2021-2022学年山西省朔州市怀仁市高二（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年山西省朔州市怀仁市高二（上）期末物理试卷

1.     公元前600年左右，希腊人泰勒斯就发现了用毛皮摩擦过的琥珀能吸引轻小的物体，公元一世纪，我国学者王充在《论衡》一书中也写下了“顿牟掇芥”．下列关于摩擦起电现象说法正确的是(    )

A. 玻璃棒与丝绸摩擦过后，玻璃带的是负电
B. 摩擦起电的过程就是创造电荷的过程
C. 橡胶棒与毛皮摩擦后带负电，是因为毛皮上的电子移动到橡胶棒上
D. 摩擦起电可以使物体带上任意大小的电量

2.     将三个质量相等的带电微粒分别以相同的水平速度由P点射入水平放置的平行金属板间，已知上板带正电，下板接地。三个微粒分别落在图中A、B、C三点，不计其重力作用，则(    )

A. 三个微粒在电场中运动时间相等
B. 三个的带电量相同
C. 三个微粒所受电场力的大小关系是
D. 三个微粒到达下板时的动能关系是

3.     在如图电路中，当变阻器的滑片P向b端移动时(    )
    

A. 电压表示数变大，电流表示数变小 B. 电压表示数变小，电流表示数变大
C. 电压表示数变小，电流表示数变小 D. 电压表示数变大，电流表示数变大

4.     在高能物理研究中，回旋加速器起着重要作用，其工作原理如图所示．和是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差．两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中．中央O处的粒子源产生的粒子，在两盒之间被电场加速，粒子进入磁场后做匀速圆周运动．忽略粒子在电场中的加速时间．下列说法正确的是(    )

A. 粒子运动过程中电场的方向始终不变
B. 粒子在磁场中运动的周期越来越大
C. 磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能就越大
D. 两盒间电势差越大，粒子离开加速器时的动能就越大

5.     用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称，则(    )
    

A. B、C两点场强大小和方向都相同 B. A、D两点场强大小相等，方向相反
C. E、O、F三点比较，O点电势最高 D. B、O、C三点比较，O点场强最强

6.     如图所示，有两个完全相同的灯泡A、B，A与一自感线圈L相连接，线圈L的直流电阻阻值为R；B与一定值电阻相连，定值电阻的阻值为R。下列说法正确的是(    )

A. 开关闭合瞬间，A、B两灯一起亮
B. 稳定后，A灯比B灯亮
C. 开关断开瞬间，A灯会闪亮一下，B灯不会闪亮一下
D. 开关断开后，两灯缓缓熄灭
 

7.     在如图所示各图中，表示磁场B方向、电流I方向及电流受力F方向三者关系正确的是(    )

A.  B.  C.  D.

8.     下列情况能产生感应电流的是(    )

A. 如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动
B. 如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时
C. 如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时
D. 如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时

9.     如图为用来冶炼合金钢的冶炼炉，炉外有线圈，将金属材料至于冶炼炉中，当线圈中通过电流时用感应加热的方法使炉内金属发热．下列说法中正确的有(    )

A. 线圈中通以恒定电流，金属材料中也能产生感应电流
B. 线圈中通以交流电，在金属材料中产生感应电流
C. 感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的
D. 感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的
 

10. 如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接右端接一个阻值为R的定值电阻平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨间接触良好则金属棒穿过磁场区域的过程中(    )

A. 流过金属棒的最大电流为 B. 通过金属棒的电荷量小于
C. 克服安培力所做的功为mgh D. 金属棒产生的焦耳热为

11. 2022冬奥会开幕进入倒计时，北京也将成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市，奥运直播当然就成为人们关注的焦点！北京冬奥会山地转播中心位于北京2022年冬奥会张家口赛区的核心区，包括转播中心本体建筑和电视演播室两大部分。山地转播中心面积约万平米，内设四个转播技术分隔区；电视演播室建筑面积约8000平方米，分上、中、下三层，设有10个电视演播间。下列关于电磁波的说法正确的是(    )

