2022-2023学年北京市延庆区高二上学期期末物理试题 （解析版）

延庆区2022-2023学年第一学期期末试卷高二物理

考生须知

1.考生要认真填写考场号和座位序号。

2.本试卷共8页，分为两个部分。第一部分为选择题，包括15个小题（共45分）；第二部分为非选择题，包括两道大题，共8个小题（共55分）。

3.试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答，作图时必须使用2E铅笔。

4.考试结束后，考生应将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。

第一部分  选择题（共45分）

一、单项选择题（本题共12道小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的，请将符合题意的选项选出。每小题3分，共36分）

1. 下列物理量中，属于矢量的是（　　）

A. 磁感应强度 B. 电动势 C. 电流 D. 磁通量

【答案】A

【解析】

【详解】A．磁感应强度既有大小又有方向，合成时满足平行四边形法则，是矢量；故A符合题意；

B．电动势只有大小，没有方向，是标量；故B不符题意；

CD．电流和磁通量有大小，虽有方向，但是合成时不满足平行四边形法则，则都是标量，故CD不符题意；

故选A。

2. A为已知电场中的一固定点，在A点放一电荷量为+q的试探电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则（　　）

A. 若在A点换上-q的试探电荷，A点场强方向发生变化

B. 若在A点换上电量为+2q的试探电荷，A点的场强将变为

C. 若在A点移去试探电荷+q，A点的场强变为零

D. A点场强的大小、方向与试探电荷的电荷量、正负、有无均无关

【答案】D

【解析】

【详解】电场强度是通过比值定义法得出的，其大小、方向与试探电荷的电荷量、正负、有无均无关；故放入任何电荷时电场强度的方向、大小均不变。

故选D。

3. 在如图所示的电路中，已知电源的电动势E=1.5V，内电阻r=1.0Ω，电阻R=4.0Ω。闭合开关S后，电路中的电流等于（　　）

A. 0.1A B. 0.3A C. 1.0A D. 1.5A

【答案】B

【解析】

【详解】由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为

故选B。

4. 如图所示，将灯泡的灯丝与小灯泡串联接入电路，使小灯泡发光。用酒精灯给灯丝加热，一段时间后发现小灯泡变暗。则电灯丝路中的电流和灯丝的电阻率二者的变化情况是（　　）

A. 电流变大；电阻率变大 B. 电流变大；电阻率变小

C. 电流变小；电阻率变大 D. 电流变小；电阻率变小

【答案】C

【解析】

【详解】由电路图可知，该电路为串联电路，一段时间后发现小灯泡变暗，则可知电流减小，根据闭合电路欧姆定律

电流减小，则总电阻增大，即灯丝电阻增大，根据电阻定律

可知电阻率增大。

故选C。

5. 如图所示，磁场中垂直于纸面方向放置两个相同的闭合导体线圈、，下列说法正确的是（　　）

A. 穿过线圈磁通量比穿过线圈的磁通量大

B. 穿过线圈的磁通量比穿过线圈的磁通量小

C. 穿过线圈的磁通量和穿过线圈的磁通量一样大

D. 线圈向移动过程中，中不会产生感应电流

【答案】A

【解析】

【详解】根据磁通量所指为垂直穿过线圈面积的磁感线的条数，由题图可知由于穿过线圈的磁感线条数比穿过线圈的多，所以，穿过线圈的磁通量比穿过线圈的磁通量大，则线圈向移动过程中，穿过闭合线圈的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律可知中将会产生感应电流。

故选A。

6. 充电宝内部的主要部件是锂电池，实际上是一个电源，可以给手机充电。某充电宝的铭牌标注的是“10000mA·h”和“3.7V”，机场规定：严禁携带额定能量超过160W·h的充电宝搭乘飞机。关于充电宝下列说法中正确的是（　　）

