案填涂在答題紙上。1.將一面積為的單匝矩形線框置于豎直向上的勻強磁場中。已知磁感應強度大小為，線框與豎直方向夾角為，如圖所示。通過該矩形線框的磁通量為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【詳解】由題圖可知通過該矩形線框的磁通量為故選C。2.有一束電子流沿x軸的正方向高速運動，如圖所示，電子流在z軸上的P點處所產生的磁場方向沿()A.y軸正方向 B.y軸負方向C.z軸正方向 D.z軸負方向【答案】A【解析】【詳解】電子流沿x軸正方向運動，形成的電流方向沿x軸負方向，根據安培定則可知，電子流在z軸上的P點處所產生的磁場方向是沿y軸正方向，故A正確．【點睛】安培定則是判斷電流方向與磁場方向間關系的規則，要熟練掌握．要注意電流方向與負電荷定向運動方向相反．3.圖中虛線表示某靜電場的等勢面。、兩點的電場強度大小分別為、，一個帶負電的粒子在、兩點的電勢能分別為、。下列判斷正確的是（）A. B. C. D.【答案】BC【解析】【詳解】AB．等差等勢面越密的地方電場強度越大，故，A錯誤，B正確；CD．由題圖可知，負電荷在電勢低的地方電勢能大，故，C正確，D錯誤。故選BC。4.用如圖所示的裝置做“探究影響感應電流方向的因素”實驗。線圈A通過滑動變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端連接到電流表上，把線圈A裝在線圈B的里面。某同學在實驗操作中發現，開關閉合瞬間，電流表指針向左偏轉。關于本實驗，下列說法正確的是（）A.開關斷開瞬間，電流表指針向右偏轉B.為判斷感應電流的磁場方向，需要記錄感應電流的大小C.為判斷感應電流的磁場方向，需確定線圈導線的繞向D.感應電流的方向與滑動變阻器滑片的滑動快慢有關【答案】AC【解析】【詳解】A．開關閉合瞬間，穿過線圈B的磁通量增加，電流表指針向左偏轉；開關斷開瞬間，穿過線圈B的磁通量減少，根據楞次定律，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，感應電流方向與開關閉合瞬間相反，所以電流表指針應向右偏轉，故A正確；B．判斷感應電流的磁場方向，依據楞次定律，與感應電流的大小無關，故B錯誤；C．要判斷感應電流的磁場方向，需要知道線圈B的繞向，這樣才能根據安培定則確定感應電流的方向，故C正確；D．感應電流的方向取決于磁通量的變化情況，而不是滑動變阻器滑片的滑動快慢，滑動變阻器滑片的滑動快慢影響感應電流的大小，故D錯誤。故選AC。5.圖是理想變壓器的示意圖，原線圈與220V正弦式交流電源連接，副線圈通過導線與用電器連接。輸電線的總電阻用R0表示，變阻器R代表用電器。已知原、副線圈的匝數之比為n:1。下列說法正確的是（）A.原線圈輸入電流與副線圈中的電流之比為n:1B.原線圈輸入電壓與副線圈輸出電壓之比為n:1C.當變阻器R的阻值減小時，副線圈中電流隨之減小D.當變阻器R的阻值減小時，原線圈的輸入功率隨之增大【答案】BD【解析】【詳解】AB．根據原副線圈電壓、電流與匝數的關系可得，故A錯誤，B正確；CD．由于，當變阻器R的阻值減小時，U2不變，I2變大，I1變大，原線圈的輸入功率隨之增大，故C錯誤，D正確。故選BD。6.鋰離子電池主要依靠鋰離子（Li+）在正極和負極之間移動來工作。圖為鋰電池原理的示意圖，某過程中鋰離子從電池正極脫嵌，通過膈膜嵌入負極材料的微孔中。下列說法正確的是（）A.鋰電池儲存的能量可以用mA?h作單位B.圖示過程中，鋰電池內部電流由負極流向正極C.圖示過程表示鋰電池正在充電D.