文档内容
2024 北京大兴高三（上）期末
物 理
2024.1
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卡上，在试卷上作答无效。考试
结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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. 图 1 所示，原来不带电的金属导体 MN 固定在绝缘支架上，在其两端下面都悬挂着金属验电箔。若使带
负电的金属球A靠近导体的M端，看到的现象是
A. 只有M端验电箔张开，且M端带正电
B. 只有N端验电箔张开，且N端带正电
C. M、N两端的验电箔都张开，且M、N两端都带正电
D. M、N两端的验电箔都张开，且N端带负电，M端带正电
2．两个分别带有电荷量为−𝑄 和+5𝑄 的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为𝑟的两处，它们
之间库仑力的大小为𝐹，两小球相互接触后再放回原处 ，则两球之间库仑力的大小为
5𝐹 𝐹 4𝐹 16𝐹
A. B. C. D.
16 5 5 5
3. 如图 2 所示，理想变压器的原线圈接在𝑢 =220√2 sin 100π𝑡(V) 的交流电源上，副线圈接有𝑅 =11 Ω 的
负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1 ，电流表、电压表均为理想电表。下列说
法正确的是
A. 原线圈的输入功率为110W B. 电流表的示数为20.0A
C. 电压表的示数约为110V D. 副线圈输出交流电的周期为0.01s
4. 甲、乙两个带电粒子的电荷量和质量分别为（-q，m）、（-q，4m），它们先后经过同一加速电场由静止开
始加速后，由同一点进入同一偏转电场，两粒子进入时的速度方向均与偏转
电场垂直，如图3所示。粒子重力不计，则甲、乙两粒子
A. 进入偏转电场时速度大小之比为1:2
B．在偏转电场中运动的时间相同
C．离开偏转电场时的动能之比为1:4
第1页/共11页D．离开偏转电场时垂直于板面方向偏移的距离之比为1:1
5. 研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置如图 4 所示。下列说法中
正确的是
A. 实验中，只将电容器𝑏 板向左平移，静电计指针的张角变小
B. 实验中，只将电容器𝑏 板向上平移，静电计指针的张角变大
C. 实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大
D. 实验中，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大
6．在匀强磁场中，一个矩形金属线框绕与磁感线垂直的转
轴匀速转动，如图 5 甲所示。产生的交变电压随时间变化的
图像如图5乙所示，则
A. 𝑡 =0.005 s 时线框的磁通量变化率为零
B. 𝑡 =0.01 s 时线框平面与磁场方向垂直
C. 线框产生的交变电压有效值为311 V
D. 线框产生的交变电压频率为100 Hz
7．在垂直纸面的匀强磁场中，有不计重力的甲、乙两个带电粒子，在纸面内做匀速圆周运动，运动方向
和轨迹如图6所示。则下列说法中正确的是
A. 甲、乙两粒子所带电荷是异种电荷
B. 该磁场方向一定是垂直纸面向里
C. 若甲、乙两粒子的动量大小相等，则甲粒子所带电荷量较大
D. 若甲、乙两粒子所带电荷量及运动的速率均相等，则甲粒子的质量较大
8 . 如图7甲所示是某电场中的一条电场线，A、B是这条电场线上的两点，一带正电的粒子只在静电力作用
下，沿电场线从 A 运动到 B。在这过程中，粒子的速度-时间图像如图 7
乙所示，比较A、B两点电场强度大小和电势的高低，下列说法正确的是
A．E =E ，φ φ B．E B A B A< B
C．E =E ，φ φ D．E >E ，φ φ
A B A< B A B A< B
9.如图8所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零，L 、L 是两个相同的灯泡。下列说法
1 2
正确的是
A．当开关S由断开变为闭合时，L 、L 同时发光，然后L 变得更亮，L
1 2 2 1
逐渐变暗，最终熄灭
B．当开关 S由断开变为闭合时，L 先发光，L 后发光，L 亮度不变，L
1 2 1 2
逐渐变暗，最终熄灭
C．当开关S由闭合变为断开时，L 立即熄灭， L 突然发光，再逐渐变暗，最终熄灭
1 2
D．当开关S由闭合变为断开时，L 立即熄灭， L 突然发光，再逐渐变暗，最终熄灭
2 1
第2页/共11页10. 某同学用图 9 所示装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体从线圈中向上
匀速抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验，下列说法中正确的
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，灵敏电流计指针向左偏转
