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2021-2022学年北京市朝阳区高三（上）期末物理试卷（含答案解析）
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2021-2022学年北京市朝阳区高三（上）期末物理试卷
1. 关于磁场中某一点磁感应强度的方向，下列说法正确的是( )
A. 与一小段通电直导线所受磁场力的方向一致
B. 与运动电荷所受磁场力的方向一致
C. 与小磁针N极所受磁场力的方向一致
D. 与小磁针S极所受磁场力的方向一致
2. 如图所示，一个带正电的球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的P1和P2处。当小球N静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为θ1和θ2(θ2图中未标出)。则( )
A. 小球N带正电，θ1>θ2 B. 小球N带正电，θ1<θ2
C. 小球N带负电，θ1>θ2 D. 小球N带负电，θ1<θ2
3. 如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。下列说法正确的是( )
A. a、c两点的场强相等
B. b、c两点的场强相等
C. a、b两点的电势相等
D. b、c两点的电势相等
4. 如图所示为一正弦式交变电流的i−t图像。由图可知，这个电流的( )
A. 有效值为6A B. 有效值为32A C. 频率为100Hz D. 频率为200Hz
5. 如图所示为电视显像管偏转磁场的示意图。磁环上的偏转圈通以图示方向电流时，圆环的圆心O处的磁场方向为( )
A. 向左
B. 向上
C. 向下
D. 向右
6. 一种用磁流体发电的装置如图所示。已知等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)以速度v喷射入磁感应强度为B的匀强磁场中(速度方向与磁场方向垂直)，在磁场中有两块平行金属板A、B，板间距离为d，忽略粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 金属板A是电源的正极
B. 稳定后，发电机的电动势是Bdv
C. 其他条件不变，只增大磁感应强度，发电机的电动势减小
D. 其他条件不变，只增大等离子体的射入速度，发电机的电动势减小
7. 如图所示，某同学在用“伏安法”测量电阻R的阻值时，让电压表的一端接在a点，另一端先后接到b点和c点，他发现电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化。下列说法正确的是( )
A. 电阻R与电流表的阻值接近，应选择电流表外接电路
B. 电阻R与电流表的阻值接近，应选择电流表内接电路
C. 电阻R与电压表的阻值接近，应选择电流表内接电路
D. 电阻R与电压表的阻值接近，应选择电流表外接电路
8. 如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知加速电场电压为U1，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U2。不计电子重力，现使U1变为原来的2倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该( )
A. 使U2变为原来的2倍 B. 使U2变为原来的4倍
C. 使U2变为原来的2倍 D. 使U2变为原来的12
9. 在如图所示的电路中，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是( )
A. 合上开关，A1先亮，A2后亮 B. 合上开关，A2先亮，A1后亮
C. 断开开关，A1先熄灭，A2后熄灭 D. 断开开关，A2先熄灭，A1后熄灭
10. 如图所示的电路，开关S闭合后，在变阻器R1的滑动端向上滑动的过程中( )
A. 电流表A1和A2的示数都增大
B. 电流表A1和A2的示数都减小
C. 电流表A1的示数增大，电流表A2的示数减小
D. 电流表A1的示数减小，电流表A2的示数增大
11. 如图所示的电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中减小质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。已知重力加速度为g，则该磁场的磁感应强度的大小为( )
A. mg2nIl
B. mg2Il
C. 2mgnIl
D. 2mgIl
12. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向斜向下，且与电场方向的夹角为45∘(图中未画出)，则小球从M运动到N的过程( )
A. 重力势能增加12mv2 B. 重力势能减少12mv2
C. 电势能增加12mv2 D. 电势能减少12mv2
13. 如图1所示的电路中，M与N间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化关系如图2所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化关系的图像中，正确的是( )
A. B.
C. D.
14. 有些物理问题，可以借助虚设的对象、条件、过程或模型，使复杂问题简单化抽象问题具体化，获得解决问题的方法。举例如下：如图所示，四根质量都是m的均匀等长木棒，用铰链连成框架，绞链P固定在天花板上，框架竖直悬挂在空中；现在绞链Q上施一竖直向上的力F使框架保持静止，不计一切摩擦，若要求出作用力F的大小，可设想力F使绞链Q缓慢上移一微小的距离Δh，则框架的重心将上升Δh2，因为F做的功等于框架重力势能的增加量，所以F⋅Δh=4mg⋅Δh2，可得F=2mg。请参照上面解决问题的方法，尝试完成以下问题：有一均匀带电薄球壳，电荷量为Q、半径为R，球壳表面的电荷之间将互相排斥；已知此带电球壳体系储存的静电能为E=kQ22R(k为静电力常量)，则球壳单位面积上受到的排斥力为( )
A. kQ28πR4 B. kQ28πR2 C. kQ24πR4 D. kQ24πR2
15. 随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内；容器两端用金属圆片电极密封，如图1所示。
(1)实验小组先用多用电表欧姆挡的“×1k”倍率粗测了水样电阻的阻值，示数如图2，读数为______Ω。
(2)然后实验小组用“伏安法”测量水样电阻的阻值。现有电源(3V,内阻约0.1Ω)、滑动变阻器(0∼100Ω)、开关和导线若干，以及下列电表：
A.电流表(0∼300μA,内阻约100Ω)
B.电流表(0∼0.6A,内阻约0.125Ω)
C.电压表(0∼3V,内阻约3kΩ)
D.电压表(0∼15V,内阻约15kΩ)
为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用______(选填器材前的字母)，实验电路应采用图3中的______(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。