圖示過程中，電池內部電場對鋰離子的靜電力做負功，將其他形式能轉化為電能【答案】C【解析】【詳解】A．在電池中mA?h表示電荷量的單位，不是能量單位，故A錯誤；BC．由于鋰離子從電池正極脫嵌，通過膈膜嵌入負極材料的微孔中，則其形成的電流方向為從正極到負極，即電池內部電流方向從正極到負極，則鋰電池正在充電，故B錯誤，C正確；D．圖示過程中，電池內部電場對鋰離子的靜電力做正功，將其他形式能轉化為電能，故D錯誤。故選C。7.如圖所示，間距為的水平型導體框置于豎直向下的勻強磁場中，型導體框左端連接一阻值為的電阻。將一質量為、電阻為的導體棒靜置于導體框上。從某時刻開始，對導體棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿導體框向右運動，經過時間，導體棒恰好運動至圖中虛線位置，此時速度大小為。已知磁感應強度大小為，不計導體框的電阻、導體棒與框間的摩擦。在此過程中（）A.導體棒中感應電流的方向為B.導體棒的平均速度大小為C.通過電阻的電荷量為D.電阻上消耗的電能為【答案】AC【解析】【詳解】A．根據右手定則可知，導體棒中感應電流的方向為，故A正確；B．若導體棒是做初速度為零的勻加速直線運動，則這段時間的平均速度大小為；而實際對導體棒受力分析，可知導體棒，受到水平向右的恒力F和水平向左的安培力，根據牛頓第二定律有又，聯立解得可知隨著速度的增大，導體棒做加速度不斷減少的加速運動。作出初速度為零的勻加速直線運動的v-t圖像（圖中實線）和初速度為零且加速度不斷減少的變加速直線運動的v-t圖像（圖中虛線），如圖所示由圖可知，在相同的時間內虛線與時間軸圍成的面積大于實線與時間軸圍成的面積，故該運動在時間t內的平均速度大于，故B錯誤；C．對導體棒，根據動量定理有又電量為聯立解得故C正確；D．由題意分析，可知整過程電流是由零逐漸增大，當速度為v時，回路中的電流為，為這段時間的最大值，并不是整個過程的電流，根據焦耳定律可知，公式中的I為整個過程的電流，故不能這個公式來計算R產生的熱量，故D錯誤。故選AC。8.如圖甲所示的電路中，是可調電阻，是定值電阻，電源內阻不計。實驗時調節的阻值，得到若干組電壓和電流的數據，用這些數據在坐標紙上描點、擬合，作出的圖線如圖乙所示。電壓表和電流表均可視為理想電表。下列說法正確的是（）A.定值電阻B.電源電動勢C.當干路電流為時，可調電阻D.可調電阻上消耗的最大功率為【答案】BD【解析】【詳解】AB．根據閉合電路歐姆定律可得由圖乙可知，當時，；當時，代入這兩組數據，解得，故A錯誤，B正確；C．當干路電流為時，由圖乙可知此時兩端的電壓為此時可調電阻的阻值為故C錯誤；D．可調電阻上消耗的功率為由數學關系可知，當，即當時，可調電阻上消耗的功率最大，此時為故D正確。故選BD9.如圖所示，將某種均勻電介質插入帶電平行板電容器的極板A和極板B之間，本來正、負電荷中心重合的分子，在兩極板間電場的作用下，其正電荷中心與負電荷中心分離，在電介質左、右表面出現凈剩電荷。電容器極板上所帶電荷量保持不變。下列說法正確的是（）A.平行板電容器的極板A帶正電B.插入電介質后，兩極板間的電場強度比無該電介質時小C.插入電介質會使電容器的電容增大D.插入電介質的過程中，靜電力對電介質不做功【答案】BC【解析】【詳解】A．由題圖電介質左、右表面出現凈剩電荷的正、負可知，平行板電容器極板間的場強向左，則極板B帶正電，極板A帶負電，故A錯誤；BC．根據，可知插入電介質會使電容器的電容增大；由于電容器極板上所帶電荷量保持不變，根據可知，兩極板間的電勢差減小，根據可知，插入電介質后，兩極板間的電場強度比無該電介質時小，故BC正確；D．