2021_2022学年北京市丰台区高二（上）期末考试物理试卷（含答案解析）

2021~2022学年北京市丰台区高二（上）期末考试物理试卷

1.     下列物理量中，描述磁场强弱的是(    )

A. 安培力 B. 磁感应强度 C. 洛伦兹力 D. 磁通量

2.     能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。以下不能体现能量守恒定律的是(    )

A. 库仑定律 B. 焦耳定律 C. 闭合电路欧姆定律 D. 楞次定律

3.     以下实验中，可以说明“磁生电”的是(    )

A. 通电导线使小磁针偏转
B. 磁体对通电导线产生作用力
C. 磁体插入线圈电流表发生偏转
D. 两通电导线之间发生相互作用

4.     如图所示，A、B为匀强电场中同一条电场线上的两点，一个正电荷从A点由静止释放，仅在静电力的作用下从A点运动到B点，以下图像中能正确描述正电荷在运动过程中各物理量随时间变化关系的是(    )

A.  B.       
C.  D.

5.     如图所示，在与纸面平行的匀强电场中有A、B、C三个点，其电势分别为、、。过A点的电场线可能为以下哪种情况(    )

A. a B. b C. c D. d

6.     某学习小组想要测量电动车蓄电池的路端电压蓄电池额定电压为。实验室可提供的电压表最大量程为，不满足电压测量需求。小组同学讨论后决定利用电阻箱将该电压表改装成量程为的新电压表，已知量程为电压表的内阻，以下操作正确的是(    )

A. 选择电路图甲进行改装，将的阻值调至
B. 选择电路图甲进行改装，将的阻值调至
C. 选择电路图乙进行改装，将的阻值调至
D. 选择电路图乙进行改装，将的阻值调至

7.     如图所示，将一个小电动机接在电路中。正常工作和将电动机短时间卡住时，测得电动机两端的电压和流过电动机的电流如下表所示。下列说法正确的是(    )

A. 电动机线圈电阻为
B. 正常工作时，电动机消耗的电功率
C. 正常工作时，电动机发热的功率
D. 正常工作时，电动机对外做功的功率

8.    图甲为“测量干电池的电动势和内阻”的实验电路图。实验中测得多组电压和电流值，通过描点作图得到如图乙所示的图线。下列判断正确的是(    )

A. 电源的电动势
B. 电源的内阻
C. 当电压为时，外电路电阻阻值
D. 当电流为时，电源内电压

9.    利用如图所示装置可探究感应电流产生的条件。线圈A通过滑动变阻器和开关S连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。某同学发现闭合开关S时，电流表指针向右偏转，由此可以判断(    )

A. 线圈A向上移动时，电流表指针向左偏转
B. 线圈A中铁芯向上拔出时，电流表指针向右偏转
C. 滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表指针向左偏转
D. 断开开关S时，电流表指针向右偏转

10. 如图所示，固定在水平面上的光滑金属架处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN在拉力的作用下沿框架以的速度向右做匀速运动。已知导轨间距，导轨的一端连接的电阻阻值，磁感应强度大小，金属棒电阻。关于MNPQ电路，下列说法正确的是(    )

A. 电路中电动势为2V B. 流过导体棒的电流方向为
C. M点电势高于N点电势 D. R两端电压为

11. 如图所示，MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计。ab是一根与导轨垂直且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆具有一定的质量和电阻。开始时，开关S处于断开状态，让杆ab由静止开始自由下落，一段时间后将开关S闭合。闭合开关S后，下列说法正确的是(    )

A. 杆ab可能做匀速直线运动 B. 杆ab可能做匀加速直线运动
C. 杆ab下落过程机械能守恒 D. 杆ab受到安培力对杆做正功

12. 宏观现象是由微观机制所决定的。对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的性质与静电场相同。金属导体中的自由电子在电场力的作用下开始定向移动形成电流。如图所示为一块均匀的长方体金属导体，长为a，宽为b，厚为c。

在导体EF两侧加上电压U导体中将会产生电场，该电场可视为匀强电场，则此电场的电场强度为(    )

A.  B.  C.  D.

13. 宏观现象是由微观机制所决定的。对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的性质与静电场相同。金属导体中的自由电子在电场力的作用下开始定向移动形成电流。如图所示为一块均匀的长方体金属导体，长为a，宽为b，厚为c。

