北京市通州区2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷 含解析

这是一份北京市通州区2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷 含解析，共21页。试卷主要包含了 图甲是小型交流发电机的示意图等内容，欢迎下载使用。
本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，请将答题卡交回。
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。
1. 如图所示，、是静电场中同一条电场线上的两个点。将一带正电的试探电荷，由点沿电场线移动到点的过程中，其电势能（ ）
A. 越来越小B. 越来越大C. 保持不变D. 无法判断
【答案】A
【解析】
【详解】带正电的试探电荷受到的电场力与场强方向相同，则点沿电场线移动到点的过程中，电场力对试探电荷做正功，其电势能越来越小。
故选A。
2. 如图所示，处在真空中的立方体中心有一电荷量为的正点电荷，、、为立方体的三个顶点。下列说法正确的是（ ）
A. 点电场强度的大小比点大B. 点电场强度的大小比点大
C. 点电势高于点电势D. 点电势等于点电势
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据几何关系可知，、、三点与正点电荷的距离相等，可知、、三点的电场强度大小相等，故AB错误；
CD．由于、、三点与正点电荷的距离相等，可知、、三点位于同一等势面上，则、、三点的电势相等，故C错误，D正确。
故选D。
3. 如图所示，线圈A与滑动变阻器、电源、开关相连。线圈B与电阻连接成闭合电路。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关瞬间，电阻中电流方向为
B. 闭合开关，达到稳定后，电阻中电流方向为
C. 闭合开关，达到稳定后，向左移动滑动变阻器的滑片，电阻中电流方向为
D. 断开开关瞬间，电阻中电流方向为
【答案】D
【解析】
【详解】A．开关闭合瞬间，由题图可知穿过线圈B的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，电阻R中电流方向为a→b，故A错误；
B．闭合开关，达到稳定后，线圈B中磁通量不变，则线圈B中不会产生感应电流，故B错误；
C．闭合开关，达到稳定后，向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路阻值增大，则A线圈中电流变小，穿过线圈B的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，电阻R中电流方向为b→a，故C错误；
D．开关断开瞬间，穿过线圈B的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，电阻R中电流方向为b→a，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，在两水平金属板构成的器件中，电场强度和磁感应强度相互垂直。某电荷量为的粒子（重力不计）以速度从左端沿虚线射入后做直线运动。下列说法正确的是（ ）
A. 该粒子的速度
B. 若只改变粒子速度大小，粒子将做曲线运动
C. 若只改变粒子的电荷量大小，粒子将做曲线运动
D. 若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板，仍做直线运动
【答案】B
【解析】
【详解】A．由题知，的粒子（重力不计）以速度从左端沿虚线射入后做直线运动，所以在竖直方向上合力为零，则有
解得该粒子的速度
故A错误；
B．若只改变粒子速度大小，则电场力与洛伦兹力不再平衡，粒子在竖直方向会发生偏转，而水平方向又初速度，故粒子将做曲线运动，故B正确；
C．根据
可知若只改变粒子的电荷量大小，粒子速度不变，仍做直线运动，故C错误；
D．若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板，则其所受的电场力和洛伦兹力方向都向下，故将做曲线运动，故D错误。
故选B。
5. 如图，通有恒定电流的固定直导线附近有一圆形线圈，导线与线圈置于同一水平面。若减小导线中的电流强度，线圈内产生（ ）
A. 逆时针电流，且有收缩趋势
B. 逆时针电流，且有扩张趋势
C. 顺时针电流，且有收缩趋势
D. 顺时针电流，且有扩张趋势
【答案】D
【解析】
【详解】当导线中电流强度减小，导线将产生的磁场减弱，使得穿过线框的磁通量减小，从而产生感应电流阻碍磁通量的减小，依据右手螺旋定则可知，穿过线圈的磁通量向下（俯视），再由楞次定律的“增反减同”可知，线圈中产生顺时针方向感应电流，为阻碍磁通量的减小，则线圈有扩张趋势。
故选D。
6. 如图所示，电源电动势为12V，当开关接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压Uad＝0V，Ucd＝12V，由此可以判断（ ）
A. 可能是L1和L2的灯丝都断了
B. 可能是L2灯丝断了
C. 可能是L1的灯丝断了
D. 可能是变阻器R断路
【答案】B
【解析】