A. 电磁波在真空中的传播速度是
B. 电磁波不能传播能量
C. 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线均属于电磁波
D. 麦克斯韦预言了电磁波的存在

12. 如图所示器材为某同学测绘额定电压为的小灯泡的特性曲线的实验器材．
    根据实验原理，用笔画线代替导线，将如图中的实验电路图连接完整．
    开关S闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于______选填“A端”、“B端”或“AB中间”

13. 在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中
    备有如下器材
    A.干电池1节
    B.滑动变阻器
    C.滑动变阻器
    D.电压表
    E电流表
    F.电流表
    G.开关、导线若干
    其中滑动变阻器应选______，电流表应选______只填器材前的序号
    为了最大限度地减小实验误差，请在线框中画出该实验最合理的电路图．
    某同学根据实验数据画出的图象如下图所示，由图象可得电池的电动势为______V，内电阻为______
14. 一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上．
    求粒子进入磁场时的速率．
    粒子在磁场中运动的轨道半径．

15. 如图所示，在倾角为的斜面上，固定一宽的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和变阻器．电源电动势，内阻，一质量的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感强度、垂直于斜面向上的匀强磁场中导轨与金属棒的电阻不计金属导轨是光滑的，取，要保持金属棒在导轨上静止，求：
    金属棒所受到的安培力；
    通过金属棒的电流；
    滑动变阻器R接入电路中的阻值．

16. 如图甲所示，一个圆形线圈的匝数匝，线圈面积，线圈的电阻，线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。
    线圈产生感应电动势的大小；
    流过电阻R电流的大小和方向。

17. 如图所示为交流发电机的示意图。线圈abcd绕垂直于磁场的轴逆时针方向匀速转动，角速度。已知产生的交流电电动势的最大值为，线圈abcd电阻为，小灯泡电阻为，其他电阻忽略不计。求：
    线圈在图示位置时，线圈中的感应电流是多少？
    若在灯泡两端并联交流电压表，则电压表示数？
    外力驱动线圈转动一周所做的功？

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：A、玻璃棒与丝绸比较，束缚电子的能力强的丝绸容易得到电子而带负电，失去电子的玻璃棒带正电。故A错误；
B、摩擦起电的过程并不能创造电荷，摩擦起电的实质是电子的转移。故B错误；
C、橡胶棒与毛皮摩擦后带负电，是因为束缚电子的能力弱的毛皮上的电子移动到橡胶棒上。故C正确；
D、物体所带的电量不是任意值，必须是元电荷的整数倍。故D错误。
故选：C。
摩擦起电的过程并不能创造电荷，摩擦起电的实质是：不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同，束缚电子的能力强的物质容易得到电子而带负电；束缚电子的能力弱的物质容易失去电子而带正电，其中常见的如：毛皮摩擦过橡胶棒带负电；丝绸摩擦过的玻璃棒带正电．
该题考查对摩擦起电的实质的理解，要明确摩擦起电的过程不是创造了电荷，而是电子的转移，在电子转移的过程中，一种物质失去多少电子，另一种物质就得到多少电子．
 

2.【答案】D 

【解析】解：A、带电微粒进入垂直电场方向进入电场后均做类平抛运动，可沿水平方向建立x轴，竖直方向建立y轴，则有题意有：A、B、C三个微粒在水平方向位移有：，因为微粒在水平方向做匀速直线运动，故满足得运动时间有，所以有：，故A错误。
BC、微粒在y轴方向做初速度为0的匀加速直线运动，有得：，
又因为：，，
则有：。
因为微粒在电场中受电场力产生加速度，则由牛顿第二定律有：，
所以有。
在电场中有得到，故BC错误；
D、又因为微粒在电场中电场力对微粒做的功等于微粒动能的变化，因为微粒初动能相同，则可以比较电场力做功确定微粒末动能的大小。
因为，
所以有电场力做功，
根据因为初动能相同所以有三个微粒到达下板时的动能关系是，故D正确；
故选：D。
微粒在电场中做类平抛运动，根据运动的合成与分解处理类平抛问题进行分析，明确水平方向和竖直方向上的运动关系即可正确求解。
本题考查带电粒子在电场中的运动规律，要注意对对于处理类平抛问题的关键是利用运动的分解，将曲线运动分解成两个方向上的直线运动，利用等时性处理即可。
 

