2021-2022学年吉林省长春市农安县高二（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年吉林省长春市农安县高二（上）期末物理试卷

1.     如图所示，a、b、c是一条电场线上的三点，电场线的方向由a到c，a、b间距离等于b、c间距离，用、、和、、分别表示abc三点的电势和场强，可以判定(    )

A.  B.
C.  D.

2.     如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点，图中a、b两点电场强度相同的是(    )

A.  B.
C.  D.

3.     如图所示电路，A、、为相同的理想电流表，当滑动变阻器滑动片P往下移时，关于三表示数情况，下列判断正确的是(    )

A. 表的示数变小
B. 表的示数变大
C. A表的示数变小
D. 表的示数变大

4.     在如图所示的各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是(    )

A.  B.  C.  D.

5.     如图所示，两个横截面分别为圆和正方形，但磁感应强度均相同的匀强磁场，圆的直径D等于正方形的边长，两个电子以相同的速度分别飞入两个磁场区域，速度方向均与磁场方向垂直．进入圆形区域的电子速度方向对准了圆心，进入正方形区域的电子是沿一边的中心且垂直于边界线进入的，则(    )

A. 两个电子在磁场中运动的半径一定相同 B. 两电子在磁场中运动的时间不可能相同
C. 进入正方形区域的电子一定先飞离磁场 D. 进入圆形区域的电子一定后飞离磁场

6.     回旋加速器主体部分是两个D形金属盒．两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连接，从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速，如图所示．在粒子质量不变和D形盒外径R固定的情况下，下列说法正确的是(    )

A. 粒子每次在磁场中偏转的时间随着加速次数的增加而增大
B. 粒子在电场中加速时每次获得的能量相同
C. 增大高频交流的电压，则可以增大粒子最后偏转出D形盒时的动能
D. 将磁感应强度B减小，则可以增大粒子最后偏转出D形盒时的动能

7.     楞次定律的实质是：产生感应电流的过程必须遵守的定律是(    )

A. 欧姆定律 B. 能量守恒定律 C. 电荷守恒定律 D. 焦耳定律

8.     如图甲所示，一个匝数的圆形导体线圈，面积，电阻在线圈中存在面积的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，b端接地，则下列说法正确的是(    )

A. 圆形线圈中产生的感应电动势
B. 在时间内通过电阻R的电荷量
C. 设b端电势为零，则a端的电势
D. 在时间内电阻R上产生的焦耳热

9.     真空中某静电场，虚线表示等势面，各等势面电势的值如图所示，一带电粒子只在电场力的作用下，沿图中的实线从A经过B运动到C，B、C两点位于同一等势面上，则以下说法正确的是(    )

A. 带电粒子一定带正电
B. 带电粒子在B、C两点时动能的大小相等
C. 带电粒子在A点时的动能大于在B点时的动能
D. 带电粒子在A点时受到的电场力大于在B点时受到的电场力
 

10. 两只完全相同的灵敏电流表改装成量程不同的电压表和，若将改装后的两表串联起来去测某一电路的电压，则两表(    )

A. 读数相同 B. 指针偏转角度相同
C. 量程大的电压表读数大 D. 量程小的电压表读数大

11. 如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象及现象分析正确的是(    )

A. 磁铁插向左环，横杆发生转动
B. 磁铁插向右环，横杆发生转动
C. 磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流
D. 磁铁插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流

12. 如图所示为电流天平原理示意图，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，线圈匝数为N，水平边长为L，线圈的下部处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。现用其来测量匀强磁场的磁感应强度。当线圈中通有电流方向如图时，在天平左、右两边加上质量分别为、的砝码，天平平衡。当电流反向大小不变时，左边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，已知重力加速度为g。由此可知(    )

A. 磁感应强度的方向垂直纸面向里 B. 磁感应强度的方向垂直纸面向外
C. 磁感应强度大小为 D. 磁感应强度大小为

13. 为了测量某根金属丝的电阻率，根据电阻定律需要测量长为L的金属丝的直径电阻某同学进行如下几步进行测量：
    直径测量：该同学把金属丝放于螺旋测微器两测量杆间，测量结果如图1，由图可知，该金属丝的直径______.
    欧姆表粗测电阻，他先选择欧姆档，测量结果如图2所示，为了使读数更精确些，还需进行的步骤是______.
    A.换为档，重新测量                  换为档，重新测量
    C.换为档，先欧姆调零再测量          换为档，先欧姆调零再测量
    伏安法测电阻，实验室提供的滑变阻值为，电流表内阻约，电压表内阻约，为了测量电阻误差较小，且电路便于调节，下列备选电路中，应该选择______.
     

