2021-2022学年四川省广安市高二上学期期末物理试题 （解析版）

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广安市2021年秋季高二期末试题

物理

本卷分为第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分，共100分，考试时间为100分钟。

注意事项：

1．考生务必将自己的姓名、座位号准确填写在答题卡相应位置上。

2．答第I卷时，每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再涂选其它答案；答第II卷时，直接在答题卡上作答。答在试题卷上无效。

3．考试结束后，只交答题卡。

第I卷（选择题）

一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。

1. 下列说法中正确的是（　　）

A. 电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零

B. 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零

C. 把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱

D. 把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受到的磁场力与该段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．电荷在电场中一定受到电场力的作用，故电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零，A正确；

B．通电导线在磁场中不一定受到磁场力的作用，当导线与磁场方向平行时，导线所受磁场力总为零，但该处的磁感应强度不为零，B错误；

CD．对于电场强度，它等于试探电荷受到电场力与所带电荷量的比值；对于磁感应强度，它等于垂直磁场方向放置的通电导线所受的磁场力与该段通电导线的长度和电流的乘积的比值，C正确，D错误。

故选AC。

2. 如图，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（　　）

A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向纸内偏转 D. 向纸外偏转

【答案】B

【解析】

【详解】根据安培定则可知，通电长直导线在阴极射线管处的磁场方向垂直纸面向外，由图可知电子束运动方向由右向左，根据左手定则可知电子束受到的洛伦兹力方向向下，所以向下偏转。

故选B。

3. 如图所示，两条不等长的细线一端拴在同一点，另一端分别拴两个带同种电荷的小球，电荷量分别是q1、q2，质量分别为m1、m2，当两小球处于同一水平面时恰好静止，且α>β，则造成α、β不相等的原因是（　　）

A. m1<m2 B. m1>m2

C. q1<q2 D. q1>q2

【答案】A

【解析】

【详解】AB．对两带电小球分别进行受力分析如下图，根据平衡条件有

两者之间库仑力F大小相等，因α>β，所以m1<m2，故A正确，B错误；

CD．电荷量q1、q2无论哪个大，两者之间库仑力F大小都相等，故C、D错误。

故选A。

4. 两根材料相同的均匀导线和，长为，长为，串联在电路中时沿长度方向的电势随位置变化的规律如图所示，则导线和的横截面积之比为（　　）

A. 1：9 B. 9：1 C. 1：4 D. 4：1

【答案】A

【解析】

【详解】由图像可知ab两段导线两端的电压之比为

Ua：Ub=6：2=3：1

可知电阻之比为

Ra：Rb=3：1

根据

可得

则

故选A。

5. 如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线、，分别通以和方向相同的电流，两导线构成的平面内有一点，到两导线的距离相等。下列说法正确的是（　　）

A. 导线受到的安培力为导线所受安培力的1.25倍

B. 两导线所受的安培力大小相等，表现为相互排斥的作用

C. 移走导线前后，点的磁感应强度方向不变

D. 在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置

【答案】D

【解析】

【详解】AB．两导线受到的安培力是相互作用力，所以大小相等，同向电流时，根据安培定则和左手定则判断可知，两导线表现为相互吸引的作用，故AB错误；

C．根据安培定则，a、b中的电流在p点产生的磁场感应强度方向相反，移走导线b前，b的电流较大，则p点磁场方向与b产生磁场方向相同，垂直纸面向里，移走b后，导线a在p点产生的磁场方向垂直纸面向外，故C错误；

D．因直线电流产生的磁场的磁感线是以直线电流为圆心的同心圆，故在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场方向均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，故D正确。

