2023北京朝阳区高三上学期期末考试物理含答案

北京市朝阳区2022—2023学年度第一学期期末质量检测

               高三年级物理  参考答案       2023．1

（考试时间90分钟  满分100分）

第一部分

本部分共14 题，每题3 分，共42 分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求

的一项。

第二部分

本部分共6 题，共58 分。

15．（8分）

（1）ADCB                      （3分）

（2）A；D；E                             （3分）

（3）虚线；3.1                                       （2分）

16.（10分）

（1）U=E-Ir                                                         （2分）

（2）b（或c）；f（或p）                                              （2分）

（3）BC                                                             （2分）

（4）该电池的输出特性：当电流较小时，该电池可视为恒压源；当电流较大时，该电池可视为恒流源。

解释：由于U-I图像斜率的大小为电池的内阻Rs，外电阻，当电流较小时，U-I图像的斜率很小，即电池内阻很小，而此时外电阻很大，因为RLRs，所以内电阻分压可忽略，输出电压近似等于电动势而保持不变；当电流较大时，U-I图像的斜率很大，即电池的内阻很大，而此时外电阻很小，由于RLRs，所以电池相当于短路，因此输出电流几乎恒为Is而保持不变。                       （4分）

17．（9分）

解：（1）对小球受力分析如图所示，根据力的平衡条件，有

得                                    （3分）

（2）小球所受的合力大小 

根据牛顿第二定律有  

得                                                       （3分）

（3）设小球摆到最低点时的速度为v，根据机械能守恒定律有   

小球在最低点时，根据牛顿运动定律有

得                                               （3分）

18．（9分）

解：（1）设粒子做圆周运动的半径为r，洛伦兹力提供向心力，有

得                                   

粒子的最大速度vm对应最大的运动半径R，即

                              （3分）

（2）根据动能定理有                     

得                      

设粒子在磁场中的运行周期为T， 有

不计质子在两盒缝隙间加速运动的时间，则质子在磁场中运动的时间约为

得                                                      （3分）

（3）洛伦兹力与电场力合力提供向心力，由于速率不变，半径变大，所以向心力减小，则电场力沿半径向外。有               

得                     

场强方向沿半径向外。                                           （3分）

19.（10分）

解：（1）线框bc边以速率v进入磁场时产生的感应电动势

根据闭合电路欧姆定律有   

得                                                     （2分）

（2）线框进入磁场过程中，根据能量守恒定律有

得                                               （3分）

（3）a．正方体以速率v切割磁感线时产生感应电动势为

则正方体左右面所构成电容器的电荷量为

由于v不断变大，E和Q也不断变大，由左表面到右表面的充电电流大小为

所受安培阻力大小为   

根据牛顿第二定律有    

根据加速度的定义式有       

得                   

因此，正方体做加速度小于g的匀加速直线运动。                   （3分）

b．将L=0.1m、C=10-12F、B=10T代入a问中的表达式，发现其中的，远小于金属正方体的自身质量M，即，可见，正方体下落时所受的安培阻力可忽略不计。同理，导线框下落过程中所受的安培阻力也可以忽略不计，因此，“导线框全部进入磁场后下落的加速度为重力加速度g” 这一说法仍然成立。                                                           （2分）

20．（12分）

解：（1）图中小阴影矩形的“面积”为 ，表示电源把的电荷从电容器的一个极板搬运到另一个极板的过程中克服电场力所做的功，也表示有的电源能量转化成了电能储存在电容器中。全科免费下载公众号《高中僧课堂》

电容器电压为U时，对应的图线和横轴所围成的面积表示电容器所储存的电能Ep，即

                                         （3分）

（2）充电完成后，电压U=E，电容器上电荷量为Q =CE

电源非静电力所做的功为W =QE =CE2

电容器增加的电能      =CE2

显然，=W，W与不相等。

解释一：电容器增加的电能，对应的是电源把电荷由电容器一个极板搬运到另一极板的过程中，克服电容器极板上已有电荷的电场力所做的功，即，两极板间的电压ui始终小于电动势E；而此过程中电源非静电力做功，所以两者不相等。                                                （4分）

解释二：电源非静电力所做的功，一半储存在电容器中，另一半分两部分：一部分以内能消耗在电路的电阻上；由于充电过程是变化的电流，因而产生变化的磁场，再产生变化的电场，进而产生电磁波，即还有一部分以电磁波形式传播出去。 （4分）

（3）a．设平行板电容器的电荷量为Q，两极板间的电压为U，板间电场的场强为，则有            

得                     

所以，该同学的猜想正确。                                         （3分）

b．由a问中的方程式推导可得

可见，电容器内场强与板间距离无关，由于电荷量Q不变，则场强不变，所以电场能量密度也保持不变，原电容器区域内的电场能也不变，增加间距的过程中，外力克服电场力做功转化为板间所增加的体积内的电场能，即

                           （2分）

全卷说明：用其他方法解答正确，给相应分数。