2023北京昌平高二（上）期末物理（教师版）

2023北京昌平高二（上）期末

物    理

本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上。在试卷上作答无效。考试结束后，将答题卡交回。

第一部分

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. 在国际单位制中，电场强度的单位是（　　）

A. 伏·米（V·m） B. 牛/库（N/C）

C. 库/伏（C/V） D. 特斯拉（T）

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 在电场中的静止电荷一定受到电场力的作用

B. 在磁场中的运动电荷一定受到磁场力的作用

C. 试探电荷在电场中的受力方向就是该点电场强度的方向

D. 通电直导线在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向

3. 某带正电的导体周围的电场线和等势线的分布如图所示。用、和、分别表示A、B两点的电场强度大小和电势，下列关系式正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

4. 如图所示，将带正电的带电体O置于铁架台旁，再把系在绝缘丝线上的带电小球先后挂在位置，小球静止时丝线与竖直方向的夹角依次变小。该实验可以说明（　　）

A. 两电荷之间的库仑力与两电荷之间距离成反比

B. 两电荷之间的库仑力与两电荷之间距离的平方成反比

C. 点电荷电场的电场强度与距点电荷的距离的平方成反比

D. 带电小球离O越远所受电场力越小，说明离O越远电场强度越小

5. 如图为研究电磁感应规律的实验装置，当电键闭合瞬间，电流计指针向右偏转。电键闭合后，以下判断正确的是（　　）

A. 向右移动滑动变阻器滑动触头，电流计指针向左偏

B. 在线圈A中插入铁芯时，电流计指针向左偏

C. 将线圈A从线圈B中拔出时，电流计指针向左偏

D. 只要电键闭合，电流计指针总是向右偏

6. 如图所示，甲电路中只有一个小灯泡，乙电路中有四个小灯泡并联，两个电路所用电池和小灯泡的规格都相同。闭合开关后发现，乙电路中每个小灯泡的亮度明显比甲电路中的小灯泡暗。对该现象的解释，正确的是（　　）

A. 甲电路中流过电源的电流更大

B. 甲电路中的路端电压更大

C. 甲电路中灯泡的电压是乙电路中灯泡电压的四倍

D. 甲电路中流过灯泡的电流是乙电路中流过每个灯泡电流的四倍

7. 某同学将内阻、满偏电流的毫安表改装成一个量程为3V的电压表，改装完成后进行电压测量时，毫安表指针位置如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 改装时应在毫安表上串联一个580Ω的电阻

B. 改装时应在毫安表上并联一个580Ω的电阻

C. 图中表示测量的电压为3.0V

D. 图中表示测量的电压为0.06V

8. 如图所示是某一直流电动机提升重物的示意图。重物质量，电源提供给电动机的电压为。当电动机以的恒定速率向上提升重物时，通过电动机的电流为。不计各种摩擦，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A. 电动机输出的功率为450W B. 电动机输入的功率为500W

C. 电动机损耗的功率为50W D. 电动机线圈的电阻为22Ω

9. 如图列出了四种物理活动或装置，下列说法与事实相符的是（　　）

A. 甲图中，李辉用多用电表测量带铁芯的线圈电阻。刘伟两手分别捏住待测线圈裸露的两端，李辉将表笔与线圈两端接通和断开时，刘伟都有被电击的感觉

B. 乙图中，用金属丝与灵敏电流表接成闭合电路，两同学南北站立摇动电线比东西站立摇动电线，电流表指针偏转明显

C. 丙图是洛伦兹力演示器，当调节旋钮，使励磁线圈中的电流增大时，电子运动的轨迹半径将变大

D. 丁图中，金属弹簧的下端刚好与水银面相接触，当接通电源时，弹簧将上下振动

10. 如图所示，通电长直导线MN与闭合的矩形金属线圈abcd彼此绝缘，可视为在同一水平面内，直导线与线框的对称轴线重合。下列情况可在abcd线圈中产生感应电流的是（　　）

