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2020-2021年北京市朝阳区高二物理上学期期末试题及答案

第一部分

一、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. 如图为某静电场的电场线，、、是同一条电场线上的三个点，这三个点的电势分别为、、下列关系式正确的是（　　）

A. B.

C. D.

【答案】C

2. 用表示电容器的电容，表示电容器所带的电荷量，表示电容器两极板间的电势差。给一固定电容器充电，在下面四幅图中，能正确反映上述物理量之间关系的是（　　）

A. B. C. D.

【答案】A

3. 如图所示，取一对用绝缘柱支持的导体和，使它们彼此接触，起初它们不带电。现把带正电荷的物体移近导体，再把和分开，然后移去。则（　　）

A. 带正电，带负电

B. 带负电，带正电

C. 、带同种电荷

D. 、都不带电

【答案】B

4. 法拉第最初发现电磁感应现象的实验装置如图所示，闭合铁芯上绕有、两个线圈，线圈与铁芯绝缘，线圈与直流电源相接，通过观察小磁针的偏转情况可判断线圈中是否有电流产生。下列说法正确的是（　　）

A. 保持开关处于闭合状态，小磁针发生偏转

B. 当开关闭合的瞬间，小磁针发生偏转

C. 当开关断开的瞬间，小磁针不发生偏转

D. 无论开关怎样改变，小磁针都不会发生偏转

【答案】B

5. 如图所示，把一根柔软的金属弹簧悬挂起来，弹簧静止时，它的下端刚好跟槽中的水银接触．通电后，关于弹簧，下列说法中正确的是

A. 弹簧始终不动

B. 弹簧不断上下振动

C. 弹簧向上收缩后，保持静止

D. 弹簧向下伸长后，保持静止

【答案】B

6. 如图所示，一对平行金属板水平放置，板间电压为，一个电子沿MN以初速度从两板的左侧射入，MN经过时间从右侧射出．若板间电压变为，另一个电子也沿MN以初速度从两板的左侧射入，经过时间从右侧射出．不计电子的重力，MN平行于金属板．若要使，则必须满足的条件是　　

【答案】C

7. 如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中（　　）

A. 电压表与电流表的示数都减小

B. 电压表与电流表的示数都增大

C. 电压表的示数增大，电流表的示数减小

D. 电压表的示数减小，电流表的示数增大

【答案】A

8. 如图所示，是等边三角形，在、两点各放入一个电荷量相等的点电荷，测得处的场强大小为，方向与边平行沿指向。若拿走点的点电荷，则点的电场强度（　　）

A. 大小为，方向由指向

B. 大小为，方向沿延长线方向

C. 大小为，方向由指向

D. 大小，方向沿延长线方向

【答案】B

9. 图1中是某电场中的一条电场线。若将一正电荷从点处由静止释放，只在静电力的作用下，该电荷沿电场线从到运动过程中的速度-时间图像如图2所示。该电场可能是（　　）

A. 匀强电场 B. 正点电荷的电场

C. 负点电荷的电场 D. 带负电金属球的电场

【答案】B

10. 图1为洛伦兹力演示仪的实物图，图2为结构示意图。演示仪中有一对彼此平行的共轴串联的圆形线圈（励磁线圈），通过电流时，两线圈之间产生沿线圈轴向、方向乘直纸面向外的匀强磁场。圆球形玻璃泡内有电子枪，电子枪发射电子，电子在磁场中做匀速圆周运动。电子速度的大小可由电子枪的加速电压来调节，磁场强弱可由励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（　　）

A. 仅使励磁线圈中电流为零，电子枪中飞出的电子将做匀加速直线运动

B. 仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的半径将变小

C. 仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动周期将变小

D. 仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变小

【答案】C

11. 如图所示，在竖直虚线MN和M′N′之间区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子（不计重力）以初速度v0由A点垂直MN进入这个区域，带电粒子沿直线运动，并从C点离开场区．如果撤去磁场，该粒子将从B点离开场区；如果撤去电场，该粒子将从D点离开场区．则下列判断正确的是（）

A. 该粒子由B、C、D三点离开场区时的动能相同

B. 该粒子由A点运动到B、C、D三点的时间均不相同

C. 匀强电场的场强E与匀强磁场的磁感应强度B之比

D. 若该粒子带负电，则电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向外

【答案】C

12. 如图所示，匀强磁场的上下边界水平，宽度为，方向垂直纸面向里。质量为、边长为的正方形导线框始终沿竖直方向穿过该磁场，已知边进入磁场时的速度为，边离开磁场时的速度也为，重力加速度的大小为。下列说法正确的是（　　）

A. 线框进入和离开磁场时产生的感应电流方向相同

B. 线框进入和离开磁场时受到的安培力方向相反

C. 从边进入磁场到边离开磁场的过程中，安培力所做的功为

D. 从边进入磁场到边离开磁场的过程中，线框可能先做加速运动后做减速运动

【答案】C

13. 在如图所示的电路中，灯泡A与一个带铁芯的电感线圈并联。闭合开关，稳定后通过灯泡的电流为，通过线圈的电流为。断开开关S，此后通过灯泡A的电流记为i，规定通过灯泡的电流向右为正，四幅图中能正确反映i随时间t变化关系的图像是（　　）

A. B.

C. D.

【答案】D

14. 类比是学习和研究物理的一种重要思维方法。我们已经知道，在磁感应强度为的匀强磁场中，垂直于磁场方向放置一面积为的平面，穿过它的磁通量；与之类似，我们也可以定义电通量。在真空中有一电荷量为的点电荷，其电场线和等势面分布如图所示，等势面，到点电荷的距离分别为，，通过等势面，的电通量分别为，，已知，则为（　　）

A. B. C. D.

【答案】C

第二部分

二、本部分共7题，共58分。

15. 在“测量金属丝的电阻率”实验中。

（1）用螺旋测微器侧量该金属丝的直径，某次测量结果如图1所示，其读数为_________。

（2）图2是测量金属丝电阻的电路图，请根据电路图补充完成图3中实物间的连线_________。

（3）以为纵坐标，为横坐标，利用实验数据做出如图4所示的图像。由图线得到金属丝的阻值___________（保留两位有效数字）。

（4）若该金属丝接入电路的长度为直径为阻值为，则其电阻率的表达式为__________。

【答案】 ①. 0.400 ②. 见解析 ③. 4.5 ④.

