2023北京东城高二（上）期末物理（教师版）

2023北京东城高二（上）期末

物    理

一、选择题：本题共14小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共42分）

1. 干电池的电动势为，这表示干电池（　　）

A. 正、负极间的电压总是

B. 每经过的时间，非静电力做功是

C. 每通过的电荷量，把的化学能转化为电能

D. 每经过的时间，将的化学能转化为电能

2. 某一区域的电场线分布如图所示，、、是电场中的三个点，以下判断正确的是（　　）

A. 点电势最高

B. 点电场强度最大

C. 负点电荷放在点所受电场力沿点的切线方向斜向上

D. 同一点电荷放在点所受电场力比放在点时大

3. 一个电流表的满偏电流，内阻，要把它改装成一个量程为的电压表，应在电流表上（　　）

A. 串联一个的电阻 B. 并联一个的电阻

C. 串联一个的电阻 D. 并联一个的电阻

4. 在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为1cm，电流为0.5A，所受的安培力为5×10-4N，则（　　）

A. 该位置的磁感应强度为0.1T

B. 若将电流撤去，该位置的磁感应强度为零

C. 若将通电导线跟磁场平行放置，导线所受安培力为5×10-4N

D. 若将长为2cm的通电导线跟磁场垂直放置，该导线所受安培力为5×10-4N

5. 如图所示，用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电的小球，小球质量为，所带电荷量为。现加水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角为。下列选项正确的是（　　）

A. 匀强电场的电场强度大小等于 B. 小球受到的电场力大小等于

C. 匀强电场的电场强度大小等于 D. 小球受到的拉力大小等于

6. 在位于地球赤道地区实验室中，一小磁针处于水平静止状态。若小磁针N极向西偏转，可知（  ）

A. 一定是小磁针正西方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针

B. 一定是小磁针正西方向有一条形磁铁S极靠近小磁针

C. 可能是放置于与小磁针在同一条延长线上的导线中通有了电流

D. 可能是放置于小磁针正上方的导线中通有了电流

7. 有一横截面积为的铜导线，流经其中的电流为，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，电子的电荷量为。则在时间内（　　）

A. 通过导线横截面的电荷量为 B. 通过导线横截面的电荷量为

C. 通过导线横截面的自由电子数为 D. 通过导线横截面的自由电子数为

8. 如图所示，直导线与矩形金属线框位于同一竖直平面内，中通有如图所示（向上）方向的电流，在中电流减小的过程中，下列选项正确的是（　　）

A. 穿过线框的磁感线垂直纸面向外 B. 线框中的磁通量不变

C. 边感应电流的方向为 D. 边受到的安培力方向向上

9. 可变电容器由两组铝片组成，固定的一组铝片叫定片，可以转动的一组铝片叫动片，其结构如图所示。电容器的电容与影响因素之间的关系用表示，转动动片，电容就随之改变。下列判断正确的是（　　）

A. 该可变电容器是靠改变极板间距离来改变电容的

B. 利用该电容器可制作测量角度的电容式传感器

C. 该可变电容器是靠改变电介质的来改变电容的

D. 动片完全旋出时电容最大，完全旋入时电容最小

10. 两条平行的通电直导线、通过磁场发生相互作用，电流方向如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 两根导线之间将相互排斥

B. 产生的磁场在所在位置方向垂直纸面向里

C. 将、中的电流同时反向后，两根导线将相互排斥

D. 受到的力是由的磁场施加的

11. 如图所示，两根光滑的平行金属导轨置于水平面内，导轨间距为，导轨之间接有电阻，阻值为的金属棒与两导轨垂直并保持接触良好，整个装置放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使金属棒以速度在磁场中匀速运动，下列说法正确的是（　　）

A. 金属棒中的感应电流方向由a到b

B. 金属棒中的感应电流逐渐减小

C. 金属棒所受的安培力的大小为

D. 金属棒两端的电压为

12. 在地面附近的某一区域有电场分布，一带电小球从其中的点运动到点，此过程中重力做功为，静电力做功为，克服空气阻力做功为，小球在点和点的动能、重力势能、电势能、机械能分别用和、和、和、和表示，下列关系正确的是（  ）

A.  B.

C.  D.

13. 用如图所示装置探究电磁感应现象，将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈、线圈、电流计及开关按如图方式连接，下列说法中正确的是（　　）

