2022-2023学年天津市第四中学高二上学期期末物理试题（解析版）

天津市第四中学2022-2023学年度第一学期物理学科期末随堂练习题

一、单选题（每一小题3 分，共36 分）

1. 关于电场强度和电场线，下列说法正确的是（　　）

A. 由电场强度定义式可知，E与F成正比，与q成反比

B. 电场强度E的方向和电荷受力方向相同

C. 电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹

D. 电场线既能描述电场的方向，也能描述电场的强弱

【答案】D

【解析】

【详解】A．电场强度的定义式为

适用于任何电场，E反映电场本身的性质，与试探电荷无关，A错误；

B．物理学上规定正电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相同，则负电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相反，B错误；

C．电场线是一种理想化的物理模型，实际上不存在，不是带电粒子的运动轨迹，C错误；

D．电场线的切线方向是该点电场强度的方向，而电场线的疏密表示电场的强弱，即电场线既能描述电场的方向，也能描述电场的强弱，D正确。

故选D。

2. 电场线、等势面均可形象的描述电场。某区域的电场分布如图所示，带箭头的实线为电场线，虚线为等势面，A、B、C三点的电场强度分别为、、，电势分别为、、。关于这三点电场强度和电势的比较，下列判断正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】AB．根据电场线疏密代表场强可知

A正确，B错误；

CD．沿电场线方向电势降低，则有

CD错误。

故选A。

3. 如图是测定液面高度h的电容传感器原理图。取金属芯线与导电液体为电容器的两极，电脑与传感器连接，当液面高度h增大时，电脑显示电容器的电容C也增大。则h增大导致C增大的原因是，电容器（）

A. 两极带电量增大 B. 两极的间距增大

C. 两极的正对面积增大 D. 两极间的介电常数增大

【答案】C

【解析】

【详解】根据

当液面升高时，两极板正对面积增大，电容增大。

故选C。

4. 某电解池中，如果在1 s内共有个二价正离子和个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（e取）（　　）

A. 0 B. 0.8 A C. 1.6 A D. 3.2 A

【答案】D

【解析】

【详解】由题意，电解池中正、负离子运动方向相反，则1 s内通过截面的正离子的电荷量为，负离子的电荷量绝对值为，则电流为

代入数据解得

故选D。

5. 叶子同学学习了电路的知识后，用两只小灯泡A、B，A标有“3V，0.3A”；B标有“5V，0.6A”和一电源，输出电压恒为8V，连接成如图所示的电路，要使两只小灯泡都能正常发光，则R应该是（　　）

A. 15Ω B. 10Ω C. 16Ω D. 5Ω

【答案】B

【解析】

【详解】两只小灯泡都能正常发光，流过电阻R的电流为

根据欧姆定律可得

故选B。

6. 下列各种说法正确的是（　　）

A. 在并联电路中，任意支路电阻增大或者减小时，总电阻将随之增大或者减小

B. 电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动势就越大

C. 将金属丝均匀拉长为原来的两倍，金属丝的电阻和电阻率都增大2倍

D. “220V，50W”的电风扇，线圈电阻为0.4，正常工作时每分钟产生的电热为2.4J

【答案】A

【解析】

【详解】A．由并联电路的总电阻

可知当任意支路电阻增大或者减小时，总电阻将随之增大或者减小，A正确；

B．电源的电动势由电源本身的结构决定，与外电路无关，B错误；

C．将金属丝均匀拉长为原来的两倍，由体积公式可知，金属丝的横截面积减小为原来的二分之一，由电阻定律公式，可得金属丝的电阻变为原来的4倍，金属丝的电阻率由金属丝本身决定，与金属丝的长度无关，C错误；

D．电风扇正常工作时，工作电流为

由焦耳定律可得，线圈电阻为0.4，正常工作时每分钟产生的电热为

D错误。

故选A。

7. 如图，a、b、c分别位于等腰直角三角形的三个顶点，在a、b处各有一通电长直导线垂直穿过纸面，电流方向如图所示，大小均为I。若其中一根长直导线在c处的磁感应强度大小为B，忽略其他因素影响，则c处的磁感应强度（　　）

A. 大小为B，方向向上 B. 大小为2B，方向向左

C. 大小为B，方向向下 D. 大小为2B，方向向右

【答案】C

【解析】

【详解】根据安培定则可得导线a、b的电流在c处的磁场方向，作出合磁场如图：

根据几何关系可知合磁场方向向下，大小

故选C。

8. 如图所示，水平面内的平行导轨间距为d，导轨处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面的夹角为。一质量为m、长为l的金属杆ab垂直于导轨放置，ab中通过的电流为I，ab处于静止状态，则ab受到的摩擦力大小为（　　）