3.【答案】C 

【解析】解：向b移动，电阻变小，和并联的总电阻变小，电路中的总电流变大，两端电压变大，电源内阻的电压增大，电压表示数减小，电压变大，那么两端的电压一定变小，所以电流表的示数变小。故C正确；
故选：C。
由图可知与并联后与串联，电压表测量路端电压；由滑片的移动可得出滑动变阻器接入电阻的变化，则由闭合电路的欧姆定律可得出总电流的变化，由可得出路端电压的变化；将作为内阻处理，则可得出并联部分电压的变化，求得中电流的变化．
闭合电路的欧姆定律一般按先分析外电路，再分析内电路，最后再分析外电路的思路进行；若电阻与电源串联，可以等效为内阻处理．
 

4.【答案】C 

【解析】解：粒子在电场中被加速，所以a粒子运动半个圆周之后再次进入电场时，与上次在电场中的运动方向相反，所以电场必须改变方向，才能使a粒子每次在电场中都能被加速．故A错误．
B.a粒子在磁场中运动额周期公式为，粒子在运动的过程中m、q和B都不变，所以，粒子的运动周期是不变的．故B错误．
C.由，可求出粒子的速度，则粒子的最大动能为，可知最大动能与计算器的半径、磁感应强度以及电荷的电荷量和质量有关，磁场越强，a粒子离开计算器时的动能越大．故C正确．
D.粒子的最大动能为，与加速电压的大小无关，即与两盒间的电势差无关．故D错误．
故选：C。
粒子在电场中被加速，所以粒子运动的方向必须与电场的方向相同；回旋加速器的半径一定，根据洛伦兹力提供向心力，求出最大速度，可知最大速度与什么因素有关。
解决本题的关键知道回旋加速器是利用电场加速、磁场偏转来加速粒子，但是最终粒子的动能与电场的大小无关
 

5.【答案】A 

【解析】解：A、根据等量异种电荷的电场线分布可知，B、C两点场强大小和方向都相同，故A正确；
B、由图可知图中A、D两点电场线的疏密相同，方向也相同，则两点场强大小相等，方向相同，故B错误；
C、等量异种电荷连线的中垂线是等势面，可知E、O、F三点电势相等，故C错误；
D、图中B、O、C三点比较，O点电场线最稀疏，可知场强最弱，故D错误。
故选：A。
根据电场线的疏密判断场强的大小，电场线越密，场强越大；电场线越疏，场强越小。根据等量异种点电荷形成电场的电场线分布的对称性分析对称点场强的大小关系。
对于等量异种点电荷和等量同种点电荷的电场线、等势线的分布是考试的热点，要抓住对称性进行记忆。
 

6.【答案】D 

【解析】解：A、闭合开关的瞬间，B灯立即正常发光，A灯所在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，电流只能逐渐增大，A灯逐渐变亮，故A错误；
B、电路稳定后由于两支路中电阻相等，所以A的电流等于B的电流，AB灯一样亮，故B错误；
CD、闭合开关后两支路中电流相等，断开开关，L中产生自感电动势，相当于电源，电流从稳定时的电流值开始减小，A、B两灯串联，AB中的电流不会增大，所以两灯缓缓变暗，不会闪亮，故C错误，D正确。
故选：D。
明确自感线圈的作用，知道当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析。
本题考查自感现象，对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，相当于导线或电阻；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源。
 

7.【答案】A 

【解析】解：根据左手定则可得，
A中安培力的方向是竖直向上的，故A正确；
B中安培力的方向水平向左；故B错误；
C中安培力的方向是水平向左的，故C错误；
D中电流方向与磁场平行，导线不受磁场力；故D错误；
故选：A。
根据左手定则，让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是导线受的安培力的方向．
本题考查左手定则的应用，直接根据左手定则判断即可，比较简单．
 