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
11. 如图10所示，真空中有等量异种点电荷+𝑞、−𝑞分别放置在𝑀、𝑁两点，在𝑀、𝑁的连线上有对称点𝑎、
𝑐，𝑀、𝑁连线的中垂线上有对称点𝑏、𝑑，下列说法正确的是
A. 在𝑀、𝑁连线的中垂线上，𝑂点电势最高
B. 正电荷从𝑏点沿𝑀、𝑁连线的中垂线移到𝑑点的过程中，受到的静电力先减小
后增大
C. 正电荷在𝑐点电势能大于在𝑎点电势能
D. 正电荷在𝑐点电势能小于在𝑎点电势能
12. 如图 11甲所示，电阻为 5Ω、匝数为 100匝的线圈（图中只画了 2匝）两端 A、B与电阻 R相连，
R=95Ω。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通
量在按图11乙所示规律变化。则下列说法不正确的是
A．A点的电势低于B点的电势
B．在线圈位置上感应电场沿逆时针方向
C．0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.05C
D．0.1s时间内非静电力所做的功为2.5J
3. 如图12所示，平行板电容器与电源连接，下极板𝐵接地，开关𝑆闭合，一带电油滴在电容器中的𝑃点处于
静止状态。下列说法正确的是
A. 保持开关闭合，𝐴板竖直上移一小段距离，电容器的电容增大
B. 保持开关闭合，𝐴板竖直上移一小段距离，𝑃点的电势将升高
C. 保持开关闭合，𝐴板竖直上移一小段距离过程中，电流计中电流方向向右
D. 开关𝑆先闭合后断开，𝐴板竖直上移一小段距离，带电油滴向下运动
第3页/共11页14. 图 13 为苹果自动分拣装置，可以把质量大小不同的苹果，自动分拣开。该装置的托盘秤压在一个以𝑂
1
为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器𝑅 上。当大苹果通过托盘秤时，𝑅 所受的压力较大因而电阻
1 1
较小，𝑅 两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开
2
下面通道，让大苹果进入下面通道；当小苹果通过托盘秤时，𝑅 两端的电压不足以激励放大电路，分拣开
2
关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果
进入上面通道。托盘停在图示位置时，设进入下
面通道的大苹果最小质量为𝑀 ，若提高分拣标
0
准，要求进入下面通道的大苹果的最小质量𝑀大
于𝑀 ，其他条件不变的情况下，下面操作可行
0
的是
A. 只适当减小𝑅 的阻值
2
B. 只增大电源E 的电动势
1
C. 只增加缠绕电磁铁线圈的匝数
D.只将托盘秤压在杠杆上的位置向左移动一些
第二部分
本部分共6题，共58分。
15.（8分） 在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用电流表和电压表测量一个金属丝的电阻。
（1）该同学先用欧姆表“1”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图14所示，对应的读数是_______。
图14
第4页/共11页（2）用螺旋测微器测某金属丝的直径，示数如图15所示，
则该金属丝的直径为______mm。
（3）测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连线如图
16所示，电流表0~0.6A，内阻约0.1Ω，0~3A，内阻约
0.01Ω；电压表0~3V，内阻约3kΩ，0~15V，内阻约15kΩ。
图中的导线a端应与________（选填电流表“-”、“0.6”或
“3”）接线柱连接，b端应与___________（选填电流表“-”、
“0.6”或“3”）接线柱连接。开关闭合前，图16中滑动变阻器
滑片应置于____________（选填“左”或“右”）端。
（4）闭合开关，调节滑动变阻器，得到多组U和I数据。甲
同学由每组U、I数据计算电阻，然后求电阻平均值；乙同学
通过U−I 图像求电阻。则两种求电阻的方法误差较小的是___________（选填“甲同学”或“乙同学”）。
（5）设被测金属丝电阻为
第5页/共11页
R
x
，金属丝直径为d，接入电路部分的长度为l，则计算该金属丝电阻率的表达
式是 = ______（用题目给出的物理量符号表示）。
16.（10分）用图17所示的电路图测量一节干电池的电动势和内阻。
(1) 在下表中选出适当的实验器材进行实验。
A．电流表A ：0~0.6A，内阻约0.1Ω；
1
B．电流表A ：0~3A，内阻约0.01Ω；
2
C．电压表V ：0~3V，内阻约3kΩ；
1
D．电压表V ：0~15V，内阻约15kΩ；
2
E．滑动变阻器R ：0~20Ω；
1
F．滑动变阻器R ：0~1000Ω；
2
G．待测干电池：电动势约为1.5V
H．开关，导线若干
实验中电流表应选用_____；电压表应选用_____；滑动变阻器应选用
____（填器材前序号字母）。
(2)用笔画线完成图18中实物间的导线连接。
(3)甲同学在实验中记录了6组数据如下表所示，其中5组数据的对
