2021-2022学年江西省抚州市高二（上）期末物理试卷（B卷）（含答案解析）

2021-2022学年江西省抚州市高二（上）期末物理试卷（B卷）

1.     下列说法正确的是(    )

A. 点电荷在电场中某点受到的电场力方向一定与该处的电场强度方向相同
B. 电场中某点的场强为零，则试探电荷在该点的电势能一定为零
C. 地球周围的地磁场是一种客观存在的物质
D. 运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力

2.     如图所示，一等腰梯形ABCD平行于电场线放在匀强电场中，，。现将一个电荷从A点沿AB移到B点电场力不做功，已知A点电势为，D点电势为4V，则C点电势为(    )

A. 1V B. 2V C. 3V D. 4V

3.     如图所示电路，电源内阻不可忽略，开关S闭合后，在变阻器的滑动端向下滑动的过程中(    )

A. 电压表与电流表的示数都减小 B. 电压表与电流表的示数都增大
C. 电压表的示数增大，电流表的示数减小 D. 电压表的示数减小，电流表的示数增大

4.     如图所示，固定在竖直平面内的边长为l的菱形线框MNPQ及其水平对角线NQ是由完全相同的金属棒连接而成的，该空间内存在方向垂直于竖直面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，线框的顶点M、P通过导线与直流电源的正、负极相连，如果通过MN导体棒的电流强度为I，则(    )

A. 导体棒MQ和QP受到的安培力的合力大小为2BIl，方向水平向右
B. 菱形MNPQ线框受到的安培力的合力大小为0
C. 导体棒NP和QP受到的安培力的合力大小为，方向竖直向上
D. 对角线NQ导体棒受到的安培力大小为0

5.     如图甲所示，将一带正电的小球从直线电场线上的A点由静止释放，小球仅在电场力作用下沿直线从A点运动到B点、B间距为，到达B点时的速度大小为，其图像如图乙所示。已知小球质量为m、电荷量为q，下列说法中正确的是(    )

A. A点电场强度大于B点电场强度 B. A点电势低于B点电势
C. A点电场强度大小为 D. A、B两点的电势差大小为

6.     如图甲所示，两匀强磁场和的方向均垂直纸面向里，其边界与固定的金属线圈的直径MN重合，磁感应强度和随时间t的变化规律分别如图乙中的直线a和b所示。下列说法正确的是(    )

A. 时刻金属线圈中无感应电流
B. 时间内金属线圈中的感应电流沿逆时针方向
C. 时间内金属线圈受到向左的安培力
D. 时间内金属线圈始终受到向右的安培力

7.     如图甲所示，两个带电小球P、可视为质点通过两段长度均为的轻质绝缘细绳悬挂在O点，P、Q静止时两细绳的夹角为，过O点的竖直线恰为两细绳夹角的角平分线。图乙为P、Q两小球间静电力大小与两小球间距离的平方的关系图线，图中数据为已知量，则(    )

A. 小球P、Q带等量异种电荷
B. 小球P、Q质量之比：：1
C. 两段细绳的拉力大小均为2a
D. 小球P、Q所带电荷量乘积的绝对值等于ab

8.     如图所示的电路中，平行板电容器A、B极板水平放置，下极板固定，电阻R的下端接地，P点为A、B极板之间的一固定点。开关S闭合，待电路稳定后，仅将A板向上平移一小段距离，则下列说法正确的(    )

A. 电容器的电容增大
B. 在A板上移的过程中，电容器的带电量增大
C. A、B两极板间的电场强度不变
D. 当电路稳定时，与原来相比较，P点电势降低了
 

9.     如图所示，电源电动势，内阻，直流电动机M的线圈电阻，闭合开关S，当电阻箱的电阻调节为时，理想电压表的示数为5V，且电动机恰好正常工作，则(    )

