2021-2022学年吉林省长春北师大附属学校高二（上）期中物理试题含解析

北师大长春附属学校2021—2022学年度上学期

高二年级期中考试    物理学科试卷

考生注意：1、本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

2、请将答案填写到答题卷上（选择题填涂到答题卡上），否则答题无效。

第Ⅰ卷  选择题（共38分）

一、单项选择题：（本题共9小题，每小题4分，共36分。每小题只有一个选项符合题意。）

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短

B. 库仑比较精确地测出了元电荷的数值

C. 电场中某点电场强度的方向就是该点所放电荷受到的静电力的方向

D. 制作汽油桶的材料用塑料比用金属好

【答案】A

【解析】

【详解】A．电磁波由真空进入介质传播时，频率不变，波速减小，根据

可知波长变短，A正确；

B．密立根比较精确的测出了元电荷e的数值，B错误；

C．电场中某点电场强度的方向与该点所放正电荷受到的静电力的方向相同，与该点所放负电荷受到的静电力的方向相反，C错误；

D．汽油桶用金属材料制作时可以及时将产生的静电导走，防止静电危害，D错误。

故选A。

2. “测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（　　）

A. I增大，增大 B. I增大，减小

C. I减小，增大 D. I减小，减小

【答案】B

【解析】

【详解】黑体辐射的实验规律如图

特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。

故选B。

3. 微波技术中常用的磁控管可以用磁场将电子群控制在管内．若电子群处于如图所示位置时，其形成的电场在位量1处的电场强度和电势分别为E1和1，在位量2处的电场强度和电势分别为E2和2，则

A E1> E21＞2 B. E1> E21＜2

C. E1＜E21＜2 D. E1＜E21＞2

【答案】B

【解析】

【详解】将电子群看成点电荷，由公式可知， E1> E2

根据沿电场线方向电势越来越低且电场线从正电荷出发终止于负电荷可知，1＜2

故B正确．

4. 如图所示，直线A为某电源的图线，曲线B为某小灯泡的图线的一部分，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的内阻功率和电源的效率分别为（   ）

A 2W、25% B. 6W、25% C. 2W、75% D. 6W、75%

【答案】C

【解析】

【详解】根据闭合电路的欧姆定律有

U = E - Ir

可知，电源U—I图像的斜率的负值即电源的内阻，纵截距为电源的电动势，计算有

r = 0.5Ω，E = 4V

则用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的内阻功率为

P内 = I2r = 2W

此时电源的输出功率为

P出 = UI = 6W

电源的总功率为

P总 = EI = 8W

则电源的效率为

η = × 100% = 75%

故选C。

5. 如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一根金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ．下列三种方式：①改变磁感应强度B的大小；②沿导轨左右平移金属棒ab；③改变θ角的大小，能在轨道回路里产生感应电流的是

A. 只有②可以 B. 只有①和②可以

C. 只有①和③可以 D. ①②和③都可以

【答案】D

【解析】

【详解】感应电流产生的条件①闭合回路，②穿过闭合导体回路的磁通量发生变化。即穿过闭合导体回路的磁通量发生变化闭合导体回路中就有感应电流。
①根据磁通量的公式：Φ=BScosθ，改变磁感应强度B的大小，则磁通量一定改变。一定能产生感应电流。
②根据磁通量的公式：Φ=BScosθ，沿导轨左右平移金属棒ab，S发生变化，则磁通量发生变化。一定能产生感应电流;
③根据磁通量的公式：Φ=BScosθ，改变磁感应强度的方向与轨道之间的θ角，则磁通量发生变化。一定能产生感应电流。
可知三种情况下都能产生感应电流.
A．只有②可以,与结论不相符，选项A错误；

B．只有①和②可以,与结论不相符，选项B错误；

C．只有①和③可以,与结论不相符，选项C错误；

D．①②和③都可以,与结论相符，选项D正确；

故选D.