A. mA·h是能量的单位 B. 该充电宝的额定能量是3.7W·h

C. W·h是功率的单位 D. 该充电宝可以带上飞机

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据

可知，mA·h是电量的单位，故A错误；

BD．3.7V的充电宝的能量为

W=UIt=Uq=10000×3.7×0.001W•h=37W•h＜160W•h

符合规定，故能够带上飞机，故B错误，D正确；

C．根据

可知，W·h是能量的单位，故C错误；

故选D。

7. 一个表头内阻为30Ω，满偏电流为1mA，要把它改装为量程0~3V的电压表，需要（　　）一个（　　）的电阻。

A. 串联；3000Ω B. 串联；2970Ω C. 并联；3000Ω D. 并联；2970Ω

【答案】B

【解析】

【详解】小量程的电表改装成大量程的电压表，需要串联一个电阻，由欧姆定律

可得

故ACD错误，B正确。

故选B。

8. 如图所示，一块均匀的长方体导体样品，长为a，宽为b，厚为c。样品的电阻率为，电流沿CD方向时样品的电阻为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】电流沿CD方向时，则样品的横截面积为

根据电阻定律有

故选B。

9. 如图所示，真空中有两个点电荷分别位于M点和N点，它们所带电荷量分别为q1和q2。，已知在M、N连线上某点P处的电场强度为零，且MP=3PN，则（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】AD．由于P处的电场强度为零，表明这两个点电荷带同种电荷，AD错误；

BC．根据上述有

由于

解得

B正确，C错误。

故选B。

10. 竖直放置的一对平行金属板的左极板上用柔软的绝缘细线悬挂了一个带正电的小球，将平行金属板按图中所示的电路图连接。细线与左极板的夹角为θ。当滑动变阻器R的滑片在a位置时，电流表的读数为I1，夹角为θ1；当滑片缓慢移动到b位置时，电流表的读数为I2，夹角为θ2，则（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】电容器在直流电路中相当于断路，所以滑动变阻器滑片在滑动的过程中，电路的总电阻并不发生变化，所以电路中的电流不发生变化；电容器两极板间的电势差和滑动变阻器与电容器并联部分电阻的分压相同，所以根据小球的受力可知

滑片由移动到时，并联部分电阻增大，分压增大，电容器两极板间的电压增大，两极板间的电场强度增大，故增大。

故选C。

11. 如图所示的电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器的滑片向左滑动的过程中（　　）

A. 电流表的示数一定减小 B. 电压表的示数一定增大

C. 电源的总功率一定变大 D. 电源的输出功率一定变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．开关S闭合后，在变阻器的滑片向左滑动的过程中，滑动变阻器阻值减小，由全电路欧姆定律

电流表示数变大，A错误；

B．电压表示数

减小，B错误；

C．电源的总功率

变大，C正确；

D．电源的输出功率

不一定变大，D错误。

故选C。

12. 如图所示，甲图中直线I为某电源的路端电压与电流的关系图像，直线II为某电阻R的U-I图像。现用此电源与电阻R连接成如图乙所示闭合电路。下列说法中不正确的是（　　）

A. 电阻R的阻值为1Ω B. 电源的内阻为0.5Ω

C. 乙图所示电路中，电阻R的热功率为4W D. 乙图所示电路中，电源的工作效率为60%

【答案】D

【解析】

【详解】A．电阻R的阻值为

故A正确；

B．由图甲可知电源电动势，内阻为

故B正确；

C．乙图所示电路中，电阻R的热功率为

故C正确；

D．乙图所示电路中，电源工作效率

故D错误。

故选D。

二、多项选择题（本题共3道小题，在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项是符合题意的。每小题3分，共9分，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的不得分。）

13. 如图所示，实线是电场中一簇方向未知的电场线，虚线是一个正电荷通过该电场区域的运动轨迹，a、b是运动轨迹上的两点，若电荷只受电场力的作用，根据此图能作出判断的是（　　）

