北京市海淀区2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题 含解析

这是一份北京市海淀区2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题 含解析，共21页。试卷主要包含了01， 图中虚线表示某静电场的等势面， 锂离子电池主要依靠锂离子等内容，欢迎下载使用。
2025.01
本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题纸一并交回。
第一部分
本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的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。把正确的答案填涂在答题纸上。
1. 将一面积为的单匝矩形线框置于竖直向上的匀强磁场中。已知磁感应强度大小为，线框与竖直方向夹角为，如图所示。通过该矩形线框的磁通量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由题图可知通过该矩形线框的磁通量为
故选C。
2. 有一束电子流沿x轴的正方向高速运动，如图所示，电子流在z轴上的P点处所产生的磁场方向沿( )

A. y轴正方向B. y轴负方向
C. z轴正方向D. z轴负方向
【答案】A
【解析】
【详解】电子流沿 x轴正方向运动，形成的电流方向沿 x 轴负方向，根据安培定则可知，电子流在z 轴上的P点处所产生的磁场方向是沿y轴正方向，故A正确．
【点睛】安培定则是判断电流方向与磁场方向间关系的规则，要熟练掌握．要注意电流方向与负电荷定向运动方向相反．
3. 图中虚线表示某静电场的等势面。、两点的电场强度大小分别为、，一个带负电的粒子在、两点的电势能分别为、。下列判断正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．等差等势面越密的地方电场强度越大，故，A错误，B正确；
CD．由题图可知，负电荷在电势低的地方电势能大，故，C正确，D错误。
故选BC。
4. 用如图所示的装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。某同学在实验操作中发现，开关闭合瞬间，电流表指针向左偏转。关于本实验，下列说法正确的是（ ）
A. 开关断开瞬间，电流表指针向右偏转
B. 为判断感应电流的磁场方向，需要记录感应电流的大小
C. 为判断感应电流的磁场方向，需确定线圈导线的绕向
D. 感应电流的方向与滑动变阻器滑片的滑动快慢有关
【答案】AC
【解析】
【详解】A．开关闭合瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向左偏转；开关断开瞬间，穿过线圈B的磁通量减少，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，感应电流方向与开关闭合瞬间相反，所以电流表指针应向右偏转，故A正确；
B．判断感应电流的磁场方向，依据楞次定律，与感应电流的大小无关，故B错误；
C．要判断感应电流的磁场方向，需要知道线圈B的绕向，这样才能根据安培定则确定感应电流的方向，故C正确；
D．感应电流的方向取决于磁通量的变化情况，而不是滑动变阻器滑片的滑动快慢，滑动变阻器滑片的滑动快慢影响感应电流的大小，故D错误。
故选AC。
5. 图是理想变压器的示意图，原线圈与220V正弦式交流电源连接，副线圈通过导线与用电器连接。输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用电器。已知原、副线圈的匝数之比为n:1。下列说法正确的是（ ）
A. 原线圈输入电流与副线圈中的电流之比为n:1
B. 原线圈输入电压与副线圈输出电压之比为n:1
C. 当变阻器R的阻值减小时，副线圈中电流随之减小
D. 当变阻器R的阻值减小时，原线圈的输入功率随之增大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．根据原副线圈电压、电流与匝数的关系可得，
故A错误，B正确；
CD．由于，
当变阻器R的阻值减小时，U2不变，I2变大，I1变大，原线圈的输入功率随之增大，故C错误，D正确。
故选BD。
6. 锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在正极和负极之间移动来工作。图为锂电池原理的示意图，某过程中锂离子从电池正极脱嵌，通过膈膜嵌入负极材料的微孔中。下列说法正确的是（ ）
A. 锂电池储存的能量可以用mA∙h作单位
B. 图示过程中，锂电池内部电流由负极流向正极
C. 图示过程表示锂电池正在充电
D. 图示过程中，电池内部电场对锂离子的静电力做负功，将其他形式能转化为电能
【答案】C
【解析】
【详解】A．在电池中mA∙h表示电荷量的单位，不是能量单位，故A错误；
BC．由于锂离子从电池正极脱嵌，通过膈膜嵌入负极材料的微孔中，则其形成的电流方向为从正极到负极，即电池内部电流方向从正极到负极，则锂电池正在充电，故B错误，C正确；
D．图示过程中，电池内部电场对锂离子的静电力做正功，将其他形式能转化为电能，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电阻。将一质量为、电阻为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。在此过程中（ ）
A. 导体棒中感应电流的方向为
B. 导体棒的平均速度大小为
C. 通过电阻的电荷量为
D. 电阻上消耗的电能为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向为，故A正确；
B．若导体棒是做初速度为零的匀加速直线运动，则这段时间的平均速度大小为；而实际对导体棒受力分析，可知导体棒，受到水平向右的恒力F和水平向左的安培力，根据牛顿第二定律有
又，
联立解得
可知随着速度的增大，导体棒做加速度不断减少的加速运动。作出初速度为零的匀加速直线运动的v-t图像（图中实线）和初速度为零且加速度不断减少的变加速直线运动的v-t图像（图中虚线），如图所示
由图可知，在相同的时间内虚线与时间轴围成的面积大于实线与时间轴围成的面积，故该运动在时间t内的平均速度大于，故B错误；
C．对导体棒，根据动量定理有
又电量为
联立解得
故C正确；