8.【答案】BD 

【解析】

【分析】
根据感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化进行分析判断有无感应电流产生．
判断有无感应电流产生对照感应电流产生的条件，抓住两点：一是电路要闭合；二是磁通量要变化．
【解答】
A、导体顺着磁场运动，通过闭合电路的磁通量不变，故不会产生电流，故A错误；
B、条形磁铁插入或拔出线圈时，通过闭合电路的磁通量发生变化，故会产生电流，故B正确；
C、小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时，通过闭合电路的磁通量不变，故不会产生电流，故C错误；
D、小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时，回路中电流发生改变，故A中产生变化的磁场，B中的磁通量发生变化，故产生电流，故D正确。
故选：BD。  

9.【答案】BC 

【解析】解：AB、通过线圈的电流是高频交流，从而在金属材料中形成同频率的交流电，故A错误，B正确；
C、炉内金属中会产生感应电流，这种电流叫涡流，感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的，故C正确；
D、炉内金属中会产生涡流，但涡流根据焦耳热产生热量很小，主要是由于涡流使金属中的自由电子在涡流产生的电场中在电场力的驱使下高速运动，受到阻碍从而产生热量。故D错误；
故选：BC。
真空冶炼炉外中的线圈通有高频电流，从而在线圈中产生很强的变化的电磁场，最终导致炉内金属产生涡流，使其达到很高的温度．
线圈在高频交流电中，会产生涡流，自由电荷在电场力的作用高速运动，从而产生热量．要注意区分涡流与焦耳热．
 

10.【答案】D 

【解析】解：A、金属棒从高度为h的光滑轨道上静止下滑，只有重力做功，由动能定理有：，可得金属棒进入磁场的速度大小为。金属棒进入磁场后切割磁感线产生感应电流，受摩擦力和安培阻力而做变减速直线运动，则金属棒刚进入磁场时的速度最大，产生的感应电流最大，则流过金属棒的最大电流为，故A错误；
B、金属棒穿过磁场的过程，产生的平均电流为，电路产生的平均电动势为，通过金属棒的电荷量为，联立可得，故B错误；
C、对金属棒穿过磁场的过程，由能量守恒定律得：，联立可得克服安培力做功为，故C错误；
D、克服安培力做功等于电路产生焦耳热，有：，电路中金属棒和定值电阻串联，其阻值均为R，则金属棒上的热量为，故D正确。
故选：D。
金属棒在光滑弯曲轨道上下滑时，只有重力做功，其机械能守恒，由机械能守恒定律或动能定理可以求出金属棒到达水平面时的速度，此时金属棒的速度最大，产生的感应电流最大，由求出最大感应电动势，然后求出最大感应电流；由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电荷量与电流的关系计算通过金属棒的电荷量；克服安培力做功转化为焦耳热，由动能定理或能量守恒定律可以求出克服安培力做功，即可得到金属棒产生的焦耳热。
本题综合考查动能定理、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律等，弄清楚运动过程和能量的转化情况是关键。
 

11.【答案】ACD 

【解析】

【分析】
任何电磁波在真空中的传播速度都等于光速；电磁波能传播能量；根据电磁波谱判断；麦克斯韦预言了电磁波的存在。
本题以2022冬奥会开幕进入倒计时为情景载体，考查了电磁波的特点和应用，要求学生对电磁波的理解要深刻到位。

【解答】
A.任何电磁波在真空中的传播速度都是，故A正确；
B.电磁波既可以传递信息，又可以传播能量，故B错误；
C.根据电磁波谱，可知无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线均属于电磁波，故C正确；
D.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D正确。
故选：ACD。  

12.【答案】B 

【解析】解：①根据电路图连接实物图，因为灯泡的额定电压为，所以电压表采取3V量程，从表格中的数据来看，最大电流在左右，则电流表选取的量程，因为灯泡的电压和电流需从零开始测起，所以滑动变阻器采用分压式接法，由于灯泡的电阻比较小，则电流表采取外接法，在连接实物图时注意电表的极性．如下图．
②开关S闭合之前，滑动变阻器滑动到B端，使得测量电路中的电流、电压为零，处于短路状态，起保护作用．
故答案为：如下图；


