辽宁省部分中学2021—2022（上）高三期末检测
物理（A）
考试范围：必修第三册、选择性必修第二册
时间：75分钟 满分：100分
第Ⅰ卷 选择题（共46分）
一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项是符合题目要求的。
1. 19世纪30年代，法拉第首先提出了电场概念，并用电场线简洁、形象的描述电场。对于静电场，以下认识正确的是
A. 质子在电场中由静止释放，它的运动轨迹和电场线一定重合
B. 电子只在电场力的作用下，一定逆着电场线的方向运动
C. 在电场中可能存在闭合的电场线
D. 在电场中不可能存在平行直线且相邻间距不相等的电场线
2. 如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为小灯泡，R为定值电阻，闭合电键，小灯泡能正常发光.现将滑动变阻器滑片向右滑动一段距离，滑动前后理想电压表V1、V2示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则
A. 当电路稳定后，断开电键，小灯泡立刻熄灭
B. V2示数变大
C. 与均保持不变
D. 电源的输出功率增大
3. 某种角速度计，其结构如图所示。当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器（传感器内阻无限大）接收相应的电压信号。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自然长度为l，电源的电动势为E，内阻不计．滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，不计摩擦，则
A．电路中电流随角速度的增大而增大
B．电路中电流随角速度的增大而减小
C．弹簧的伸长量为x＝
D．输出电压U与ω的函数式为U＝
4. 如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束离子（不计重力），这些离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分为如图三束，则下列判断正确的是
A．这三束离子的速度一定不相同
B．这三束离子的比荷一定相同
C．若将这三束离子改为相反电性而其他条件不变的离子则仍能从d孔射出
D．a、b两板间的匀强电场方向一定由b指向a
5. 近几年，各大知名手机品牌纷纷推出无线充电功能。无线充电最大的便利是无需插拔数据线，一放即充。如图甲所示为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为n=50匝，电阻r=1.0Ω，在它的c，d两端接一阻值R=9.0Ω的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律满足正弦曲线关系如图乙所示，设磁场竖直向上为正。则
A. 受电线圈中产生的电动势最大值为0.4V
B. 在t＝π×10-3s时，c端电势高于d端
C. 从t1到t2时间内，通过电阻R的电荷量为4×10-5C
D. 在一个周期内，电路中产生的热量4π×10-2J
6. 如图所示，理想变压器原线圈匝数n1=4400匝，副线圈匝数n2=2200匝，R2为光敏电阻（光照越强电阻越小），L1为电阻不变的灯泡，电流表和电压表均为理想交流电表，变压器的原线圈两端接有图乙所示的交变电压u，则
A. 图乙交变电压的表达式为u=220sin50πt（V）
B. 在t=0.005 s时，V1示数为220 V，V2示数为110 V
C. 电键S闭合后，电流表示数减小
D. 电键S闭合后，用强光照射R2，灯泡L1亮度变暗
7. 如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨PP'、QQ'倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端P、Q分别用导线与水平正对放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，开始时金属板未带电，板间有一带正电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上。现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，下滑过程中金属棒ab与导轨接触良好且与导轨垂直，不计金属板的充电时间。则下列说法正确的是
A. 金属棒ab最终匀速下滑 B. 金属棒ab一直加速下滑
C. 微粒先向M板运动后向N板运动 D. 微粒先向N板运动后向M板运动
二、多选题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得6分，部分选对得3分，有选错的得0分。
