北京市朝阳区2015～2016学年度第一学期期末高三年级统一考试

物理试卷 2016．1

（考试时间90分钟 满分100分）

一、本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。把答案用2B铅笔填涂在答题卡上。

1．以下属于磁感应强度单位的是

A．特斯拉 B．韦伯

C．法拉 D．亨利

2．如图所示，为某点电荷电场中的一条电场线，其上两点a、b相距为d，电势差为U，a点的场强大小为E，把电荷量为q的试探电荷从a点移到b点，电场力做功为W，该试探电荷在b点所受的电场力大小为F。下列关系式正确的是

A．
B．W=qU

C．
D．U=Ed

3．小芳家正在使用的电器有电灯、洗衣机、电冰箱，小芳从家里的总电能表中测得在时间t内消耗的电能为W。设小芳家的供电电压为U，总电流为I，上述电器的总电阻为R，总功率为P。下列关系式正确的是

A．
B．
C．
D．

4．如图所示，在匀强电场中A、B两点分别放入两个带正电的点电荷q1和q2，且q1=q2。已知q1在A点的电势能为EP1，q2在B点的电势能为EP2。下列说法正确的是

A．只有当零电势点选在A点时才有EP1>EP2

B．只有当零电势点选在B点时才有EP1>EP2

C．只有当零电势点选在无穷远时才有EP1>EP2

D．无论零电势点选在何处总有EP1>EP2

5．已知干电池的电动势为1.5V。下列说法正确的是

　　A．用电压表直接连接干电池的两极，测量得到的电压就是该电池的电动势

B．当外电路闭合时，每当1C的电荷量通过干电池，则该电池就能提供1.5J的电能

　　C．当外电路闭合时，在1s内有1.5C的电荷量通过该电池

D．当外电路闭合时，在1s内该电池能提供1.5J的电能

6. 在匀强磁场中的某一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不同。以下图象描述的是导线受力的大小F 与通过导线的电流I 的关系，a、b 两点各代表一组F、I 的数据。其中正确的是

A B C D

7．如图所示，让大量的一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子从同一位置经过同一加速电场A由静止开始加速，然后在同一偏转电场B里偏转。忽略离子的重力及离子间的相互作用力。下列说法正确的是

A．它们始终为一股离子束

B．它们会分离为二股离子束

C．它们会分离为三股离子束

D．它们会分离为无数股离子束

8．在图示的电路中，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头P从最上端逐渐滑向最下端的过程中，电压表V的读数变化量为ΔU，电流表A2的读数变化量为ΔI2（电表均视为理想电表）。则

A．电压表V的读数先变小后变大

B．电流表A1的读数先变大后变小

C．电流表A2的读数变大

D．ΔU与ΔI2的比值为定值

9．如图所示，匀强磁场的上下边界水平，宽度为L，方向垂直纸面向里。质量为m、边长为l（l< L）的正方形导线框abcd始终沿竖直方向穿过该磁场，已知cd边进入磁场时的速度为v0，ab边离开磁场时的速度也为v0，重力加速度的大小为g。下列说法正确的是

A．线框进入和离开磁场时产生的感应电流方向相同

B．线框进入和离开磁场时受到的安培力方向相反

C．线框穿过磁场的过程中克服安培力所做的功为mg(L+ l)

D．线框穿过磁场的过程中可能先做加速运动后做减速运动

10．电场中M、N两点场强的大小分别为EM、EN，电势分别为φM、φN。某带电粒子仅在电场力作用下从M点运动到N点，若此过程中带电粒子的动能始终保持不变，下列判断正确的是

A．EM>EN，φM>φN B．EM

C．EM=EN，φM=φN D．EM

11．铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置。如图所示（俯视图），能产生匀强磁场的磁铁被安装在火车首节车厢下面，当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一个电信号，通过和线圈相连的电压传感器被控制中心接收，从而确定火车的位置。若一列火车匀加速驶来，则电压信号U随时间t的变化图象为