故选D。

6. 图示为平行板电容器的两极板通过导线与控制电路连接（控制电路未画出），下极板接地，在两极板间的位置固定一带正电的电荷，下列描述正确的是（　　）

A. 若保持电容器的带电量不变，仅增大两板间的距离，位置固定电荷所受电场力增大

B. 若保持电容器的带电量不变，仅减小两板间的正对面积，位置固定电荷的电势能减小

C. 若保持两极板间的电压不变，仅增大两板间的距离，位置固定电荷所受电场力减小

D. 若保持两极板间的电压不变，仅减小两板间的正对面积，位置固定电荷的电势能增大

【答案】C

【解析】

【详解】A. 若保持电容器的带电量不变，仅增大两板间的距离，根据

而

解得

所以极板间电场强度不变，位置固定电荷所受电场力不变，故A错误；

B．若保持电容器的带电量不变，仅减小两板间的正对面积，则电容C减小，U增大，则场强E增大，位置的电势升高，根据

可知位置固定电荷电势能将增大，故B错误；

C．若保持两极板间的电压不变，仅增大两板间的距离，板间电场强度将减小，位置固定电荷所受电场力减小，故C正确；

D．若保持两极板间的电压不变，仅减小两板间的正对面积，场强不变，位置的电势不变，则位置固定电荷的电势能将不变，故D错误。

故选C。

7. 如图所示，边长为l的单匝正方形线圈放在光滑水平面上，其有一半处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。第一次保持磁场不变，使线圈在水平向右的拉力作用下，以恒定速度v向右运动；第二次保持线圈不动，使磁感应强度大小发生变化。若线圈的总电阻为R，则有（  ）

A. 若要使两次产生的感应电流方向相同，则第二次时磁感应强度大小必须逐渐增大

B. 若要使两次产生的感应电流大小相同，则第二次时磁感应强度大小随时间必须均匀变化，且变化率

C. 第一次时，在线圈离开磁场的过程中，水平拉力做的功为

D. 第一次时，在线圈离开磁场的过程中，通过线圈某一横截面的电荷量为

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据右手定则可知，第一次时线框中的感应电流方向顺时针方向；若要使两次产生的感应电流方向相同，根据楞次定律，则第二次时磁感应强度大小必须逐渐减小，故A错误；

B．根据切割感应电动势公式及闭合电路欧姆定律可得第一次时感应电流大小：

若要使两次产生的感应强度电流大小相同，根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律则有：

则第二次时磁感应强度大小随时间必须均匀变化，且变化率为：

故B正确；

C．第一次时，在线圈离开磁场的过程中，水平拉力做的功为：

故C错误；

D．第一次时，在线圈离开磁场的过程中，通过线圈某一横截面的电荷量为：

故D错误；

故选B。

8. 如图所示，圆形区域和正方形区域存在着磁感应强度相同匀强磁场，圆的直径等于正方形的边长，两个电子分别以相同的速度飞入两个磁场区域，速度方向均与磁场方向垂直，进入圆形磁场区域的电子速度方向指向圆心，进入正方形磁场区域的电子速度方向沿一边的中垂线，则下面判断正确的是（　　）

A. 两电子在两磁场中运动时轨道半径可能不相同

B. 电子在正方形磁场中运动的轨迹可能更长

C. 进入圆形磁场区域的电子一定先飞离磁场

D. 电子在正方形磁场中的偏转角度一定更大

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据洛伦兹力提供向心力得

解得

两过程电子速度v相同，所以半径相同，故A错误；

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

由图轨迹1、3可以看出，电子在正方形磁场中的运动轨迹可能更长，故B正确；

CD．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°故CD错误。

故选B。

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，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 广元市某届科创大赛中，一学生设计的电磁弹射装置的简化模型如图所示，线圈固定在水平放置的光滑绝缘杆上，将金属环放在线圈左侧。闭合开关时金属环被弹射出去，则（　　）

A. 从右向左看，金属环中感应电流沿顺时针方向

B. 将电源正负极调换，闭合开关时金属环将向右靠近线圈

C. 将金属环放置在线圈右侧，闭合开关时金属环将向右弹射出去

D. 金属环不闭合，则闭合开关时金属环依然会产生感应电动势

【答案】CD

【解析】

【详解】A．闭合开关后，由右手定则可知螺线管的左边为N极，故穿过圆环的磁场方向向左，由于圆环中磁通量变大，由楞次定律可知，圆环中感应电流的磁场方向向右，故从右向左看，圆环中电流方向为逆时针，故A错误；

B．将电源正负极对调，闭合开关时，圆环中的磁通量仍然增加，由楞次定律可知，圆环仍然向左运动，故B错误；

C．金属环放置在右侧时，闭合开关，圆环中磁通量增加，由楞次定律可知，它将向右运动，故C正确；

D．金属环不闭合，磁通量变化时仍会产生感应电动势，但是没有感应电流，故D正确；

故选CD

10. 如图所示天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为，共匝，线圈下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面，当线圈中通有电流时（方向如图），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，右边再加上质量为的砝码后，天平重新平衡，重力加速度取。由此可知（　　）

