北京市海淀区2021-2022学年高三上学期期末考试
物理 2022.01
第一部分共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符合题意的，有的题有多个选项是符合题意的。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。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 BD AD C BD D BD AC CD C AD
第二部分共8题，共70分。
11.（5分）
（1）电压
（2）B；D
（3）AB
12. （10分）
（1）0.550
（2）①A；D；E ②如答图1
（3）；小于
（4）该小组同学的结论正确。对电压表右侧导线接在M点和接在N点进行比较，电压表示数的相对变化为，电流表示数的相对变化为，可见电压表变化明显，将电压表右侧导线接在M点误差小。
13．（8分）
（1）由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势
（2）金属杆ab中电流为
金属杆ab两端电压为
得
（3）拉力大小等于安培力大小
拉力的功率
得
14．（8分）
（1）小球静止在A点时受力平衡，如答图2所示：
根据平衡条件
得
（2）a．根据（1）可知匀强电场方向水平向左。
A、B两点沿电场线方向距离
根据电势差与场强的关系
得
b．小球从B点运动至A点的过程中
根据动能定理
得
15．（8分）
（1）线圈产生感应电动势的最大值
得
线圈经过图示位置开始计时，线圈内的电动势瞬时值的表达式
（2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值
通过电阻R的电流的有效值
得
（3）电阻R上产生的热量
得
16．（9分）
（1）a．由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势
由图像可知
导体框中产生的感应电动势
b．导体框中电流
时间
通过导体框某横截面的电荷量
（2）当时，虚线MN左侧磁感应强度为
虚线MN左侧线框受到水平向右的安培力
虚线MN右侧线框受到水平向右的安培力
上、下两边框受到的安培力合力为0
导体框受到的安培力
17．（10分）
（1）由动能定理
得
（2）a．P、Q两板间的电场强度为 ①
电子在P、Q两板间加速度 ②
电子在P、Q两板间运动时间 ③
电子在P、Q两板间偏转位移 ④
联立①-④式可得
b．当P、Q两板间的电压满足时，电子才能从两板间射出，即
在0～时间内解得
故在0～T0时间内电子打在荧光屏上的时间
在0～T0时间内打在荧光屏上的电子数目
18．（12分）
（1）“上表面”和“下表面”之间的距离为b
霍尔电场的电场强度
（2）a．见答图3
b．模型②正确。
设单位体积内电子的数目为n1，单位体积内空穴的数目为n2，
由题意可知
当霍尔电场稳定时，在一段时间Δt内，到达上表面的所有电子的总电荷量与空穴的总电荷量必须相等，即
得
c．电子和空穴沿z方向受力情况如答图4所示
电子沿z方向受力 ①
空穴沿z方向受力 ②
联立①②，结合（2）b结果可得
Rx
V
A
P
答图1
α
mg
qE
F
答图2
B
Ex
答图3
f
f
eEz
ev1B
答图4
k v1′
ev2B
eEz
k v2′
PAGE
4北京市海淀区2021-2022学年高三上学期期末考试
物理
2022.01
本试卷共8页，共100，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．真空中某区域的电场线分布如图所示，M、N为电场中的两点．下列说法正确的是（ ）
A．该电场为匀强电场 B．该电场为非匀强电场
C．M点的场强比N点的场强小 D．M点的电势比N点的电势低
2．如图所示的电路中，闭合开关S后，电流表的示数为．已知电源内阻，电阻，电流表和电压表均视为理想电表．下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为 B．电源的电动势为
C．电阻R的电功率为 D．电路消耗的总功率为
3．在恒定的匀强磁场中固定一根通电直导线，导线的方向与磁场方向垂直．如图反映的是这根导线受到的磁场力大小F与通过导线的电流I之间的关系，M、N两点各对应一组F、I的数据，其中可能正确的是（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，置于水平面上的两根金属导轨间距为L，分别与电源正、负极相连．导体棒放在导轨上且与导轨垂直，整个装置处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导体棒，且与导轨平面夹角为．已知回路中电流为I，导体棒始处于静止状态．关于导体棒的受力情况，下列说法正确的是（ ）
A．安培力大小为0 B．安培力大小为
C．静摩擦力大小为 D．静摩擦力大小为
5．某手若只播放视频，可以播放约17小时，其说明书的部分内容如右表所示．关于该手机，下列说法正确的是（ ）
……
手机类型 智能手机、手机
屏幕分辨率 像素
电池容量
电池类型 不可拆卸式电池
待机时间 约22天
……
A．充满电时电池可储存的最大能量为 B．放电时电池可输出的最大电荷量为
C．播放视频时平均电流约为待机状态平均电流的1.3倍
D．播放视频时平均电流约为待机状态平均电流的30倍
6．某同学用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体从线圈中上匀速抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转．关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转
B．若将磁体向上加速抽出，灵敏电流计指针也会向右偏转
C．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转
D．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转
7．如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈接一定值电阻R，电流表和电压表均视为理想电表．当开关S由1端拨到2端后，各电表示数的变化情况是（ ）
A．示数不变 B．示数变小 C．示数变大 D．示数变小
8．如图所示，用洛伦兹力演示仪研究带电粒子在匀强磁场中的运动，以虚线表示电极K释放出来的电子束的径迹．在施加磁场之前，电子经加速后沿直线运动，如图甲所示；施加磁场后电子束的径迹，如图乙所示；再调节演示仪可得到图丙所示的电子束径迹．下列说法正确的是（ ）
A．施加的磁场方向为垂直纸面向外
B．在图乙基础上仅提高电子的加速电压，可得到图丙所示电子束径迹
C．在图乙基础上仅增大磁感应强度，可得到图丙所示电子束径迹
D．图乙与图丙中电子运动一周的时间可能不相等