A. 当MN中的电流逐渐增大时 B. 当MN中的电流逐渐减小时

C. 当线圈abcd以MN为轴转动时 D. 当线圈abcd左右平动时

11. 一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间的磁场可视为匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）射入磁场，带电粒子在洛仑兹力的作用下向两极板偏转，A、B两板间便产生了电压。金属板A、B和等离子体整体可视为一个内阻不可忽略的直流电源。现将金属板A、B与电阻R相连，下列说法正确的是（　　）

A. A板是电源的正极

B. A、B两金属板间的电势差等于电源电动势

C. 增大等离子体的入射速度，电源电动势将增大

D. 减小A、B两板间的距离，电源电动势将增大

12. 把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器中的电流i随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 在t1 ~ t2时间内，电容器两极板间电压逐渐减小

B. 在t3 ~ t4时间内，电容器的电容逐渐减小

C. 曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积

D. S接1端，只要时间足够长，电容器两极板间的电压就能大于电源电动势E

13. 某学习小组为了测定磁极间磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。在该实验中，磁铁静置在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场可忽略不计。垂直于磁场水平放置的直铜棒AB两端通过导线与一电源连接成闭合回路，直铜棒AB在磁场中的长度为L，AB的电阻为R，电源电动势为E，内电阻为r。在开关闭合前，电子测力计的示数为；开关闭合后，电子测力计的示数为。下列说法正确的是（　　）

A. 开关闭合后，铜棒所受安培力大小为

B. 开关闭合后，铜棒所受安培力方向竖直向上

C. 磁极间的磁感应强度大小为

D. 磁极间的磁感应强度大小为

14. 安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图所示，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy平面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时x轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知（　　）

A. 测量地点位于南半球

B. 当地地磁场的磁感应强度大小约为50μT

C. 第2次测量时x轴正向指向北方

D. 第3次测量时x轴正向指向南方

第二部分

本部分共6题，共58分。

15. 某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验。实验器材：

干电池E（电动势1.5V，内阻未知）；

电流表A1（量程10mA，内阻为90Ω）；

电流表A2（量程30mA，内阻为30Ω）；

定值电阻R0（阻值为150Ω）；

滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）；

待测电阻Rx；

开关S，导线若干

测量电路如图所示。

（1）断开开关，连接电路，将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端。将定值电阻R0接入电路；闭合开关，调节滑片位置。使电流表指针指在满刻度的处。该同学选用的电流表为_______（填“A1”或“A2”）；若不考虑电池内阻。此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为________Ω。

（2）断开开关，保持滑片的位置不变。用Rx替换R0，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的处，则Rx的测量值为________Ω。

（3）本实验中未考虑电池内阻，对Rx的测量值_________（填“有”或“无”）影响

16. 某同学用电压表和电流表测定一节干电池的电动势E和内电阻r，实验电路图如图所示。

（1）实验室除了电流表（0~0.6A，内阻约0.1Ω）、开关和导线外，还有下列器材：

A．电压表（量程0~15V，内阻约15kΩ）

B．电压表（0~3V，内阻约3kΩ）

C．滑动变阻器（0~500Ω）

D．滑动变阻器（0~50Ω）

实验要求尽量减小误差，电压表应选用_______；滑动变阻器应选用_______。（选填相应器材前字母）

（2）如图是实验器材实物图，已连接了部分导线。请根据电路图，用笔画线代替导线，将剩余连线补充完整。_______

（3）某同学记录了6组实验数据，数据的对应点已经标在图中所示的坐标纸上，请你根据数据点画出U-I图线。_______

（4）由图线可知，该电池的电动势E=_______V，内电阻r=_______Ω。

（5）本实验如果考虑电表内阻的影响，实验误差主要来自_______（选填“电压表的分流作用”或“电流表的分压作用”）。

17. 人造地球卫星常用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成。现把一片太阳能电池板、电流表、定值电阻和开关连接成如图所示的电路，当闭合开关S后，电流表的示数。已知电池板的电动势，电阻，电流表可视为理想电表。求：

（1）外电路路端电压U；

（2）该太阳能电池板的内电阻r。

18. 如图所示，O点正下方2l处固定一电荷量为-Q的点电荷，质量为m、电荷量为+q的小球，用长为l的绝缘细线悬挂于O点。现将小球拉至细线水平由A点静止释放，测得小球经过最低点B时速度的大小为v。忽略空气阻力及小球所带电荷对空间电场的影响。重力加速度为g。