A. 只要开关是闭合的，电流计指针就会偏转

B. 开关闭合后，线圈插入或拔出都会引起电流计指针偏转

C. 开关闭合后，若匀速移动滑动变阻器的滑片，电流计指针不会偏转

D. 该装置是用来探究线圈中感应电流产生条件

14. 如图所示，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带电的微粒、、电荷量相等，质量分别为、、。已知在该区域内，在纸面内做匀速圆周运动，在纸面内向右做匀速直线运动，在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（　　）

A. 一定带负电 B. 一定带正电 C. 一定有 D. 一定有

二、实验题（共16分）

15. （1）在做测定金属电阻率实验中，通过螺旋测微器测量金属丝的直径，如图甲所示，测量值为______。

（2）如图乙所示，用多用电表测电阻，将选择开关置于欧姆“×1”挡位置，电表指针偏转如图所示，该电阻阻值为______；若对应表针的这个位置，电阻值正确读数的数据值是，说明测量时选择开关置于欧姆“______”挡位置；当选用量程为的电流挡测量电流时，若表针也指于图示位置，则所测电流为______。

16. 某同学用伏安法测量由两节干电池串联组成的电池组的电动势和内电阻，所提供的器材有：

A．电压表：

B．电流表：

C．变阻器：（）

D．变阻器：（）

E．电阻箱：（）

F．开关和导线若干

（1）实验中电压表应选用的量程为______（选填“”或“”），电流表应选用的量程为______（选填“”或“”），变阻器应选用______（选填“”或“”）；

（2）根据实验要求在图甲的虚线框中画出实验电路图；

______

（3）调节滑动变阻器测得多组电压表和电流表的数据，根据数据画出图像如图乙所示，由图像知该电池组的电动势______，内电阻______。（结果均保留2位有效数字）

三、论述、计算题（共42分）

解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。

17. 如图所示，竖直放置的A、B与水平放置的C、D为两对正对的平行金属板，A、B两板间电势差为，C、D两板分别带正电和负电，两板间场强为，C、D两极板长均为。一质量为、电荷量为的带电粒子（不计重力）由静止开始经A、B加速后穿过C、D并发生偏转，最后打在荧光屏上。

（1）请判断粒子带正电还是带负电；

（2）求粒子离开B板时速度大小；

（3）求粒子刚穿过C、D时的竖直偏转位移y。

18. 真空中平面直角坐标系上的A、B、C三点构成等边三角形，边长。将电荷量均为的两个正点电荷分别固定在A、B两点，如图所示。已知静电力常量，求：

（1）两点电荷间库仑力的大小；

（2）C点电场强度大小。

19. 如图所示，电源的电动势，内阻，定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为，求：

（1）当滑动变阻器的阻值为最大值时，电路中的电流；

（2）当滑动变阻器的阻值为零时，电阻消耗的功率（结果保留2位有效数字）；

（3）说明当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？并求出最大功率值。

20. 如图所示，一个半径为的不导电薄球壳均匀带正电，电荷量为。它在球外某点产生场强的方向沿球心与此点的连线向外。将它在空间某点产生场强的大小用表示，则其电场强度在空间的分布可表示为：，其中为空间某点到球心的距离，为静电力常量。

（1）在如图所示球壳外的一点处放置一个带正电、电荷量为的试探电荷，已知点到球心的距离为，求：

a．试探电荷所受电场力的大小；

b．若将该试探电荷从点向远离球心的方向移动一段非常小的距离，求电势能的变化量（球壳上电荷的分布不会发生变化）。

（2）球壳表面上的电荷之间也有着相互作用的静电力，因而球壳自身就具有能量，称为静电能。已知半径为，电荷量为的均匀带电薄球壳，所具有的静电能的表达式为（以无穷远为电势零点）。

a．请分析并说明带正电球壳表面单位面积上电荷所受电场力的方向；

b．将球壳表面单位面积上电荷所受电场力的大小用表示，请根据电场力做功与电势能变化的关系，推导出。

参考答案

一、选择题：本题共14小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共42分）

1. 【答案】C

【解析】

【详解】A．接入电路后，两极电压为路端电压，若外电路正常工作，则路端电压小于电动势，故A错误；

B．干电池的电动势为1.5V，则干电池中非静电力将1C的正电荷从电池的负极移到正极做功为1.5J，而不是的时间，故B错误；

CD．干电池的电动势为1.5V，则电路中每通过1C的电荷量，电源把1.5J的化学能转化为电能，而不是1s内将1.5J的化学能转化为电能，故C正确，D错误。

故选C。

2. 【答案】D

【解析】

【详解】A．沿电场线电势降低，则C点电势最低，选项A错误；

B．电场线越密集场强越大，则B点的电场强度最大，选项B错误；

C．负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反，因此负点电荷放在点所受电场力沿A点的切线方向斜向下，选项C错误；