6. 如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压、输出电流可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为，则时间内（　　）

A. 充电宝输出的电功率为 B. 充电宝产生的热功率为

C. 手机电池产生的焦耳热为 D. 手机电池储存的化学能为

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为UI，故A错误；

B．充电宝内的电流也是I，但其内阻未知，所以无法判断充电宝产生的热功率，故B错误；

C．U是充电宝的输出电压，不是手机电池的内电压，所以不能用，计算手机电池产生的焦耳热，手机电池产生的焦耳热应为，故C错误；

D．充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为：，故D正确。

故选D。

7. MN是一正电荷产生的电场中的一条电场线，一个带负电的粒子（不计重力）从a到b穿越这条电场线的轨迹，如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）

A. 正电荷一定位于ab虚线的右侧

B. 带电粒子在a点加速度大于b点加速度

C. 带电粒子在a点的动能大于b点的动能

D. 带电粒子在a点电势能大于b点电势能

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据曲线运动的条件可知，合外力应指向轨迹的凹侧，则由题图可看出带负电的粒子受到的电场力向右，则说明正电荷一定位于ab虚线的左侧，A错误；

B．由选项A可知正电荷一定位于M端，则由点电荷的电场线分布可知越靠近场源粒子受到的电场力越大，则带电粒子在b点加速度更大，B错误；

CD．由选项A知正电荷一定位于M端，则该带负电的粒子从a运动到b的过程中电场力做正功，则带电粒子在a点的动能小于b点的动能，且带电粒子在a点电势能大于b点电势能，C错误、D正确。

故选D。

8. 特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流和，。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则（　　）

A. b点处的磁感应强度大小为0

B. d点处的磁感应强度大小为0

C. a点处的磁感应强度方向竖直向下

D. c点处的磁感应强度方向竖直向下

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．通电直导线周围产生磁场方向由右手螺旋定则判断，在b点产生的磁场方向向上，在b点产生的磁场方向向下，因为

即

则在b点的磁感应强度不为零，故A错误；

B．由于

可知电流产生的磁场在d处的磁感应强度大，则d点处的磁场磁感应强度不可能为零，故B错误；

C．由右手螺旋定则可知，两电流产生的磁场在a处都是竖直向下，则两电流的合磁场在a处方向竖直向下，故C正确；

D．由右手螺旋定则可知，两电流产生的磁场在c处都是竖直向上，则两电流的合磁场在c处方向竖直向上，故D错误。

故选C。

9. 在如图所示的电路中，P、Q为平行板电容器两个极板，G为静电计，开始时开关K闭合，静电计G的指针张开一定的角度。下列说法正确的是（　　）

A. 保持开关K闭合，将P向左移动少许，G的指针张开的角度变大

B. 保持开关K闭合，将P向下移动少许，G的指针张开的角度变小

C. 断开开关K，将P向左移动少许，G指针张开的角度变小

D. 断开开关K，在P、Q之间插入陶瓷板，G的指针张开的角度变小

【答案】D

【解析】

【详解】A．保持开关K闭合，电容器两端的电势差不变，与极板间距无关，则指针张角不变，故A错误；

B．保持开关K闭合，电容器两端的电势差不变，与极板正对面积无关，则指针张角不变，故B错误；

C．断开K后，电容器带电量不变，将P向左移动少许，则d增大，根据

可知，电容减小，根据

可知，电势差增大，指针张角增大，故C错误；

D．断开开关K，电容器带电量不变，在P、Q间插入陶瓷板，则ɛ增大，根据

可知，电容增大，根据

可知，电势差减小，则指针张角减小，故D正确。

故选D。

二、多项选择题：（本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有多个选项符合题意。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，多选、错选或不答的得0分）

10. 关于磁感线，下列说法正确的是（   ）

A. 磁感线总是从N极到S极

B. 两条磁感线的空隙处同样可能存在磁场

C. 磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致

D. 两个磁场叠加的区域，磁感线有可能相交

【答案】BC

【解析】

【详解】A．磁感线是为了形象描述磁场而假想的有方向的曲线，在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，A错误；

B．两条磁感线的空隙处同样可能存在磁场，B正确；

C．引入磁感线时规定，磁感线上每一点的切线方向与该点的磁场方向一致，C正确；

D．空间中任意一点磁场方向只有一个，即磁感线不可能相交，D错误。

故选BC。

11. 某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则（　　）

A. 一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功

B. 一电子从a点运动到d点，电场力做功为4eV

C. b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右

D. a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A．由图象可知

φb = φe

则正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，A错误；

B．由图象可知

φa = 3V，φd = 7V

根据电场力做功与电势能的变化关系有

Wad = Epa - Epd = (φa - φd)( - e) = 4eV

B正确；

C．沿电场线方向电势逐渐降低，则b点处的场强方向向左，C错误；

D．由于电场线与等势面处处垂直，则可画出电场线分布如下图所示

由上图可看出，b点电场线最密集，则b点处的场强最大，D正确。

故选BD。

12. 有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（实质是理想电流表）。设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02 F（F和R的单位分别是N和Ω）。（g取10 m/s2）下列说法正确的是（　　）