【详解】（1）[1] 螺旋测微器可动尺每小格为0.01mm，由图1所示螺旋测微器可知其读数为

0mm+40.0×0.01mm=0.400mm

（2）[2] 根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示

（3）[3] 由图示图象可知，当电压时，电流，则金属丝阻值为

（4）[4]根据电阻定律

又

解得

16. (1)某同学欲将如图1所示的微安表改装成量程为的电压表。已知微安表的内阻为，需要_____（选填“串联”或“并联”）________的电阻。

(2)该同学用改装后的电压表测量某段电路两端的电压时，指针所指位置如图2所示，则所测的电压为________。

(3)微安表在运输时需要用导体把正负两个接线柱连在一起，请说明这样做的理由______。

【答案】 ①. 串联 ②. ③. ④. 利用电磁阻尼原理，目的是保护电表指针，防止指针打坏

【详解】(1)[1]把微安表改装成电压表,需要串联一个分压电阻，故选填“串联”。

[2]已知微安表的满偏电流为

分压电阻的阻值为

(2)[3]图2的读数为

所测电压为

(3)[4]微安表在运输过程中由于振动会使指针不停的摆动，可能导致指针损坏，若将正负接线柱接在一起，就相当于把电表的线圈电路组成闭合回路，当指针摆动时，产生感应电流，进而就有安培力作用，安培力会阻碍指针的摆动，保护指针。这就是利用电磁阻尼原理，目的是保护电表指针，防止指针打坏。

17. 如图所示，平行金属导轨水平放置，宽度，一端连接的电阻。导轨所在空间存在竖直向下（垂直纸面向里）的匀强磁场，磁感应强度。导体棒垂直于导轨放置，并与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现使导体棒沿导轨向右匀速运动，速度。求：

（1）导体棒切割磁感线产生的感应电动势；

（2）电阻的功率。

【答案】(1) ；(2)

【详解】(1) 导体棒切割磁感线产生的感应电动势

(2)电阻的功率

18. 如图所示，在竖直虚线和之间区域内存在垂直纸面向里匀强磁场，磁感应强度大小为，一个电子以水平初速度从点射入磁场，经过一段时间从点射出磁场，速度方向与初速度的夹角，已知磁场宽度为求：

(1)电子的比荷；

(2)电子穿越磁场的时间。

【答案】(1)；(2)

【详解】(1)粒子运动轨迹如图

由几可关系可得

由公式

得

(2)电子穿越磁场的时间

19. 如图所示，长l＝1m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ＝37°.已知小球所带电荷量q＝1.0×10－6C，匀强电场的场强E＝3.0×103N/C，取重力加速度g＝10m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：

(1)小球所受电场力F的大小；

(2)小球的质量m；

(3)将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小．

【答案】(1)F=3.0×10－3N　(2)m=4.0×10－4kg　(3)v=2.0m/s

【详解】(1)根据电场力的计算公式可得电场力；
(2)小球受力情况如图所示：

根据几何关系可得，所以；

(3)电场撤去后小球运动过程中机械能守恒，则，解得v=2m/s．

20. 如图1所示，平行长直金属导轨置于水平面内，间距为。导轨左端接有电动势为、内阻为的电源。空间存在着竖直向下（垂直纸面向里）的匀强磁场，磁感应强度大小为。将一质量为电阻为的导体棒垂直于导轨固定放置，且接触良好导轨电阻不计。

（1）判断导体棒所受安培力的方向，并求安培力的大小；

（2）小明同学尝试由安培力的表达式推导洛伦兹力的表达式。如图2所示．他选取一段长为的导线，以导线中做定向移动的自由电荷为研究对象。已知自由电荷的电荷量为，做定向移动的速度为。

a．请推导洛伦兹力的表达式；（注意：推导过程中需要用到，但题目没有给出的物理量，要做必要的说明）

b．小红同学认为：在上述推导过程中，只考虑了电子定向移动的速度，而没有考虑电荷无规则的热运动，所以推导过程是不合理的你是否同意小红的观点，并说明理由。

【答案】(1)；(2)a．；b．不同意，理由见解析。

【详解】(1)根据左手定则可判定：安培力FA的方向为水平向右；导体棒ab中的感应电流为

所以

(2)a．导线受安培力的大小

设导线的横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，长L的导线内的总的带电粒子数

又

电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，表现为导线所受的安培力，即

联立以上三式可以推导出洛伦兹力的表达

b．不同意，电子的定向移动形成电流，所以带电粒子受到的洛伦兹力是与电子定向移动的速度有关的，与电荷的无规则的热运动无关，推导过程是合理的。

21. 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。图乙为真空室的俯视图，电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生变化的磁场，变化的磁场在环形真空室内感生出同心环状的感生电场，电子在感生电场的作用下被加速，并在洛仑兹力的作用下做圆周运动。已知电子的质量为、电荷量为，做圆周运动的轨道半径为。某段时间内，电磁体线圈产生的磁场方向向上，磁场分布如图甲所示，穿过电子圆形轨道平面的磁通量随时间变化的关系为（，且为已知量）。电子加速过程中忽略相对论效应。