A B C D

12．如图所示，是一个多量程多用电表的简化电路图。测电流和测电压时各有两个量程，还有两个挡位用来测电阻。下列说法正确的是

A．当开关S调到1、2两个位置上时，多用电表测量

的是电流，且调到1位置上时的量程比2位置的大

B．当开关S调到3、4两个位置上时，多用电表测量

的是电阻，且A为黑表笔

C．当开关S调到5、6两个位置上时，多用电表测量

的是电压，且调到5位置上时的量程比6位置的大

D．当开关S调到任意位置上时，都需要把A、B两表

笔短接，对电表进行调零

13．磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为
，式中B是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为一已知常数。以通电螺线管（带有铁芯）为例，将衔铁吸附在通电螺线管的一端，若将衔铁缓慢拉动一小段距离Δd，拉力所做的功就等于间隙Δd中磁场的能量。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，某研究性学习小组用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力缓慢将铁片与磁铁拉开一段微小距离ΔL，并测出拉力大小为F，如图所示。由此可以估算出该条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B为

A．
B．

C．
D．

二、本题共3小题，共20分。把答案填在答题卡相应的位置。

14．在“伏安法测电阻”的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表A的内阻约为1Ω，测量电路如图甲或图乙所示，电阻测量值由公式
计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙电路电阻的测量值分别记为Rx1和Rx2，则________（选填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值；该测量值________（选填“大于”、“等于”或“小于”）待测电阻的真实值。

15．在“测定电源的电动势和内电阻”的实验中，备有下列器材：

A．待测的干电池一节

B．电流表A1（量程0~3 mA，内阻Rg1＝10Ω）

C．电流表A2（量程0~0.6 A，内阻Rg2＝0.1Ω）

D．滑动变阻器R1（0~20Ω，1.0 A）

E．电阻箱R0（0~9999.9Ω）

F．开关和若干导线

（1）某同学发现上述器材中没有电压

表，他想利用其中的一个电流表

和电阻箱改装成一块电压表，其量

程为 0~3 V，并设计了图甲所示的

a、b两个参考实验电路（虚线框内

为改装电压表的电路），其中合理的

是______（选填“a”或“b”）电路；

此时R0的阻值应取______Ω。

（2）图乙为该同学根据合理电路所绘出的

I1-I2图象（I1为电流表A1的示数，I2

为电流表A2的示数）。根据该图线可得

被测电池的电动势E＝______V，内阻

r＝______Ω。

16．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验

中，小灯泡的规格为“2.0V，0.5A”。

备有下列器材：

A．电源E（电动势为3.0V，内阻不计）

B．电压表V1（量程0~3V，内阻约1kΩ）

C．电压表V2（量程0~15V，内阻约4kΩ）

D．电流表A1（量程0~3A，内阻约0.1Ω）

E．电流表A2（量程0~0.6A，内阻约0.6Ω）

F．滑动变阻器R1（0~5Ω，3.0A）

G．滑动变阻器R2（0~200Ω，1.25A）

H．开关和若干导线

为了尽可能准确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线，请完成以下内容。

（1）实验中电压表应选用　　　，电流表应选用　　　，滑动变阻器应选用　　 （请填写选项前对应的字母）。

（2）图甲是实物电路，请你不要改动已连接的导线，把还需要连接的导线补上。

（3）某同学完成该实验后，又找了另外两个元件，其中一个是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，而另一个是由半导体材料制成的，它的电阻随温度的升高而减小。他又选用了合适的电源、电表等相关器材后，对其中的一个元件进行了测试，测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表所示：

U/V

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.50

1.60



I/A

0.20

0.45

0.80

1.25

1.80

2.81

3.20



请根据表中数据在图乙中作出该元件的I－U图线；

该元件可能是由 （选填“金属”或“半导体”）材料制成的。

（4）在（3）的基础上，该同学进一步分析，如果让一节电动势为1.5V、内阻为0.5Ω的干电池只对该元件供电，则该元件消耗的功率为 W（结果保留两位有效数字）。

三、本题共5小题，共41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。把答案填在答题卡相应的位置。

17．（6分）如图所示，足够长的光滑导轨竖直放置，匀强磁场的磁感应强度B＝2.0T，方向垂直于导轨平面向外，导体棒ab长L＝0.2 m（与导轨的宽度相同，接触良好），其电阻