【详解】当开关接通时，串联电路中两灯均不发光，则可能是某处断路，电路中无电流，完好部分的电压为0，则电压表测得断路位置两端的电压等于电源电压，由题Ucd=12V，说明从a到d的电路和b到c的电路是连接良好的，故L1的灯丝和滑动变阻器都良好，L2的灯丝烧断了。故B正确；ACD错误。
故选B。
7. 图甲是小型交流发电机的示意图。在匀强磁场中，矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。已知发电机线圈内阻为，外接电阻的阻值为，其他电阻忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A. 时线圈平面与中性面垂直
B. 每秒内电流方向改变100次
C. 电源的输出功率为
D. 时通过电阻的瞬时电流为
【答案】B
【解析】
【详解】A．由乙图可知，t=0.02s时刻电动势的瞬时值为零，即线圈平面与中性面重合，故A错误；
B．由乙图可知，交变电流的周期为
根据一个周期内电流方向改变两次，可得每秒钟内电流方向改变次数为
故B正确；
C．由乙图可知，交变电源电动势的最大值为，则电源电动势的有效值为
根据闭合回路的欧姆定律可得
则电源的输出功率为
故C错误；
D．由乙图可知，在时通过电阻的瞬时电流为，故D错误。
故选B。
8. 如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场。下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B. 甲图从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动
C. 甲图中使用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中依然存在电场
D. 乙图说明，任何磁场周围都会产生电场，与闭合回路是否存在无关
【答案】C
【解析】
【详解】A．若甲、乙两图中的磁场均匀变化，就会产生稳定的电场，稳定的电场不会产生磁场，就不会产生电磁波，故A错误；
B．甲图从上向下看，根据楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B错误；
C．甲图中使用不导电的塑料线绕制线圈，由于磁场是变化的，所以在线圈中依然存在电场，故C正确；
D．变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关；但稳定磁场周围不会产生电场，故D错误。
故选C。
9. 磁电式电流表的构造如图甲所示，其最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈。两磁极间装有极靴，极靴中间又有一个用软铁制成的圆柱，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，如图乙所示。当线圈中通以恒定电流时，安培力带动线圈偏转，在螺旋弹簧的反向作用下最终使线圈稳定。下列说法正确的是（ ）
A. 极靴与圆柱间的磁场是匀强磁场
B. 线圈转动过程中不产生感应电动势
C. 线圈通电转动停止后，不再受到安培力
D. 若线圈a、b两边通以如图乙所示方向的电流时，a边受到的安培力方向向上
【答案】D
【解析】
【详解】A．磁场是辐向分布的，方向不同，故极靴与圆柱间的磁场不是匀强磁场，故A错误；
B．线圈在转动过程中线圈在切割磁感线，会产生感应电动势，故B错误；
C．线圈中通电流时，线圈受到安培力的作用使线圈转动，螺旋弹簧被扭紧，阻碍线圈转动，随着弹力的增加，当弹力与安培力平衡时线圈停止转动，故C错误；
D．若线圈a、b两边通以如图乙所示方向的电流时，根据左手则，可知a边受到的安培力方向向上，故D正确。
故选D。
10. 在断电自感演示实验中，用小灯泡、带铁芯的电感线圈和定值电阻等元件组成如图甲所示电路。闭合开关，待电路稳定后，两支路电流分别为和。断开开关前后的一小段时间内，电路中电流随时间变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 断开开关前灯泡中电流为
B. 灯泡电阻小于电阻和线圈的总电阻
C. 断开开关后小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭
D. 断开开关后电阻所在支路电流如曲线所示
【答案】C
【解析】
【详解】AD．断开开关S前、后的一小段时间内，通过电感线圈L的电流方向是不变的，则电感线圈L所在支路的电流如曲线a所示，小灯泡所在支路的电流如曲线b所示，则断开开关前，灯泡中电流为，故AD错误；
B．由题图可知，断开开关S前通过电感线圈的电流大于通过小灯泡的电流，所以断开开关S前，小灯泡的电阻大于定值电阻R和电感线圈L的总电阻，故B错误；
C．断开开关S后，电感线圈L产生的自感电动势阻碍电流的减小，电感线圈L相当于电源，由于线圈L、电阻R和灯泡重新组成回路，且断开开关S前电感线圈L所在支路的总电阻小于小灯泡的电阻，则其电流大于流过小灯泡的电流，则小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭，故C正确。
故选C。
11. 小灯泡通电后，其电流随所加电压变化的曲线如图所示，为曲线上一点，坐标为（，），为曲线的切线，与轴交点的电流值为，为轴的垂线，为轴的垂线。下列说法正确的是（ ）
A. 对应点，小灯泡的电阻为
B. 对应点，小灯泡的电阻为
C. 随着所加电压的增大，小灯泡的电阻逐渐减小