D．由题意分析，可知整过程电流是由零逐渐增大，当速度为v时，回路中的电流为，为这段时间的最大值，并不是整个过程的电流，根据焦耳定律
可知，公式中的I为整个过程的电流，故不能这个公式来计算R产生的热量，故D错误。
故选AC。
8. 如图甲所示的电路中，是可调电阻，是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节的阻值，得到若干组电压和电流的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的图线如图乙所示。电压表和电流表均可视为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A. 定值电阻
B. 电源电动势
C. 当干路电流为时，可调电阻
D. 可调电阻上消耗的最大功率为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律可得
由图乙可知，当时，；当时，
代入这两组数据，解得，
故A错误，B正确；
C．当干路电流为时，由图乙可知此时两端的电压为
此时可调电阻的阻值为
故C错误；
D．可调电阻上消耗的功率为
由数学关系可知，当，即当时，可调电阻上消耗的功率最大，此时为
故D正确。
故选BD
9. 如图所示，将某种均匀电介质插入带电平行板电容器的极板A和极板B之间，本来正、负电荷中心重合的分子，在两极板间电场的作用下，其正电荷中心与负电荷中心分离，在电介质左、右表面出现净剩电荷。电容器极板上所带电荷量保持不变。下列说法正确的是（ ）
A. 平行板电容器的极板A带正电
B. 插入电介质后，两极板间的电场强度比无该电介质时小
C. 插入电介质会使电容器的电容增大
D. 插入电介质的过程中，静电力对电介质不做功
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由题图电介质左、右表面出现净剩电荷的正、负可知，平行板电容器极板间的场强向左，则极板B带正电，极板A带负电，故A错误；
BC．根据，可知插入电介质会使电容器的电容增大；由于电容器极板上所带电荷量保持不变，根据可知，两极板间的电势差减小，根据可知，插入电介质后，两极板间的电场强度比无该电介质时小，故BC正确；
D．插入电介质的过程中，静电力对电介质中的正、负电荷都做正功，故D错误。
故选BC。
10. 为了测定某沿水平方向的匀强磁场的磁感应强度（远大于地磁场的磁感应强度），某同学在北京地区利用如图所示装置进行了如下操作：
①在水平地面放置的灵敏电子秤的绝缘托盘上，沿东西方向放置一根金属直杆，杆的两端与外电源相连（图中未画出）；
②在杆内通以沿方向、大小为的恒定电流后，绕点沿逆时针改变杆的摆放角度，俯视图如图甲所示；
③测量杆与正东方向的夹角及对应的电子秤示数，绘制出图乙所示的图线，图线上的最大值和最小值分别为和对应的角度为。
已知杆的长度为、重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 金属直杆的质量为
B. 待测磁场的方向与正东方向的夹角为
C. 待测磁场的磁感应强度大小为
D. 若考虑地磁场，通过该方法测得的磁感应强度偏小
【答案】CD
【解析】
【详解】B．由题意可知，当OA与正东方向的夹角为θ1时受安培力最大，可知该位置直导线与磁场方向垂直，即待测磁场的方向与正东方向的夹角为，选项B错误；
A．当电子秤读数最小时，直导线与磁场垂直且受安培力方向向上，则此时电子秤的读数小于金属杆的重力，即金属直杆的质量小于，选项A错误；
C．由题意可知，
解得待测磁场的磁感应强度大小为
选项C正确；
D．因该磁场方向为南偏东θ1方向，若考虑地磁场，因地磁场有正北方向，两个磁场夹角为锐角，合磁场的磁感应强度小于待测磁场的磁感应强度，则通过该方法测得的磁感应强度偏小，选项D正确。
故选CD。
第二部分
本部分共8题，共70分。
11. 某同学借助电流传感器和电压传感器，利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关S掷向2端，传感器将信息传入计算机。
（1）将开关S与1端相连，观察到的电流、电压随时间变化的图线、图线，可能是图中的___________。
A. B. C.
（2）该同学进一步研究影响电容器充电所用时间的因素。改变电路中的可调电阻的阻值、电容器的电容，测量从充电开始至电压达到稳定所用时间。表中为该同学得到的部分实验数据。依据表中数据，能初步得出结论：仅增大电容器的电容，电容器充电用时变___________；仅增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变___________。（选填“长”或“短”）
（3）待电路稳定后，将开关S掷向2端，研究电容器放电规律。可调电阻阻值为时，图线如图所示。保持电源、电容器不变，在图中，定性画出可调电阻阻值为时的图线________。
【答案】（1）C （2） ①. 长 ②. 长
（3）
【解析】
【小问1详解】
将开关S与1端相连，给电容器充电，则充电电流逐渐减小为零，电容器极板上所带电荷量逐渐增多，两极板之间的电压逐渐增大。
故选C。
【小问2详解】
[1][2]根据表格数据可知仅增大电容器的电容，电容器充电用时变长；增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变 长。
【小问3详解】
因为，所以电容器的放电时间变长开始放电时的电流变小，电容器所带电荷量不变，即i-t图像与坐标轴所围面积不变，如下图虚线所示
12. 某实验小组的同学用铜片、铝片和自来水制作成自来水电池。为了测量电池的电动势和内阻，他们用数字电压表（内阻约）、电阻箱以及开关与该电池连接成电路进行实验。
（1）若电压表内阻未知，应该选择的实验电路是图中的___________。（选填“甲”或“乙”）
（2）按照图设计的电路图连接电路后，调节电阻箱接入电路的阻值，并同时记录数字电压表的读数。以为纵坐标、为横坐标，建立直角坐标系，描出数据点，拟合得到图所示的图线。由此可以求得电池的电动势___________，内阻___________（结果保留两位有效数字）
（3）两位同学用图所示电路测量电池的电动势和内阻。其中一位同学用内阻为的灵敏电流计测得电池的电动势和内阻。另一位同学更换内阻为，但和的精确值均未知）的灵敏电流计完成实验，测得电动势和内阻。从理论上分析，两组电动势和内阻测量值的大小关系：___________，___________。（选填“>”“