r＝1.0 Ω，导轨电阻不计。当导体棒紧贴导轨匀速下滑时，两只均标有“3V，1.5 W”字样的小灯泡恰好正常发光。求：

（1）通过导体棒电流的大小和方向；

（2）导体棒匀速运动的速度大小。

18．（6分）如图所示，为一回旋加速器的示意图，其核心部分为处于匀强磁场中的D形盒，两D形盒之间接交流电源，并留有窄缝，离子在窄缝间的运动时间忽略不计。已知D形盒的半径为R，在D1部分的中央A处放有离子源，离子带正电，质量为m、电荷量为q，初速度不计。若磁感应强度的大小为B，每次加速时的电压为U。忽略离子的重力等因素。求：

（1）加在D形盒间交流电源的周期T；

（2）离子在第3次通过窄缝后的运动半径r3；

（3）离子加速后可获得的最大动能Ekm。

19．（8分）反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微

波，其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于x轴，其电势φ随x的分布如图所示。一质量m＝1.0×10-20kg，电荷量q＝1.0×10-9C的带负电的粒子从（-1，0）点由静止开始，仅在电场力作用下在x轴上往返运动。忽略粒子的重力等因素。求：

（1）x轴左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比
；

（2）该粒子运动的最大动能Ekm；

（3）该粒子运动的周期T。

20．（9分）如图所示，竖直平面MN与纸面垂直，MN右侧的空间存在着垂直纸面向内的匀强磁场和水平向左的匀强电场，MN左侧的水平面光滑，右侧的水平面粗糙。质量为m的物体A静止在MN左侧的水平面上，已知该物体带负电，电荷量的大小为为q。一质量为
的不带电的物体B以速度v0冲向物体A并发生弹性碰撞，碰撞前后物体A的电荷量保持不变。求：

（1）碰撞后物体A的速度大小vA；

（2）若A与水平面的动摩擦因数为μ，重力加速度的大小为g，磁感应强度的大小为
，电场强度的大小为
。已知物体A从MN开始向右移动的距离为l时，速度增加到最大值。求：

a．此过程中物体A克服摩擦力所做的

功W；

b．此过程所经历的时间t。

21．（12分）磁流体发电具有结构简单、启动快捷、环保且无需转动机械等优势。如图所示，是正处于研究阶段的磁流体发电机的简易模型图，其发电通道是一个长方体空腔，长、高、宽分别为l、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极通过开关与阻值为R的某种金属直导体MN连成闭合电路，整个发电通道处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面向里。高温等离子体以不变的速率v水平向右喷入发电通道内，发电机的等效内阻为r，忽略等离子体的重力、相互作用力及其他因素。

（1）求该磁流体发电机的电动势大小E；

（2）当开关闭合后，整个闭合电路中就会产生恒定的电流。

a．要使等离子体以不变的速率v通过发电通道，必须有推动等离子体在发电通道内前进的作用力。如果不计其它损耗，这个推力的功率PT就应该等于该发电机的总功率PD，请你证明这个结论；

b．若以该金属直导体MN为研究对象，由于电场的作用，金属导体中自由电子定向运动的速率增加，但运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速，因此自由电子定向运动的平均速率不随时间变化。设该金属导体的横截面积为s，电阻率为
，电子在金属导体中可认为均匀分布，每个电子的电荷量为e。求金属导体中每个电子所受平均阻力的大小f。