(3)实验小组测出水样电阻的阻值为R，用游标卡尺测出装水容器的长度为L、内径为D，则电导率的表达式为______(用D、L和R表示)。
16. 某同学利用如图1所示电路观察电容器的充放电现象。实验时，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流i随时间t变化关系的图线。
(1)为使电源向电容器充电，应将开关S与______(选填“1”或“2”)端相连。
(2)在对该电容器充电的过程中，充电电流i随时间t变化关系的图线可能是图中的______。
(3)图3中的虚线是该电容器在放电过程中电流i′随时间t变化关系的图线。如果只增大定值电阻R0的阻值，不改变电路的其他参数，请在图3中定性画出放电电流随时间变化关系的图线______，并简要说明理由______。
17. 如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响，求：
(1)匀强电场的电场强度E的大小；
(2)粒子从电场射出时速度v的大小；
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
18. 如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻R=0.1Ω，边长l=0.2m。求
(1)在t=0到t=0.1s时间内，金属框中的感应电动势E；
(2)t=0.05s时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；
(3)在t=0到t=0.1s时间内，金属框中电流的电功率P。
19. 为了形象的描述静电场，我们引入电场线和等势面；为了定量的研究静电场，我们引入电场强度和电势两个物理量，分别反映了电场的力的性质和能的性质。
(1)若空间的电场为非匀强电场。如图1所示的是该电场的一条电场线，场强方向由a指向b，a和b两点的电势分别为φa和φb。现将一个电荷量为+q的试探电荷由a静止释放，经过一段时间运动到b，求该电荷由a到b的过程中电势能的变化量ΔE。
(2)若空间的电场为匀强电场，且方向与纸面平行，具体方向未知。如图2所示，小明同学在纸面内做出互成60∘角的Ox、Oy两条直线，然后用仪器从O点开始分别沿Ox和Oy方向探测各点的电势，得到电势φ随x和y的空间分布分别如图3(a)、(b)所示。
a请在图2中画出经过O点的一条电场线并根据公式E=Ud计算该匀强电场的场强大小；
b.小华认为φ−x和φ−y图线的斜率表示该方向电场强度的负值，然后对这两个方向的场强进行矢量合成也可以求出合场强。你认为小华的想法是否正确，请分析说明。
20. 当磁场相对于导体运动时，会带动导体一起运动，这种作用称为“电磁驱动”。“电磁驱动”在生产生活中有着非常广泛的应用。
(1)如图1所示，两条相距L=1m的平行金属导轨位于同一水平面内，其左端接一阻值为R0=2Ω的电阻。矩形匀强磁场区域的磁感应强度大小为B0=1T、方向竖直向下，金属杆ab位于磁场区域内且静置在导轨上。若磁场区域以速度v0=6m/s匀速向右运动，金属杆会在安培力的作用下运动起来。除R0外其它电阻不计。请判断金属杆中的感应电流方向，并计算金属杆初始时电流I0的大小。
(2)某种磁悬浮列车的驱动系统可简化为如下模型：固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长为l的MN边平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图2所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为λ，最大值为Bm，如图3所示，且金属框同一长边上各处的磁感应强度均相同。当整个磁场以速度v沿Ox方向匀速平移时，磁场对金属框的作用力充当驱动力，使列车沿Ox方向加速行驶。某时刻，列车速度为v′(v′
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力，请写出λ与d之间应满足的关系式，并计算最大驱动力的瞬时功率Pm。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：A、根据左手定则，磁场中某点磁感应强度的方向与一小段通电直导线所受磁场力的方向垂直，故A错误；
B、根据左手定则，某点磁感应强度的方向与运动电荷所受磁场力的方向垂直，故B错误；
CD、磁场中某点磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同，故C正确，D错误；
故选：C。
根据左手定则，磁场方向与所受磁场力的方向垂直，某点磁场方向与小磁针N极受力方向相同。
本题考查了磁场方向的规定、磁感线的物理意义、磁感应强度的矢量性等等，属于基础题。
2.【答案】A
【解析】
【分析】
对小球受力分析，其受重力，绳的拉力，库仑力，进而得到夹角的表达式
重点掌握库仑力表达式，其次是正确表示角度，尽量用重力，不要用绳的拉力来表示。
【解答】
小球M与N相互排斥，M、N带同种电荷，M带正电，N也带正电
小球N受重力mg，绳的拉力，库仑力F，绳与竖直方向夹角为：tanθ=Fmg
库仑力：F=kQqr2，
由于电荷N悬挂在P1点时距离小，库仑力大，偏角大，故θ1>θ2，故A正确，BCD错误
故选：A。
3.【答案】C
【解析】解：A、电场线的切线方向表示电场的方向，由图可知a、c两点电场强度的方向不同；电场线的疏密表示电场的强弱，由图可知，c处的电场线比a处的电场线密，可知a、c两处的电场强度大小也不相等，故A错误；
B、电场线的疏密表示电场的强弱，由图可知，c处的电场线比b处的电场线密，可知b、c两处的电场强度大小不相等，故B错误；
C、由图可知 a与b位于同一条等势线上，所以它们的电势是相等的，故C正确；
D、沿电场线的方向电势降落，故b点的电势比c点的电势高，故D错误。
故选：C。
电场线的切线方向表示电场的方向，电场强度是矢量；电场线越密代表场强越大，电场线越疏代表场强越小，沿电场线的方向电势降低，同一条等势线上电势相等。
本题考查电场线的性质，要注意明确电场线的疏密表示电场的强弱，沿电场的方向电势降落。
4.【答案】B
【解析】解：AB、由图可知，该交流电的最大值为Im=6A，所以有效值：I=Im2=62A=32A，故A错误，B正确；
CD、由图可知，T=0.02s，故交流电的频率为f=1T=10.02Hz=50Hz，故CD错误；
故选：B。
根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等．
该题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式．
5.【答案】B
【解析】解：根据安培定则可以判断两个螺线管的下端都是N极，上端是S极，在磁体的外部磁感线方向都是从N极指向S极的，所以圆心O处的磁场方向为向上，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据安培定则即可判断。伸开右手，用弯曲的四指表示电流的方向，则大拇指的指向表示螺线管中心轴线上的磁场方向。