A. 电场强度的方向沿电场线向右 B. 电荷在a点的电场力大于在b点的电场力

C. 电荷在a点的动能大于在b点的动能 D. 电荷在a点的电势能大于在b点的电势能

【答案】BC

【解析】

【详解】A．粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在a、b两点受到的电场力向左，粒子带正电，则场强方向沿电场线向左，A错误；

B．根据电场线的疏密程度与电场强度的强弱的关系，判断出a点的电场强度大，故a点的电场力的大，B正确；

CD．沿电场线方向电势降低，则带电粒子在a点的电势低于在b点的电势；根据

正电荷在a点的电势能小于在b点的电势能；由于动能与电势能之和不变，故正电荷在a点的动能大于在b点的动能，故C正确，D错误。

故选BC。

14. 如图所示为密立根油滴实验的示意图，实验中要设法使带负电的油滴悬浮在电场中。若在实验中观察到某一个带负电的油滴向下加速运动。在该油滴向下加速运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 电场力做正功 B. 重力和电场力的合力做正功

C. 电势能逐渐减小 D. 重力势能的减少量大于动能的增加量

【答案】BD

【解析】

【详解】AC．带负电的油滴受向上的电场力，向下加速运动，则电场力做负功，电势能变大，故A错误，C错误；

B．油滴向下做加速运动，则重力和电场力的合力向下，则合力做正功，故B正确；

D．根据能量关系可知，重力势能的减少量等于电势能增加量与动能的增加量之和，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故D正确。

故选BD。

15. 物理关系式不仅可以反映物理量之间的数值关系，同时也确定了相应的物理量单位间的关系。对于单位的分析是帮助我们检验研究结果正确性的一种方法。下面是同学们在研究平行板电容器充电后储存的能量EC与哪些量有关的过程中得出的一些结论，式中C为电容器的电容、U为电容器充电后其两极板间的电压、E为两极板间的电场强度、d为两极板间的距离、S为两极板正对面积、为两极板间所充介质的相对介电常数（没有单位）、k为静电力常量。请你分析下面给出的关于EC的表达式可能正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．电容的定义式为和电场力做功可知图线与轴围成的面积为做功，即

A正确，B错误；

CD．同理，结合电容的定义式和匀强电场中可知

C错误，D正确。

故选AD。

第二部分  非选择题（共55分）

三、实验题（共18分）

16. 在测定金属丝电阻率的实验中；

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径D，测量示数如图所示，则D=___________mm。

（2）用图所示的电路测量金属丝的电阻，测得的电阻值比真实值偏___________（填“大”或“小”），造成误差的原因是___________（填“电压表的分流”或“电流表的分压”）。

（3）用伏安法测量金属丝的电阻，当通过金属丝的电流为I时，金属丝两端的电压为U，已知金属丝的长度为L，直径为D，由此可得到金属丝的电阻率的表达式=___________。

【答案】    ①. 0.885    ②. 小    ③. 电压表的分流    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]用螺旋测微器测量金属丝的直径读数为

D=0.5mm+0.01mm×38.5=0.885mm

（2）[2][3]利用电流表外接法，由于电压表的分流作用；电流表测的电流是待测电阻上的电流与电压表上的电流之和，故电流表外接电阻测量值

即测得的电阻值比真实值偏小；

（3）[4]根据欧姆定律有

结合电阻定律有

可得

17. 用图所示的多用电表测量一个阻值约为2kΩ的电阻，要用到图中三个部件K、S和T。测量步骤如下：

（1）旋动部件______（填字母“K”、“S”或“T”），使指针对准电流的“0”刻线。

（2）将部件K旋转到“Ω”挡的______位置（填“×10”、“×100”或“×1k”）。

（3）将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔，并将两表笔短接，调旋动部件_______（填字母“K”、“S”或“T”），使指针对准电阻的______。（填“0刻线”或“∞刻线”）

（4）将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触，若多用电表读数如图所示，该电阻的测量值为______Ω。

