2021北京西城高二（上）期末物理（教师版）

2021北京西城高二（上）期末

物    理

2021.1

本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案写在答题卡上，在试卷上作答无效。

一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。）

1．磁场中某一点磁感应强度的方向与

A．小磁针S极在该点所受磁场力的方向一致

B．运动的正点电荷在该点所受磁场力的方向垂直

C．一小段通电直导线在该点所受磁场力的方向一致

D．正点电荷在该点运动的速度方向垂直

2．如图， A、B 为一对等量同种电荷连线上的两点 （其中 B 为中点），C 为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为 q 的负点电荷自 A 沿直线移到 B 再沿直线移到 C，则该电荷的电势能的变化情况是

A．先增大后减小   B．一直减小

C．先减小后增大         D．一直增大

3．下列关于电磁波和能量量子化的说法正确的是

A．量子的频率越高，其能量越大

B．法拉第最先预言了电磁波的存在

C．微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的波长顺序由短到长

D．从距离地面340km的天宫一号空间站发送信号到地面接收站，至少需要103s

4．用如图甲所示的装置观察电容器的充、放电现象，图中用电流表符号表示电流传感器。单刀双掷开关S原来跟2相接，现开关改接1，电流传感器所得I-t图像如图乙所示。待充电完成后，开关接到2，则电流传感器得到的I-t图应是

              A                         B                            C                                 D

5．在如图所示的U-I图像中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻元件的电压与电流的关系。现用该电源直接与元件连接成闭合电路。则此时

A．电源将其它能转化为电能的功率为18W

B．该元件的电阻为2Ω

C．该元件发热功率为6W

D．电源外电路与内电路消耗功率之比为2:3

6．要测绘一个3.8V灯泡L的伏安特性曲线，选用了电池组（电动势为4 V，内阻约为0.04Ω）、电流表（量程0～0.6 A，内阻约0.3Ω）、电压表（量程0～5 V，内阻约5kΩ）、开关、导线和滑动变阻器（阻值范围0～10Ω）。为了安全、准确地完成实验，应该选用的电路图为

7．两个完全相同的电热器分别通以图甲、乙所示的交变电流。两电热器的电功率之比为

A． 1:      B． 5∶4         C．3∶4        D．3∶2  

8. 如图是一个双量程的电流表，使用A、B两个端点时量程为0~1A；使用A、C两个端点时量程为0~0.1A。已知表头的内阻 Rg为500 Ω，满偏电流 Ig 为1mA，则

A．R1≈45Ω  

B．R2≈50Ω

C．R1=10R2  

D．R2=9R1 

9．我国新能源电动汽车和5G的普及，都需要大量的电力支持。设我国东部省份新增电动汽车400万辆，其中1/16的车处于充电状态，平均每个充电桩40千瓦；5G基站的数量是500万个，一个5G基站需要4千瓦的供电。利用西电东送的战略，把西部以清洁能源为主所发的电，采用800kV特高压直流输电，送到东部省份，输电电阻为1Ω。则既要满足新增电动车充电需求又要满足5G基站供电需求，发电厂所发电的总功率中，消耗在输电导线上的电功率约为

A.10万千瓦        B.140万千瓦         C.2000万千瓦         D.3000万千瓦

1.  0.5m    1.2m 
2.  1.6m    2.0m

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有一个或多个选项是符合题意的，全部选对得4分，选对但不全得2分，错选不得分。）

11．如图，取一对不带电的，有绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触。把带正电荷的物体C移近导体A，会发现两端的金属箔均张开。然后先手持绝缘柱把导体A和B分开，再移开C。移开C之后，下列说法正确的是

A．A带正电，B带负电

B．A带负电，B带正电

C．A、B上的金属箔片完全闭合

D．A、B上的金属箔片仍张开一定角度

12. 如下左图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。则

A．当开关S突然闭合时，A灯泡马上亮，B灯泡逐渐亮

B．当开关S突然闭合时，A、B灯泡均马上亮，之后B灯泡逐渐熄灭，A灯泡变得更亮

C．当开关S由闭合变为断开时，A灯泡逐渐熄灭，B灯泡闪亮之后再熄灭

D．当开关S由闭合变为断开时，A灯泡马上熄灭，B灯泡闪亮之后再熄灭

13．如上右图所示，用条形磁铁的磁极靠近铝环，下列关于电磁感应现象的说法正确的是

A．N极靠近闭合的铝环A，环A被排斥，环A中有逆时针方向的电流

B．N极靠近断开的铝环B，环B不动，但环B中有逆时针方向的感生电场

C．S极靠近闭合的铝环A，环A被吸引，环A中有顺时针方向的电流

D．S极靠近断开的铝环B，环B被吸引，环B中有顺时针方向的感生电场

14. 如图，一个静止的电子（电荷量大小为e，质量为m）经电压为U1的电场加速后，沿平行于板面方向进入A、B两极板间的匀强电场，两极板的长度为l，相距为d，极板间的电压为U2。电子射出电场时速率为v，电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离为y。则下列判断正确的是

A．

B．

C．

D．

三、实验题（本题共2小题，共20分。）

15．（1）用图1所示的多用电表测量一个阻值约为2kΩ的电阻，要用到图中三个部件K、S和T。请根据下列步骤完成电阻测量：

①旋动部件________（填字母“K”、“S”或“T”），使指针对准电流的“0”刻线。

②将选择开关旋转到“Ω”挡×100的位置。

③将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，旋动部件________（填字母“K”、“S”或“T”），使电表指针对准电阻的________。（填“0刻线”或“刻线”）