注意安培定则的应用方法，弯曲的四指表示电流的方向，大拇指表示的是螺线管中心轴线上的磁场方向。
6.【答案】B
【解析】解：A、大量带正电和带负电的微粒向右进入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集的B板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到A板上，故A板相当于电源的负极，B板相当于电源的正极，故A错误。
B、根据离子在复合场中受力平衡，qvB=qUd，解得发电机的电动势U=Bdv，故B正确；
C、其他条件不变，增大磁感应强度B，则发电机的电动势增大，故C错误；
D、同理，只增大等离子体的射入速度，发电机的电动势增大，故D错误。
故选：B。
大量带正电和带负电的微粒向右进入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向上；
根据等离子发电求得产生的电动势的决定因素分析。
根据洛伦兹力的方向判断物体的运动方向，此题还可以根据洛伦兹力与极板间产生的电场力平衡解得磁流体发电机的电动势。
7.【答案】C
【解析】解：由图示电路图可知，电压表的一端接a点，另一端接到b点时，电压表与电阻并联，电流表测电阻与电压表电流之和，另一端接到c点时，电流表测通过电阻的电流；若电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化，说明电压表分流较大，而电压表分压较小，故R阻值较大，与电压表阻值较近，故应选择电流表内接电路，故C正确，ABD错误。
故选：C。
电流表采用外接法时，造成误差的原因是电压表的分流作用，所以当电压表内阻越大时，应用外接法测量误差越小，反之电压表的内阻若不是很大时，则应用电流表内接法；电流表采用内接法时，造成误差的原因是电流表的分压作用，所以当电流表内阻很小时，应用内接法测量误差较小，反之若电流表内阻不是很小，则应用外接法测量。
本题考查应用“试触法”选择电流表内外接法的原理和方法，当电压表示数变化明显时应用外接法；当电流表示数变化明显时，说明电压表内阻较小，应用内接法。
8.【答案】A
【解析】解：设电子的电荷量为e，质量为m，偏转电场极板之间的距离为d；
电子经过加速电场加速后，根据功能关系，可得：eU1=12mv2
则电子射入偏转电场的初速度为：v=2eU1m
在偏转电场中，电子的运动时间为：Δt=Lv=Lm2eU1
电子在偏转电场中的加速度：a=Fm=eU2md
偏转距离为：Δy=12a(Δt)2=L2U24dU1
要想使电子的运动轨迹不发生变化，则偏转量不发生变化，所以当使加速电压U1变为原来的2倍时，偏转电压U2也需要变为原来的2倍，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据动能定理，即可求得加速的速度大小；依据类平抛运动处理规律，结合运动学公式，及运动的合成与分解，从而即可求解从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy，结合Δy的变化判断要想使电子的运动轨迹不发生变化的情况。
对于带电粒子在电场中的运动问题，关键是注意区分不同的物理过程，弄清在不同的物理过程中物体的受力情况及运动性质，并选用相应的物理规律。在解决问题时，主要可以从两条线索展开：
其一，力和运动的关系。根据带电粒子受力情况，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度位移等。这条线索通常适用于在恒力作用下做匀变速运动的情况。
其二，功和能的关系。根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理研究全过程中能的转化，研究带电粒子的速度变化、位移等。这条线索不但适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。
9.【答案】B
【解析】解：AB、因为A1、A2为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，A2灯泡立刻发光，而灯泡A1因为线圈自感导致灯泡逐渐变亮，故B正确，A错误；
CD、当开关断开的瞬间，两灯泡串联，线圈自感，线圈产生瞬间电压提供电流，导致两灯泡同时熄灭，故CD错误；
故选：B。
当开关接通瞬间，线圈由于自感对电路中电流会有阻碍作用，与线圈串联的灯泡会慢慢变亮；
当开关闭合瞬间，线圈由于自感在瞬间会产生电压对外电路供电，故两灯泡同时慢慢熄灭。
明确线圈的自感现象闭合开关瞬间会阻碍电流变化，断开开关瞬间会产生电流。
10.【答案】D
【解析】解：在变阻器R1的滑动端向上滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，R1与R2并联电阻R并增大，则外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流I减小，根据并联部分电压U并=E−I(R1+r)，I减小，E、R1、r均不变，知U并增大，故电流表A2的示数增大，因为干路电流减小，则电流表A1的示数减小，故ABC错误，故D正确。
故选：D。
在变阻器R1的滑动端向上滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析干路电流如何变化，由欧姆定律分析并联部分电压的变化，判断电流表A2示数的变化，结合干路电流的变化，分析电流表A1的示数变化情况。
本题是电路的动态变化分析问题，按局部到整体，再到部分的思路进行分析，也可以根据结论“串反并同”分析。
11.【答案】A
【解析】解：设左右砝码质量分别为m1、m2，线圈质量为m0，当磁场方向垂直向里时，根据平衡条件有：
m1g=(m0+m2)g−nIlB
当磁场方向垂直向外时，根据平衡条件有：
(m1+m)g=(m0+m2)g+nIlB
联列解得：B=mg2nIl
故A正确，BCD错误。
故选：A。
天平平衡后，当电流反向(大小不变)时，安培力方向反向，则右边相当于多了或少了两倍的安培力大小
解决本题的关键掌握安培力方向的判定，以及会利用力的平衡去求解问题。
12.【答案】B
【解析】解：AB、将N点的速度进行分解，则在水平方向有vx=2vcos45∘=2v
竖直方向有：vy=2vsin45∘=2v
在竖直方向根据速度-位移公式有：vy2−v2=2gh，重力做功：WG=mgh，联立解得：WG=12mv2，则重力势能减少12mv2，故A错误，B正确；
CD、根据动能定理有：WG+W电=12m(2v)2−12mv2，联立解得：W电=mv2，则电势能减少mv2，故CD错误；
故选：B。
根据运动的分解可知水平和竖直方向的分速度；在两个方向根据运动学公式结合动能定理可判断重力做功与电场力情况，结合功能关系可解答。
熟记各种功能关系是解答本题的关键，本题考查了3种功能关系：1.重力做功与重力势能的关系；2.动能定理；3.电场力做功与电势能的关系。
13.【答案】D