（1）求小球从A到B的过程中电势能的变化量；

（2）取B点的电势为零，求A点的电势。

19. 如图甲所示，水平放置的两平行金属板P、Q之间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为、方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里。有一带正电的粒子以速度从两板左侧边缘的中点O沿水平方向射入到两板之间，恰好做匀速直线运动。已知两板长为，两板间距为。不计粒子所受重力以及平行板的边缘效应。

（1）求磁感应强度的大小。

（2）仅撤去电场，带电粒子仍以速度从O点沿水平方向射入磁场，恰好从P板的右边缘飞出，如图乙所示。已知，。求：

①带电粒子的比荷；

②带电粒子在磁场中运动的时间。

20. 如图甲是法拉第圆盘发电机的实物图，图乙是其原理图。由图乙可知，法拉第圆盘发电机的铜盘安装在水平转轴上，铜盘中心与转轴重合，它的盘面全部处在一个磁感应强度为B的匀强磁场之中。两块铜刷C、D分别与转轴和铜盘边缘接触。用外力驱动铜盘转动时，闭合开关S，电阻R上就有持续的电流通过。

（1）当圆盘按图乙所示的方向转动时，通过电阻R的电流方向如何？

（2）已知圆盘半径为a，圆盘匀速转动的角速度为ω。求这台发电机的电动势是多少？

（3）电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。请简要说明：法拉第圆盘匀速转动时产生电动势的非静电力是什么力？是如何实现能量转化的？

参考答案

第一部分

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. 【答案】B

【解析】

【详解】A．根据电场强度与电势差的关系式

电压单位为伏特，距离单位为米，则电场强度单位为伏/米（V/m），A错误；

BC．电场强度的定义式为

力F的单位是牛顿，电荷量q的单位是库伦，则电场强度的单位是牛/库（N/C），B正确，C错误；

D．特斯拉是磁感应强度的单位，D错误。

故选B。

2. 【答案】A

【解析】

【详解】A．在电场中的静止电荷一定受到电场力的作用，故A正确；

B．在磁场中的运动电荷如果运动方向与磁场方向平行，不受磁场力的作用，故B错误；

C．试探电荷如果是正电荷在电场中的受力方向就是该点电场强度的方向，试探电荷如果是负电荷在电场中的受力方向与电场强度的方向相反，故C错误；

D．根据左手定则可知，磁感应强度的方向与安培力的方向垂直。故D错误。

故选A。

3. 【答案】D

【解析】

【详解】AB．根据电场线的疏密程度表示电场强度大小，可知A、B两点的电场强度大小关系为

故AB错误；

CD．根据沿电场线方向电势降低，可知A、B两点的电势大小关系为

故C错误，D正确。

故选D。

4. 【答案】D

【解析】

【详解】AB．两电荷之间的库仑力随两电荷之间距离的增大而减小，由于该实验只是定性分析，没有定量计算，不能说明两电荷之间的库仑力与两电荷之间距离成反比或两电荷之间的库仑力与两电荷之间距离的平方成反比，故AB错误；

C．该实验可以说明点电荷电场的电场强度随距点电荷的距离的增大而减小，由于该实验只是定性分析，没有定量计算，不能说明点电荷电场的电场强度与距点电荷的距离的平方成反比，故C错误；

D．带电小球离O越远所受电场力越小，说明离O越远电场强度越小，故D正确。

故选D。

5. 【答案】C

【解析】

【详解】A．当在闭合电键时，发现电流计的指针向右偏转。则说明线圈磁通量从无到有即变大，导致电流计指针向右偏一下。向右移动滑动变阻器滑动触头，滑动变阻器接入电路中的阻值减小，电路中电流增大，线圈中磁通量增大，所以电流计指针向右偏，故A错误；