8. 利用传感器和计算机可以测量快速变化的力的瞬时值，如图所示是用这种方法获得的弹性细绳中拉力F随时间t变化的图线。实验时，把小球举到悬点O处，然后放手让小球自由落下，由图线所提供的信息可以判断
A. 绳子的自然长度为
B. t2时刻小球的速度最大
C. t1时刻小球处在最低点
D. t1时刻到t2时刻小球的速度先增大后减小
9. 如图，用一根总电阻为2R粗细均匀的铜导线制成半径为r的圆环，PQ为圆环的直径，其左右两侧存在垂直于圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反。一根长度为2r、电阻为R的金属棒MN绕着圆环的圆心O点紧贴着圆环以角速度ω沿顺时针方向匀速转动，转动过程中金属棒MN与圆环始终接触良好（不计金属棒经过PQ位置瞬间），则下列说法正确的是
A. 圆环消耗的电功率是变化的
B. 金属棒两端的电压大小为Bωr2
C. 金属棒中电流的大小为
D. 金属棒旋转一周的过程中，整个回路产生的焦耳热为
10. 如图所示，一光滑绝缘的半圆面和一根很长的直导线被固定在同一竖直平面内，直导线水平处于半圆面的下方，导线中通有方向向右的恒定电流I，将一铜环从半圆面左侧最高点a从静止释放后，铜环沿半圆面运动，到达右侧的b点为最高点，a、b高度差为Δh，已知通电直导线在周围某一点产生磁场的磁感应强度与该点到导线的距离成反比，下列说法正确的是
A. 铜环在半圆面左侧下滑过程，感应电流沿顺时针方向
B. 铜环第一次经过最低点时感应电流达到最大
C. 铜环第一次返回左侧至最高点时与a点的高度差小于2Δh
D. 铜环沿半圆面运动过程，铜环所受安培力的方向总是与铜环中心的运动方向相反
第Ⅱ卷 非选择题（共54分）
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（8分）某科学探究小组欲通过测定工业废水的电阻率，来判断废水是否达到排放标准（一般电阻率ρ≥200Ω·m的废水即达到排放标准）。该小组用透明塑料板自制了个长方体容器，其左、右两侧面内壁紧贴金属铜薄板（板的厚度和电阻的影响可忽略不计），铜薄板上端分别带有接线柱A、B，如图甲所示。容器内表面长a=40cm，宽b=20cm，高c=20cm。将废水注满容器后，进行如下实验操作。
（1）用多用电表的电阻档粗测容器中废水的电阻，选择开关置于“×100”档，其示数如图乙所示，则该废水的电阻值约为______Ω；
（2）为更精确地测量所取废水的电阻率，该小组从实验室中找到如下实验器材：
A. 直流电源E（电动势E约3V，内阻r0约0.1Ω）；
B. 电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ）；
C. 电流表A1（量程0~3mA，内阻约10Ω）；
D. 电流表A2（量程0~0.6A，内阻约0.4Ω）；
E. 滑动变阻器R（0~50Ω，额定电流2.0A）；
F. 开关S一个，导线若干。
图丙为该实验小组在实验过程中所采用的电路图，由于废水洒在纸上，导致部分电路图缺失不清，图丙中的电流表A应为______（填写器材前面的字母序号“C”或“D”），请你在答题卡相应位置补全电路图；
（3）正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，得出一系列数据如表所示，请在图丁作出图线。图丁的坐标纸中已经描出了3个点，请在答题卡相应图中将剩余3个点描出，并作出U﹣I关系图线______；
电压U/V 1.46 1.84 1.89 2.10 2.32 2.52
电流I/mA 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40
（4）由以上测量数据可以求出待测废水的电阻率ρ=______Ω·m。该废水______（填“达到”或“未达到”）排放标准。
12.（8分）小明同学想要设计一个既能测量电源电动势和内阻，又能测量定值电阻阻值的电路．他用了以下的实验器材中的一部分，设计出了图（a）的电路图．
a．电流表A1（量程0.6 A，内阻很小）；电流表A2（量程300μA，内阻rA＝1 000Ω）；
b．滑动变阻器R（0～20Ω）
c．两个定值电阻（R1＝1 000Ω，R2＝9 000Ω）
d．待测电阻Rx
e．待测电源E（电动势约为3 V，内阻约为2Ω）
f．开关和导线若干
（1）根据实验要求，与电流表A2串联的定值电阻为___________；（填“R1”或“R2”）
（2）小明先用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关S1，调节滑动变阻器，分别记录电流表A1、A2的读数I1、I2，得I1与I2的关系如图（b）所示。根据图线可得电源电动势E＝_________V，电源内阻r＝______Ω；（计算结果均保留两位有效数字）
（3）小明再用该电路测量定值电阻Rx的阻值，进行了以下操作：
①闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表A1示数Ia，电流表A2示数Ib；
②断开开关S2，保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表A1示数Ic，电流表A2示数Id，后断开S1；
③根据上述数据可知计算定值电阻Rx的表达式为___________；若忽略偶然误差，则用该方法测得的阻值与其真实值相比___________。（填“偏大”“偏小”或“相等”）
13.（10分）离子推进器的原理是先将气体电离，然后用电场力将带电的离子加速后喷出，以其反作用力推动火箭。离子推进器可简化为由内、外半径分别为R1=R和R2=3R的同轴圆柱体构成，分为电离区Ⅰ和加速区Ⅱ，电离区间充有稀薄气体铯，且存在轴向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，内圆柱表面可持续发射电子，电子碰撞铯原子使之电离。为了取得好的电离效果，从内圆柱体表面发出的电子在区域内运动时不能与外器壁碰撞（一接触外器壁，电子便被吸收）。Ⅰ区产生的正离子以接近零的初速度进入两端加有电压U的Ⅱ区，离子被加速后从右侧高速喷出，在出口处，灯丝发射的电子注入正离子束中，这种高速粒子流喷射出去，可推动卫星运动。已知铯离子的电荷量为q，质量为m。
（1）求铯离子通过加速电压后得到的速度大小v；
（2）若电子在垂直于圆柱轴线的截面内沿与径向成α=30°角的方向发射，为了取得更好的电离效果，求电子最大初始发射速度vm；（已知电子质量m0，电荷量为e）
（3）若单位时间内喷射出N个铯离子，求推进器获得的推力大小，并解释灯丝C发射电子注入正离子束的作用。
14.（13分）电流天平是一种测量磁力的装置，如图所示。两相距h的刚性平行线圈1和2，每个线圈的直径均为d，电阻为R的线圈2置于天平托盘上，线圈1固定。当两线圈均无电流通过时，天平恰好指示零；当两线圈间的磁力改变时天平的读数随之变化，但线圈间相对位置改变可忽略。若线圈1通有电流时，则线圈2中的磁感应强度与电流I成正比，比例系数为k。由于两线圈间距相对线圈半径很小，计算线圈相互作用力时，可将圆线圈近似看成长直平行导线。已知载流长直导线在距导线垂直距离为r处产生的磁场B=aI/r（a为常量），不计电流随时间变化的不连续性。当线圈1通过的电流如图所示时，在0—4t0时间内：
（1）画出线圈2中感应电流随时间变化的关系曲线；
（2）求线圈1受到的磁力大小随时间变化的关系式；
（3）磁力对天平托盘的冲量。
15.（15分）如图甲所示，直角坐标系xOy的第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E，在第四象限内有一半径为R的圆形有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁场的边界刚好与x轴相切于A点，A点的坐标为（R，0），一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在A点正上方的P点由静止释放，粒子经电场加速后从A点进入磁场，经磁场偏转射出磁场后刚好经过坐标原点O，匀强磁场的磁感应强度大小为B，不计粒子的重力，求：
（1）P点的坐标；
（2）若在第三、四象限内、圆形区域外加上垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小也为B，如图乙所示，粒子释放的位置改为A点正上方P'点处，P'点的坐标为（R，），让粒子在P'点处由静止释放，粒子经电场加速后从A点进入磁场，在磁场中偏转后第一次出磁场时，交x轴于C点，则AC间的距离为多少；粒子从P'点到C点运动的时间为多少。辽宁省部分中学2021—2022（上）高三期末检测
物理（A）参考答案及评分标准
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C D C B D B AD CD AC
11.（8分，除标注外，每空1分）
（1）1100 （2）C （2分） （3）
（4）106（2分） 未达标
12.（8分，除标注外，每空2分）
（1）R2 （2）3.0 2.1（各1分） （3）(rA＋R2) 相等
13.（10分）
（1）铯离子在加速电场中,由动能定理（1分）
铯离子通过加速电压后得到的速度大小;（1分）
（2）设电子的轨道半径为r,由几何关系得(R2-r)2=R12+r2-2R1rcos60°（1分）
解得（1分）
由洛伦兹力提供向心力得（1分）
解得电子最大初始发射速度（1分）
（3）铯离子在加速电场中,由动量定理得（1分）
解得
由牛顿第三定律可知,推进器获得的推力 （1分）
推进器起初不显电性,根据电荷守恒定律可知,推进器在射出正离子的同时,带负电荷,静电力把正离子拉回,起不到加速作用;灯丝C发射电子注入正离子束,使之成为中性粒子喷射出去,从而起到加速作用。（2分）
14.（13分）
15.（15分）