A. BId B.  C. BIl D.

【答案】B

【解析】

【详解】磁场在竖直方向的分量为，根据左手定则，安培力的水平分量向左，又金属杆处于静止状态，所以水平向右的静摩擦力与安培力的水平分量满足二力平衡，即

故选B。

9. 铁环上绕有绝缘的通电导线，电流方向如图所示，一束电子沿过铁环中心O点的轴线垂直纸面向里射入，则该束粒子偏转方向（　　）

A. 向左 B. 向右 C. 向上 D. 向下

【答案】B

【解析】

【详解】右手螺旋定则可知，铁环左右两侧相当于两个N极在上端的条形磁铁，O点在两条形磁铁之间磁场方向竖直向下，再根据左手定则可知电子受到向右方向的洛伦兹力，故选B。

10. 如图所示，矩形线圈ABCD位于通有电流I的长直导线附近，下列各种情况下，矩形线圈中不会产生感应电流的是（　　）

A. 矩形线圈向右运动 B. 使电流I增大

C. 矩形线圈以AB边为轴转动 D. 矩形线圈以长直导线为轴转动

【答案】D

【解析】

【详解】根据安培定则可知通电直导线周围的磁场为逆时针方向（俯视），感应电流的产生条件为通过矩形线圈的磁通量发生变化。

A．矩形线圈向右运动，会使磁通量减小；会产生感应电流；故A错误；

B．使电流I增大，会使磁通量增大；会产生感应电流；故B错误；

C．矩形线圈以AB边为轴转动，使磁通量减小；会产生感应电流；故C错误；

D．矩形线圈以长直导线为轴转动，磁通量不变，不会产生感应电流，故D正确。

故选D。

11. 如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（  ）

A. 线圈a中将产生沿顺时针方向（俯视）的感应电流

B. 穿过线圈a的磁通量减小

C. 线圈a有扩张的趋势

D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大

【答案】D

【解析】

【详解】B．当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，选项B错误；

ACD．由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向（俯视）的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故选项D正确，AC错误。

故选D。

12. 通过一单匝闭合线圈的磁通量为Φ，Φ随时间t的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（  ）

A. 0～0.3 s时间内线圈中的感应电动势均匀增加

B. 第0.6 s末线圈中的感应电动势大小为4 V

C. 第0.9 s末线圈中的感应电动势的值比第0.2 s末的小

D. 第0.2 s末和第0.4 s末的感应电动势的方向相同

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据

可知0～0.3s内图线的斜率不变，则线圈中的电动势不变，选项A错误；

B．第0.6s末线圈中的感应电动势大小是

选项B正确；

C．图线的斜率等于电动势的大小，可知内直线的斜率小于内直线的斜率，则第0.9s末线圈中的瞬时电动势比0.2s末的大，选项C错误；

D．第0.2s末磁通量正在增加，而0.4s末磁通量正在减小，则根据楞次定律可知，第0.2s末和0.4s末的瞬时电动势的方向相反，选项D错误。

故选B。

二、多选题（每一小题6 分，共24 分，选对没选全给3 分）

13. 某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点。如图所示，实线为电场线，虚线为粒子运动轨迹，由此可以判定（　　）

A. 电场中A点的电势高于B点的电势

B. 粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度

C. 粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能

D. 粒子在A点的动能小于它在B点的动能

【答案】AC

【解析】

【详解】ACD．粒子所受电场力与电场线相切又指向运动轨迹的凹侧，故电场力F如图所示。

可知粒子带负电。F与速度v的夹角大于90°，故粒子从A到B过程电场力做负功，动能减小、电势能增大。由

可知，从A到B负电荷电势能增大，故对应的电势降低，即电场中A点的电势高于B点的电势。AC正确，D错误；

B．A点电场线较疏，场强较小，由牛顿第二定律

粒子在A点的加速度小于它在B点的加速度，B错误。

故选AC。

14. 在如图所示电路中，，当变阻器的滑片P由中点向a端移动时，下列说法中正确的是（　　）

A. 电源的输出功率减小

B. 电阻消耗的电功率增大

C. 电压表示数变小，电流表示数变大

D. 电压表示数变大，电流表示数变小

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．由于，则外电阻大于内阻，当外电阻大于电源内阻时，随外电阻的增大，电源输出功率减小；当滑片P向a端移动时，外电路电阻增大，所以电源的输出功率减小，故A正确；

BCD．当滑片P向a端移动时，电路中总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知干路电流减小；又由可知，路端电压U增大，则电压表示数增大；因干路电流减小，则两端的电压减小，所以两端的电压增大，则流过的电流增大，电阻消耗的电功率为