北京市朝阳区2015－2016学年度高三年级第一学期期末统一考试

物理试卷参考答案 2016．1

一、本题共13小题，每小题3分，共39分。

题号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13



答案

A

B

C

D

B

B

A

D

C

C

D

A

D





二、本题共3小题，共20分。

14．（4分）

Rx1 （2分）；大于（2分）

15．（6分）

（1）b（1分）；990（1分）

（2）1.48（1.46~1.49之间）（2分）；0.84（0.82~0.87之间）（2分）

16．（10分）

（1）B（1分）；E（1分）；F（1分）

（2）如图所示（2分）

（3）I－U图如图所示（2分）；半导体（1分）

（4）1.0（0.98~1.1之间）（2分）

三、本题共5小题，共41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。

17．（6分）

解：（1）每个小灯泡中的电流为

则导体棒中的电流为I＝2I1＝1.0 A

方向为b→a （3分）

（2）ab产生的感应电动势E＝U＋Ir＝（3＋1×1.0）V＝4 V

由E＝BLv可得：

导体棒匀速运动的速度v＝＝10 m/s （3分）

18．（6分）

解：（1）加在D形盒间交流电源的周期T等于粒子在磁场中的运行周期。

在磁场中洛伦兹力提供向心力，则有：
①

②

联立①②可得：
（2分）

（2）设第3次通过窄缝后粒子的速度为v3，则有：
③

在磁场中洛伦兹力提供向心力，则有：
④

联立③④可得：
（2分）

（3）设粒子的最大速度为vm，对应着粒子的最大运动半径即R，则有：

⑤

⑥

联立⑤⑥可得：
（2分）

19．（8分）

解：（1）由图可知：

左侧电场强度：
V/m
V/m ①

右侧电场强度：
V/m
V/m ②

所以：
（2分）

（2）粒子运动到原点时速度最大，根据动能定理有：

③ 其中x=
m

联立①③并代入相关数据可得：
J（3分）

（3）设粒子在原点左右两侧运动的时间分别为t1、t2，在原点时的速度为vm，由运动学公式有

④

⑤

⑥

⑦

联立①②④⑤⑥⑦并代入相关数据可得：
s（3分）

20．（9分）

解：（1）设A、B碰撞后的速度分别为vA、vB，由于A、B发生弹性碰撞，动量、动能守恒，则有：

①

②

联立①②可得：
③（3分）

（2）a．A的速度达到最大值vm时合力为零，受力如图所示。

竖直方向合力为零，有：
④

水平方向合力为零，有：
⑤

根据动能定理，有：
⑥

联立③④⑤⑥并代入相相关数据可得：
（3分）

b．方法一：

在此过程中，设A物体运动的平均速度为
，根据动量定理有：

⑦

⑧

依题意有：
⑨

联立③④⑤⑦⑧⑨并代入相关数据可得：
（3分）

方法二：

设任意时刻A物体运动的速度为v，取一段含此时刻的极短时间Δt，设此段时间内速度的改变量为Δv，根据动量定理有：

⑦

而
⑧

⑨

联立③④⑤⑦⑧⑨并代入相关数据可得：
（3分）

21．（12分）

解：（1）当外电路断开时，极板间的电压大小等于电动势。此时，发电通道内电荷量为q的离子受力平衡。有：

①

可得：
②（3分）

（2）a．当电键闭合，由欧姆定律可得：
③

该电流在发电通道内受到的安培力大小为：
④

要使等离子体做匀速直线运动，所需的推力为:
⑤

推力F的功率为：
⑥

联立②③④⑤⑥可得：
⑦

闭合电路中发电机的总功率为:
⑧

联立②③⑧可得：
⑨

由⑦⑨可得：

可见，推力的功率
就等于该发电机的总功率
。（5分）

b．方法一：

设金属导体R内电子运动的平均速率为v1，单位体积内的电子数为n， t时间内有N个电子通过电阻的横截面，则：

⑩

t时间内通过横截面的电荷量为：

电流为：

联立②③⑩ 式可得：

设金属导体中的总电子数为N1，长度为d，由于电子在金属导体内可视为匀速直线运动，所以电场力的功率（电功率）应该等于所有电子克服阻力f做功的功率，即：

由电阻定律得：

联立②③ 式可得：
（4分）

方法二：

设金属导体的长度为d，电阻为R，由电阻定律得：

金属导体两端的电压为：

金属导体内的电场可看作匀强电场，设场强大小为E0，则：

电子在金属导体内匀速直线运动，阻力等于电场力，则：

联立②③ 式可得：
（4分）

说明：

若用其他方法解答正确，给相应分数。

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