14. 在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，有如下实验器材：
    待测干电池一节
    电流表量程，内阻
    电压表量程，内阻约
    滑动变阻器
    开关、导线若干
    
    某同学用图甲所示电路进行实验，由于电表内阻的影响产生系统误差，其主要原因是______；
    为消除系统误差，结合所给电表参数，另一同学改用图乙所示电路进行实验，根据实验数据得出如图丙所示的图象，则可得电源电动势______V，内阻______结果均保留2位有效数字
15. 如图所示，在与水平方向夹角为的光滑金属导轨间有一电源，在相距1m的平行导轨上放一质量为的金属棒ab，通以从，的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求：
    匀强磁场磁感应强度的大小；
    棒对导轨的压力．
16. 如图所示在的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xoy平面纸面向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上处的点时速率为，方向沿x轴正方向；然后经过x轴上处的点进入磁场，并经过y轴上处的点。不计重力。求：
    电场强度的大小；
    粒子到达时速度的大小和方向；
    磁感应强度的大小。
17. 如图所示，水平放置的U形导轨足够长，置于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为，导轨宽度，左侧与的定值电阻连接。右侧有导体棒ab跨放在导轨上，导体棒ab质量，电阻，与导轨的动摩擦因数，其余电阻可忽略不计。导体棒ab在大小为10N的水平外力F作用下，由静止开始运动了后，速度达到最大，取求：
    导体棒ab运动的最大速度是多少？
    当导体棒ab的速度时，导体棒ab的加速度是多少？
    导体棒ab由静止达到最大速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少？

答案和解析

1.【答案】A 

【解析】解：A、沿电场线方向电势降低，可以比较电势高低，根据电场线方向可知，故A正确。
B、D只有一条电场线，不能确定电场线的分布情况，无法比较场强的大小，故BD错误。
C、对于匀强电场，两点间的电势差，由于电场线的疏密情况无法确定，两点间的电势差的公式也不能适用，不能判断电势差的关系，故C错误；
故选：A。
本题根据顺着电场线方向电势逐渐降低，判断电势关系；电场线的疏密表示电场强度的相对大小．根据匀强电场中场强与电势差的关系，定性分析电势差的关系．
本题考查了电场线和电势、电场强度以及电势差之间的关系，尤其注意公式的适用条件以及公式中各个物理量的含义．
 

2.【答案】D 

【解析】解：A、图为负点电荷的电场，图中a、b两点在同一个圆上，电场强度的大小相同，但是电场强度的方向不同，则电场强度不同，故A错误；
B、图为等量的异种电荷的电场，根据对称性可知，a、b两点的电场强度大小不相等，故B错误；
C、图中，根据电场的叠加原理可知，两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点电场强度大小相等，但方向不同，故C错误；
D、图是匀强电场，a、b两点的电场强度相同，故D正确；
故选：D。
电场强度是矢量，只有大小和方向都相同时电场强度才相同。在电场中，电场线的疏密表示场强的强弱，电场线某点的切线方向表示电场强度方向，由此分析即可。
判断场强的大小根据电场线疏密，方向看电场线的切线方向。要注意场强是矢量，只有大小和方向均相同，场强才相同。
 

3.【答案】D 

【解析】解：当滑动变阻器滑动片P往下移时，变阻器接入电路的电阻减小，并联部分的电阻减小，外电路总电阻减小，则总电流增大，A表的示数就变大；
电源的内电压增大，根据闭合电路欧姆定律可知路端电压减小，则通过定值电阻的电流变小，而总电流增大，所以通过变阻器的电流增大，表的示数变大，表的示数变小。故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据滑片的移动方向判断出滑动变阻器接入电路的阻值如何变化，分析总电阻和总电流的变化，然后由串并联电路特点及欧姆定律分析两电表示数的变化．
本题是一道闭合电路的动态分析题，要掌握动态电路动态分析题的解题思路与方法：局部到整体，再到局部，也可以根据结论分析：变阻器电阻减小，所在电路的电流必定增大，与之并联的电路电流必定减小，总电流必定增大．
 