可知电阻消耗的电功率增大；流过电流表的电流为

所以电流表示数变小，故BD正确，C错误

故选ABD。

15. 如图所示，在xOy直角坐标系的第一象限内有一段以坐标原点为圆心、半径为R的四分之一圆弧，P为圆弧上一点（图中未标出），圆弧内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B。在坐标原点沿x轴正方向射入不同速率的带电粒子，粒子的质量均为m，电荷量为。从P点射出的粒子速度方向正好沿y轴正方向；不计粒子的重力，关于粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子在磁场中运动的最长时间

B. 粒子从圆弧边射出时，速度越大，粒子在磁场中运动的时间越短

C. 从P点射出的粒子，进入磁场时的速度大小为

D. 从M点射出的粒子和从P点射出的粒子在磁场中运动的时间之比为3：1

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据粒子在磁场中运动的周期公式可知，粒子在磁场中运动的周期与粒子速度大小无关，则粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角越大，粒子在磁场中运动的时间就越长。依题意，由几何知识，可判断知当粒子从磁场边界OM垂直飞出时，粒子在磁场中运动的时间最长，为

故A错误；

B．根据

可得

若粒子从圆弧边射出时，速度越大，则轨迹半径越大，由几何知识可知，粒子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角也越小，根据可知，粒子在磁场中运动的时间越短，故B正确；

C．从P点射出的粒子速度方向正好沿y轴正方向，由几何知识可得此时粒子的轨迹半径为

由可得此时进入磁场时速度大小为

故C正确；

D．由几何知识可得从M点射出的粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角，从P点射出的粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角，由于粒子在磁场中运动的周期相等，所以，根据，可得它们在磁场中运动的时间之比为

故D错误。

故选BC。

16. 如图所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为，导轨电阻不计，与阻值为的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为。有一质量为长为的导体棒从位置获得平行于斜面的，大小为的初速度向上运动，最远到达的位置，滑行的距离为，导体棒的电阻也为，与导轨之间的动摩擦因数为。则（　　）

A. 上滑过程中导体棒受到最大安培力为

B. 上滑过程中电流做功发出的热量为

C. 上滑过程中导体棒克服安培力做的功为

D. 上滑过程中导体棒损失的机械能为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．上滑过程中开始时导体棒的速度最大，产生的感应电动势最大，感应电流最大，导体棒受到的安培力最大，则有

故A正确；

B．根据能量守恒，上滑过程中减少的动能转化为增加的重力势能、增加的摩擦热和增加的焦耳热，则电流做功产生的热量为

故B正确；

C．上滑过程中导体棒克服安培力做的功等于回路产生的焦耳热，则有

故C错误；

D．上滑过程中导体棒损失的机械能等于减少的动能减去增加的重力势能，则有

故D正确。

故选ABD。

三、计算题（共40 分）

17. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，有一电荷量为C的负点电荷从A点运动到B点，电场力做功为J，AB间距离L=4m，与水平方向夹角为；求：

（1）B、A间电势差UBA是多少？

（2）电场强度E是多大？

（3）如果A点的电势为-4V，求B点的电势为多大？电荷量C的正电荷在A点具有的电势能是多少？

【答案】(1)8V (2) 4V/m(3)-1.6

【解析】

【详解】（1）AB间电势差：

则：

UBA= - UAB=8V

（2）匀强电场的电场强度：

（3）因：

V

而 V

则V

电荷量的正电荷在A点具有的电势能为

18. 电子自静止开始经电压为的M，N板间的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中做匀速圆周运动，电子离开磁场时的速度方向与水平方向的夹角，如图所示。（已知电子的质量为m，电量为e）求：

（1）电子进入磁场时的速度大小？

（2）求磁感应强度大小？

（3）电子在磁场中运动的时间？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）电子在电场中被加速，则

解得

（2）如图所示

由几何关系可知电子在磁场中的运动半径

根据

解得

（3）电子在磁场中的运动周期

电子在磁场中的运动时间

19. 如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角，导轨间的距离，下端连接的电阻，导轨电阻不计，所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度。质量、电阻的金属棒垂直置于导轨上，现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为的恒力使金属棒从静止开始沿导轨向上滑行，当金属棒滑行后速度保持不变。求：（，，）

（1）金属棒匀速运动时的速度大小？

（2）金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量？

（3）金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，通过电阻R的电荷量？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，得到感应电动势为

根据闭合电路的欧姆定律，得感应电流为

导体棒受到的安培力为

导体棒做匀速运动，处于平衡状态，由平衡条件得

代入数据解得

（2）金属棒运动过程，由能量守恒定律得

电阻R产生的热量为

代入数据解得

（3）金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，通过电阻R的电荷量