①根据电路图连接实物图．
②开关S闭合之前，滑动变阻器滑动A端，使得测量部分短路，起保护作用．
解决本题的关键知道电表量程的选取，并注意滑动变阻器的保护作用．
 

13.【答案】 

【解析】解：由于本实验中通过电源的电流不能太大，所以电流表应选E，所以电路中的最大电阻为，所以变阻器应选
由于电源内阻r远小于电压表内阻，所以电路图如图所示：

根据，可知图象纵轴截距即为电动势，图象斜率绝对值即为内阻r，所以，
故答案为：，E
         如图
         ，1
本题的关键是明确本实验通过电池的电流不能太大，否则电池容易发生极化现象而导致电动势减小内阻增大，所以应选小量程的电流表，然后根据闭合电路欧姆定律可求出电路中的最大电阻，根据最大电阻大小再选择滑动变阻器，由于电池内阻远小于电压表内阻，所以对电池来说应用电流表外接法，即电压表应直接测量电源的路端电压；根据，结合图象截距和斜率的概念即可求出电动势和内阻．
明确实验原理是解决有关实验问题的关键，遇到根据图象求解的问题，首先要根据物理定律写出有关纵轴物理量与横轴物理量的函数表达式，然后再结合截距与斜率的概念即可求解．
 

14.【答案】解：由动能定理得，
解得
根据得，

答：粒子进入磁场时的速率为；
粒子在磁场中运动的轨道半径为 

【解析】根据动能定理求出粒子进入磁场时的速度大小，根据粒子在磁场中的半径公式求出粒子在磁场中运动的轨道半径．
本题是动能定理和牛顿定律的综合题，解决本题的关键会灵活运用动能定理和牛顿定律．
 

15.【答案】解：作出金属棒的受力图，如图．
         则有
根据安培力公式
解得
设变阻器接入电路的阻值为R，根据闭合电路欧姆定律
解得 
答：金属棒所受到的安培力为；
通过金属棒的电流为；
滑动变阻器R接入电路中的阻值为 

【解析】金属棒受到重力、安培力和导轨的支持力而处于平衡状态．根据平衡条件，列方程求出安培力．
金属棒与磁场方向垂直，根据安培力公式，求出电流．
根据欧姆定律求出滑动变阻器R接入电路中的阻值．
本题考查应用平衡条件解决磁场中导体的平衡问题，关键在于安培力的分析和计算，比较容易．在匀强磁场中，当通电导体与磁场垂直时，安培力大小，方向由左手定则判断．
 

16.【答案】解：线圈面积，
由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势：
；
流过电阻R的电流，
磁场垂直于纸面向里，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，流过R的电流由b流向a。
答：线圈产生感应电动势的大小是；
流过电阻R电流的大小是，方向：由b流向a。 

【解析】根据法拉第电磁感应定律可以求出线圈产生的感应电动势大小。
根据欧姆定律求出流过电阻的电流大小，应用楞次定律可以判断出电流方向。
本题考查了求感应电动势、感应电流与判断感应电流方向问题，应用法拉第电磁感应定律、欧姆定律与楞次定律即可解题。
 

17.【答案】解：线圈在图示位置时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中的感应电流最大，所以线圈中的感应电流为
  
若在灯泡两端并联交流电压表，则电压表示数是路端电压的有效值，所以电压表示数为
 
电流有效值为
联立解得
线圈匀速转动，外力驱动线圈转动一周所做的功等于线圈转动一周产生的热量，则外力做功为
 
周期为
联立解得
答：线圈在图示位置时，线圈中的感应电流是。
若在灯泡两端并联交流电压表，则电压表示数为8V。
外力驱动线圈转动一周所做的功为20J。 

【解析】当线圈平面与磁场方向平行时，线圈中的感应电流最大，根据闭合电路欧姆定律求线圈中的感应电流；
在灯泡两端并联交流电压表，则电压表测量的是路端电压的有效值，根据有效值与最大值的关系以及欧姆定律求电压表示数；
线圈匀速转动，外力驱动线圈转动一周所做的功等于线圈转动一周产生的热量，根据功能关系求解外力驱动线圈转动一周所做的功。
本题考查正弦交流电的产生，要掌握正弦交流电有效值与峰值的关系，知道交流电压表所测的是电压有效值，计算电流产生的热量时要用到电流或电压的有效值。