A. 该秤能测量的最大质量是130 kg

B. 该秤能测量的最大质量是140 kg

C. 该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘0.375 A处

D. 该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘0.400 A处

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．理想电流表满偏时对应测量的质量最大，根据闭合电路欧姆定律可知此时R的的阻值为

根据R-F表达式可知此时R受到的压力大小为

所以该秤能测量的最大质量是

故A错误，B正确；

CD．踏板空载时，R的阻值为

此时回路中的电流为

所以该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘0.375A处，故C正确，D错误。

故选BC。

13. 在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，下列判断正确的是（   ）

A. 小灯泡L变暗

B. 电流表读数变小，电压表读数变大

C. 电容器C右侧A点处流过向左的电流

D. 电源的总功率变小，滑动变阻器的消耗功率变小

【答案】ABC

【解析】

【详解】AB．根据闭合电路的欧姆定律有

E = Ir + IRL + IR

当滑动变阻器的滑片P向左移动时，R增大，则电路的总电阻增大，电源的电动势不变，则总电流减小，电流表的读数变小，内电压减小，电动势不变，则外电压增大，所以电压表示数变大，通过灯泡的电流减小，则小灯泡变暗，AB正确；

C．通过灯泡的电流减小，则灯泡两端的电压减小，外电压增大，所以滑动变阻器两端的电压增大，根据

Q = CU

知，电容器上电荷量增大，电容器充电，充电电流是由A向C，即电容器C右侧A点处流过向左的电流，C正确；

D．根据

P = EI

知，电流I减小，则电源总功率减小，但不知道滑动变阻器的电阻与电源内阻，以及灯泡的电阻的大小关系，所以滑动变阻器的功率变化情况不确定，D错误。

故选ABC。

14. 如图所示，空间分布着匀强电场，竖直方向的实线为其等势面，一质量为，带电量为的小球从O点由静止开始恰能沿直线OP运动，且到达P点时的速度大小为，重力加速度为（规定O点的电势为零），下列说法正确的是（　　）

A. 电场强度的大小 B. P点的电势

C. P点的电势能 D. 小球机械能的变化量为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．小球沿直线OP运动，合力沿OP方向，如图所示

则有

解得，故A错误；

BC．设OP=L，根据动能定理得

解得电场力做功

根据

解得

根据

且，解得

则P点的电势能为

故B正确，C错误；

D．小球机械能的变化量等于电场力做的功，为

故D正确。

故选BD。

第Ⅱ卷  非选择题（共44分）

三、实验题：本题共2小题，共计20分。

15. 将一铜片和一锌片分别插入同一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V，可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5V，额定电流为0.3A的小灯泡．原因是流过小灯泡的电流太小了（约为几毫安），测量该“水果电池”的电动势和内电阻，现有器材如下：

电流表A（0~3mA，内阻约为10Ω）；

电压表V（0～1.5V，电阻约为1kΩ）；

滑动变阻器R1（0～30Ω）；

滑动变阻器R2（0～3kΩ）；

开关、导线若干

（1）本实验选用图甲所示的实验原理图，应该选用哪种规格的滑动变阻器？_______（填写仪器代号）．

（2）在实验中根据电压表的示数U与电流表的示数I的值，得到U-I图象如图乙所示，根据图象可求出“水果电池”的电动势E=_________V，内电阻r=_________Ω．

（3）若不计测量中的偶然误差，用这种方法测量得出的电动势和内电阻的值与真实值相比较，电动势E___________，内电阻r________．（均选填“偏大”或“相等”或“偏小”）

【答案】    ①. R2    ②. 1.5    ③. 500    ④. 相等    ⑤. 偏大

【解析】

【详解】（1）[1]．电源的内阻大约为：，若选用0～30Ω的滑动变阻器，移动滑片，电流可测量范围较小，所以本实验中滑动变阻器应选用R2。
（2）[2][3]．U-I图线的纵轴截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示水果电池的内阻。U-I图线的纵轴截距为1.5，知水果电池的电动势为：E=1.5V，
图线斜率的绝对值为：

；

（3）[4][5]．由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，而电流没有误差，运用图象法分别在U-I图上由测量数据作出的图线1和修正误差后真实值作出的图线2，由图看出，电动势没有系统误差，即电动势值与真实值相等，内阻的测量值偏大。

 