4.【答案】A 

【解析】

【分析】
已知电流方向与磁场方向，由左手定则可以判断出导线所受安培力的方向．
熟练应用左手定则即可正确解题，本题是一道基础题，同时注意与右手定则的区别．
【解答】
解：A、如图所示，由左手定则可知，通电导线所受安培力水平向上，故A正确；
B、如图所示，由左手定则可知，通电导线所受安培力水平向左，故B错误；
C、如图所示，由左手定则可知，通电导线所受安培力水平向左，故C错误；
D、如图所示，通电导线与磁场平行，没有安培力，故D错误；
故选：  

5.【答案】A 

【解析】解：A、电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：

解得：
，两过程电子速度v相同，所以半径相同，故A正确；
B、电子在磁场中的可能运动情况如图所示，
电子从O点水平进入由于它们进入圆形磁场和正方形磁场的轨道半径、速度是相同的，把圆形磁场和矩形磁场的边界放到同一位置如图所示，由图可以看出进入磁场区域的电子的轨迹2，同时从圆形与正方形边界处出磁场；运动时间相同，偏转角度相同，为90度；故B错误，
C、由图可以看出进入正方形区域的电子不会先飞离磁场；故C错误。
D、由图可知，由于离子的圆心一定在入射点的切线上，所以粒子一定会飞离磁场，故D错误。
故选：A。
电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有得知半径表达式，判断半径是否相同；运动时间的判断可以根据粒子转过的圆心角的大小；比较哪个磁场电子先出磁场，可以做出多个轨迹比较．
本题考查带电粒子在磁场中的运动规律，解题的难点在于能否想到在同一个图象中做出多个轨迹进行比较哪个先出磁场，找出相同轨迹2是判断时间长度的关键．
 

6.【答案】B 

【解析】解：A、根据，可知，粒子每次在磁场中偏转的时间不变，故A错误；
B、根据，可知：粒子在电场中加速时每次获得的能量相同，故B正确；
C、增大高频交流的电压，则运动周期减小，但根据公式，有，故最大动能，因此最大动能不变，故C错误；
D、根据公式，有，故最大动能，
显然，当带电粒子q、m、R一定的，则
即随磁场的磁感应强度B增大而增大，故D错误，
故选：B。
回旋加速器中带电粒子在电场被加速，每通过电场，动能被增加一次；而在磁场里做匀速圆周运动，通过磁场时只改变粒子的运动方向，动能却不变．因此带电粒子在一次加速过程中，电场电压越大，动能增加越大．但从D形盒中射出的动能，除与每次增加的动能外，还与加速次数有关．所以加速电压越大，回旋次数越少，推导出最大动能的表达式，分析最大动能与磁感应强度和D形金属盒半径的关系．
本题回旋加速器考查电磁场的综合应用：在电场中始终被加速，在磁场中总是匀速圆周运动．所以容易让学生产生误解：增加射出的动能由加速电压与缝间决定．原因是带电粒子在电场中动能被增加，而在磁场中动能不变．
 

7.【答案】B 

【解析】解：楞次定律指感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，这种阻碍作用是通过做功将其他形式的能转变为感应电流的电能，所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程，产生感应电流的过程必须遵守能量守恒定律，故ACD错误，B正确；
故选：B。
楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程，由此分析即可。
该题考查电磁感应原理，掌握楞次定律的内涵，注意从做功与能量转化角度来认识楞次定律的内容是关键。
 

8.【答案】D 

【解析】解：A、线圈产生的电动势：，故A错误；
B、电流为：，通过电阻R的电荷量为：，故B错误；
C、由楞次定律可知，电流沿顺时针方向，b点电势高，a点电势低，，，，故C错误；
D、在时间内电阻R上产生的焦耳热为：，故D正确。
故选：D。
由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势；
由欧姆定律求出电流，由电流定义式求出电荷量；
由楞次定律可以判断出感应电流方向，然后判断电势高低；
由焦耳定律可以求出焦耳热。
本题考查了求电动势、电荷量、电势、焦耳热等，应用法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电流定义式、焦耳定律即可正确解题。
 