D．电场线越密集场强越大，因B点的电场强度比A大，所以同一点电荷放在点所受电场力比放在A点时大，选项D正确。

故选D

3. 【答案】C

【解析】

【详解】要改装成一个电压表，则必须要有分压电阻，所以应该将电流表和一个电阻串联，串联后总电压量程为5V，根据欧姆定律有

代入数据解得

故选C。

4. 【答案】A

【解析】

【详解】A．该位置的磁感应强度为

A正确；

B．若将电流撤去，该位置的磁感应强度不变，仍然等于0.1T，B错误；

C．若将通电导线跟磁场平行放置，导线所受安培力0，C错误；

D．若将长为2cm的通电导线跟磁场垂直放置，该导线所受安培力为

D错误。

故选A。

5. 【答案】A

【解析】

【详解】对小球受力分析，根据平衡关系可知

联立解得

故选A。

6. 【答案】D

【解析】

【详解】A．若小磁针正西方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针，由于同名磁极相互排斥，所以小磁针的N极向东偏转，故A错误；

B．若小磁针正西方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针，由于异名磁极相互吸引，所以小磁针的N极向西偏转，是有可能的，但不是一定，也可能是其他因素，故B错误；

C．放置于与小磁针在同一条延长线上的导线中通有了电流，产生的磁场是以该导线为圆心的同心圆，小磁针N极不会向西偏转，故C错误；

D．放置于小磁针正上方的导线中通有了方向自南向北的电流，则电流在小磁针出产生的磁场向西，可发现小磁针的N极向西偏转，故D正确。

故选D。

7. 【答案】C

【解析】

【详解】AB．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

AB错误；

CD．在时间内过导线横截面自由电子数为

C正确，D错误。

故选C。

8. 【答案】D

【解析】

【详解】AB．由右手螺旋定则可知，直导线在其右侧产生的磁场方向垂直纸面向里，且中电流减小，则原磁场磁感应强度减小，穿过线框中的磁通量减小，故AB错误；

C．由于原磁场磁感应强度减小，根据楞次定律可知线框感应电流产生的磁场阻碍原磁场磁通量的减小，故感应磁场的方向垂直纸面向里，根据右手螺旋定则可知，线框中感应电流的方向为顺时针，则边感应电流的方向为，故C错误；