16. 一导电材料细而均匀，截面为圆柱体，某同学想用伏安法测量其电阻率ρ，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R（约为100Ω）

A．电流表A1（量程0 ~ 3mA，内阻约50Ω）

B．电流表A2（量程0 ~ 30mA，内阻约30Ω）

C．电压表V1（量程0 ~ 3V，内阻约10kΩ）

D．电压表V2（量程0 ~ 15V，内阻约25kΩ）

E．滑动变阻器R1（阻值范围0 ~ 300Ω）

F．滑动变阻器R2（阻值范围0 ~ 3kΩ）

直流电源E（电动势3V，内阻不计）、开关S、导线若干。

（1）为了使实验误差较小且便于调节和测量，所选电流表为______，电压表为______，滑动变阻器为______；（将所选器材的字母代号涂在答题纸上）

（2）在框中画出测量的电路图______；

（3）①用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数L = ______cm，用螺旋测微器测得该样品的外直径如图乙所示，其示数d = ______mm；

②先用多用电表的欧姆挡“ × 10”倍率粗测被测电阻的阻值，如图所示其读数为______Ω；如果用的是直流电压“2.5V”挡测电压，其读数为______V；

（4）如果实验中电流表示数为I，电压表示数为U，并测出该棒的长度为L、直径为d，则该材料的电阻率ρ = ______（用测出的物理量的符号表示）。

【答案】    ①. B    ②. C    ③. E    ④.     ⑤. 4.120    ⑥. 0.580    ⑦. 60    ⑧. 1.77—1.79    ⑨.

【解析】

【详解】（1）[1][2]电源电动势为3V，则所选电压表为C；电路中可能达到的最大电流为

A = 0.03A = 30mA

则电流表应选B。

[3]为了使实验误差较小且便于调节和测量，则滑动变阻器要接成分压电路，故选E。

（2）[4]由于由

R <

则电流表应采用外接法，滑动变阻器要接成分压电路，则电路图如下图所示

（3）①[5]根据游标卡尺的读数规则有

L = 4.1cm + 4 × mm = 4.120cm

[6]根据螺旋测微计的读数法则有

d = 0.5mm + 8.0 × 0.01mm = 0.580mm

②[7]多用电表表盘读数为6Ω，又由于多用电表的欧姆挡“ × 10”倍率，则读数为60Ω。

[8]如果用是直流电压“2.5V”挡测电压，其读数为1.79V。

（4）[9]根据电阻的定义式，和欧姆定律有

R = ，R = ρ = ρ

整理后有

ρ =

四、计算题：本题共2小题，共计24分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

17. 如图所示，已知电源电动势E=20V，内阻r=1Ω，当接入固定电阻R=4Ω时，电路中标有“3V，6W”的灯泡L和内阻RM=0.5Ω的小型直流电动机M都恰能正常工作．求：

（1）电路中的电流I；

（2）电源的输出功率P外；

（3）电动机的输出功率P出．

【答案】（1）2A（2）36 W（3）12W

【解析】

【详解】（1）灯泡L正常发光，电路中的电流为

代入数据得：

I=2A

（2）电源的输出功率为P外=P总-P内，即

P外= E I-I2 r

代入数据得：

P外=36 W

（3）由串联电路分压关系得：

UM=E-I（r+R）-UL

代入数据得：

UM =7V

电动机的输出功率为P出=P电-P热，即

P出=IUM-I2RM

代入数据得：

P出=12W

18. 如图甲所示，真空中的电极能连续不断均匀地发出电子（设电子的初速度为零），经加速电场U1=1.0 V加速，由小孔穿出，沿两个彼此绝缘且靠近的水平金属板A、B间的中线平行于极板射入偏转电场，A、B两板距离为d=0.1 m、A、B板长为L=0.3 m，AB两板间加周期性变化的电场，UAB如图乙所示，其中U0=0.04 V，T=10-6 s，已知电子的比荷，不计电子的重力和电子间的相互作用力，求：

（1）电子从加速电场飞出后的速度v0大小；

（2）t=0时刻进入偏转电场的电子离开偏转电场时偏离A、B间中线的距离y1；

（3）所有电子进行比较，离开偏转电场时偏离A、B间中线的最大距离ym是多少；

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）加速场中对电子应用动能定理，有

代入数据得

（2）由牛顿第二定律，有

代入数据得

带电粒子在电场中的运动时间

偏转距离

代入数据得

（3）由牛顿第二定律，有

代入数据得

时刻进入的粒子偏离距离最大

代入数据得