A. 磁场方向垂直纸面向里

B. 磁场方向垂直纸面向外

C. 磁感应强度的大小为

D. 仅使磁场反向和仅使电流反向等效

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，可知电流反向时安培力变为向上，则由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，选项A正确，B错误；

C．由题意可知，当开始时安培力向下，则

电流反向后

解得

选项C错误；

D．根据左手定则可知，仅使磁场反向和仅使电流反向等效，选项D正确。

故选AD。

11. 如图所示，平面内直线和垂直相交于点，、关于点对称，、也关于点对称，是的中点，是的中点，且，下列说法正确的是（　　）

A. 若将电荷量为的点电荷放置在点，则、、、四点场强相同

B. 若将电荷量为和的点电荷分别放置在点和点，则电势

C. 若在点和点各放置一个等量同种正点电荷，将一电子从点由静止释放，电子将在间做往返运动

D. 若空间存在一平行于所在平面的匀强电场，且、、三点的电势分别为、、，则匀强电场的场强大小为

【答案】BCD

【解析】

【详解】A. 若将电荷量为的点电荷放置在点，则、、、四点场强大小相同，方向不同，故A错误；

B．若将电荷量为和的点电荷分别放置在点和点，根据等量异种点电荷的中垂线电势为零，A更靠近正点电荷，B更靠近负点电荷，所以电势，故B正确；

C．若在点和点各放置一个等量同种正点电荷，关于中点O对称的两点场强等大反向，所以电子在O间受力与OD间受力具有对称性，所以将一电子从点由静止释放，电子将在间做往返运动，故C正确；

D．若空间存在一平行于所在平面的匀强电场，且A、、三点的电势分别为、、， 在匀强电场中沿任意方向电势降落是均匀的，可知将AB间的电势降分成4 等份，则 ，，所以MC为等势线，作出垂线可得电场线的方向，如图

由此可得电场强度大小为

故D正确。

故选BCD。

12. 如图所示电路，电流表和电压表视为理想电表，闭合开关，电路稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动一段距离，下列说法正确的是（　　）

A. 的示数增大，的示数减小

B. 的示数增大，的示数减小

C. 灯泡变亮

D. 若、示数变化量的绝对值分别为、，则不变

【答案】AD

【解析】

【详解】AB. 将滑动变阻器的滑片向右滑动一段距离，的阻值增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流I减小，则内电压减小，路端电压U2增大，所以的示数减小，的示数增大，根据

可知I减小，U2增大，阻值不变，所以U1增大，的示数增大，又根据

可知U1增大，阻值不变，所以I1增大，的示数增大，故A正确，B错误；

C．根据

因为总电流I减小，I1增大，所以路过灯泡的电流IL减小，所以灯泡变暗，故C错误；

D．根据

可知

所以不变，故D正确。

故选AD。

第II卷（非选择题）

三、填空题：共16分

13. 如图为一简易多用电表的内部电路图，其包含量程的电流表、量程的电压表和欧姆表，共三个选择挡位。已知灵敏电流计的内阻、满偏电流，多用表内部电池电动势为、内阻为。

（1）用作量程的电压表使用时，选择开关应拨到挡位________（选填“1”、“2”、“3”）；

（2）图中________（计算结果保留2位有效数字）；

（3）用作欧姆表使用时，选择开关拨到欧姆表对应的挡位。接入待测电阻前，应先将两表笔短接，调节电阻挡调零旋钮，使指针指到表盘________（选填“左端”或“右端”）零刻度线处。调好后，将两表笔与待测电阻两端接触，进行测量。

【答案】    ①. 3    ②. 1.1    ③. 右端

【解析】

【详解】（1）[1]将灵敏电流计改装为电压表应串联一个电阻，所以选择开关应拨到挡位3；

（2）[2]根据欧姆定律得

代入数据解得

（3）[3] 用作欧姆表使用时，选择开关拨到欧姆表对应的挡位。接入待测电阻前，应先将两表笔短接，调节电阻挡调零旋钮，使指针指到表盘右端零刻度线处。调好后，将两表笔与待测电阻两端接触，进行测量。