（5）测量完毕，将部件K旋转到OFF位置。

【答案】    ①. S    ②. ×100    ③. T    ④. 0刻线    ⑤. 1900

【解析】

【详解】（1）[1]实验前，先要进行机械调零，即调节指针定位螺丝S，使指针对准电流的“0”刻线。

（2）[2]为了减小读数误差，指针应该指在中央刻线附近，则应将部件K旋转到“Ω”挡的“×100”位置。

（3）[3][4]选择倍率后，需要进行欧姆调零，即将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮T，使指针对准电阻的 “0刻线”。

（4）[5]根据欧姆表的读数规律，该读数为

19.0×100Ω=1900Ω

18. 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。

（1）要求尽量减小实验误差，应该选择的实验电路是图中的______（填“甲”或“乙”）。

（2）现有电流表（0~0.6A）、开关和导线若干，以及以下器材：

A．电压表（0~15V）

B．电压表（0-3V）

C．滑动变阻器（0~20Ω）

D．滑动变阻器（0-500Ω）

实验中电压表应选用______；滑动变阻器应选用______。（填相应器材前的字母）

（3）某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图中的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U-I图线。（    ）

（4）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势E=______V，内电阻r=______Ω。（计算结果保留两位小数）

（5）为了研究电表内阻对测量结果的影响，我们用U和I的函数关系来分析这一个问题。若字母RV、RA分别表示电压表和电流表的内阻，U、I分别表示电压表和电流表的示数，E、r分别表示电池的电动势和内阻的真实值。考虑到电表内阻的影响，请选择相关的字母写出反映（1）中图甲的U和I实际关系的函数表达式U=______。

【答案】    ①. 甲    ②. B    ③. C    ④.     ⑤. 1.50    ⑥. 0.83    ⑦.

【解析】

【详解】（1）[1]测量电源电动势和内电阻时，实验原理是

若采用乙图接法则有

测出的电动势是准确的，而电源的内阻测量值为

由于电流表内阻跟电源内阻差不多，导致相对误差较大；对于甲图接法，实验的误差主要是由电压表分流所致，由于电压表内阻远远地大于滑动变阻器和电流表内阻，电压表的分流作用可以忽略，所以应选题甲所示电路图。

（2）[2][3]一节干电池的电动势约为，电压表选择量程即可，为方便调节，滑动变阻器选择；故电压表选B，滑动变阻器选C。

（3）[4]如图所示

（4）[5][6]根据闭合电路欧姆定律可得

图像的纵截距表示电源电动势，图线斜率的绝对值表示电源内阻则有

（5）[7][8]选择图甲则需要考虑电压表的分流影响，闭合电路欧姆定律为

整理得

四、计算论证题（共5道小题，共37分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。

19. 如图所示的闭合电路，已知电源的电动势为E，内阻为r，外电路电阻为R，电路中的电流为I。请根据电动势的定义式和能量转化与守恒定律推导闭合电路欧姆定律：。

【答案】见解析

【解析】

【详解】根据电动势的定义

在时间t内通过导体横截面的电荷量为

q=It

根据能量守恒定律，非静电力做的功等于内外电路产生焦耳热的总和，即

W非=Q外+Q内=I2Rt+I2rt

联立以上各式可得

EIt=I2Rt+I2rt

整理得

20. 如图所示，在匀强电场中分布着如图所示的A、B、C三点，任意两点间的距离均为L=20cm，当一个电荷量C的正点电荷从A点移动到B点，电场力做功为零；从B点移动到C点，电场力做功为J。已知电场的方向与A、B、C三点所在的平面平行。（）

（1）请在图中画出经过C点的一条电场线；

（2）求BC两点间的电势差UBC；

（3）求电场强度E的大小。

【答案】（1）详见解析；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）正点电荷从A点移动到B点，电场力做功为零，则A点和B点电势相等，匀强电场中两点电势相等，连线为等势线，所以AB连线即为等势线，电场线与等势线垂直，过C点做AB的垂线为电场线。又因为正点电荷从B点移动到C点，电场力做负功，由