D. 对应点，小灯泡的功率为曲线与横轴所围图形的面积
【答案】A
【解析】
【详解】AB．根据欧姆定律有
可得对应点，小灯泡的电阻为
故A正确，B错误；
C．根据欧姆定律有
可知图像中，图像的切线的斜率的绝对值表示该相应电压时小灯泡的电阻的倒数，根据图像可知，随着所加电压的增大，图像切线的斜率的绝对值减小，即小灯泡的电阻增大，故C错误；
D．对应点，小灯泡的功率为
可知小灯泡的功率为图中矩形所围面积，故D错误。
故选A。
12. 热膨胀材料在生产生活中有着广泛的应用。某同学用平行板电容器设计制作了单电容热膨胀检测仪，原理如图所示。电容器上极板固定，下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动，平行板电容器的电容，是电容器极板的正对面积，是极板间的距离，其余均为常量。闭合开关S，若材料在竖直方向热胀冷缩，下列说法正确的是（ ）
A. 材料温度升高，极板所带电荷量减小
B. 滑动变阻器滑片向上滑动少许可以降低检测仪的工作电压
C. 检测到灵敏电流计的电流方向为从到，说明材料温度升高
D. 检测结束，断开开关，灵敏电流计上有从到的短暂电流
【答案】C
【解析】
【详解】A．材料温度升高，材料膨胀，电容器两板间距减小，根据，可知电容增大；由于电容器两板电势差不变，根据，可知极板所带电荷量增大，故A错误；
B．滑动变阻器滑片向上滑动，接入电路阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流减小，路端电压增大，则检测仪的工作电压升高，故B错误；
C．检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b，则电容器在充电，极板所带电荷量增大，由A选项分析可知，材料温度升高，故C正确；
D．检测结束，断开开关，电容器放电，则灵敏电流计上有从b到a的短暂电流，故D错误。
故选C。
13. 如图所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流，R为定值电阻，为滑动变阻器，电流表、电压表均可视为理想电表，不考虑导线电阻对电路的影响。将滑动变阻器的滑片P向上移动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电路中总电阻减小
B. 电流表的示数减小
C. 电压表的示数减小
D. 恒流源输出功率减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．滑动变阻器的滑片向上移动，接入电路的电阻变大，根据并联电路的特征，电路中总电阻增大，A错误；
BC．恒流源流出的总电流不变，滑动变阻器的滑片向上移动，接入电路的电阻变大，电路中总电阻增大，则并联部分总电压增大，即电压表示数增大，则流过R的电流增大，由于总电流不变，则流过RL的电流减小，即电流表示数减小，B正确、C错误；
D．根据P = I2R总，由于恒流源电流大小不变，总电阻变大，所以恒流源输出功率增大，D错误。
故选B。
14. 手机无线充电技术越来越普及，如图甲所示是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比，送电线圈所接电阻的阻值为。当间接上的正弦交变电源后，受电线圈中产生交变电流给手机充电，这时手机两端的电压为，流经手机的电流为。若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 受电线圈两端电压为B. 送电线圈的电流为
C. 间输入功率为D. 电阻的阻值为
【答案】D
【解析】
【详解】B．设通过送电线圈和受电线圈的电流分别为I1、I2，且，根据理想变压器的电流关系
解得
故B错误；
AD．根据理想变压器电压与匝数关系有
解得
又
，
整理可得
，
代入数据联立解得
，
故A错误，D正确；
C．根据
间输入功率为
故C错误
故选D。
第二部分
本部分共6题，共58分。
15.
（1）在“金属丝电阻率的测量”实验中，某同学设计了如图1所示的电路进行实验。该同学取一段金属丝连接到实验电路中，通过测量金属丝两端的电压和通过金属丝的电流，以及金属丝接入电路的有效长度和金属丝的直径，即可计算出该金属丝的电阻率________（用上述测量量表示）。
（2）在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，某同学首先按图2所示连接电路，闭合开关后，发现灵敏电流计指针向左偏转；再按图3所示连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验的主要目的是检验________（填选项前的字母）。
A. 干电池是否为新电池
B. 电流计测量的电流是否准确
C. 电流计指针偏转方向与电流方向的关系
（3）某实验小组用如图4所示的电路研究电容器充、放电情况，他们用电流传感器和计算机测出电路中电流随时间变化的曲线。
实验时，根据图4所示的电路原理图连接好电路，时刻把开关掷向1端，电容器充电完毕后，再把开关掷向2端，电容器通过电阻放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的图像如图5所示。
a．电容器放电时，流过电阻的电流方向为________（选填“由到”或“由到”）；
b．从理论分析可知，对于理想电容器，在图5中阴影部分的面积________（选填“>”、“