A. 电源两端的电压为5V B. 电动机的额定电压为8V
C. 电动机线圈的发热功率为4W D. 电动机输出的机械功率为10W

10. 如图所示，固定平行导轨间有磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为l且足够长，左端接阻值为R的定值电阻，导轨电阻不计。现有一长为2l的金属棒垂直放在导轨上，在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以角速度转过的过程中金属棒与导轨接触时接触良好，电阻不计(    )

A. 始终有电流通过电阻R且电流方向由a到b
B. 金属棒转动时产生的感应电动势最大为
C. 通过定值电阻的最大电流为
D. 通过定值电阻的电荷量为

11. 在某静电场中建立x坐标轴，一带电量为的粒子只在电场力作用下，从原点O沿x轴正方向运动，粒子的电势能随坐标x的变化关系如图所示，已知粒子到达处时速度为0。则在的运动过程中(    )

A. 粒子在原点O处一定具有初速度 B. 粒子在电场中运动的加速度恒定
C. 处的电势与原点处的相等 D. 粒子在处的动能为

12. 医用回旋加速器示意图如图所示，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核和氦核。下列说法中正确的是(    )

A. 它们的最大速度相等
B. 它们的最大动能相等
C. 两次所接高频电源的频率相同
D. 粒子通过回旋加速器获得的最大动能与高频电源的电压大小无关

13. 在“测定金属的电阻率”实验中，部分实验步骤如下：
    用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数为______mm；
    按图乙所示的电路图测量金属丝的电阻，图中为定值电阻的阻值，电流表和的内阻分别为、，测量中当和的示数分别为、时，金属丝电阻的表达式为______；
    金属丝的直径和长度分别用d、L表示，则其电阻率的表达式为______。

14. 某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻，除了待测电池外，从实验室还找到以下器材：
    A.灵敏电流计满偏电流为10mA，内阻为；
    B.定值电阻；
    C.定值电阻；
    D.电阻箱；
    E.开关、导线若干。
    由于电流表量程偏小，需改装成量程较大的电流表，则应将灵敏电流计G与定值电阻______填“串联”或“并联”，如果改装成满偏电流为60mA的电流表A，需选用的定值电阻为______填器材前的序号。
    用改装并重新刻度的电流表A对电池的电动势及内阻进行测量，电路图如图甲所示，请根据电路图甲用笔画线代替导线连接图乙所示实物电路。
    
    改变电阻箱接入电路的阻值R，记录对应的电流表示数I，根据实验数据，画出图线如图丙所示，根据图线可得电池的电动势______V，内阻______。结果均保留3位有效数字
15. 示波管的结构模型示意图如图所示，灯丝K可发出初速度为零的电子，电子经灯丝与A板之间的电压加速后，从A板中心孔沿中心线方向垂直于电场方向射入偏转电压为的偏转电场M、N之间，已知M、N两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m、电荷量为e的电子受到的重力及电子之间的相互作用力均可忽略。
    求电子进入偏转电场时的速度大小；
    若将电荷在示波管中射出偏转电场时的偏移量h与偏转电压的比值定义为示波管灵敏度，求该示波管的灵敏度D。
16. 如图所示，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里、宽度为3d的有界匀强磁场，磁场边界CD、EF足够长且相互平行。在CD上放置一个放射源，ab是放射源的窗口，长度为d。放射源窗口的每点都不断地沿纸面内各个方向向磁场内射出质量为m、电荷量为q的带正电荷的粒子，已知粒子射出的初速度大小为，不计粒子重力及粒子间的相互作用。求：
    粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期；
    粒子从磁场上边界EF上射出的范围的长度。

17. 如图所示，间距为l的光滑平行金属导轨M、N固定在水平面上，导轨处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的范围足够大的匀强磁场中，导轨左端连有阻值为2r的定值电阻，长度也为l、质量为m、电阻为r的金属棒垂直于导轨水平放置。某时刻开始，金属棒在水平向右的恒力F作用下由静止从位置开始运动，当金属棒到达虚线位置时，速度大小变为v，此过程中金属棒上产生的焦耳热为。金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，重力加速度为g。求：
    与间的距离s；
    金属棒从到的过程中通过金属棒的电荷量q以及该过程所需的时间t。