在导体EF两侧加上电压U，导体中的自由电子在电场力的作用下开始定向移动，形成电流。根据电荷守恒定律，单位时间内通过导体横截面的电荷量应相同。设电子的带电量为e，单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动的平均速率为v，则在时间内，通过长方体金属导体样品的自由电子数目N为(    )

A.  B.  C.  D.

14. 宏观现象是由微观机制所决定的。对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的性质与静电场相同。金属导体中的自由电子在电场力的作用下开始定向移动形成电流。如图所示为一块均匀的长方体金属导体，长为a，宽为b，厚为c。

若在通入恒定电流的同时外加与薄片垂直的磁场，金属导体两侧将出现电势差。磁场方向和电流方向如图所示。关于M、N两侧电势下列说法正确的是(    )

A. 保持磁场方向和电流方向不变，N侧电势高于M侧电势
B. 若磁场方向与图中所示相反，N侧电势低于M侧电势
C. 若增大电流，M、N两侧电势差不变
D. 若增大磁感应强度，M、N两侧电势差变大

15. 为测量某金属丝的电阻率，某同学设计了如图甲所示的实验电路图。

该同学首先用米尺测出接入电路中金属丝的长度L，再利用螺旋测微器测量金属丝直径，测量结果如图乙所示，金属丝直径的测量值____mm。

为使闭合开关时，电压表、电流表示数均为零，滑动变阻器的滑片P应置于____选填“a”或“b”端。

实验过程中，该同学移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，并依次记录了两电表的测量数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在如图所示的坐标纸上，请你标出余下一组数据的对应点，并画出图线。

根据图像计算该金属丝的电阻____计算结果保留两位有效数字，代入关系式即可测得金属丝的电阻率。

由于电表内阻的影响，实验会产生系统误差。试从这一角度分析说明，利用上述方案测得金属丝的电阻率偏大还是偏小。

16. 欧姆表是在电流表的基础上改装而成的。欧姆表内有电源，其简化电路如图所示。设电源的电动势为E，内阻为r，电流表的电阻为，可调电阻为，电流表的满偏电流为。
     

测量前需将红、黑表笔短接相当于被测电阻为，调节可调电阻使电流表满偏，根据闭合电路欧姆定律，电流表的满偏电流____用题目中给出的物理量表示。

此后，将红、黑表笔之间接入待测电阻，电流表指针指在处，由闭合电路欧姆定律可得____用题目中给出的物理量表示。

若电流表的满偏电流，电源电动势，请把电流表的电流刻度值对应的欧姆表电阻值填在下表中。

现测量一个待测电阻大约左右的电阻，需要选择开关旋转到欧姆挡____选填“”、“”、“”位置。

17. 如图所示，某空间中有一水平向右的匀强电场，电场强度，A、B为匀强电场中同一电场线上的两个点，A、B两点间的距离。电荷量为的点电荷从A点运动到B点。求：

静电力F的大小和方向；

、B两点间的电势差；

静电力做的功。

18. 如图甲所示，在倾角为的光滑斜面上水平放置一根长为的金属杆PQ，两端以很软的导线通入1A的电流。斜面及金属杆处在竖直向上的匀强磁场中，当磁感应强度时，PQ恰好处于平衡状态。

在图乙中画出金属杆受力的示意图；

求金属杆PQ受到的安培力的大小；

求金属杆PQ的质量。

19. 如图为洛伦兹力演示仪的示意图。电子枪可以发射电子束，在其内部电子从被加热的灯丝逸出初速不计，经加速电压U加速形成高速电子束。玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。已知电子质量为m，电荷量为e，励磁线圈通过电流I后，能够在线圈内产生匀强磁场，其磁感应强度的大小与I成正比，比例系数为k，磁场的方向垂直纸面。

求电子从电子枪射出时的速度v；

求电子做匀速圆周运动的半径R；

若使电子做匀速圆周运动的半径R变为原来的，请提出可行方案。

20. 如图所示，真空环境中，一束电子以初速度沿平行于板面的方向图中虚线射入偏转电场，并从另一侧射出。已知电子质量为m，电荷量为e，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，极板间距为d，不考虑极板的边缘效应，忽略电子所受重力及它们之间的相互作用力。

求电子在电场中的加速度；

电子从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离；

在解决一些实际问题时，为了简化问题，常忽略一些影响相对较小的量，如分析电子通过偏转电场的受力情况时，可以忽略电子所受的重力。请利用下列数据分析说明为什么这样处理是合理的。已知，，，，重力加速度。