【解析】解：电路中的电流为I=ΔQΔt=Δ(CUC)Δt=CΔUCΔt，ΔUCΔt等于UC−t图象斜率的大小，由图2可知，0−1s内，ΔUCΔt=0，则电路中电流为0，UR=IR=0；1−2s内图象的斜率与2−4s内图象斜率大小相等，则1−2s内电路中电流与2−4s内电流大小相等，由UR=IR可知，1−2s内与2−4s内UR大小相等。1−2s内，电容器在充电，2−4s内电容器在放电，电路中电流方向相反，则1−2s内R的电压与2−4s内UR相反，故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据电流的定义式I=ΔQΔt分析电路中电流与电容器的电压UC关系，再根据欧姆定律分析UR与t的关系。
解决本题的关键要搞清电路中电流与电容器带电量的关系，即I=ΔQΔt=Δ(CUC)Δt=CΔUCΔt，知道ΔUCΔt等于UC−t图象斜率的大小，根据数学知识分析出电路中电流的变化情况。
14.【答案】A
【解析】解：若总排斥力使均匀带电薄球壳半径增大一微小的距离ΔR，则带电球壳体系储存的静电能减小量为：
ΔE=kQ22R−kQ22(R+ΔR)=kQ2ΔR2R(R+ΔR)
总排斥力做功等于静电能减小量，则有：
F×ΔR=ΔE
F=kQ22R(R+ΔR)
当ΔR趋近于零，则有：F=kQ22R2
球壳单位面积上受到的排斥力：F0=F4πR2=kQ28πR4，故A正确，BCD错误。
故选：A。
若总排斥力使均匀带电薄球壳半径R增大，则带电球壳体系储存的静电能减小；总排斥力做功等于静电能减小量，由给出的公式F⋅Δh=4mg⋅Δh2进行计算即可算出。
本题是一道信息题，需要根据题里给出的条件公式进行计算即可得到正确答案。
15.【答案】8k A C 丁 4LπRD2
【解析】解：(1)用多用电表欧姆挡的“×1k”倍率粗测了水样电阻的阻值，由图2所示可知，其读数为8×1kΩ=8kΩ。
(2)流过电路的最大电流约为I=UR=38×103A=3.75×10−4A=375μA，电流表应选择A；
电源电动势为3V，电压表应选择C；由题意可知，待测水样的电阻远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，
待测水样电阻远大于滑动变阻器的最大阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，应选择图丁所示电路图。
(3)由电阻定律得：R=ρLS=ρLπ(D2)2
解得电阻率：ρ=πRD24L
则电导率σ=1ρ=4LπRD2
故答案为：(1)8k；(2)A；C；丁；(3)4LπRD2。
(1)欧姆表指针示数与挡位的乘积等于欧姆表读数。
(2)根据电路最大电流选择电流表；根据电源电动势选择电压表；根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后选择实验电路图。
(3)应用电阻定律分析答题。
要掌握常用器材的使用方法与读数方法；要掌握实验器材的选择原则：安全性原则、精确性原则、方便实验操作原则。
16.【答案】1 A 电容器带电荷量不变，则图线与时间轴围成的面积不变，因为电阻增大，初始电压不变，则初始电流减小，且放电过程中，电流减小。
【解析】解：(1)充电时必须将电容器接电源，故将单刀双掷开关连接1；
(2)电容器充电时，随着电荷的增加，由于电容电压升高，所以电流逐渐减小且电流减小得越来越慢，充满电荷之后，电流为零。故选：A。
(3)电容器带电荷量不变，则图线与时间轴围成的面积不变，因为电阻增大，初始电压不变，则初始电流减小，且放电过程中，电流减小。故由此可作图如下：
故答案为：(1)1；(2)A；(3)电容器带电荷量不变，则图线与时间轴围成的面积不变，因为电阻增大，初始电压不变，则初始电流减小，且放电过程中，电流减小。
(1)(2)根据电路图可知，单刀双掷开关连接1是充电，连接2是放电。根据电容器的电压增大充电电流会减小确定I−t图象的形状；
(3)通过横轴与纵轴的数据，求出一个格子对应的电量，再结合图象所包含的面积，算出多少个格子，从而即可求解；
本题考查电容的性质以及图象的含义，知道如何通过图象求电量，掌握电容器的电容公式，理解放电电流随时间的变化特点。
17.【答案】解：(1)根据匀强电场公式有电场强度为 E=Ud。
(2)根据动能定理有 Uq=12mv2
得 v=2qUm。
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有 Bqv=mv2R
得 R=1B2mUq。
答：(1)匀强电场的电场强度E的大小为Ud。
(2)粒子从电场射出时速度v的大小为2qUm。
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R为1B2mUq。
【解析】(1)根据U=dE求解电场强度。
(2)根据动能定理求解粒子从电场射出时速度v的大小。
(3)根据洛伦兹力提供向心力求解粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
该题考查了带电粒子在组合场中的运动，题目简单，知道粒子在电场中的运动情况，熟记相关的公式。
18.【答案】解：(1)在t=0到t=0.1s的时间Δt内，磁感应强度的变化量ΔB=0.2T，设穿过金属框的磁通量变化量ΔΦ，
则有：ΔΦ=ΔBl2
由于磁场均匀变化，金属棒中产生的感应电动势恒定为：E=ΔΦΔt=ΔBΔtl2=0.20.1×0.22V=0.08V
(2)设金属框中电流I，由闭合电路欧姆定律，有：I=ER=0.080.1A=0.8A
由图知t=0.05s时，磁感应强度B1=0.1T，
金属框ab边受到的安培力为：F=B1Il=0.016N ，方向垂直ab向左
(3)在t=0到t=0.1s时间内，金属框中电流的电功率为：P=I2R=0.064W
答：
(1)在t=0到t=0.1s时间内，金属框中的感应电动势为0.08V；
(2)t=0.05s时，金属框ab边受到的安培力大小为0.016N，方向垂直ab向左；
(3)在t=0到t=0.1s时间内，金属框中电流的电功率为0.064W。
【解析】(1)利用法拉第电磁感应定律E=ΔΦΔt计算；
(2)利用全电路欧姆定律和安培力F=BIL计算；
(3)电路为纯电阻电路，电功率P=I2R。
此题考查了法拉第电磁感应定律和安培力计算，并结合电路和能量转化与守恒考查了焦耳定律，比较基础，但知识点衔接较多，是一道中等偏易题。
19.【答案】解：(1)由 a到 b的过程中电势能的变化ΔE=−Wab=−q(φa−φb)=q(φb−φa)
(2)a.由图可知，沿 Ox、Oy两条直线前进相同的距离电势上升的相同，故电场线必然如图所示
根据公式E=Ud，在 Ox方向上研究，该匀强电场的场强大小
E=Ud=45V15×10−2×cos30∘m=2003V/m
b.场强是矢量，但是这里的电势是标量，即电势的变化是因为空间中的匀强电场产生的，如果在做两条与水平方向成45度的线电势也在变化，此时场强很显然不是这四个分场强进行合成。因此不对。
答：(1)该电荷由a到b的过程中电势能的变化量ΔE为q(φb−φa)；
(2)a.该匀强电场的场强大小为2003V/m；
b.小华的想法不对.
