北京市房山区2024-2025学年高二上学期期末考试物理试卷【含解析】

这是一份北京市房山区2024-2025学年高二上学期期末考试物理试卷【含解析】，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．下列物理量中属于矢量的是（ ）
A．电势B．电动势C．电流D．电场强度
2．下列说法是某同学对电场中的概念、公式的理解，其中不正确的是（ ）
A．根据电场强度定义式，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量q无关
B．根据公式可知，该公式只能求纯电阻电路的电流做功
C．等于一个电子经过1V电压加速后所增加的动能
D．人们把最小的电荷量叫做元电荷
3．电容器在充电过程中，描述其所带电荷量Q、两板间的电势差U、电容C之间相互关系，不正确的是（ ）
A．B．C．D．
4．如图所示，用带有正电的带电体A，靠近（不接触）不带电的验电器的上端金属球，则（ ）
A．验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了正电
B．验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电
C．验电器金属箔张开，因为验电器下部箔片都带上了正电
D．验电器金属箔不张开，因为带电体A没有和验电器的金属球接触
5．在物理学中，常用比值定义物理量，用来表示研究对象的某种性质。下列关系式中，不属于比值定义的是（ ）
A．电场强度B．电流
C．电容D．电势
6．有人认为在两个带电导体之间可以存在如图所示的静电场，它的电场线相互平行，间距不等。关于此“静电场”，下列说法正确的是（ ）
A．该电场一定存在，是个特殊的匀强电场
B．该电场一定存在，可以通过两个匀强电场叠加产生
C．根据图中a、b两点电场强度方向相同，大小不同，可判断该电场不存在
D．通过试探电荷沿不同路径从图中a点移动到b点，电场力做功不同，可判断该电场不存在
7．如图所示的电路，是用一个灵敏电流计G和一个变阻器R改装成的量程更大的电表，下列判断正确的是（ ）
A．改装成了电流表，R增大时量程减小
B．改装成了电流表，R增大时量程增大
C．改装成了电压表，R增大时量程减小
D．改装成了电压表，R增大时量程增大
8．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，此时导线中自由电子定向移动的平均速率为v。设导线在单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量为e。则在时间内（ ）
A．通过导线横截面的电荷量为ne
B．通过导线横截面的自由电子数为
C．通过导线横截面的自由电子数为
D．通过导线横截面的电荷量为
9．利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表。下列说法正确的是（ ）
A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定
B．充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定
C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零
D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零
10．为了研究影响平行板电容器电容的因素，实验中，使电容器的两个极板A、B分别带上等量异种电荷，并将A极板和静电计的外壳分别接地，如图所示。若保持极板所带电荷量不变，下列判断正确的是（ ）
A．增大两极板之间的距离，静电计指针张角变小
B．A板稍微上移，静电计指针张角变大
C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大
D．若将A板向右移少许，则静电计指针张角不变
11．如图所示，当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知电源电动势为E，内阻为r，指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则（ ）
A．电动机的额定电压为IR
B．电动机的输出功率为IE﹣I2R