D．根据感应电流的方向以及左手定则可知，磁感应强度方向垂直纸面向里，则边受到的安培力方向向上，故D正确。

故选D。

9. 【答案】B

【解析】

【详解】A C．该可变电容器是靠改变极板间针对面积来改变电容的。AC错误；

B．动片转过的角度和电容器的正对面积有特定函数关系，利用该电容器可制作测量角度的电容式传感器，B正确。

D．动片完全旋出时，正对面积最小，电容最小，完全旋入时，正对面积最小，电容最大。D错误。

故选B。

10. 【答案】D

【解析】

【详解】AD．电流产生的磁场对另一电流有磁场力的作用，根据安培定则及左手定则可得，同向电流相互吸引，A错误，D正确；

B．根据安培定则，产生的磁场在所在位置方向垂直纸面向外，B错误；

C．将、中的电流同时反向后，同理可知，两根导线仍相互吸引，C错误；

故选D。

11. 【答案】D

【解析】

【详解】AB．感应电动势

感应电流

金属棒以速度在磁场中匀速运动，所以感应电流大小不变。由右手定则，金属棒中的感应电流方向由b到a，AB错误；

C．金属棒所受的安培力的大小为

C错误；

D．金属棒两端的电压为

D正确。

故选D。

12. 【答案】D

【解析】

【详解】A．根据动能定理

故A错误；

B．重力做功为，则重力势能减小

故B错误；

C．静电力做功为，电势能减小

故C错误；

D．静电力做功为，克服空气阻力做功为，所以除重力外的合外力做功

1J-0.4J=0.6J

故D正确。

故选D。

13. 【答案】B

【解析】

【详解】A．当开关闭合，电路稳定后，线圈A中电流保持不变，穿过线圈B的磁通量不发生变化，电流计的指针不会偏转，故A错误；

B．开关闭合后，线圈插入或拔出，都会引起线圈B中磁通量变化，则都会引起电流计指针偏转，故B正确；

C．开关闭合后，若匀速移动滑动变阻器的滑片，线圈A中电流变化，穿过线圈B的磁通量发生变化，电流计的指针会偏转，故C错误；

D．由图可知，电流计与线圈组成回路，则该装置是用来探究线圈中感应电流产生条件的，故D错误。

故选B。

14. 【答案】C

【解析】

【详解】A．微粒a纸面内做匀速圆周运动，必有

所以a所受的电场力方向竖直向上，与电场强度方向相同，故a一定带正电，A错误；

B．微粒c向左做匀速直线运动，若c带正电，电场力竖直向上，左手定则判断洛伦兹力竖直向下，重力竖直向下，平衡条件得

若c带负电，电场力竖直向下，左手定则判断洛伦兹力竖直向上，重力竖直向下，平衡条件得

所以微粒c可以带正电也可以带负电，B错误；

C．微粒b向右做匀速直线运动，若b带负电，则电场力竖直向下，左手定则判断洛伦兹力竖直向下，重力竖直向下，故不可能受力平衡，故b一定带正电，平衡条件得

得

而，所以，C正确；

D．若c带正电，由可得，故；若c带负电，从中无法比较qE和mcg的大小，故ma与mc之间的大小也无法比较，D错误；

故选C。

二、实验题（共16分）

15. 【答案】    ①. 0.899##0.900##0.901    ②. 30    ③.     ④. 85

【解析】

【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数

（2）[2]根据欧姆表的读数规则，该电阻阻值为

[3] 当该电阻值正确读数的数据值是，而指针指在“30”，由

则挡位为“”挡；

[4]根据电流表读数规则，则所测电流为85。

16. 【答案】    ①     ②.     ③.     ④.     ⑤. 2.6    ⑥. 2.0

【解析】

【详解】（1）[1]电源为两节干电池串联组成，所以电源电动势为3V，则实验中电压表应选用的量程为。

[2]一节干电池的内阻大约为几欧姆，则电路中最大电流大约为1A，所以电流表应选用。

[3]根据题意可知，实验电路采用限流式控制电路，滑动变阻器不宜选用阻值太大的，所以滑动变阻器应选用。

（2）[4]由于干电池内阻较小，电压表的内阻较大，电压表分流引起的误差较小，所以电路中电流表应相对于电源外接法，滑动变阻器采用限流式控制电路，如图所示

（3）[5][6]由闭合电路的欧姆定律得

由图像可知，图像斜率的绝对值表示电源的内阻，纵截距表示电源电动势，则有

三、论述、计算题（共42分）

解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。

17. 【答案】（1）正电；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）C、D两板分别带正电和负电，场强方向竖直向下，而粒子向下偏转，受到的电场力向下，与场强方向相同，所以粒子带正电。

（2）粒子在加速电场中加速过程，由动能定理可得

解得

（3）粒子在偏转电场中做类平抛运动，由动力学知识可得

联立解得

18. 【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据库仑定律，可得

代入数据，可得

（2）两个正点电荷形成的电场在C点产生的场强大小相等，均为

则C点处的合场强大小为

联立，可得

19. 【答案】（1）；（2）；（3），

【解析】

【详解】（1）根据题意，由闭合回路欧姆定律可得，电路中的电流为

当滑动变阻器的阻值为最大值时，电路中的电流为

（2）当滑动变阻器的阻值为零时，电路中的电流为

由公式可得，电阻消耗的功率为

（3）根据题意，由公式可得，电源的输出功率为

可知，当

时，电源的输出功率最大，即

可得

解得

此时，电路中的电流为

最大输出功率为

20. 【答案】（1）a．；b．；（2）a．沿着球心到该面积中心的连线方向上；b．见解析。

【解析】

【详解】（1）a．试探电荷所受电场力的大小为

b．试探电荷移动一段非常小的距离，可认为电场力没有变化，则电势能的变化量

（2）a．球壳表面上任一无限小处的电荷可以看做点电荷，以该点电荷与球心的连线为对称轴，则球壳表面上的其他任意电荷都有其对称电荷；所以该点电荷受到其他电荷的所有静电斥力也是关于该对称轴完全对称的，根据力的合成可知，该点电荷受到的总的静电斥力沿着球心到该点电荷的连线方向。则带正电球壳表面单位面积上电荷所受电场力的方向沿着球心到该面积中心的连线方向上。

b．球壳表面积为

所以球壳表面单位面积上电荷的电势能为

单位面积上电荷所受电场力用表示，设电荷沿着与球心的连线方向远离球心发生了一段极小的位移，则根据电场力做功与电势能变化的关系可得

整理可得

当趋近于零时，上式即简化为