【解析】电势能的变化由公式ΔE=−Wab进行计算；根据公式E=Ud计算场强E；场强是矢量，电势是标量，如果在做两条与水平方向成45度的线电势也在变化，此时场强很显然不是这四个分场强进行合成。因此不对。
本题考查的知识点有电势能的变化，场强E的计算，两外要注意场强是矢量，电势是标量。
20.【答案】解：(1)根据楞次定律和安培定则可知金属杆中的电流由a到b，金属杆初始时电流
I0=E0R0=B0Lv0R0
代入数据解得：I0=3A
(2)a.MN边所在位置的磁感应强度恰为Bm.若d=3λ4，则PQ边所在位置的磁感应强度恰为0，此刻列车的驱动力
F=BmlI=Bm2l2(v−v′)R0
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力，MN边和PQ边应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这会使得金属框受到
的安培力最大，因此d因为λ2的奇数倍即
d=(2k+1)λ2(k∈N)
最大驱动力的瞬时功率
Pm=2Fv′=2Bm2l2(v−v′)R0
答：(1)金属杆中的感应电流方向由a到b，，并计算金属杆初始时电流I0的大小为3A。
a.若d=3λ4，此刻列车的驱动力F的大小为Bm2l2(v−v′)R0；
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力，λ与d之间应满足的关系式d=(2k+1)λ2(k∈N)，计算最大驱动力的瞬时功率Pm为
2Bm2l2(v−v′)R0。
【解析】(1)根据楞次定律和安培定则可知金属杆中的电流的方向，由表达式I0=B0Lv0R0计算电流的大小。
(2)a、若d=3λ4，则PQ边所在位置的磁感应强度恰为0，由F=BmlI求此刻列车的驱动力。
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力，MN边和PQ边应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这会使得金属框受到的安培力最大，列方程进行求解即可；
本题考查电磁感应定律中能量和受力分析的综合应用；对于电磁感应问题研究一般从力的角度，分析金属感的运动状态，及安培力作用下物体的极值问题；
2021-2022学年北京市朝阳区高三（上）期末物理试卷
1. 关于磁场中某一点磁感应强度的方向，下列说法正确的是( )
A. 与一小段通电直导线所受磁场力的方向一致
B. 与运动电荷所受磁场力的方向一致
C. 与小磁针N极所受磁场力的方向一致
D. 与小磁针S极所受磁场力的方向一致
2. 如图所示，一个带正电的球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的P1和P2处。当小球N静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为θ1和θ2(θ2图中未标出)。则( )
A. 小球N带正电，θ1>θ2 B. 小球N带正电，θ1<θ2
C. 小球N带负电，θ1>θ2 D. 小球N带负电，θ1<θ2
3. 如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。下列说法正确的是( )
A. a、c两点的场强相等
B. b、c两点的场强相等
C. a、b两点的电势相等
D. b、c两点的电势相等
4. 如图所示为一正弦式交变电流的i−t图像。由图可知，这个电流的( )
A. 有效值为6A B. 有效值为32A C. 频率为100Hz D. 频率为200Hz
5. 如图所示为电视显像管偏转磁场的示意图。磁环上的偏转圈通以图示方向电流时，圆环的圆心O处的磁场方向为( )
A. 向左
B. 向上
C. 向下
D. 向右
6. 一种用磁流体发电的装置如图所示。已知等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)以速度v喷射入磁感应强度为B的匀强磁场中(速度方向与磁场方向垂直)，在磁场中有两块平行金属板A、B，板间距离为d，忽略粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 金属板A是电源的正极
B. 稳定后，发电机的电动势是Bdv
C. 其他条件不变，只增大磁感应强度，发电机的电动势减小
D. 其他条件不变，只增大等离子体的射入速度，发电机的电动势减小
7. 如图所示，某同学在用“伏安法”测量电阻R的阻值时，让电压表的一端接在a点，另一端先后接到b点和c点，他发现电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化。下列说法正确的是( )
A. 电阻R与电流表的阻值接近，应选择电流表外接电路
B. 电阻R与电流表的阻值接近，应选择电流表内接电路
C. 电阻R与电压表的阻值接近，应选择电流表内接电路
D. 电阻R与电压表的阻值接近，应选择电流表外接电路
8. 如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知加速电场电压为U1，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U2。不计电子重力，现使U1变为原来的2倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该( )
A. 使U2变为原来的2倍 B. 使U2变为原来的4倍
C. 使U2变为原来的2倍 D. 使U2变为原来的12
9. 在如图所示的电路中，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是( )
A. 合上开关，A1先亮，A2后亮 B. 合上开关，A2先亮，A1后亮
C. 断开开关，A1先熄灭，A2后熄灭 D. 断开开关，A2先熄灭，A1后熄灭
10. 如图所示的电路，开关S闭合后，在变阻器R1的滑动端向上滑动的过程中( )
A. 电流表A1和A2的示数都增大
B. 电流表A1和A2的示数都减小
C. 电流表A1的示数增大，电流表A2的示数减小
D. 电流表A1的示数减小，电流表A2的示数增大
11. 如图所示的电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中减小质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。已知重力加速度为g，则该磁场的磁感应强度的大小为( )
A. mg2nIl
B. mg2Il
C. 2mgnIl
D. 2mgIl
12. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向斜向下，且与电场方向的夹角为45∘(图中未画出)，则小球从M运动到N的过程( )
A. 重力势能增加12mv2 B. 重力势能减少12mv2
C. 电势能增加12mv2 D. 电势能减少12mv2
13. 如图1所示的电路中，M与N间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化关系如图2所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化关系的图像中，正确的是( )
A. B.
C. D.
14. 有些物理问题，可以借助虚设的对象、条件、过程或模型，使复杂问题简单化抽象问题具体化，获得解决问题的方法。举例如下：如图所示，四根质量都是m的均匀等长木棒，用铰链连成框架，绞链P固定在天花板上，框架竖直悬挂在空中；现在绞链Q上施一竖直向上的力F使框架保持静止，不计一切摩擦，若要求出作用力F的大小，可设想力F使绞链Q缓慢上移一微小的距离Δh，则框架的重心将上升Δh2，因为F做的功等于框架重力势能的增加量，所以F⋅Δh=4mg⋅Δh2，可得F=2mg。请参照上面解决问题的方法，尝试完成以下问题：有一均匀带电薄球壳，电荷量为Q、半径为R，球壳表面的电荷之间将互相排斥；已知此带电球壳体系储存的静电能为E=kQ22R(k为静电力常量)，则球壳单位面积上受到的排斥力为( )
A. kQ28πR4 B. kQ28πR2 C. kQ24πR4 D. kQ24πR2