21. 如图甲所示，匝数为100匝、阻值的线圈图中只画了2匝两端A、B与电阻R相连，。线圈内有垂直于纸面向里的磁场，穿过线圈的磁通量随时间按图乙所示规律变化。

求前内回路中感应电流的大小；画出前内电流随时间变化的图像，并求前内流入电阻R的电荷量q。

如图丙所示，一线圈两端与电流传感器相连，将强磁铁从距线圈某一高处由静止释放，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，如图丁所示。如果把整个运动过程分割为时间间隔极短的若干小段，那么在极短时间内电流可以看作定值。已知线圈的匝数为n，线圈电阻为R，不计电流传感器电阻，请推导极短时间内流过线圈的电荷量q与通过线圈磁通量变化量的关系式。注意：推导过程中需要用到但题目没有给出的物理量，要在推导时做必要的说明

在强磁铁穿过线圈的过程中，某同学认为时间内与时间内电流图线与时间轴所围成的面积相等，你是否同意他的观点，请推理论证。

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】解：A、安培力描述电流在磁场中受到的力的作用，不是用来描述磁场的强弱和方向，故A错误；

B、根据磁感应强度的物理意义，可知磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量，故B正确；

C、洛伦兹力描述带电粒子在磁场中受到的力的作用，不是用来描述磁场的强弱和方向，故C错误；

D、磁通量是穿过某一面积上的磁感线的条数，单位面积上的磁通量才可以描述磁场的强弱，故D错误。

故选：B。

2.【答案】A 

【解析】解：A、库仑定律说明电荷之间的相互作用力，不能体现能量守恒定律，故A正确；

B、焦耳定律体现了电流做功与焦耳热的关系，体现能量守恒定律，故B错误；

C、闭合电路欧姆定律可变形为：，即电源功率等于输出功率与内电阻功率之和，体现了能量守恒定律，故C错误；

D、楞次定律是把其他形式的能转化为电能的过程，体现了能量守恒定律，故D错误。

故选：A。

【点评】以物理学史内容为命题背景，考查学生的物理观念，注意能量守恒定律一定涉及做功或各种形式的能，学生须准确掌握各个定律的内容和应用范围。

3.【答案】C 

【解析】解：A、通电导线使小磁针偏转，说明通电导线周围存在磁场，不是“磁生电”，故A错误；

B、磁体对通电导线产生作用力，说明通电电流在磁场中受到安培力的作用，不是“磁生电”，故B错误；

C、磁体插入线圈电流表发生偏转，说明线圈中磁通量发生变化，引起感应电流，是“磁生电”，故C正确；

D、两通电导线之间发生相互作用，原因是电流周围存在磁场，使得通电导线在磁场中受力形变，不是“磁生电”，故D错误。

故选：C。

4.【答案】C 

【解析】解：正电荷释放后，受到水平向右的电场力，电场力的大小和方向不变，且，根据牛顿第二定律可知，，则加速度也保持不变，正电荷做匀变速直线运动，故ABD错误，C正确；

故选：C。

【点评】本题主要考查了带电粒子在电场中的运动，根据电场力的公式结合牛顿第二定律分析出加速度的变化，再由此分析出正电荷的运动情况即可，整体难度不大。

5.【答案】C 

【解析】解：由于、。所以BC连线是等势线，等势线与电场线垂直，所以过A点的电场线可能为c；

故ABD错误，C正确；

故选：C。

【点评】解决本题的关键要掌握匀强电场中等势面的分布情况，知道电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面。