应点已经标在坐标纸上，请标出余下一组数据对应的坐标点，在图
19中画出U-I图线。
根据所画图线，可得出干电池的电动势 E = _______ V 。（保留3位
有效数字）
(4)甲同学认为若不考虑电压表和电流表内阻对实验的影响，则电压表的读数
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U 与对应的电流表的读数 I 的比值
U
I
就等于干电池的内阻；乙同学认为电压表的读数变化量
U 与相对应的电流表的读数变化量 I
U
的比值的绝对值 才等于电源的内阻。请判断哪位同学的观点
I
是正确的，并说明你的判断依据___________。
17．（9分）图20所示，两根平行光滑金属导轨MN和PQ放置在水平面内，其间距L=0.4m，磁感应强度
B=1.0T的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R=9.6Ω，在导轨上有一金属棒ab，其电阻
r=0.4Ω，金属棒与导轨垂直且接触良好，在ab棒上施加水平拉力使其以速度v=1.0m/s向右匀速运动，设
金属导轨足够长．求：
（1）金属棒ab产生的感应电动势；
（2）通过电阻R的电流大小和方向；
（3）金属棒a、b两点间的电势差；
（4）拉力做功的功率。
18．（9分）如图21所示，表面粗糙的平行金属导轨倾斜放置，间距d=0.4m，与水平面夹角θ=37º，导轨
上端接有定值电阻R =4Ω，电源电动势E=3V，内阻r=2Ω。导轨中间整个区域有垂直于导轨平面向上的匀
0
强磁场，磁感应强度B=2.5T。闭合开关后，将一质量m=0.2kg的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒接入电
路中的电阻R=4Ω，导体棒处于静止状态。导轨电阻不计，重力加速
度取g =10m/s2，sin37 =0.6， c o s 3 7 = 0 .8 。最大静摩擦力等于滑动摩
擦力。
求：
（1）导体棒中的电流大小；
序号 1 2 3 4 5 6
电压U （V） 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10
电流I （A） 0.06 0.12 0.24 0.26 0.36 0.48
（2）导轨对导体棒的摩擦力大小和方向；
（3）导体棒与导轨间的动摩擦因数。19. （10分）2023年是芯片行业重要的里程碑。中国会成为全球生产芯片的重要国家之一。离子注入是芯
片制造过程中一道重要的工序。图22所示，是离子注入工作原理的示意图，A处
的离子无初速的“飘入”加速电场，经电场加速后从P点沿半径方向进入半径为r
的圆形匀强磁场区域，经磁场偏转，最后打在竖直放置的硅片上。离子的质量为
m、电荷量为q，加速电场的电压为U，不计离子重力。求：
（1）离子进入圆形匀强磁场区域时的速度大小v；
（2）若磁场方向垂直纸面向外，离子从磁场边缘上某点出磁场时，可以垂直打到
硅片上，求圆形区域内匀强磁场的磁感应强度B 的大小。
0
（3）为了追求芯片的精致小巧，需要对硅片材料的大小有严格的控制。如图23
所示，在距O点为2r处的硅片下端与磁场中心O在同一水平线上，硅片长为l=
2√3r，要求所有离子都打到硅片上，求磁感应强度B的取值范围。
3
第7页/共11页20．（12分）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。
（1）如图24甲所示，将一个半导体薄片垂直置于磁感应强度为B的磁场中，在薄片的两个侧面a、b间
通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中能够自由移动的电
荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是在c、f间产生霍尔电压U 。已知半导体薄片的厚度为d，半
H
导体薄片的宽度为L，假设半导体薄片元件内的导电粒子是电荷量为 e 的自由电子，薄片元件内单位体积
中的自由电荷数n，求
甲
①薄片元件内自由电荷定向移动的速率v；
②比较𝜑 、𝜑 的高低
𝑐 𝑓
③求c、f间产生的霍尔电压U 。
H
（2）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量，如图24乙所示为利用霍尔元件制作的位移传感器，将固定
有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图24丙所示的空间坐标
系，保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B
不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压U ，在c、f之间连接一个电压表，当
H
霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，电压表的示数为0，将该点作为位移的零点，在小范围
内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比（比例系数为k），这样就可以把电压表改装成测量物体微小位