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：A、正的点电荷在电场中某点受到的电场力方向一定与该处的电场强度方向相同，负电荷受力方向与电场强度的方向相反，故A错误；
B、试探电荷的电势能大小与电场强度的大小无关，电场中某点的场强为零，但是该点的电势不一定为零，则试探电荷在该点的电势能不一定为零，故B错误；
C、地球周围的地磁场是一种客观存在的物质，故C正确；
D、运动电荷若速度方向与磁场方向平行，则在磁场中不受洛伦兹力，故D错误。
故选：C。
电场强度的方向与正试探电荷在该点所受的静电力方向相同，与负电荷受力方向相反；
电场中的电势与电场强度分别描述电场的两个不同方面的性质；电场中某点的电势为零，试探电荷在该点的电势能一定为零；
电场与磁场都是客观存在的；
根据判断。
本题考查的知识点较多，关键要掌握电场强度的物理意义及电场强度与电势、电势与电势能之间的关系．属于对基础知识点的考查，牢记即可．
 

2.【答案】A 

【解析】解：作CE平行于AB，交AD于E点，则E是AD的中点，因为将一个电荷从A点沿AB移到B点电场力不做功，已知A点电势为，所以AB在同一等势面上，且电势等于，D点电势为4V，又因为E是AD的中点，所以。故A正确，BCD错误。

故选：A。
过C点作AB的平行线与CE交于E点，由几何关系可知ABCE为菱形，根据匀强电场中任意两个平行且相等的线段两端电势差相等求解。
解决本题的关键是根据匀强电场中任意两个平行且相等的线段两端电势差相等求解，同时注意几何关系的应用。
 

3.【答案】A 

【解析】解：当滑片下移时，滑动变阻器接入电阻减小，则外电路总电阻减小，电路中总电流增大，电源的内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表示数减小；
由欧姆定律可知，上的分压增大，而路端电压减小，故并联部分的电压减小，则通过的电流减小，根据并联电路的特点可知：通过的电流增大，则电流表的示数减小。故A正确，BCD错误；
故选：A。
由电路图可知与并联后与串联，电压表测路端电压；由滑片的移动可知滑动变阻器接入电阻的变化，则由闭合电路欧姆定律可得出电路中电流的变化及路端电压的变化，再分析局部电路可得出电流表中示数的变化。
分析闭合电路的欧姆定律的动态分析的题目时，一般要按先外电路、再内电路、后外电路的思路进行分析；重点分析电路中的路端电压、总电流及部分电路的电流及电压变化。
 

4.【答案】D 

【解析】解：A、根据左手定则可知，导体棒MQ和QP受到的安培力的方向水平向右，合力大小为
，故A错误；
B、菱MNPQ线框受到的安培力的合力大小为，故B错误；
C、导体棒NP和QP受到的安培力的合力大小为
，方向水平向右，故C错误；
D.对角线NQ导体棒通过的电流为零，则受到的安培力大小为0，故D正确。
故选：D。
根据左手定则分析出安培力的方向，根据公式计算出安培力的大小，要注意等效长度的分析。
本题主要考查了安培力的计算，熟悉公式，分析过程中注意等效长度的计算，同时根据左手定则分析出安培力的方向。
 

5.【答案】D 

【解析】解：由图像结合可得，可知加速度不变，则电场为匀强电场，即A点电场强度等于B点电场强度，故A错误；
B.从A到B带正电的粒子加速运动，可知电场线从A到B，则A点电势高于B点电势，故B错误；
C.根据可知，A点电场强度大小为，故C错误；
D.A、B两点的电势差大小为，故D正确。
故选：D。
利用图像可以知道速度与位移的关系从而确定小球向下做匀加速直线运动，根据电场的知识再分析电势、电势能、电势差、电场强度等问题。
本题考查的是电场的知识，属于基础题型。利用电场中力的知识和电势能的知识判断选项的正确与否。
 