6.【答案】B 

【解析】解：CD、要将电压表改成量程更大的电压表，需要串联一个新的电阻，故CD错误；

AB、当电压表串联一个电阻时，会变成一个量程更大的电压表，根据欧姆定律可得：，故A错误，B正确；

故选：B。

【点评】本题主要考查了电表的改装，理解电压表串联一个电阻会变成一个量程更大的电压表，根据电路特点结合欧姆定律分析出电阻的大小即可，属于常规题型。

7.【答案】B 

【解析】解：A、当扇叶被卡住，电动机不转、为纯电阻电路，

根据欧姆定律可知：，故A错误；

B、正常工作时，电动机消耗的电功率，故B正确；

C、正常工作时，电动机发热的功率，故C错误；

D、正常工作时，电动机对外做功的功率，故D错误；

故选：B。

8.【答案】B 

【解析】

【分析】根据闭合电路欧姆定律结合图像分析出电源的电动势和内阻，结合欧姆定律分析出不同情况下的外电阻和内电压。

解：AB、根据图乙可知，，根据闭合电路的欧姆定律可知，电源电动势，内阻，故A错误，B正确；

C、当时，，则此时总电阻为，则此时外电路电阻阻值为，故C错误；

D、当电流为时，则内电压为，故D错误；

故选：B。

【点评】本题主要考查了电源电动势和内阻的测量，根据闭合电路欧姆定律结合图像分析出电源电动势和内阻，根据欧姆定律列式求解即可。

9.【答案】A 

【解析】解：由题意，闭合开关S时即通过线圈B的磁通量增加，电流表指针向右偏转
ABD、线圈A向上移动时、线圈A中铁芯向上拔出时、断开开关S时，即通过线圈B的磁通量减小，电流表指针应向左偏转，故A正确，BD错误；
C、滑动变阻器的滑片向右滑动时，通过A的电流增大，则通过线圈B的磁通量增加，电流表指针向右偏转，C错误；

故选：A。

【点评】本题考查判断电流表指针偏转方向，要知道磁通量的增大使指针偏转的方向的关系。

10.【答案】C 

【解析】

【分析】根据求解感应电动势，根据右手定则判断流过导体棒的电流方向和电势高低，根据闭合电路的欧姆定律求解电流强度，根据欧姆定律求解R两端电压。

解：A、金属棒切割磁感线产生的感应电动势为：，故A错误；

BC、根据右手定则可知流过导体棒的电流方向为，MN为电源，在电源内部电流是从低电势到高电势，则M点电势高于N点电势，故B错误、C正确；

D、根据闭合电路的欧姆定律可得电流强度：，则R两端电压为，故D错误。

故选：C。

【点评】对于电磁感应现象中涉及电路问题的分析方法是：确定哪部分相当于电源，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律进行分析。

11.【答案】A 

【解析】

【分析】闭合开关时，根据金属杆的受力情况判断运动情况，根据安培力的方向分析安培力做功情况，由此分析机械能是否守恒。

解：A、闭合开关时，金属杆在下滑过程中，受到重力和安培力作用，若重力与安培力相等，金属杆做匀速直线运动，故A正确；

B、闭合开关时，若安培力小于重力，则金属杆的合力向下，加速度向下，做加速运动；在加速运动的过程中，产生的感应电流增大，安培力增大，则合力减小，加速度减小，即杆ab做加速度逐渐减小的加速运动，直到重力与安培力相等时，做匀速直线运动。综上杆ab不可能做匀加速直线运动，故B错误；

CD、闭合开关后，杆ab下落过程中，安培力方向向上，安培力做负功，机械能不守恒，故CD错误。

故选：A。

【点评】本题主要是考查电磁感应现象，关键是弄清楚金属杆的受力情况，由此分析运动情况，注意安培力的方向与金属杆相对于磁场的运动方向相反。

12.【答案】A 

【解析】解：根据匀强电场中电势差与电场强度的关系可知，根据题意可解得，故A正确，BCD错误；

故选：A。

【点评】解决本题的关键掌握匀强电场的场强公式，注意d代表沿电场线方向的距离。

13.【答案】D 

【解析】解：由电流的定义式可得：；

由可得：

故ABC错误，D正确；

故选：D。

【点评】本题考查电阻及电流的微观意义，从而根据电流定义式可解得自由电子数目。

14.【答案】D 

【解析】解：AB、通入恒定电流时，电子定向移动方向与电流方向相反，由左手定则可知，电子偏向电极N，电极M的电势高于电极N；若磁场方向与图中所示相反，由左手定则可知，电子偏向电极M，电极M的电势低于电极N；故AB错误，