可得

即

由于沿电场线电势降低，所以电场线的方向为C指向AB，电场线如图所示

（2）正点电荷从B点移动到C点，电场力做功为，由可得

（3）过C点做AB的垂线，长度为d，如图所示

根据几何知识可得

由可得电场强度大小为

21. 如图所示，电源电动势E为12V，内阻r为1Ω，电阻为1Ω，R2为6Ω。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V，线圈电阻为1Ω。求：

（1）通过电阻的电流I；

（2）电源的输出功率P出；

（3）电动机正常工作时产生的机械功率P机。

【答案】（1）3A；（2）27W；（3）8W

【解析】

【详解】（1）电动机正常工作，则通过电阻的电流为

（2）电源的输出功率为

（3）R2的电流为

则电动机电流为

电动机正常工作时产生机械功率为

22. 如图所示，一个电子由静止开始经加速电场加速后，从A点沿平行于板面的方向射入偏转电场，恰好从另一侧极板边缘射出。已知该电子的质量为m，电荷量为e，加速电场的电压为。偏转电场可看作匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d，下极板接地。忽略A该电子所受的重力。求：

（1）电子射入偏转电场时速度；

（2）电子射出偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y；

（3）电子在A点具有的电势能EpA。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据动能定理，电子射入偏转电场时初速度为

解得

（2）电子在偏转电场中运动时

联立等式解得

（3）在偏转电场中，电场力做功

可知，电场力做正功，电势能减少，又从下极板边缘离开，下极板接地，所以下极板处电势能为0，所以电子在A点具有的电势能为

23. 金属导体的两端加上恒定电压，导体内部会形成由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，它的基本性质与静电场相同。金属中的自由电子除了做无规则热运动外，还要在电场力的作用下定向移动，从而形成电流，所以金属导体的电流跟自由电子定向移动的速率有关。这些获得附加定向运动速度的电子不可避免的会与晶格上的正离子频繁地发生碰撞，这些碰撞的宏观表现可以用“电阻”衡量。为了从微观的角度研究电流和电阻，我们设某一金属导体的横截面积为S，自由电子数密度（单位体积内的自由电子数）为n，自由电子的质量为m，所带电荷量为e。

（1）在该金属导体中，若自由电子定向移动的平均速率为v，试推导电流I和自由电子定向移动平均速率v的关系。

（2）经典统计理论认为：没有电场时，金属导体中的自由电子都以很大的速度做无规则热运动，自由电子沿导线方向的速度平均值为零。在导体两端加电压之后，该段导体内的电场可视为匀强电场，金属中的自由电子受到电场力的驱动，在原热运动基础上叠加定向加速运动。在定向加速运动过程中自由电子与导体内的金属离子不断碰撞，碰撞后电子的速度发生改变，沿各方向速度均可出现，因此可以认为这些自由电子沿导线方向的平均速度又变为零。能量的转移引起晶格振动加剧，金属温度升高。碰撞阻碍了自由电子的定向运动，结果是大量自由电子定向移动的平均速度不随时间变化，这就是电阻形成的原因。

如图所示，截取长度为L的金属导体，两端所加电压为U，平均一个电子从某一次碰撞后到下一次碰撞前经过的时间为t0。试求：

a.单个电子在电场力的作用下加速一次能够获得的最大速度；

b.请利用电阻的比值定义式和金属导体的电阻定律推导该金属材料的电阻率。

（各小题的结果用题目叙述中出现的物理量符号表示）

【答案】（1）见解析；（2）a．；b．

【解析】

【详解】（1）设t时间内通过截面电量

根据电流的定义式

（2）a．根据动能定理

单个电子在电场力的作用下加速一次能够获得的最大速度

b．自由电子在碰撞后定向速度变为0，然后再加速，自由电子与导体内金属阳离子连续两次碰撞的时间间隔为t0，则满足

解得

由题意t0时间内通过导线横截面的电荷量为

电流为

又电阻为

整理得

根据

所以