6.【答案】B 

【解析】解：AB、根据楞次定律可知，在时间内，在金属线圈中产生顺时针的感应电流，在金属线圈中产生逆时针的感应电流，根据图像，的变化率大比的变化率大，大于，总电流方向为逆时针，所以，在时间内，金属线圈中一直有感应电流，且方向一直沿逆时针方向，A错误，B正确；
CD、在 时间内，左右两半部分线圈所受的安培力分别为，根据左手定则，安培力的方向向右，，根据左手定则，安培力的方向向左
根据图像可知：，解得：，合力向右，时间内金属线圈受到的安培力向右；
在时间内，左右两半部分线圈所受的安培力分别为，根据左手定则，安培力的方向向右，，根据左手定则，安培力的方向向左
根据图像可知：，解得：，合力向左，在时间内金属线圈受到的安培力向左；所以，在时间内，金属线圈受到的安培力先向右后向左，CD错误。
故选：B。
根据图示图象分析清楚磁感应强度变化情况；应用楞次定律判断出感应电流方向；应用左手定则判断出安培力方向，然后分析答题。
分析清楚磁场变化情况、掌握基础知识是解题的前提与关键，应用楞次定律、左手定则即可解题。
 

7.【答案】C 

【解析】解：A、小球P、Q互相排斥，带同种电荷，故A错误；
B、设库仑力大小为F，根据平衡条件可得：
解得：：1，故B错误；
C.根据平衡条件可得：
由图像乙可得：
解得：
因为两绳的拉力相等，所以两段细绳的拉力大小均为2a，故C正确；
D.根据库仑定律
根据图像，
解得，故D错误。
故选：C。
根据种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引判断电荷的带电情况；
根据受力分析和库仑定律进行判断。
本题主要考查库仑定律的应用，学生需要灵活掌握受力分析和库仑定律相结合的应用方式。
 

8.【答案】D 

【解析】解：A、将A板向上平移一小段距离，则两板间距变大，根据可知，电容器的电容减小，故A错误；
B.在A板上移的过程中，C减小，根据可知，电容器的带电量减小，故B错误；
C、根据可知间距d增大，E减小，故C错误；
D、因场强变小，导致P点与B板的电势差减小，因B板接地，电势为零，即P点电势降低，故D正确
故选：D。
在电容器的电压不变的情况下，将A板上移，则导致电容变化，根据与相结合可确定电场强度是否变化。再根据电荷带电性可确定电势增加与否。
本题考查电容器的动态分析，做好电容器的题目要把电容的定义式、决定式和场强的推导式结合应用，掌握电场强度的推导式，注意B极接地，电势为零
 

9.【答案】BC 

【解析】解：A、回路电流为，电源两端电压为，故A错误；
B、电动机的额定电压为，故B正确；
C、电动机线圈的发热功率为，故C正确；
D、电动机输出的机械功率为，故D错误。
故选：BC。
根据闭合电路的欧姆定律求解电路的电流强度、路端电压，根据电功率的计算公式求解电源的输出功率；根据求解电动机输出的机械功率。
本题主要是考查闭合电路的欧姆定律，关键是弄清楚电路的连接情况，知道电动机不适用欧姆定律。
 

10.【答案】BD 

【解析】解：金属棒以O点为轴沿顺时针方向转动，由右手定则可知，开始时，通过定值电阻的电流方向由a到b，当金属棒转过以后，金属棒的上端脱离导轨，电路断开，电阻R上不再有电流，故A错误；
当金属棒转过时有效的切割长度最大，产生的感应电动势最大，感应电流最大．感应电动势最大值为：，通过定值电阻的最大电流为：，故B正确，C错误；
D.通过定值电阻的电荷量为：，平均感应电流为，平均感应电动势为：，而，解得：，故D正确。
故选：BD。
当金属棒转过时有效的切割长度最大，产生的感应电动势最大，感应电流最大。先根据，求出感应电动势的最大值，从而求得通过定值电阻的最大电流；
根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量与电流的关系求通过电阻的电荷量。
解决本题时要注意：由于金属棒上各点的切割速度不同，要用平均速度求感应电动势。要能熟练地推导出感应电荷量表达式，并要在理解的基础上记牢，经常用到。
 