移的仪表（位移传感器）。
①推导薄片元件c、f之间的电势差𝑈 与坐标z之间的定量关系并在图25中定性画出电势差𝑈 与坐标z之
cf cf
间的图像。
②若
∆𝑈cf可以反映该位移传感器的灵敏度，则要提高该传感器的灵敏度可采取哪些可行措施。
∆𝑧
第8页/共11页参考答案
第一部分（选择题 共42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。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
答案 D C C D B B D A C D D A C A
第二部分（非选择题 共58分）
本部分共7题，共58分。
15. （8分）
（1）6 ………………………………………（1分）
（2）0.185（0.184~0.186） ……………………（1分）
（3）0.6， 0.6，左 ……………………………（3分）
（4）乙 …………………………………………（1分）
（5）𝜌 =
𝜋𝑅𝑥𝑑2
…………………………………（2分）
4𝑙
16.（10分）
（1）A，C，E…………………………………（3分）
（2）如图18所示………………………………（1分）
（3）如图19所示，1.49V……………………（3分）
说明：补点、画线各1分。
（4） 乙同学正确 ，………………………………（1分）
甲同学计算的是外电路电阻；乙同学，任意取两个状态，U =E－I r，U =E－I r，
1 1 2 2
U ＝U －U ，
1 2
第9页/共11页
I
图18
图19
U
＝I －I ，可以得出 =r……………………（2分）
1 2
I
17（9分）
（1）E=BLv =1.0×0.4×1.0V=0.4V…………………………………（2分）
𝐵𝐿𝑣 0.4
（2）𝐼 = = A=0.04A…………………………………………（2分）
𝑅+𝑟 10
𝐵𝐿𝑣
（3）U =IR= 𝑅=0.04×9.6V=0.384V……………………………（2分）
ab
𝑅+𝑟
（4）拉力功率等于电路热功率 P=IE=
(𝐵𝐿𝑣)2
=
0.16
W=0.016W……（3分）
𝑅+𝑟 10
18.（9分）
（1）由闭合回路欧姆定律
E
I =
R+r+R
0
代入数值解得 I=0.3A，…………………………………………（3分）
（2）导体棒受到的安培力F =BId=0.3N
安导体棒沿斜面方向平衡，则
mgsin37 = f +F
安
代入数值解得 f=0.9N
方向：平行导轨向上。 ……………………………………………………（3分）
（3）导轨对导体棒的支持力
F =mgcos37
N
导体棒与导轨间的动摩擦因数为，则
f =F =mgcos37
N
3
代入数值解得 μ= =0.75 ………………………………………………（3分）
4
19. （10分）
（1）离子通过加速电场，由动能定理可知
1
𝑞𝑈 = 𝑚𝑣2
2
变形得到
𝑣 =√
2𝑞𝑈……………………………（3分）
𝑚
（2）根据题意，画出离子在磁场中运动的轨迹，如图所示
由几何关系知道，离子的轨迹半径
𝑟′ =𝑟
由牛顿第二定律有
𝑚𝑣2
𝑞𝑣𝐵 =
0 𝑟
从而解得
第10页/共11页
B
0
=
2 q
q
U
r
m
……………………………（3分）
（3）根据题意，画出离子在磁场中运动的轨迹，如图所示。
B
离子打在硅片上端时，设磁感应强度为B 1 ，∠BOD=α， 60° M
l
由几何关系知道，tanα= 𝑙 =2√3r=√3 ，α=30°，
2𝑟 2×3𝑟 3 D
∠QOB=60°，∠MOP=120°，∠COP=60°，∠OCP=30°
C
设离子的轨迹半径为R，tan30°=r/R，𝑅 =√3𝑟
由牛顿第二定律有
𝑚𝑣2
𝑞𝑣𝐵 =
1
√3𝑟
解得 𝐵 = √2𝑞𝑈𝑚 ………………………………………（2分）
1
√3𝑞𝑟
离子打在硅片下端时，设磁感应强度为B ，由几何关系知道，离子的轨迹半径
0
𝑟′ =𝑟由牛顿第二定律有
𝑞𝑣𝐵 =
𝑚𝑣2
0
𝑟
从而解得
第11页/共11页
B
0
=
2 q
q
U
r
m
……………………（1分）
磁感应强度的取值范围√2𝑞𝑈𝑚
≤B≤
√2𝑞𝑈𝑚
………………………………………（1分）
√3𝑞𝑟 𝑞𝑟
20.（12分）
𝐼
（1）①由电流的微观表达式𝐼 =𝑛𝑒𝑠𝑣 和s=dL ∴𝑣 = …………（2分）
𝑛𝑒𝑑𝐿
②𝜑 >𝜑 ……………………………………………………………（2分）
𝑐 𝑓
𝐼𝐵
③电子受到的洛伦兹力𝑓 =𝑒𝑣𝐵 = ……………………………（1分）
𝑛𝑑𝐿
电子受到的电场力𝐹 =
𝑈𝐻𝑒
………………………………………（1分）
𝐿
由平衡条件可知：f=F 即
𝑈𝐻𝑒
=
𝐼𝐵
∴𝑈 =
𝐼𝐵
…………（1分）
𝐻
𝐿 𝑛𝑑𝐿 𝑛𝑒𝑑
(2) ①由题意可知：磁感应强度B=kz
UCf
由上问可知 𝑈 =𝑈 = 𝐼𝐵 = 𝑘𝑧𝐼 ………………（1分）
𝑐𝑓 𝐻
𝑛𝑒𝑑 𝑛𝑒𝑑
电势差𝑈 与坐标z图像如图25所示： ………………………（2分）
𝑐𝑓
O
Z
②增大沿x方向的电流I，减小霍尔元件的厚度d。…………（2分）
图25