B．在线圈A中插入铁芯时，线圈中磁通量增大，所以电流计指针向右偏，故B错误；

C．将线圈A从线圈B中拔出时，线圈中磁通量减小，电流计指针向左偏，故C正确；

D．保持电键闭合状态时，则线圈的磁通量不变，线圈中没有感应电流，则指针一直在表盘中央。故D错误。

故选C。

6. 【答案】B

【解析】

【详解】两个电路中的电池相同，灯泡规格相同，根据并联电路的规律可知，外电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，内电压增大，路端电压减小，即灯泡两端电压减小，所以乙电路中的灯泡变暗。

故选B。

7. 【答案】A

【解析】

【详解】AB．改装电压表是串联一个电阻，因为并联电阻后电压相同，不会增大量程，所串联的电阻阻值为

A正确，B错误；

CD．电压表改装后的量程为3V，表盘一共50格，则一格表示0.06V，指针指在30格的位置，读数为

CD错误。

故选A。

8. 【答案】A

【解析】

【详解】A．由题意，电动机输出的功率等于绳子拉力的功率。重物匀速上升，绳子的拉力等于重力，故电动机的功率为

故A正确；

B．电动机输入的功率为

故B错误；

C．根据能量守恒可知，电动机损耗的功率为

故C错误；

D．由，可得电动机线圈的电阻为

故D错误。

故选A。

9. 【答案】D

【解析】

【详解】A．在电流变化时线圈才会产生自感电动势，回路保持接通的状态时回路中电流不变化，将表笔与线圈两端接通时，线圈两端会产生反向感应电动势，但没有感应电流出现，多用电表提供的电流微小，刘伟没有被电击的感觉；当将表笔与线圈两端断开时，由于线圈的自感现象会产生感应电动势，产生较大的感应电流，所以刘伟有被电击的感觉，故A错误；

B．由于磁感线是南北方向的，所以两个同学东西方向站立，切割的磁感线有效速度较大，即产生的感应电流较大。故B错误；

C．增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，根据，可知电子运动的轨迹半径变小，故C错误；

D．当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则可知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程，所以弹簧上下振动，故D正确。

故选D。

10. 【答案】D

【解析】

【详解】ABC．由右手螺旋定制可知，当MN中的电流逐渐增大、减小时或线圈abcd以MN为轴转动时，通过线圈的磁通量始终为零，都不会产生感应电流，ABC错误；

D．当线圈abcd左右平动时，通过线圈的磁通量发生变化，线圈中有感应电流产生，D正确。

故选D

11. 【答案】C

【解析】

【详解】A．A、B板间磁场由N极指向S极，由左手定则可以得到带正电荷粒子向下偏转打在B板上，所以B板为电源的正极，A板为电源的负极，故A选项错误；

B．根据闭合电路的欧姆定律可知，A、B两金属板间的电势差等于外电路的电压，小于电源电动势，故选项B错误；

CD．电源的电动势为E，极板间距离为d，极板间电动势稳定时满足

解得

所以增大等离子体的入射速度，电源电动势将增大，减小A、B两板间的距离，电源电动势将减小，故C正确，D错误。

故选C。

12. 【答案】C

【解析】

【详解】A．在t1 ~ t2时间内，电容器充电，所带电量在增加，电容不变，根据

可知，极板间的电压增大，A错误；

B．在t3 ~ t4时间内，电容器在放电，在放电过程中，电容器电荷量在减小，但电容是反应电容器本身的特性，与电压和电量无关，保持不变，B错误；

C．图像与时间轴围成的面积表示电荷量，由于电容器充电和放电的电量相等，所以曲线1与横轴所围成的面积等于曲线2与横轴所围成的面积，C正确；

D．S接1端，只要时间足够长，电容器充电完毕，电路中没有电流，电源内电压为零，电容器极板间的电压等于电源的电动势，D错误。

故选C

13. 【答案】C

【解析】

【详解】B．由左手定则可知，开关闭合后，铜棒所受安培力方向竖直向下，故B错误；

A．在开关闭合前，电子测力计的示数与磁铁的重力大小相等，开关闭合后，磁铁受铜棒的作用力竖直向上，电子测力计的示数为

所以开关闭合后，铜棒所受安培力大小为

故A错误；

CD．铜棒所受安培力，又，可得磁极间的磁感应强度大小为

故C正确，D错误

故选C。

14. 【答案】B

【解析】

【详解】A．地球磁场如图所示

地球可视为一个磁偶极，磁南极大致指向地理北极附近，磁北极大致指向地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线（磁轴）与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜。由表中z轴数据（Bz为负值）可看出z轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，故A错误；