15. 随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内；容器两端用金属圆片电极密封，如图1所示。
(1)实验小组先用多用电表欧姆挡的“×1k”倍率粗测了水样电阻的阻值，示数如图2，读数为______Ω。
(2)然后实验小组用“伏安法”测量水样电阻的阻值。现有电源(3V,内阻约0.1Ω)、滑动变阻器(0∼100Ω)、开关和导线若干，以及下列电表：
A.电流表(0∼300μA,内阻约100Ω)
B.电流表(0∼0.6A,内阻约0.125Ω)
C.电压表(0∼3V,内阻约3kΩ)
D.电压表(0∼15V,内阻约15kΩ)
为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用______(选填器材前的字母)，实验电路应采用图3中的______(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。
(3)实验小组测出水样电阻的阻值为R，用游标卡尺测出装水容器的长度为L、内径为D，则电导率的表达式为______(用D、L和R表示)。
16. 某同学利用如图1所示电路观察电容器的充放电现象。实验时，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流i随时间t变化关系的图线。
(1)为使电源向电容器充电，应将开关S与______(选填“1”或“2”)端相连。
(2)在对该电容器充电的过程中，充电电流i随时间t变化关系的图线可能是图中的______。
(3)图3中的虚线是该电容器在放电过程中电流i′随时间t变化关系的图线。如果只增大定值电阻R0的阻值，不改变电路的其他参数，请在图3中定性画出放电电流随时间变化关系的图线______，并简要说明理由______。
17. 如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响，求：
(1)匀强电场的电场强度E的大小；
(2)粒子从电场射出时速度v的大小；
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
18. 如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻R=0.1Ω，边长l=0.2m。求
(1)在t=0到t=0.1s时间内，金属框中的感应电动势E；
(2)t=0.05s时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；
(3)在t=0到t=0.1s时间内，金属框中电流的电功率P。
19. 为了形象的描述静电场，我们引入电场线和等势面；为了定量的研究静电场，我们引入电场强度和电势两个物理量，分别反映了电场的力的性质和能的性质。
(1)若空间的电场为非匀强电场。如图1所示的是该电场的一条电场线，场强方向由a指向b，a和b两点的电势分别为φa和φb。现将一个电荷量为+q的试探电荷由a静止释放，经过一段时间运动到b，求该电荷由a到b的过程中电势能的变化量ΔE。
(2)若空间的电场为匀强电场，且方向与纸面平行，具体方向未知。如图2所示，小明同学在纸面内做出互成60∘角的Ox、Oy两条直线，然后用仪器从O点开始分别沿Ox和Oy方向探测各点的电势，得到电势φ随x和y的空间分布分别如图3(a)、(b)所示。
a请在图2中画出经过O点的一条电场线并根据公式E=Ud计算该匀强电场的场强大小；
b.小华认为φ−x和φ−y图线的斜率表示该方向电场强度的负值，然后对这两个方向的场强进行矢量合成也可以求出合场强。你认为小华的想法是否正确，请分析说明。
20. 当磁场相对于导体运动时，会带动导体一起运动，这种作用称为“电磁驱动”。“电磁驱动”在生产生活中有着非常广泛的应用。
(1)如图1所示，两条相距L=1m的平行金属导轨位于同一水平面内，其左端接一阻值为R0=2Ω的电阻。矩形匀强磁场区域的磁感应强度大小为B0=1T、方向竖直向下，金属杆ab位于磁场区域内且静置在导轨上。若磁场区域以速度v0=6m/s匀速向右运动，金属杆会在安培力的作用下运动起来。除R0外其它电阻不计。请判断金属杆中的感应电流方向，并计算金属杆初始时电流I0的大小。
(2)某种磁悬浮列车的驱动系统可简化为如下模型：固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长为l的MN边平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图2所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为λ，最大值为Bm，如图3所示，且金属框同一长边上各处的磁感应强度均相同。当整个磁场以速度v沿Ox方向匀速平移时，磁场对金属框的作用力充当驱动力，使列车沿Ox方向加速行驶。某时刻，列车速度为v′(v′
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力，请写出λ与d之间应满足的关系式，并计算最大驱动力的瞬时功率Pm。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：A、根据左手定则，磁场中某点磁感应强度的方向与一小段通电直导线所受磁场力的方向垂直，故A错误；
B、根据左手定则，某点磁感应强度的方向与运动电荷所受磁场力的方向垂直，故B错误；
CD、磁场中某点磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同，故C正确，D错误；
故选：C。
根据左手定则，磁场方向与所受磁场力的方向垂直，某点磁场方向与小磁针N极受力方向相同。
本题考查了磁场方向的规定、磁感线的物理意义、磁感应强度的矢量性等等，属于基础题。
2.【答案】A
【解析】
【分析】
对小球受力分析，其受重力，绳的拉力，库仑力，进而得到夹角的表达式
重点掌握库仑力表达式，其次是正确表示角度，尽量用重力，不要用绳的拉力来表示。
【解答】
小球M与N相互排斥，M、N带同种电荷，M带正电，N也带正电
小球N受重力mg，绳的拉力，库仑力F，绳与竖直方向夹角为：tanθ=Fmg
库仑力：F=kQqr2，
由于电荷N悬挂在P1点时距离小，库仑力大，偏角大，故θ1>θ2，故A正确，BCD错误
故选：A。
3.【答案】C
【解析】解：A、电场线的切线方向表示电场的方向，由图可知a、c两点电场强度的方向不同；电场线的疏密表示电场的强弱，由图可知，c处的电场线比a处的电场线密，可知a、c两处的电场强度大小也不相等，故A错误；
B、电场线的疏密表示电场的强弱，由图可知，c处的电场线比b处的电场线密，可知b、c两处的电场强度大小不相等，故B错误；
C、由图可知 a与b位于同一条等势线上，所以它们的电势是相等的，故C正确；
D、沿电场线的方向电势降落，故b点的电势比c点的电势高，故D错误。
故选：C。
电场线的切线方向表示电场的方向，电场强度是矢量；电场线越密代表场强越大，电场线越疏代表场强越小，沿电场线的方向电势降低，同一条等势线上电势相等。
本题考查电场线的性质，要注意明确电场线的疏密表示电场的强弱，沿电场的方向电势降落。
4.【答案】B
【解析】解：AB、由图可知，该交流电的最大值为Im=6A，所以有效值：I=Im2=62A=32A，故A错误，B正确；
CD、由图可知，T=0.02s，故交流电的频率为f=1T=10.02Hz=50Hz，故CD错误；
故选：B。
根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等．
该题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式．
5.【答案】B
【解析】解：根据安培定则可以判断两个螺线管的下端都是N极，上端是S极，在磁体的外部磁感线方向都是从N极指向S极的，所以圆心O处的磁场方向为向上，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据安培定则即可判断。伸开右手，用弯曲的四指表示电流的方向，则大拇指的指向表示螺线管中心轴线上的磁场方向。
注意安培定则的应用方法，弯曲的四指表示电流的方向，大拇指表示的是螺线管中心轴线上的磁场方向。