插入電介質的過程中，靜電力對電介質中的正、負電荷都做正功，故D錯誤。故選BC。10.為了測定某沿水平方向的勻強磁場的磁感應強度（遠大于地磁場的磁感應強度），某同學在北京地區利用如圖所示裝置進行了如下操作：①在水平地面放置的靈敏電子秤的絕緣托盤上，沿東西方向放置一根金屬直桿，桿的兩端與外電源相連（圖中未畫出）；②在桿內通以沿方向、大小為的恒定電流后，繞點沿逆時針改變桿的擺放角度，俯視圖如圖甲所示；③測量桿與正東方向的夾角及對應的電子秤示數，繪制出圖乙所示的圖線，圖線上的最大值和最小值分別為和對應的角度為。已知桿的長度為、重力加速度為，下列說法正確的是（）A.金屬直桿的質量為B.待測磁場的方向與正東方向的夾角為C.待測磁場的磁感應強度大小為D.若考慮地磁場，通過該方法測得的磁感應強度偏小【答案】CD【解析】【詳解】B．由題意可知，當OA與正東方向的夾角為θ1時受安培力最大，可知該位置直導線與磁場方向垂直，即待測磁場的方向與正東方向的夾角為，選項B錯誤；A．當電子秤讀數最小時，直導線與磁場垂直且受安培力方向向上，則此時電子秤的讀數小于金屬桿的重力，即金屬直桿的質量小于，選項A錯誤；C．由題意可知，解得待測磁場的磁感應強度大小為選項C正確；D．因該磁場方向為南偏東θ1方向，若考慮地磁場，因地磁場有正北方向，兩個磁場夾角為銳角，合磁場的磁感應強度小于待測磁場的磁感應強度，則通過該方法測得的磁感應強度偏小，選項D正確。故選CD。第二部分本部分共8題，共70分。11.某同學借助電流傳感器和電壓傳感器，利用如圖所示電路觀察電容器的充、放電現象。實驗時，先將開關S與1端相連，待電路穩定后，將開關S擲向2端，傳感器將信息傳入計算機。（1）將開關S與1端相連，觀察到的電流、電壓隨時間變化的圖線、圖線，可能是圖中的___________。A. B. C.（2）該同學進一步研究影響電容器充電所用時間的因素。改變電路中的可調電阻的阻值、電容器的電容，測量從充電開始至電壓達到穩定所用時間。表中為該同學得到的部分實驗數據。依據表中數據，能初步得出結論：僅增大電容器的電容，電容器充電用時變___________；僅增大可調電阻的阻值，電容器充電用時變___________。（選填“長”或“短”）電源電動勢電容電阻充電用時6.0220050.396.01500051.236.015000101.786.015000152.246.02200051.44（3）待電路穩定后，將開關S擲向2端，研究電容器放電規律。可調電阻阻值為時，圖線如圖所示。保持電源、電容器不變，在圖中，定性畫出可調電阻阻值為時的圖線________。【答案】（1）C（2）①.長②.長（3）【解析】【小問1詳解】將開關S與1端相連，給電容器充電，則充電電流逐漸減小為零，電容器極板上所帶電荷量逐漸增多，兩極板之間的電壓逐漸增大。故選C。【小問2詳解】[1][2]根據表格數據可知僅增大電容器的電容，電容器充電用時變長；增大可調電阻的阻值，電容器充電用時變

長。【小問3詳解】因為，所以電容器的放電時間變長開始放電時的電流變小，電容器所帶電荷量不變，即i-t圖像與坐標軸所圍面積不變，如下圖虛線所示12.某實驗小組的同學用銅片、鋁片和自來水制作成自來水電池。為了測量電池的電動勢和內阻，他們用數字電壓表（內阻約）、電阻箱以及開關與該電池連接成電路進行實驗。（1）若電壓表內阻未知，應該選擇的實驗電路是圖中的___________。（選填“甲”或“乙”）（2）按照圖設計的電路圖連接電路后，調節電阻箱接入電路的阻值，并同時記錄數字電壓表的讀數。