C．电源的输出功率为IE﹣I2r
D．整个电路的热功率为I2（R0+R）
12．为研究电容器在不同状况下的充电特性，某兴趣小组采用如图甲所示电路，分别用不同的电阻与某一电容器串联进行充电实验，实验得到三次充电中电容器的电荷量q与时间t变化的图像分别如乙图中①②③所示，且第一次充电时电容器两端的电压u随电荷量q变化的图像如图像丙所示，用C表示电容器的电容，R表示与电容器串联的电阻阻值，E表示电源的电动势（内阻可忽略），则下列说法正确的是（ ）
A．第二次充电时电容器两端的电压U随电荷量q变化的图线比丙图中图线更陡
B．①②两条曲线表示最终q不同是由于R不同而引起的
C．第二次充电过程中t1时刻比t2时刻电流大
D．②③两条曲线形状不同因为R不同引起的，R3大于R2
13．光敏电阻是一种阻值对光照极其敏感的电路元件。在光照条件下光敏电阻的电子能够脱离束缚，离开原有位置成为自由电子，而缺失电子的位置便称为空穴。如图所示，自由电子与空穴总是成对出现，称为电子—空穴对，空穴可视为正电荷，空穴周围的束缚电子受到空穴吸引会填补该空穴。光敏电阻具有延时性，表现为光照突然消失时，其阻值会缓慢恢复为无光照时的阻值。根据上述材料，下列说法正确的是（ ）
A．光敏电阻受到的光照越强，其电阻阻值越大
B．光敏电阻内部的空穴也能够参与导电
C．光照消失后，电子—空穴对迅速消失
D．光敏电阻适合用于需要快速响应的电路场合
二、多选题
14．如图所示，实线为某孤立点电荷产生的电场的几条电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点．若带电粒子在运动中只受电场力的作用，下列说法中正确的是（ ）
A．该电场是由负点电荷所激发的电场
B．电场中a点的电势比b点的电势高
C．带电粒子在a点的加速度比在b点的加速度大
D．带电粒子在a点的动能比在b点的动能大
三、实验题
15．某实验小组的同学在研究电磁感应现象时，分别设计了如图甲、图乙、图丙所示的电路图，但图丙的电路不完整。
(1)图甲中，导体棒ab向左移动切割磁感线时，灵敏电流计的指针发生了偏转，若将蹄形磁铁上下两极颠倒，导体棒ab向左移动切割磁感线，灵敏电流计的指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。
(2)图乙中，下列能使灵敏电流计指针发生偏转的是_____。
A．条形磁铁向下插入线圈
B．条形磁铁置于线圈中不动
C．条形磁铁不动，线圈在条形磁铁的正下方上下运动
(3)图丙电路中的部分导线已连接，请将电路图补充完整 ；正确连接电路后，要使电流表的指针发生偏转，下列可行的操作是 。
A．断开开关，线圈A插入线圈B
B．闭合开关，滑动变阻器的滑片P向左快速滑动
C．闭合开关，线圈A和线圈B以相同速度一起向上快速运动
D．闭合开关稳定时，再断开开关瞬间
16．利用如图甲所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。
（1）现有电压表（0~3V）、开关和导线若干，以及下列器材：
A．电流表（0~0.6A）
B．电流表（0~3A）
C．滑动变阻器（0~20）
D．滑动变阻器（0~100）
实验中电流表应选用 ；滑动变阻器应选用 。（选填相应器材前的字母）
（2）实验中，某同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图乙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U-I图线。( )
（3）根据图乙可得出干电池的电动势E = V，内电阻r = Ω（结果保留小数点后两位）。
（4）考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点，本实验是存在系统误差的。关于该实验的系统误差，下列分析正确的是
A．电流表的分压作用导致该实验产生系统误差
B．电压表的分流作用导致该实验产生系统误差
C．电流表内阻的大小对系统误差没有影响
D．电压表内阻的大小对系统误差没有影响
（5）在实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U、电源的总功率P都将随之改变。以下三幅图中能正确反映P- U关系的是
A． B． C． D．
四、解答题
