精品解析：北京市师范大学附属中学2021-2022学年高二（上）期末考试物理试题

北京师范大学附属中学2021-2022学年上学期高二年级期末考试物理试卷

本试卷有四道大题，考试时长90分钟，满分100分。

一、单项选择题（本大题共12小题，共36分）

1. 物体的质量与速度的乘积叫动量，在国际单位制中动量的单位是（　　）

A. N·m B. kg·m C. kg·m/s D. kg·m/s2

2. 家庭电路中电压的瞬时值表达式为，则交流电压的有效值是（　　）

A  B.  C.  D.

3. 如图所示，一个矩形线框abcd放在垂直于纸面向里匀强磁场中，O1O2是线框的对称轴。线框在下列各种运动中，整个线框始终处于磁场之内，能使线框中产生感应电流的是（　　）

A. 沿纸面向左移动 B. 以O1O2为轴转动

C. 垂直纸面向里移动 D. 垂直纸面向外移动

4. 如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针。现给直导线通以向右的恒定电流，不考虑其它磁场的影响，下列说法正确的是（　　）

A. 小磁针保持不动 B. 小磁针的N极将向下转动

C. 小磁针的N极将垂直于纸面向里转动 D. 小磁针的N极将垂直于纸面向外转动

5. 在如图所示的LC电磁振荡电路中，若想增大电磁振荡的频率，可采取的措施是（　　）

A. 保持电感器的电感不变，只增大电容器的电容 B. 保持电容器的电容不变，只增大电感器的电感

C. 同时增大电感器的电感和电容器的电容 D. 同时减少电感器的电感和电容器的电容

6. 传感器能够把非电学量转化为电学量，可以很方便地测量、传输、处理和控制。关于光敏电阻在传感器中的作用，下列说法正确的是（　　）

A. 将热信号转化为电信号 B. 将光信号转化为电信号

C. 将力信号转化为电信号 D. 将磁信号转化为电信号

7. 如图所示，理想变压器输入电压保持不变。若将滑动变阻器的滑动触头向上移动，下列说法正确的是（　　）

A. 电表的示数增大 B. 电表的示数减小

C. 电表、的示数都不变 D. 电表、的示数都增大

8. 物理课上，卢老师做了一个奇妙的“自感现象”实验。按图连接电路，先闭合开关S，电路稳定后小灯泡A正常发光，然后断开开关S，同学们发现小灯泡A闪亮一下再熄灭。已知自感线圈L的直流电阻为RL，小灯泡A正常发光时电阻为RA．下列说法正确的是（　　）

A.

B.

C. 断开开关S后的瞬间，小灯泡A中的电流方向为a→b

D. 断开开关S后的瞬间，小灯泡A中的电流方向为b→a

9. 如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直．磁感应强度B随时间均匀增大．两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生感应电动势分别为Ea和Eb.不考虑两圆环间的相互影响．下列说法正确的是(　　)

A Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向

B. Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向

C. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向

D. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向

10. 某数码相机的锂电池电动势为7.2V，容量为800mA·h，能连续拍摄约300张照片。根据以上信息估算每拍摄一张照片消耗的电能最接近（　　）

A. 0.02J B. 20J C. 70J D.

11. 如图所示，匀强磁场限定在一个半径为R圆形区域内，磁场方向垂直纸面向外。一个质量为m，电荷量为q，初速度大小为v的带电粒子沿磁场区域的直径方向从P点射入磁场，从Q点沿半径方向射出磁场，粒子射出磁场时的速度方向与射入磁场时相比偏转了角。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子带负电 B. 粒子在磁场中运动的轨道半径为

C. 磁场的磁感应强度大小为 D. 粒子在磁场中运动的时间为vRθ

12. 课堂上，杨老师演示了一个有趣的电磁现象：将一空心铝管竖立，把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管内下落过程中始终沿着铝管的轴线运动，不与铝管内壁接触，且无翻转。可以观察到，相比强磁铁自由下落，强磁铁在铝管中的下落会延缓许多。强磁铁由静止释放在铝管中运动过程中，关于其运动和受力情况，下列分析正确的是（　　）