9.【答案】BC 

【解析】解：根据电场线与等势面垂直，且由高电势指向低电势，可知电场线方向大致向右，根据带点粒子轨迹的弯曲方向可知，带点粒子所受的电场力方向大致向左，则知粒子一定带负电，故A错误；
B.B、C两点位于同一等势面上，则带电粒子从B到C的过程中电场力做功为零，则动能不变，则带点粒子在B、C两点时动能的大小相等，故B正确；
C.从A到B，由
知，，则，即电场力做负功，电势能增加，动能减小，则带电粒子在A点时的动能大于在B点时的动能，故C正确；
D.等差等势面的疏密反映电场强度的大小，则知A处场强小于B处场强，则带电粒子在A点时受到的电场力小于在B点时受到的电场力，故D错误。
故选：BC。
根据电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势，确定出电场线方向，根据曲线运动中物体所受的合力方向指向轨迹的内侧，可判断出粒子所受的电场力方向，判断粒子的电性。根据等差等势面密处场强大，可判断场强的大小。由电场力做功正负，判断电势能的大小。
本题要掌握等势面与电场线的关系和曲线运动合力指向，由粒子的轨迹判断出电场力方向，分析能量的变化。
 

10.【答案】BC 

【解析】解：把电流表改装成电压表需要串联分压电阻，两只完全相同的灵敏电流表改装成量程不同的电压表，量程大的电压表内阻大，改装后两电压表串联，流过两电压表的电流相等，指针偏转角度相同，由于两电压表内阻不同，两电压表两端电压不同，即电压表读数不同，量程大的电压表内阻大电压表读数大，量程小的电压表内阻小，电压表两端电压小，电压表读数小，故AD错误，BC正确。
故选：BC。
两电压表串联后，通过每个电表的电流相同，指针偏转角度相同，但两电压表的总内阻不同，则两表的示数不同，其示数之比为两表的内阻之比．
本题考查电压表的改装，理解电压表的改装原理、掌握串联电路特点是解题的前提与关键；电压表的内部电路为串联关系，相同的电流表电流相同，偏转角度一样，而对应刻度由量程决定．
 

11.【答案】BD 

【解析】

【分析】
穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中会产生感应电流，感应电流受到磁场力的作用，横杆转动；
如果金属环不闭合，穿过它的磁通量发生变化时，只产生感应电动势，而不产生感应电流，环不受力的作用，杆不转动．
本题难度不大，是一道基础题，知道感应电流产生的条件，分析清楚图示情景即可正确解题．
【解答】
左环不闭合，磁铁插向左环时，产生感应电动势，但不产生感应电流，环不受力，横杆不转动；故AC错误；
右环闭合，磁铁插向右环时，环内产生感应电流，环受到磁场的作用，横杆转动。所以选项BD正确。
故选：BD。  

12.【答案】BD 

【解析】解：若磁感应强度B的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，故右边应加砝码；
若磁感应强度B的方向垂直纸面向外，开始线圈所受安培力的方向向向上，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向下，相当于右边多了两倍的安培力大小，需要在左边加砝码；
根据物体受力平衡有：
故
故BD正确，AC错误。
故选：BD。
根据左手定则判断线圈中的安培力的方向，根据受力平衡分析可知，砝码需要加在左边或右边；
根据受力平衡有：可求磁场的磁感应强度。
明确物体的受力平衡，理解左手定则，会判断安培力的方向。
 

13.【答案】 

【解析】解：螺旋测微器的固定部分为：；转动部分为：；故读数为：；
由图可知，指针的偏角过小，则说明档位选择过小；应选择大档位，再重新进行欧姆调零，进行测量；故选：D；
由题意可知，给出的滑动变阻器不能起到保护作用，故应采用分压接法；由欧姆表的示数可知，电阻约为；而电压表内阻只有；故只能采用电流表内接法；故选：D；
故答案为：；；
根据螺旋测器的读数方法可知该金属丝的直径；
根据指针偏转可知档位选择是否合适，从而得出应进行的步骤；
根据给出的实验仪器结合实验原理可得出实验电路图．
本题考查伏安法测电阻的方法和原理，要注意明确分压接法的电路图，及内外接法的选择．
 