CD、设金属导体单位体积内的电子个数为n，电子定向运动的速度大小为v。

根据平衡条件可得：，根据电流的微观表达式可得：，其中

联立解得：

所以增大电流时，M、N两侧电势差变大；增大磁感应强度，M、N两侧电势差变大；故C错误，D正确；

故选：D。

【点评】该题考查了霍尔效应及其应用，解题的关键是明确自由电荷在复合场中受力平衡，关键是能够利用左手定则判断电荷的移动，从而判断后面的电势差。

15.【答案】；
；
；
；
由于电压表分流，导致电流表测量值偏大，电阻的测量值偏小，电阻率测量值偏小 

【解析】解：用螺旋测微器测金属丝直径时，主尺上读数是0，旋钮上读数是，故金属丝直径的测量值；

滑动变阻器的滑片P应置于a端，从而使待侧金属丝被局部短路；

把5组数据标在图像上，用一条直线将尽可能穿过很多的点，不在直线上的点尽量均匀地分布在直线两侧，误差较大的点舍去，如图所示：

金属丝的电阻可以通过刚才连好的图线的斜率得到，其大小为

由于电压表分流，导致电流表测量值偏大，电阻的测量值偏小，电阻率测量值偏小。

【点评】本题考查的是测量某金属丝的电阻率的实验，同时考查了螺旋测微器读数、欧姆定律、电阻定律、画图并通过图象斜率的物理意义以及误差分析等；对学生的实验能力及分析综合能力要求较高，试题难度偏大。

16.【答案】；；； 

【解析】解：欧姆调零时，两表笔短接，电流表满偏，则根据闭合电路欧姆定律，可以写出此时电路的电流的大小：。

接入待测电阻后，同样根据闭合电路欧姆定律有：

联立以上两式有：

两表笔直接相连欧姆调零时，由闭合电路欧姆定律得：

两表笔之间接有未知电阻时，电流指针为，由闭合电路欧姆定律得：

联立解得：

指针指在表盘的中央处左右时，读数较准确，由于待测电阻大约为，而表盘中央刻度为15，所以要使表针指在中央左右，则倍率应选择“”。

17.【答案】电荷所受电场力的大小F为，方向水平向右；

、B两点间的电势差为；

将该检验电荷沿电场线由A点移至B点，求在此过程中电场力对检验电荷所做的功W为。

【解析】解：电场力为：，方向水平向右

、B两点间的电势差为：

电场力做功为：

【点评】本题考查了求电势差、电场力，应用、即可解题，本题是一道基础题，掌握基础知识即可解题。

18.【答案】

金属杆PQ受到的安培力的大小为；

金属杆PQ的质量为。

【解析】解：根据左手定则可知，金属杆受到的安培力F方向指向水平向右的方向

对金属杆进行受力分析，如下图所示：

根据安培力的公式可知，QP金属杆受到的安培力大小为：

根据平衡条件可得：

代入数据解得：

【点评】本题主要考查了安培力的分析和计算，根据左手定则分析出安培力的方向，结合公式计算出安培力的大小，结合几何关系分析出金属杆的质量。

19.【答案】电子从电子枪射出时的速度为

电子做匀速圆周运动的半径

若使电子做匀速圆周运动的半径R变为原来的，可以把励磁电流I增大为原来的2倍或者把加速电压U减小为原来的

【解析】解：由动能定理得：，解得：

洛仑磁力提供电子做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
由题，磁感应强度的大小与I成正比即
联立解得：

根据第二问求得的半径R的表达式可知，若使电子做匀速圆周运动的半径R变为原来的，可以把励磁电流I增大为原来的2倍或者把加速电压U减小为原来的

20.【答案】解：电子在电场中受到竖直向下的电场力，；

根据牛顿第二定律可知，

联立解得：

电子进入偏转电场后

水平方向上：

竖直方向上：

联立可得：

电子所受的电场力为：

电子所受的重力为：

因为电子所受的电场力远远大于电子所受的重力，故在计算过程中忽略电子的重力是合理的。

【解析】掌握电子在电场中的偏转，会应用运动的合成与分解解决问题
 

21.【答案】：前内回路中感应电流的大小为。

b：图见详解，前流过电阻R的电量。

流过线圈的电荷量。

同意，证明见解析。

【解析】解：：前线圈上产生的电动势

回路中的感应电流

b：如图

前流过电阻R的电量

在极短时间内，强磁铁通过线圈产生的电动势，

回路中的感应电流，

极短时间内电流可以看作定值，则流过线圈的电荷量。

同意，图像与时间轴所围成的面积在数值上等于这段时间流过线圈的电荷量，

而流过线圈的电荷量由知：，n、R为常数，

强磁铁进入和离开线圈过程中通过线圈的磁通量变化相同，所以时间内与时间内电流图线与时间轴所围成的面积相等。

【点评】本题主要考查法拉第电磁感应定律和欧姆定律的应用，要注意欧姆定律中的电阻为电路中的总电阻，要理解把整个运动过程分割为时间间隔极短的若干小段的思想，最后还要明确流过线圈的电荷量受磁通量变化量影响，避免受到强磁铁下落速度的干扰。