14. 现需要测量一节干电池的电动势和内阻

（1）实验室有以下器材可供选择：

A．待测干电池1节；

B．滑动变阻器；                        C．滑动变阻器；

D．电压表（，内阻约为）；            E．电压表（，内阻约为）；

F．电流表（，内阻约为）；            G．开关、导线若干．

其中滑动变阻器应选________，电压表应选________．（只填器材前的序号）

（2）根据左边虚线框中画出的电路图，在右边虚线框中将实物器材连接完整_______。

（3）按（2）中的方案进行测量，改变滑动变阻器的阻值，记录多次电流表和电压表的读数。实验数据如下表所示，并根据这些数据在下图中画出了图线。

根据图线可求得被测电池的电动势 ________ ，内电阻 ________ （结果均保留三位有效数字），测量值与真实值比较，________（选填：“＜”、“=”或“＞”）。

【答案】    ①. B    ②. D    ③.     ④. 1.48～1.51    ⑤. 1.30～1.50    ⑥. ＜

【解析】

【详解】（1）[1][2]为了方便调节，则滑动变阻器应选B；因为测量1节干电池的电动势，则电压表应选D即可；

（2）[3]实物器材连接如图；

（3）[4][5]根据图线可求得被测电池的电动势

E=1.50V

内电阻

[6]该电路由于电压表的分流作用而产生系统误差，实际上内阻的测量值是电压表内阻与电源内阻并联后的阻值，则实际测量值与真实值比较

＜

四、解答题：共36分，需写出必要的文字说明和基本原理表达式。

15. 如图所示，一水平导轨间距为，左端通过导线与一直流电源连接。空间存在方向与导轨平面成角斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为。一质量为的金属杆垂直于水平导轨放置，且与导轨接触良好，当通过金属杆的电流为时，金属杆静止且紧压在水平导轨上，已知重力加速度为。求：水平导轨对金属杆的摩擦力大小和支持力大小。

【答案】，

【解析】

【详解】对金属杆受力分析，根据平衡条件有

16. 如图甲所示，边长为的正方形导体框水平固定在磁感应强度大小、方向水平向右的匀强磁场中。导体框上连接有一阻值的定值电阻（其余电阻不计）。在导体框左侧有一匝的导线圈，线圈的横截面积、电阻，通过导线和开关与导体框相连，线圈处在沿其轴线方向、磁感应强度为的磁场中，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示，不考虑磁场对导体框的影响。从时刻起闭合开关，求：

（1）时边所受安培力的大小；

（2）0.25s内电阻中产生的焦耳热。

【答案】（1）0.2N；（2）2.7J

【解析】

【详解】（1）由法拉第电磁感应定律得

代入数据得

由闭合电路的欧姆定律得

边所受安培力的大小

得

（2）由法拉第电磁感应定律得

由闭合电路的欧姆定律得

代入数据得

17. 在竖直面内有一水平向右的匀强电场，为电场中的一条直线，与竖直方向夹角为。一质量为、带负电的小球以一定的初动能从点沿直线斜向上运动，运动到最高点的过程中电势能增加了，运动过程中空气阻力大小恒定，重力加速度取。（，）求：

（1）小球所受电场力的大小；

（2）点到最高点的距离；

（3）小球返回点时动能。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）据题意可知电场力与重力的合力方向沿直线方向，则

（2）设从点到最高点的水平位移大小为，则

解得

设从点到最高点的距离为，则

解得

（3）设电场力与重力的合力为，则

解得

据动能定理有

解得

从点到最高点再返回点的过程，据动能定理有

解得

18. 如图所示，在直角坐标系xOy平面的第I象限内有沿轴负方向的匀强电场，第IV象限有一边长为的正方形磁场区域，边与轴重合，的坐标为，磁场方向垂直于xOy平面向外。一质量为、电荷量为的粒子，从轴的点，以大小为的速度沿轴正方向射入电场，通过电场后从点进入磁场，然后从点离开磁场，不计粒子的重力。求：

（1）电场强度的大小；

（2）区域内磁场磁感应强度的大小；

（3）如果在第II和第III象限还存在一个垂直于xOy平面的匀强磁场，分布在图中虚线左侧区域，虚线与轴交点的坐标为，粒子进入虚线左侧磁场运动一段时间，从虚线上的某点离开磁场后恰能沿水平方向通过点再次进入第I象限内的匀强电场，求虚线左侧磁场的磁感应强度的大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设带电粒子在电场中运动的时间为，加速度为

方向上

方向上

又

解得

（2）如图，粒子从电场进入正方形磁场区域时，其速度为，与轴正方向夹角为，

解得

设带电粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为，由几何知识知

又

解得

（3）如图，粒子从点进入虚线左侧磁场区域做匀速圆周运动，设半径为，离开该磁场区域时，速度沿轴正方向，根据几何关系

又

解得