A. 先加速下落后减速下落

B. 始终做加速运动，且加速度不断增大

C. 所受铝管对它的作用力方向竖直向上

D. 所受合力方向竖直向上

二、多项选择题（每题3分，共12分）

13. 把长度L、电流I都相同的一小段通电导线垂直磁场方向放入某磁场中的A、B两点，通电导线在A点受到的磁场力较大，则（　　）

A. A点的磁感应强度一定大于B点的磁感应强度

B. A点的磁感应强度可能小于B点的磁感应强度

C. 两点的磁感应强度方向一定相同

D. 两点的磁感应强度方向可能不同

14. 如图所示，两平行金属板中有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带正电粒子从两板正中央垂直电场、磁场入射，它在金属板间运动轨迹如图中曲线所示，则在粒子穿过金属板间区域过程中（　　）

A. 受到的静电力方向始终与电场强度方向相同 B. 受到的磁场力方向始终与电场强度方向相反

C. 静电力对带电粒子做正功 D. 磁场力对带电粒子做负功

15. 如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（　　）

A. 充电宝输出的电功率为UI

B. 充电宝产生的热功率为

C. 手机电池产生的焦耳热为

D. 手机电池储存的化学能为

16. 为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用，某小组查阅资料得知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示。”同学们讨论得出的下列结论正确的是（　　）

A. 脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电流的磁效应

B. 脉冲磁场对脑部特定区域产生感应电流是电磁感应现象

C. 若将脉冲电流改为恒定电流，可持续对脑神经产生电刺激作用

D. 若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电场及感应电流会增强

三、实验题（共12分）

17. 电阻是一种非常重要的电路元件，下面讨论与电阻相关问题。

（1）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图1为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力___________（选填“增强”或“减弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更___________（选填“敏感”或“不敏感”）。  

（2）在“测量金属丝的电阻率”实验中，选择一根粗细均匀的合金丝来进行测量。

①用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图2所示的部件___________（选填“A”“B”“C”或“D”），合金丝的直径的测量值为___________mm。

②某次测量中，若测出合金丝接入电路部分的长度为L，直径为d，合金丝两端电压为U，电流为I，则该合金电阻率的表达式ρ=___________。（用上述字母和通用数学符号表示）

③在本实验中，为了减少实验过程中的系统误差，伏安法测电阻时，采用了电流表外接法，如图3所示。这样测出的合金丝电阻阻值和真实值相比___________。（选填“偏大”或“偏小”）

④利用测出的电阻率可以帮助我们解决实际问题。有一根细长而均匀的该金属材料管线样品，其截面为外方内圆，如图4所示。正方形边长为a，而管线内圆的直径d太小无法直接测量。已知此样品长度为L，电阻率为ρ。为了测出d，有位同学想出一个方法，他只测出了电阻R，就计算出了d。请写出计算式d=___________。

四、论述和计算题（共40分，第18、19题各8分，第20题10分，第21题14分）

18. 如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。

（1）以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图，并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义。

（2）请在图2画好U-I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率。

19. 如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动，不计带电粒子所受重力：

（1）求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；

（2）为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小。

20. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40 m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω，金属导轨电阻不计，取g=10 m/s2，sin 37°=0.60，cos 37°=0.80。求：

(1)通过导体棒的电流；

(2)导体棒受到的安培力大小；

(3)导体棒受到的摩擦力。

21. 如图1所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度为L，一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为r的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度大小为v。导轨的电阻可忽略不计。

（1）求回路中的感应电流I和导体棒两端的电压U；

（2）通过公式推导证明：导体棒向右匀速运动时间内，拉力做的功W等于电路获得的电能W电；

（3）若要使回路中不产生感应电流，在导体棒运动的过程中，磁感应强度B应随时间t变化。设t=0时刻磁场的磁感应强度大小为B0，请在图2中作出相应的B-t图像，并通过推导说明作图依据。

（4）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。展开你想象的翅膀，对导体棒中的自由电子给出一个合理的运动模型；在此基础上，试在图3中画出导体棒中的电子在沿导体棒所在直线方向上的受力示意图（要求对每个力进行准确的文字说明）