以為縱坐標、為橫坐標，建立直角坐標系，描出數據點，擬合得到圖所示的圖線。由此可以求得電池的電動勢___________，內阻___________（結果保留兩位有效數字）（3）兩位同學用圖所示電路測量電池的電動勢和內阻。其中一位同學用內阻為的靈敏電流計測得電池的電動勢和內阻。另一位同學更換內阻為，但和的精確值均未知）的靈敏電流計完成實驗，測得電動勢和內阻。從理論上分析，兩組電動勢和內阻測量值的大小關系：___________，___________。（選填“>”“<”或“=”）【答案】（1）甲（2）①.1.0②.80（3）①.=②.<【解析】【小問1詳解】電壓表內阻未知，那么乙電路中的電流無法知道，僅知道電壓無法測量電源電動勢與內阻，因此應該選擇的實驗電路是圖中的甲。【小問2詳解】[1][2]根據閉合電路歐姆定律得所以所以圖像的斜率圖像的縱截距為解得E=1.0V，【小問3詳解】[1][2]靈敏電流計與變阻箱串聯，變阻箱兩端電壓已知，靈敏電流計的電流為流過電源的電流，因此采用這種方法測量的電源電動勢沒有系統誤差，即電源內阻測量值為電源的內阻與靈敏電流計內阻之和，所以13.如圖所示，有兩個相同的平行金屬極板水平正對放置，為平行于極板的中線。兩極板間的距離為，極板長度為，兩極板間的電壓為一質量為、電荷量為的帶正電粒子以初速度沿射入電場，并從另一側射出，兩極板間的電場可看作勻強電場。不計帶電粒子的重力。求：（1）粒子在兩極板間的飛行時間；（2）粒子在電場中運動的加速度大小；（3）射出電場時粒子偏離的距離。【答案】（1）（2）（3）【解析】【小問1詳解】在平行極板方向，粒子做勻速直線運動在兩極板間飛行時間【小問2詳解】根據電勢差與場強的關系粒子受到電場力大小粒子在電場中的加速度大小解得【小問3詳解】在垂直于極板方向，粒子做初速度為0、加速度為的勻加速直線運動，運動時間為，粒子射出電場時偏離的距離可得14.某種質譜儀的工作原理如圖所示，I區為粒子加速器；II區為速度選擇器，在兩平行導體板之間有方向相互垂直的勻強電場和勻強磁場，磁場的方向垂直紙面向里，磁感應強度大小為，電場強度大小為；III區為偏轉分離器，磁場的方向垂直紙面向外，磁感應強度大小為。電荷量為的粒子從電離室A中飄出（初速度不計），經I區電場加速后，該粒子通過速度選擇器并從狹縫進入偏轉分離器，運動半個圓周后打在照相底片上的處被吸收形成譜線，測得到的距離為。（1）判斷II區中勻強電場的方向、粒子的電性；（2）求粒子做勻速圓周運動的速度大小；（3）求粒子的質量。【答案】（1）勻強電場的方向為垂直于極板向左，帶正電（2）（3）【解析】【小問1詳解】粒子射入III區偏轉分離器時，向左偏轉，根據左手定則可得，粒子帶正電。則粒子在II區為速度選擇器中，受到洛倫茲力和電場力。能通過速度選擇器的粒子受力平衡，洛倫茲力垂直極板的向右的，則電場力垂直極板向左，則勻強電場的方向垂直于極板向左。【小問2詳解】粒子能通過速度選擇器，受力平衡，則有得粒子通過速度選擇器并從狹縫進入偏轉分離器粒子的速度【小問3詳解】粒子在偏轉分離器中做勻速圓周運動的半徑根據牛頓第二定律得15.如圖所示，交流發電機的矩形金屬線圈處于磁感應強度的勻強磁場中，其邊長，匝數（圖中只畫出1匝），線圈的總電阻，線圈可繞垂直于磁場且過和邊中點的轉軸以角速度勻速轉動。線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環E、F（集流環）焊接在一起，并通過電刷與阻值的定值電阻連接。電路中其他電阻以及線圈的自感系數均可忽略不計。