17．在磁感线向下的匀强磁场中放入一通电导线，导线与磁场方向垂直，导线长为1 cm，电流为0.5 A，所受的磁场力大小为5 × 10−4 N。
(1)求该位置的磁感应强度B的大小；
(2)有一面积S = 0.4 m2的矩形线圈abcd放入该磁场中，当线圈平面与水平方向夹角θ = 60°时，如图所示，求穿过线圈的磁通量Φ1；
(3)当线圈绕cd轴逆时针转动60°时，求此时的磁通量Φ2及该过程中磁通量的变化量ΔΦ。
18．如图所示，电子由静止出发经过加速电场，再经偏转电场后射出电场，其中加速电压，偏转电压，偏转极板长L，相距d。电子质量m，电荷量e。（重力不计）。求：
（1）电子离开加速电场时速度大小；
（2）电子离开偏转电场时竖直方向发生的位移y；
（3）若取走加速板，紧挨偏转电场中线左端射入初速度为的带电小球，小球质量为、带电量为q（q>0），改变偏转电场方向（上极板带负电，下极板带正电），要使小球射出偏转电场，求的范围（重力加速度为g）。
19．在如图所示的电路中，电源的电动势，内阻，电流表满偏电流，电流表电阻，A、B为接线柱。
（1）用一条导线把A、B直接连起来，此时，应把可变电阻调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流？
（2）调至满偏后保持的值不变，在A、B间接入一个的定值电阻，电流表指针指着多少刻度的位置？
（3）如果把任意电阻接在A、B之间，电流表读数与的值有什么关系？
20．能量在转化的过程中往往与做功密切相关，电容器充电过程中的功能关系同样如此。电容器不仅可以储存电荷，也是重要的储能器件。对电容为C的电容器（原来不带电）充电，如图1所示，已知电源的电动势为E。
（1）图2中画出了电容器两极间的电势差u随电荷量q的变化图像，在图中取一电荷量的微小变化量，请类比直线运动中由v－t图像求位移的方法，说明图中小阴影矩形的“面积”所表示的物理含义；并计算电容器电压为U时电容器储存的电能。
（2）请结合电动势的定义，求电容器充电过程中电源内部非静电力所做的功W；并与充电过程中电容器增加的电能相比较，说明两者“相等”或“不相等”的原因。
（3）电容器的电能是储存在电场中的，也称电场能。若定义单位体积内的电场能量为电场能量密度。某同学猜想应当与该处的场强的平方成正比，即。已知平行板电容器的电容，s为两极板的正对面积，d为极板间距，k为常数，两极板间为真空，板间电场可视为匀强电场。不计电容器电场的边缘效应。请以电容器内储存的电场能为例论证该同学的猜想是否正确。

组别
1
2
3
4
5
6
I/A
0.12
0.21
0.31
0.36
0.49
0.57
U/V
1.38
1.31
1.24
1.14
1.11
1.05
北京市房山区2024-2025学年高二上学期期末考试物理试卷参考答案
1．D【详解】电势、电动势、电流是标量，电场强度是矢量。故选D。
2．B【详解】A．电场强度定义式为比值定义，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量q无关，故A正确，不符合题意；
B．公式是电功的定义式，普遍成立，即该公式能够求纯电阻和非纯电阻电路的电流做功，故B错误，符合题意；
C．根据可知，等于一个电子经过1V电压加速后所增加的动能，故C正确，不符合题意；
D．元电荷等于e，人们把最小的电荷量叫做元电荷，故D正确，不符合题意。故选B。
3．A【详解】ABD．根据电容器定义式可知电容器电容的大小与电容器的带电量Q以及电容器两极板之间的电压U无关，在数值上等于二者的比值。故A错误，与题意相符；BD正确，与题意不符；
C．由电容器定义式变形，可得可知当电容器电容不变时，极板上电荷量随极板间所加电压增大而增大。Q-U图像为过原点的直线。故C正确，与题意不符。本题选不正确的，故选A。
4．C【详解】使带正电的带电体A靠近不带电的验电器的金属球，由于静电感应，验电器上的小球会带负电，下端两个金属箔片带正电，同种电荷相互排斥，所以两金属箔相互排斥，从而张开，故ABD错误，C正确。
故选C。
5．B【详解】电场强度、电容、电势均属于比值定义；电流的定义式是，所以电流不属于比值定义。故选B。
6．D【详解】A．电场线相互平行，说明电场中各点场强方向相同，而电场线间距不等说明电场中各点场强大小不是处处相等，不是匀强电场，故A错误；
B．将两个匀强电场叠加，获得的电场仍为匀强电场，故B错误；
C．如果存在这样的电场，根据等势面的特点，它的等势面ac、bd应该如下图所示