B．磁感应强度为矢量，故由表格可看出此处的磁感应强度大致为

代入数据计算得

B ≈50μT

故B正确；

C．由选项A可知测量地在北半球，而北半球地磁场指向北方斜向下，则第2次测量时，，，故轴正向指向南方，轴负向指向北方，故C错误；

D．第3次测量时，，，故轴正向指向北方，轴负向指向南方，故D错误。

故选B。

第二部分

本部分共6题，共58分。

15. 【答案】    ①. A1    ②. 60    ③. 100    ④. 无

【解析】

【详解】（1）[1]若不考虑电源内阻，且在电源两端只接R0时，电路中的电流约为

由题知，闭合开关，调节滑片位置，要使电流表指针指在满刻度的处，则该同学选到的电流表应为A1。

[2]当不考虑电源内阻，根据闭合电路的欧姆定律有

计算出

R = 60Ω

（2）[3]断开开关，保持滑片的位置不变，用Rx替换R0，闭合开关后，有

代入数据有

Rx = 100Ω

（3）[4]若考虑电源内阻，根据闭合电路的欧姆定律有

联立计算出的Rx不受电源内阻r的影响。

16. 【答案】    ①. B    ②. D    ③.     ④.     ⑤.     ⑥.     ⑦. 电压表的分流作用

【解析】

【详解】（1）[1][2]因为一节干电池的电动势约为1.5V，所以电压表选择量程0~3V的电压表B；电源内阻较小，为方便调节电路滑动变阻器应选用最大阻值较小的D。

（2）[3]实验器材实物图如下：

（3）[4]描点后用一条直线尽可能穿过更多的点，不在直线上的点尽量均匀分布在直线两侧，误差较大的点舍去，可得图线如下：

（4）[5][6]根据闭合电路欧姆定律可得

根据图线可得图线的纵截距表示电动势大小，即

图线斜率的绝对值表示电源内阻大小，即

（5）[7]实验中电压表的读数就是路端电压的实际值，而由于电压表的分流作用，电流表显示的电流大小并不是干路中的电流，实际干路中的电流应大于电流表显示的读数，所以误差主要来自电压表的分流作用。

17. 【答案】（1）0.4V；（2）

【解析】

【详解】（1）外电路的路端电压

（2）由闭合电路欧姆定律，可得该太阳能电池板的内电阻

18. 【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）对小球从A到B，由动能定理

又电势能变化量

联立得

（2）取B点的电势为零，则A点的电势

19. 【答案】（1）；（2）① ，②

【解析】

【详解】（1）一带正电的粒子以速度从两板左侧边缘的中点O沿水平方向射入到两板之间，恰好做匀速直线运动，根据受力平衡可知

解得磁感应强度的大小为

（2）①粒子在磁场中做匀速圆周运动，如图所示

由图中几何关系可得

解得

由洛伦兹力提供向心力可得

联立解得带电粒子的比荷为

②设带电粒子在磁场中做匀速圆周运动轨迹对应的圆心角为，则有

可得

则带电粒子在磁场中运动的时间为

20. 【答案】（1）从N到M；（2）；（3）见解析

【解析】

【详解】（1）由右手定则可知，流过电阻的电流方向从N到M。

（2）铜盘转动产生感应电动势相当于长度为a的金属杆绕其中一个端点匀速转动则产生电动势；即

（3）法拉第圆盘匀速转动时产生电动势的非静电力是使圆盘转动的外力。我们可以把圆盘看作是由无数根长度等于半径的辐条组成的，在转动圆盘时，每根辐条都做切割磁力线的运动。辐条和外电路中的电流表恰好构成闭合电路，电路中便有电流产生了。随着圆盘的不断旋转，总有某根辐条到达切割磁感线的位置，因此外电路中便有了持续不断的电流。把机械能转化为电能。