（1）求線圈中感應電動勢的最大值；（2）從線圈平面與磁場方向平行位置開始計時，寫出線圈中感應電流隨時間變化關系式；（3）求線圈轉動過程中，電阻上的發熱功率。【答案】（1）（2）（3）【解析】【小問1詳解】線圈產生感應電動勢的最大值解得【小問2詳解】根據閉合電路歐姆定律可知，線圈中感應電流的最大值從線圈平面與磁場方向平行位置開始計時，線圈中感應電流瞬時值解得【小問3詳解】通過電阻的電流的有效值電阻上產生的發熱功率得16.利用離子推進器可以控制衛星姿態、修正運行軌道。圖為某種離子推進器中離子加速區域的簡化示意圖，柵電極A、B分別為陽極和陰極，間距為。穩定運行時，可認為柵電極A、B間有向右的勻強電場，場強大小為。從陽極注入的帶正電的氙離子經過電場加速后形成正離子束，最終所有注入的氙離子以很高的速度沿同一方向從陰極噴出，由此對衛星產生推力。已知每個氙離子的質量為、電荷量為，初速度近似為零，單位時間注入的氙離子數為。不考慮氙離子間相互作用及相對論效應。（1）求每個氙離子從陰極噴出時的動能。（2）氙離子的定向運動形成電流，求：A．陰極處噴出離子時形成的等效電流。B．離子推進器加速氙離子所消耗的功率。（3）在計算推進器獲得的推力大小時，某同學提出一種思路：通過求得柵電極A、B間所有氙離子所受靜電力之和，認為其大小等于所求推力大小。判斷該思路是否正確。若正確，請按此思路計算出推力大小【答案】（1）（2），（3）見解析【解析】【小問1詳解】由動能定理得【小問2詳解】A．穩定運行時，單位時間噴出的離子數為根據電流的定義得B．消耗的功率兩柵電極間電壓解得【小問3詳解】思路正確。設每個離子受到的靜電力大小為，則設離子從柵電極運動到柵電極的時間為，根據運動學規律和牛頓第二定律柵電極間離子總數根據題目中的思路和牛頓第三定律得17.科學家設計了飛行時間質譜儀，通過離子飛行的時間可以測量離子質量、比荷（電荷量與質量之比）。如圖所示，一激光脈沖照射到樣品板上O處，會瞬間產生一定數量不同種類的帶正電離子。離子在O處的初速度不計，經過電壓為U的靜電場加速后，射入長為L的漂移管，在管中沿軸線做勻速直線運動。在漂移管的A、B兩端分別置有探測裝置，可測得離子在漂移管中運動的時間。不考慮離子的重力以及離子間的相互作用。（1）某種電荷量為q的離子在漂移管中的運動時間為T，求該離子的質量m；（2）加長離子的飛行時間可以提高質譜儀的分辨率，科學家們對上述裝置進行了改進，方法之一是增大離子的飛行路程。因此他們設計了如圖所示裝置，讓離子穿過漂移管后進入場強大小為E、方向如圖所示的勻強電場反射區域BC，在靜電場的作用下離子會返回到A端，探測器可測量離子從進入A端至首次返回A端的總飛行時間。a.求反射區域BC的最小間距x；并說明x與離子比荷是否有關。b.改進后的儀器測得一種已知比荷為k0的標準離子的總飛行時間為T0，若測得某種未知離子的總飛行時間為T1，推導該未知離子的比荷k1。【答案】（1）（2）a.，x與離子的比荷無關；b.【解析】【小問1詳解】設離子經加速電場加速后的速度為v，根據動能定理解得離子在漂移管中做勻速直線運動，運動時間為聯立可得離子的質量【小問2詳解】a.離子從開始加速到反射區速度為0的過程中，根據動能定理解得由上式可知，與離子的比荷無關；b.設標準離子的電荷量為q0、質量為m0，則其比荷為標準離子進入漂移管的速度大小離子在漂移管中來回做兩段勻速直線運動，每段勻速直線運動時間離子在反射區中做勻減速和勻加速兩段運動，每段運動時間離子的總飛行時間解得同理，未知離子的飛行總時間可得18.物理學家可以通過構建新模型、借助已有理論和邏輯推理，形成對微觀世界新認識，如對光電效應、粒子散射實驗等現象的解釋。經典