6.【答案】B
【解析】解：A、大量带正电和带负电的微粒向右进入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集的B板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到A板上，故A板相当于电源的负极，B板相当于电源的正极，故A错误。
B、根据离子在复合场中受力平衡，qvB=qUd，解得发电机的电动势U=Bdv，故B正确；
C、其他条件不变，增大磁感应强度B，则发电机的电动势增大，故C错误；
D、同理，只增大等离子体的射入速度，发电机的电动势增大，故D错误。
故选：B。
大量带正电和带负电的微粒向右进入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向上；
根据等离子发电求得产生的电动势的决定因素分析。
根据洛伦兹力的方向判断物体的运动方向，此题还可以根据洛伦兹力与极板间产生的电场力平衡解得磁流体发电机的电动势。
7.【答案】C
【解析】解：由图示电路图可知，电压表的一端接a点，另一端接到b点时，电压表与电阻并联，电流表测电阻与电压表电流之和，另一端接到c点时，电流表测通过电阻的电流；若电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化，说明电压表分流较大，而电压表分压较小，故R阻值较大，与电压表阻值较近，故应选择电流表内接电路，故C正确，ABD错误。
故选：C。
电流表采用外接法时，造成误差的原因是电压表的分流作用，所以当电压表内阻越大时，应用外接法测量误差越小，反之电压表的内阻若不是很大时，则应用电流表内接法；电流表采用内接法时，造成误差的原因是电流表的分压作用，所以当电流表内阻很小时，应用内接法测量误差较小，反之若电流表内阻不是很小，则应用外接法测量。
本题考查应用“试触法”选择电流表内外接法的原理和方法，当电压表示数变化明显时应用外接法；当电流表示数变化明显时，说明电压表内阻较小，应用内接法。
8.【答案】A
【解析】解：设电子的电荷量为e，质量为m，偏转电场极板之间的距离为d；
电子经过加速电场加速后，根据功能关系，可得：eU1=12mv2
则电子射入偏转电场的初速度为：v=2eU1m
在偏转电场中，电子的运动时间为：Δt=Lv=Lm2eU1
电子在偏转电场中的加速度：a=Fm=eU2md
偏转距离为：Δy=12a(Δt)2=L2U24dU1
要想使电子的运动轨迹不发生变化，则偏转量不发生变化，所以当使加速电压U1变为原来的2倍时，偏转电压U2也需要变为原来的2倍，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据动能定理，即可求得加速的速度大小；依据类平抛运动处理规律，结合运动学公式，及运动的合成与分解，从而即可求解从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy，结合Δy的变化判断要想使电子的运动轨迹不发生变化的情况。
对于带电粒子在电场中的运动问题，关键是注意区分不同的物理过程，弄清在不同的物理过程中物体的受力情况及运动性质，并选用相应的物理规律。在解决问题时，主要可以从两条线索展开：
其一，力和运动的关系。根据带电粒子受力情况，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度位移等。这条线索通常适用于在恒力作用下做匀变速运动的情况。
其二，功和能的关系。根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理研究全过程中能的转化，研究带电粒子的速度变化、位移等。这条线索不但适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。
9.【答案】B
【解析】解：AB、因为A1、A2为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，A2灯泡立刻发光，而灯泡A1因为线圈自感导致灯泡逐渐变亮，故B正确，A错误；
CD、当开关断开的瞬间，两灯泡串联，线圈自感，线圈产生瞬间电压提供电流，导致两灯泡同时熄灭，故CD错误；
故选：B。
当开关接通瞬间，线圈由于自感对电路中电流会有阻碍作用，与线圈串联的灯泡会慢慢变亮；
当开关闭合瞬间，线圈由于自感在瞬间会产生电压对外电路供电，故两灯泡同时慢慢熄灭。
明确线圈的自感现象闭合开关瞬间会阻碍电流变化，断开开关瞬间会产生电流。
10.【答案】D
【解析】解：在变阻器R1的滑动端向上滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，R1与R2并联电阻R并增大，则外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流I减小，根据并联部分电压U并=E−I(R1+r)，I减小，E、R1、r均不变，知U并增大，故电流表A2的示数增大，因为干路电流减小，则电流表A1的示数减小，故ABC错误，故D正确。
故选：D。
在变阻器R1的滑动端向上滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析干路电流如何变化，由欧姆定律分析并联部分电压的变化，判断电流表A2示数的变化，结合干路电流的变化，分析电流表A1的示数变化情况。
本题是电路的动态变化分析问题，按局部到整体，再到部分的思路进行分析，也可以根据结论“串反并同”分析。
11.【答案】A
【解析】解：设左右砝码质量分别为m1、m2，线圈质量为m0，当磁场方向垂直向里时，根据平衡条件有：
m1g=(m0+m2)g−nIlB
当磁场方向垂直向外时，根据平衡条件有：
(m1+m)g=(m0+m2)g+nIlB
联列解得：B=mg2nIl
故A正确，BCD错误。
故选：A。
天平平衡后，当电流反向(大小不变)时，安培力方向反向，则右边相当于多了或少了两倍的安培力大小
解决本题的关键掌握安培力方向的判定，以及会利用力的平衡去求解问题。
12.【答案】B
【解析】解：AB、将N点的速度进行分解，则在水平方向有vx=2vcos45∘=2v
竖直方向有：vy=2vsin45∘=2v
在竖直方向根据速度-位移公式有：vy2−v2=2gh，重力做功：WG=mgh，联立解得：WG=12mv2，则重力势能减少12mv2，故A错误，B正确；
CD、根据动能定理有：WG+W电=12m(2v)2−12mv2，联立解得：W电=mv2，则电势能减少mv2，故CD错误；
故选：B。
根据运动的分解可知水平和竖直方向的分速度；在两个方向根据运动学公式结合动能定理可判断重力做功与电场力情况，结合功能关系可解答。
熟记各种功能关系是解答本题的关键，本题考查了3种功能关系：1.重力做功与重力势能的关系；2.动能定理；3.电场力做功与电势能的关系。
13.【答案】D
【解析】解：电路中的电流为I=ΔQΔt=Δ(CUC)Δt=CΔUCΔt，ΔUCΔt等于UC−t图象斜率的大小，由图2可知，0−1s内，ΔUCΔt=0，则电路中电流为0，UR=IR=0；1−2s内图象的斜率与2−4s内图象斜率大小相等，则1−2s内电路中电流与2−4s内电流大小相等，由UR=IR可知，1−2s内与2−4s内UR大小相等。1−2s内，电容器在充电，2−4s内电容器在放电，电路中电流方向相反，则1−2s内R的电压与2−4s内UR相反，故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据电流的定义式I=ΔQΔt分析电路中电流与电容器的电压UC关系，再根据欧姆定律分析UR与t的关系。
解决本题的关键要搞清电路中电流与电容器带电量的关系，即I=ΔQΔt=Δ(CUC)Δt=CΔUCΔt，知道ΔUCΔt等于UC−t图象斜率的大小，根据数学知识分析出电路中电流的变化情况。
14.【答案】A
【解析】解：若总排斥力使均匀带电薄球壳半径增大一微小的距离ΔR，则带电球壳体系储存的静电能减小量为：
ΔE=kQ22R−kQ22(R+ΔR)=kQ2ΔR2R(R+ΔR)
总排斥力做功等于静电能减小量，则有：
F×ΔR=ΔE
F=kQ22R(R+ΔR)
当ΔR趋近于零，则有：F=kQ22R2