a、d两点的电势差Uad应该等于c、b两点的电势差Ucb,即Uad=Ucb
从图中可以看出，a、d两点的距离等于c、b两点的距离，ad处的场强大于cb处的场强。根据U=Ed
可得Uad>Ucb
所以这样的电场不可能存在，但等势面上各点的场强不一定大小相等，故C错误；
D．如下图所示
粒子沿两个不同的路径，从和从，电场力做功不相同（Uad>Ucb），即电场力做功与路径有关，违背了静电场的基本性质，所以这样的电场不可能存在，故D正确。故选D。
7．A【详解】A、改装成了电流表，R增大时电流表量程减小，故A正确，B错误；
C、把电流计改装成电压表应给电流计串联一个分压电阻，串联电阻越大，电压表量程越大，由图示电路图可知，电流计与电阻R并联，改装后电压表量程不变，故CD错误；故选A．
8．B【详解】AD．根据电流的定义式可得，在时间内过导线横截面的电荷量为
AD错误；BC．在时间内过导线横截面自由电子数为B正确，C错误。故选B。
9．B【详解】A．电容器充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，故A错误；
B．电容器充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后，最后趋于稳定，故B正确；
CD．电容器放电过程中，两极板间的电荷量越来越少，电压越来越小，电荷所受电场力越来小，则其移动的速度越来越小，故电流越来越小，所以电压表、电流表的示数都是不均匀减小至零，故CD错误。
故选B。
10．B【详解】根据 ， 得
A. 由得，增大两极板之间的距离，U增大，静电计指针张角变大，A错误；
B. 由得，A板稍微上移，S减少，U增大，静电计指针张角变大，B正确；
C. 由得，若将玻璃板插入两板之间，ε增大，U减小，则静电计指针张角变小，C错误；
D. 由得，若将A板向右移少许，d减小，U减小，则静电计指针张角变小，D错误。
故选B。
11．C【详解】AB．电动机不是纯电阻，不能满足欧姆定律；电动机的电压为
电动机的输出功率为故AB错误。
C．电源的输出功率为故C正确；
D．整个电路的热功率为故D错误。故选C。
12．C【详解】A．因为三次充电用同一个电容器，所以由电容的定义式可知，同一个电容器所带电荷量与两板间的电势差成正比，故第二次充电时电容器两端的电压U随电荷量q变化的图线斜率与丙图中图线斜率相同，故A错误；
B．在电容器充满电荷量时，视为断路，电压为电源电压，所以①②两条曲线表示最终q不同是由于电源电动势不同而引起的，故B错误；
C．由电容器电荷量q随时间t变化的图像可知，图线的斜率表示充电电流，斜率越大，充电电流越大，所以第二次充电时t1时刻的电流大于t2时刻的电流，故C正确；
D．②③两条曲线形状不同因为R不同引起的，从图中可以看到同一时刻，图线③的斜率大于图线②的斜率，故R3小于R2，故D错误。故选C。
13．B【详解】A．由于在光照条件下光敏电阻的电子能够脱离束缚，离开原有位置成为自由电子，则光敏电阻受到的光照越强，自由电子越多，导电性能越强，其电阻阻值越小，A错误；
B．由于光敏电阻的电子脱离束缚，离开原有位置成为自由电子时，缺失电子的位置便称为空穴，空穴可视为正电荷，可知空穴相对于自由电子的运动方向与电子的运动方向相反，因此光敏电阻内部的空穴也能够参与导电，B正确；
C．由于光敏电阻具有延时性，表现为光照突然消失时，其阻值会缓慢恢复为无光照时的阻值，即光照消失后，电子—空穴对并不会迅速消失，C错误；
D．光敏电阻具有延时性，因此光敏电阻不适合用于需要快速响应的电路场合，D错误。故选B。
14．CD【详解】AB．因为无法确定电场线方向，以及粒子电性，所以不能判断场源是什么电荷，也不知道电势的高低，故AB错误；
C．根据电场线的疏密程度可以确定场强强弱，知道a点场强大于b点场强，即带电粒子在a点的加速度比在b点的加速度大，故C正确；
D．由a到b电场力做负功，电势能增大，动能减小，即带电粒子在a点的动能比在b点的动能大，故D正确。
故选CD。
15．(1)偏转(2)AC(3) BD
【详解】（1）根据感应电流的产生条件可知，将蹄形磁铁上下两极颠倒，导体棒向左移动切割磁感线时，回路中仍有感应电流产生，则灵敏电流计的指针发生偏转。
（2）A．线圈不动，将条形磁铁向线圈中插入线圈，穿过线圈的磁通量增大，电路中有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转，故A正确；