14.【答案】由于电压表分流导致测得电流比实际干路电流偏小   

【解析】解：图甲采用相对电源的电流表外接法，由于电压表内阻不是无穷大，所以电压表分流导致电流表中电流比实际干路电流偏小；
改用图乙实验时，根据闭合电路欧姆定律，再由图所示电源图象可知，图象与纵轴交点坐标值是，电源电动势，图象的斜率表示电动势，故；故电源内阻。
故答案为：由于电压表分流导致测得电流比实际干路电流偏小；；。
分析电路结构，知道电表不是理想电流，从而根据串并联电路规律分析误差来源；
对图乙根据闭合电路欧姆定律进行分析，由图象即可求出电动势和内电阻的大小。
本题考查了实验误差分析以及求电源电动势与内阻，明确电源的图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻与电流表内阻之和。
 

15.【答案】解：如图所示受力分析


代入数据得：

代入数据得：
由牛顿第三定律，压力与支持力是作用力与反作用力，所以压力为
答：磁感应强度B为；
棒对导轨的压力大小为 

【解析】金属棒ab受到重力mg、导轨的支持力和安培力F作用，安培力，根据平衡条件求解磁感应强度B和导轨对棒的支持力，再求出棒对导轨的压力．
本题是通电导体在磁场中平衡问题，往往分析和计算安培力是关键．
 

16.【答案】解：粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图所示。
设粒子从到的时间为t，电场强度的大小为E，粒子在电场中的加速度为a，
由牛顿第二定律及运动学公式有：
①
②
    ③
由①、②、③式解得：  ④
粒子到达时速度沿x方向的分量仍为，
以表示速度沿y方向分量的大小，v表示速度的大小，
表示速度和x轴的夹角，则有：
  ⑤
且有  ⑥
   ⑦
由②、③、⑤式得：  ⑧
由⑥、⑦、⑧式得：  ⑨⑩
设磁场的磁感应强度为B，在洛仑兹力作用下粒子做匀速圆周运动，
由牛顿第二定律：  
r是圆周的半径。此圆周与x轴和y轴的交点分别为、因为，
，由几何关系可知，连线为圆轨道的直径，由此可求得： 
由⑨、、可得：；
答：电场强度的大小；
粒子到达时速度的大小，方向与x轴正方向成斜向右下方；
磁感应强度的大小。 

【解析】粒子在电场中做平抛运动，由牛顿第二定律及运动学公式，可求得电场强度E的大小；
根据平抛运动的基本规律及几何关系求出进入磁场的速度及进入磁场时与x轴的夹角；
根据洛伦兹力提供向心力结合几何知识求解磁感应强度。
对于带电粒子先加速后偏转的类型，常规思路是根据动能定理求加速获得的速度，对于磁场中匀速圆周运动，结合轨迹，找出向心力的来源，由牛顿第二定律和几何知识结合求解。
 

17.【答案】解：当导体棒做匀速直线运动时速度最大，设最大速度为。
此时电动势为：
电流为：
则此时导体棒受到的安培力为：

由平衡条件得：
联立解得最大速度：；
当速度为，由牛顿第二定律得：

解得：；
设安培力做的功为根据动能定理得：
 
解得：
因克服安培力所做的功等于电路中产生的热量，则；
故R上产生的热量为：。
答：导体棒ab运动的最大速度是；
当导体棒ab的速度时，导体棒ab的加速度是；
导体棒ab由静止达到最大速度过程中，棒ab上产生的热量是。 

【解析】当导体棒做匀速直线运动时，速度到达最大，由平衡条件可以求出导体棒的最大速度。
根据牛顿第二定律列式即可求得加速度大小；
由能量守恒定律可以求出ab棒上产生的热量。
解题是要注意：导体棒在水平方向受到三个力：拉力、安培力与摩擦力，应用安培力公式、平衡条件、能量守恒定律即可正确解题。