球壳单位面积上受到的排斥力：F0=F4πR2=kQ28πR4，故A正确，BCD错误。
故选：A。
若总排斥力使均匀带电薄球壳半径R增大，则带电球壳体系储存的静电能减小；总排斥力做功等于静电能减小量，由给出的公式F⋅Δh=4mg⋅Δh2进行计算即可算出。
本题是一道信息题，需要根据题里给出的条件公式进行计算即可得到正确答案。
15.【答案】8k A C 丁 4LπRD2
【解析】解：(1)用多用电表欧姆挡的“×1k”倍率粗测了水样电阻的阻值，由图2所示可知，其读数为8×1kΩ=8kΩ。
(2)流过电路的最大电流约为I=UR=38×103A=3.75×10−4A=375μA，电流表应选择A；
电源电动势为3V，电压表应选择C；由题意可知，待测水样的电阻远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，
待测水样电阻远大于滑动变阻器的最大阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，应选择图丁所示电路图。
(3)由电阻定律得：R=ρLS=ρLπ(D2)2
解得电阻率：ρ=πRD24L
则电导率σ=1ρ=4LπRD2
故答案为：(1)8k；(2)A；C；丁；(3)4LπRD2。
(1)欧姆表指针示数与挡位的乘积等于欧姆表读数。
(2)根据电路最大电流选择电流表；根据电源电动势选择电压表；根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后选择实验电路图。
(3)应用电阻定律分析答题。
要掌握常用器材的使用方法与读数方法；要掌握实验器材的选择原则：安全性原则、精确性原则、方便实验操作原则。
16.【答案】1 A 电容器带电荷量不变，则图线与时间轴围成的面积不变，因为电阻增大，初始电压不变，则初始电流减小，且放电过程中，电流减小。
【解析】解：(1)充电时必须将电容器接电源，故将单刀双掷开关连接1；
(2)电容器充电时，随着电荷的增加，由于电容电压升高，所以电流逐渐减小且电流减小得越来越慢，充满电荷之后，电流为零。故选：A。
(3)电容器带电荷量不变，则图线与时间轴围成的面积不变，因为电阻增大，初始电压不变，则初始电流减小，且放电过程中，电流减小。故由此可作图如下：
故答案为：(1)1；(2)A；(3)电容器带电荷量不变，则图线与时间轴围成的面积不变，因为电阻增大，初始电压不变，则初始电流减小，且放电过程中，电流减小。
(1)(2)根据电路图可知，单刀双掷开关连接1是充电，连接2是放电。根据电容器的电压增大充电电流会减小确定I−t图象的形状；
(3)通过横轴与纵轴的数据，求出一个格子对应的电量，再结合图象所包含的面积，算出多少个格子，从而即可求解；
本题考查电容的性质以及图象的含义，知道如何通过图象求电量，掌握电容器的电容公式，理解放电电流随时间的变化特点。
17.【答案】解：(1)根据匀强电场公式有电场强度为 E=Ud。
(2)根据动能定理有 Uq=12mv2
得 v=2qUm。
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有 Bqv=mv2R
得 R=1B2mUq。
答：(1)匀强电场的电场强度E的大小为Ud。
(2)粒子从电场射出时速度v的大小为2qUm。
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R为1B2mUq。
【解析】(1)根据U=dE求解电场强度。
(2)根据动能定理求解粒子从电场射出时速度v的大小。
(3)根据洛伦兹力提供向心力求解粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
该题考查了带电粒子在组合场中的运动，题目简单，知道粒子在电场中的运动情况，熟记相关的公式。
18.【答案】解：(1)在t=0到t=0.1s的时间Δt内，磁感应强度的变化量ΔB=0.2T，设穿过金属框的磁通量变化量ΔΦ，
则有：ΔΦ=ΔBl2
由于磁场均匀变化，金属棒中产生的感应电动势恒定为：E=ΔΦΔt=ΔBΔtl2=0.20.1×0.22V=0.08V
(2)设金属框中电流I，由闭合电路欧姆定律，有：I=ER=0.080.1A=0.8A
由图知t=0.05s时，磁感应强度B1=0.1T，
金属框ab边受到的安培力为：F=B1Il=0.016N ，方向垂直ab向左
(3)在t=0到t=0.1s时间内，金属框中电流的电功率为：P=I2R=0.064W
答：
(1)在t=0到t=0.1s时间内，金属框中的感应电动势为0.08V；
(2)t=0.05s时，金属框ab边受到的安培力大小为0.016N，方向垂直ab向左；
(3)在t=0到t=0.1s时间内，金属框中电流的电功率为0.064W。
【解析】(1)利用法拉第电磁感应定律E=ΔΦΔt计算；
(2)利用全电路欧姆定律和安培力F=BIL计算；
(3)电路为纯电阻电路，电功率P=I2R。
此题考查了法拉第电磁感应定律和安培力计算，并结合电路和能量转化与守恒考查了焦耳定律，比较基础，但知识点衔接较多，是一道中等偏易题。
19.【答案】解：(1)由 a到 b的过程中电势能的变化ΔE=−Wab=−q(φa−φb)=q(φb−φa)
(2)a.由图可知，沿 Ox、Oy两条直线前进相同的距离电势上升的相同，故电场线必然如图所示
根据公式E=Ud，在 Ox方向上研究，该匀强电场的场强大小
E=Ud=45V15×10−2×cos30∘m=2003V/m
b.场强是矢量，但是这里的电势是标量，即电势的变化是因为空间中的匀强电场产生的，如果在做两条与水平方向成45度的线电势也在变化，此时场强很显然不是这四个分场强进行合成。因此不对。
答：(1)该电荷由a到b的过程中电势能的变化量ΔE为q(φb−φa)；
(2)a.该匀强电场的场强大小为2003V/m；
b.小华的想法不对.
【解析】电势能的变化由公式ΔE=−Wab进行计算；根据公式E=Ud计算场强E；场强是矢量，电势是标量，如果在做两条与水平方向成45度的线电势也在变化，此时场强很显然不是这四个分场强进行合成。因此不对。
本题考查的知识点有电势能的变化，场强E的计算，两外要注意场强是矢量，电势是标量。
20.【答案】解：(1)根据楞次定律和安培定则可知金属杆中的电流由a到b，金属杆初始时电流
I0=E0R0=B0Lv0R0
代入数据解得：I0=3A
(2)a.MN边所在位置的磁感应强度恰为Bm.若d=3λ4，则PQ边所在位置的磁感应强度恰为0，此刻列车的驱动力
F=BmlI=Bm2l2(v−v′)R0
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力，MN边和PQ边应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这会使得金属框受到
的安培力最大，因此d因为λ2的奇数倍即
d=(2k+1)λ2(k∈N)
最大驱动力的瞬时功率
Pm=2Fv′=2Bm2l2(v−v′)R0
答：(1)金属杆中的感应电流方向由a到b，，并计算金属杆初始时电流I0的大小为3A。
a.若d=3λ4，此刻列车的驱动力F的大小为Bm2l2(v−v′)R0；
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力，λ与d之间应满足的关系式d=(2k+1)λ2(k∈N)，计算最大驱动力的瞬时功率Pm为
2Bm2l2(v−v′)R0。
【解析】(1)根据楞次定律和安培定则可知金属杆中的电流的方向，由表达式I0=B0Lv0R0计算电流的大小。
(2)a、若d=3λ4，则PQ边所在位置的磁感应强度恰为0，由F=BmlI求此刻列车的驱动力。
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力，MN边和PQ边应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这会使得金属框受到的安培力最大，列方程进行求解即可；
本题考查电磁感应定律中能量和受力分析的综合应用；对于电磁感应问题研究一般从力的角度，分析金属感的运动状态，及安培力作用下物体的极值问题；
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