9．为了测定某平行于纸面的匀强电场的场强，某同学进行了如下操作：取电场内某一位置为坐标原点O建立x轴，选取x轴上到O点距离为r的P点，以O为圆心、r为半径作圆，如图甲所示．从P点起沿圆周逆时针测量圆上各点的电势和转过的角度，可以用此数据绘制图．当半径r分别取、、时，分别绘制出如图乙中所示的三条曲线．三条曲线均在时达到最大值，最大值分别为、、．下列说法正确的是（ ）
A．曲线①对应的r取值为 B．电场方向沿x轴正方向
C．坐标原点O的电势为 D．电场强度的大小为
10．金属自由电子气理论认为金属中的自由电子好像气体分子一样，总是在不停地做无规则热运动，由于自由电子会与金属离子发生碰撞，其在金属中的运动轨迹是“曲折”的路线．当存在外加电场E时，自由电子在杂乱无章的热运动基础上会叠加一个沿电场力方向的定向移动，如图所示．大量自由电子沿同一方向的定向移动形成了宏观的电流，通常情况下，电流稳定时，自由电子定向移动的速率约为，自由电子热运动的速率约为．
可以将金属导电问题简化为下述过程：自由电子每次与金属离子碰撞后，定向移动速率变为0；接着自由电子在电场力的作用下重新加速获得定向移动速度，直到再次与金属离子发生碰撞．
根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
A．相较于自由电子的定向移动速率，热运动速率对碰撞频率影响更大
B．相较于自由电子的热运动速率，定向移动速率对碰撞频率影响更大
C．E恒定时，若碰撞频率升高，金属中自由电子定向移动形成的电流不变
D．E恒定时，若碰撞频率升高，金属中自由电子定向移动形成的电流变小
第二部分
本部分共8题，共70分．
11．（5分）某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况，按如图连接电路．实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关掷向2端，传感器将信息传入计算机，屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的图线、图线．
（1）由如图可知，传感器2应为________传感器（选填“电流”或“电压”）．
（2）计算机屏幕上显示的图线可能为如图中的_________，图线可能为如图中的________．
A． B． C． D．
（3）结合屏幕显示的图线、图线信息，可以估算出_________．
A．电容器的电容 B．电容器储存的电荷量
12．（10分）在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验小组的同学测量一段阻值约为，均匀金属丝的电阻率．
（1）用螺旋测微器分别在三个不同的位置测量金属丝的直径，某次示数如图所示，该次测量值为______．
（2）实验小组的同学采用如图13所示的电路图，用伏安法测金属丝的电阻，现有电源（电动势为，内阻可忽略不计），开关和导线若干，以及下列器材：
A．电压表（量程，内阻约）
B．电压表（量程，内阻约）
C．电流表（量程，内阻约）
D．电流表（量程，内阻约）
E．滑动变阻器（，）
F．滑动变阻器（，）
①为减小测量误差，在实验中，电压表应选用_________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．（选填各器材前的字母）
②图14是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据图13的电路图，补充完成图14中实物间的连线．
（3）测量出金属丝直径为d、长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝电阻率测量值的表达式________．考虑电流表和电压表内阻引起的误差，该测量值_______真实值（选填“大于”或“小于”）．
（4）在测量另一根阻值未知的金属丝电阻率时，实验小组的同学将电流表换成了量程为的毫安表，依据图13连接了电路，调整滑动变阻器R后保持R的阻值不变．然后，将电压表右侧导线分别接在M点和N点，读出相应的电压表和毫安表示数，记录在表格中．根据这两组数据，同学们认为将电压表右侧导线接在M点比接在N点实验误差更小．请判断他们得出的结论是否正确，并说明理由．
接M点 接N点
0.8 0.9
84 83
13．如图所示，两根平行光滑金属导轨和固定在水平面上，其间距为L，磁感应强度为B的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接一阻值为R的电阻．在导轨上有一金属杆，其电阻值为r，杆长度恰与导轨间距相等．在杆上施加水平拉力使其以速度v向右匀速运动，运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好．设金属导轨足够长，不计导轨电阻和空气阻力．求：
（1）金属杆产生的感应电动势E；
（2）金属杆两端的电压；
（3）拉力做功的功率P．
14．（8分）长为L的轻质绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为的小球（可视为质点）．如图所示，在空间施加沿水平方向的匀强电场（图中未画出），小球静止在A点，此时细线与竖直方向夹角．已知，电场的范围足够大，重力加速度为g．
（1）求匀强电场的电场强度大小E．
（2）保持细线始终张紧，将小球从A点拉起至与O点处于同一水平高度的B点．
a．求A、B两点间的电势差U；
b．将小球由B点静止释放，求小球运动至A点时速度的大小v．
15．（8分）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈的边长，匝数，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行．线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接．现使线圈绕过和边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动．电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计．
（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电动势瞬时值的表达式；
（2）求通过电阻R的电流有效值I；
（3）求线圈转动电阻R上产生的热量Q．
16．（9分）如图18所示，将一细导线围成边长为d的单匝正方形线框，并固定在水平纸面内．虚线恰好将线框分为左右对称的两部分，在虚线左侧的空间内存在与纸面垂直的匀强磁场，规定垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度B随时间t变化的规律如图19所示．已知线框的电阻为R，时匀强磁场的磁感应强度大小为．
（1）若虚线右侧的空间不存在磁场，求：
a．线框中产生的感应电动势大小E；
b．在内，通过线框某横截面的电荷量q．
（2）若虚线右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小恒为，如图20所示．求时线框受到的安培力大小F．