B．条形磁铁放在线圈里不动，穿过线圈的磁通量不变，电路中没有感应电流产生，灵敏电流计指针不偏转，故B错误；
C．磁体不动，将线圈上下移动，穿过线圈的磁通量不断变化，电路中有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转，故C正确；故选AC。
（3）[1]实物图连接如图：
[2] A．本实验中线圈A与电源相连，通过改变线圈B中的磁通量从而使线圈B产生电磁感应现象，故线圈B应与灵敏电流计相连，电路如图所示；断开开关，线圈A中没有电流，则线圈A周围没有磁场产生，则穿过线圈B的磁通量始终为零，则线圈B中没有感应电流产生，灵敏电流计指针不偏转，故A错误；
B．闭合开关，滑动变阻器的滑片P向左快速滑动，滑动变阻器接入电路的电阻值增大，回路中的电流减小，线圈A周围的磁场减弱，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B中有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转，故B正确；
C．闭合开关，线圈A和线圈B以相同速度一起向上快速运动，穿过线圈B的磁通量不变，线圈B中没有感应电流产生，灵敏电流计指针不偏转，故C错误；
D．闭合开关稳定时，断开开关瞬间，穿过线圈B的磁通量减为零，则线圈B中有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转，故D正确。
故选BD。
16． A C 1.47（1.46~1.48） 0.74（0.72~0.76） BC A
【详解】（1）[1][2]一节干电池的电动势约为1.5V，只要保证电路总电阻不小于2.5Ω即可用0.6A量程（精确度高）的电流表，滑动变阻器阻值要满足这个条件很容易，故电流表选A；实验误差来自于电压表分流，所以选用总阻值小的滑动变阻器，故选C。
（2）[3]
（3）[4][5] U-I图线的纵截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻，即，
（4）[6]由于电压表的分流作用，导致电流表示数小于通过电源的实际电流，导致产生系统误差，电压表内阻越大，分流越少，电流表示数误差就越小；电流表内阻大小对系统误差没有影响，不会导致两电表读数出现误差。故选BC。
（5）[7] 电压表测量路端电压，其示数U随滑动变阻器的阻值增大而增大；电源总功率为
可见：电源总功率P与电压表示数U成单调递减的一次函数，故图像选A。
17．(1)B = 0.1 T(2)0.02 Wb(3)0.04 Wb；0.02 Wb
【详解】（1）根据得，磁感应强度
（2）线圈在垂直磁场方向上的投影面积
穿过线圈的磁通量
（3）线圈以cd为轴逆时针方向转过60°角后变为与磁场垂直，此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相同，故通过线圈的磁通量
该过程中磁通量的变化量
18．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设电子离开加速电场时速度大小为，由动能定理得解得
（2）电子在偏转电场中做类平抛运动，可分解为沿板方向的匀速直线运动和垂直板方向的匀加速直线运动。沿板方向垂直板方向；解得
（3）设竖直向下为竖直方向的正方向，水平向右为水平方向的正方向；带电小球在沿着板的方向做匀速直线运动，设时间为，则
若带电小球贴着下极板边缘飞出电场；解得
若带电小球贴着上极板边缘飞出电场；解得
要使小球射出偏板，的范围
19．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）欧姆表内阻
调零电阻阻值
（2）电流
（3）电流表指针示数
20．（1）见解析，；（2），见解析；（3）见解析
【详解】（1）图中小阴影矩形的“面积”为
表示电源把的电荷从电容器的一个极板搬运到另一个极板的过程中克服电场力所做的功，也表示有的电源能量转化成了电能储存在电容器中。电容器电压为时，对应的图线和横轴所围成的面积表示电容器所储存的电能，即
（2）充电完成后，电压为，电容器上电荷量为
电源非静电力所做的功为
电容器增加的电能可知W与不相等。
（3）设平行板电容器的电荷量为，两极板间的电压为，板间电场的场强为，则有，
，得所以该同学的猜想正确。