④将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触，若多用电表读数如图2所示，该电阻的阻值为________Ω。

⑤测量完毕，将选择开关旋转到OFF位置。

（2）如图3所示，H是一根表面均匀地镀有很薄的电阻膜的长陶瓷管(其长度L约为50cm，直径D约为10cm)。镀膜材料的电阻率ρ已知，管的两端有导电箍MN。若只给你米尺、电压表、电流表、电源E、阻值较大的滑动变阻器R，和开关S及若干导线，请依下列设计完成膜层厚度d的测定：

①实验中应测定的物理量是________。

②用符号画出测量电路图。

③计算膜层厚度的公式是________。

④为了检验测量结果，如图4再用螺旋测微器测量金属膜的厚度为________mm。

16．用如图所示电路测一个充电宝在电量100%时的电动势E和内电阻r，测量数据如下表：

（1）在U-I图中画出五组实验数据所对应的坐标点，请根据这些点做出U-I图线，并由图线求出：E＝________V，r＝________Ω。（结果保留两位小数）

（2）某位同学在做实验过程中，当滑动变阻器滑片在某一位置时，电压表读数为U1，电流表读数为I1；当把滑片移动到另一位置时，电压表和电流表读数分别为U2和I2。由此两组数据可得充电宝的电动势为E＝________。

（3）第（1）题中用图像处理多组测量数据求得结果的方案甲，与第（2）题中用两组数据代入方程求得结果的方案乙相比较，方案________可以减小偶然误差。

四、论述、计算题（本题共4小题，共34分。）

解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。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.（8分）有一个密封盒，其表面有一灯泡L与一可变电阻器R。为了探究密封盒里灯泡L和可变电阻R是如何连接的，小明首先选用了内阻可忽略的3V的低压电源，连接了如图所示的电路，闭合开关，灯泡L发光；他将可变电阻器的电阻R增大，观察电流表示数及灯泡亮度，结果记录在下表中。

（1）请判断盒中的R与L是如何连接的，并说明理由；利用表中的数据，求灯泡的电阻值。

（2）将两个1.5V的旧电池串联来代替低压电源，进行同样的实验。发现当R增大时，灯泡的亮度会发生变化，请解释这一现象。

18.（6分）如图所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕竖直固定轴OO′以角速度ω匀速转动。从MN边与磁场方向的夹角为30°时开始计时：

（1）在下图中画出0时刻，沿固定轴OO′从上向下看线框的俯视图，并标出电流方向。

（2）求经过时间t，线框中产生的感应电动势瞬时值表达式。
 

19．（10分）对物理现象、概念、规律的描述可以采用多个方法，比如文字描述、公式法、图示法、图像法等。

（1）请根据电场强度的定义和库仑定律推导出电荷量为Q的点电荷在与之相距x处电场强度表达式。在图1中用有向线段画出点电荷的电场线的大致分布，并用虚线画出等势面的大致分布。

（2）如图2，以产生匀强电场的电容器正极板所在位置为O点，建立x轴；取向右为E的正方向，正极板的电势为零，在图3中分别完成E-x图、φ-x图，用图线表示电场强度E、电势φ沿x轴(x>0)的变化情况。

20．（10分）如图，一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电量为e。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v。将导线放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，且电流方向与B垂直。导线所受安培力大小为，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为，推导=。

2021北京西城高二（上）期末物理

参考答案

一、单项选择题（每小题3分，共30分。）

二、多项选择题（每小题4分，共16分。全部选对得4分，选对但不全得2分，错选不得分。）

三、实验题（除15题（2）①空、16题（1）图外，其余每空或每图1分，共20分。）

15．（1）①S           ③T；  0刻线             ④1.9×103

（2）①L、D、U、I（4分）

②见图 

③d＝

④0.671

16．（1）见图（5分）；5.07；  0.11   （2）      （3）甲

四、论述、计算题（本题共4小题，共34分。）

17．（1）灯泡L发光，电流表示数随可变电阻R改变而变化，说明L与R既没有断路也没有短路，它们不是串联就是并联；假设L与R串联，则L亮度应随R改变而变化，但L亮度实际不变，可判断L与R是并联。由于低压电源内阻可忽略，路端电压U=E；并联电路有 代入数据解得RL = 10Ω     （4分）

（2）当R增大时，外电路电阻增大；电池有内阻，根据闭合电路欧姆定律，路端电压也增大；则并联的L两端电压增大，灯泡亮度发生变化。   （4分）             

18．（1）见图             （2分）    

（2）0时刻，线框中产生的感应电动势瞬时值e0=BSωcos30°

经过时间t，线框中产生的感应电动势瞬时值表达式e=BSωcos(30°+ωt)（4分）

19．（1）在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷。

根据库仑定律检验电荷受到的电场力；

根据电场强度的定义得（4分）

电场线、等势面的大致分布见右图（2分）

（2）见下图（4分）

20．设时间内通过导体横截面的电量为，有（2分）

每个自由电子所受的洛伦兹力         （2分）

设导体中共有N个自由电子         （2分）

导体内自由电子所受洛伦兹力大小的总和      （2分）

由安培力公式，有       得        （2分）