11.【答案】AB 

【解析】解：带负电的粒子从原点O沿x轴正方向运动，电势能逐渐增加，则电场力做负功，动能减小，则粒子在原点O处一定具有初速度，故A正确；
B.根据可知，图像的斜率表示电场力大小，故粒子沿x轴方向电场力不变，根据牛顿第二定律可知粒子加速度不变，故B正确；
C.粒子在处的电势能与原点处的电势能不相等，根据，则两点电势不相等，故C错误；
D.粒子只受电场力作用，则电势能和动能之和守恒，粒子到达处时速度为0，则

粒子在处的动能为，故D错误。
故选：AB。
A、根据电场力做负功，动能减小，从而判断粒子在原点O处一定具有初速度；
B、根据图像，结合牛顿第二定律判断加速度恒定；
C、根据，结合已知的电势能关系，判断两点的电势关系；
D、粒子只受电场力作用，则电势能和动能之和守恒，从而判断粒子在处的动能为。
在处理电学中的图像时，要注意图像的斜率表示电场力大小。
 

12.【答案】ACD 

【解析】解：根据牛顿第二定律
解得
氘核和氦核的比荷相等，所以它们的最大速度相等，A正确；
B.根据动能的定义
解得
氘核和氦核的最大动能分别为


它们的最大动能不相等，B错误；
C.高频电源的频率等于粒子做匀速圆周运动的频率，氘核和氦核的比荷相等，所以两次所接高频电源的频率相同，C正确；
D.根据，粒子通过回旋加速器获得的最大动能与高频电源的电压大小无关，D正确。
故选：ACD。
由向心力公式求解速度，由动能公式及荷质比对比动能大小，由周期公式求解频率关系，由动能公式推导与电压的关系。
本题考查磁场，学生需掌握质谱仪及回旋加速器等设计原理，综合分析。
 

13.【答案】  

【解析】解：螺旋测微器的分度值为，需要估读到分度值的下一位，则金属丝的直径读数为
根据并联电路电压相等，结合干路电流等于各支路电流之和，根据欧姆定律得：
根据

解得：
故答案为：；；
根据螺旋测微器的读数规则读出金属丝的直径；
根据电路结构和欧姆定律计算出金属丝的电阻；
根据电阻定律得出金属丝电阻率的表达式。
本题主要考查了金属电阻率的测量，根据闭合电路的欧姆定律计算出电阻，结合电阻定律计算出电阻率的大小即可，整体难度不大。
 

14.【答案】并联   

【解析】解：把灵敏电流计改装成60mA的电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值，应选用的定值电阻为B。
根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图乙所示

改装后电流表内阻
根据图甲所示电路图，由闭合电路的欧姆定律得：，整理得：
由图示图像可知，电池电动势，图像斜率的绝对值，
代入数据解得电池内阻：
故答案为：并联；B；实物电路图如上图乙所示；；。
把灵敏电流计改装成电流表需要并联分流电阻，应用并联电路特点与欧姆定律求出并联电阻阻值，然后答题。
根据图示电路图连接实物电路图。
根据图示电路图应用闭合电路的欧姆定律求出图像的函数表达式，根据图示图像求出电池的电动势与内阻。
理解实验原理是解题的前提；根据题意应用并联电路特点与闭合电路的欧姆定律即可解题。
 

15.【答案】解：电子在加速电场中，根据动能定理得

解得：；
电子在偏转电场中，根据牛顿第二定律

根据运动学公式


根据题意

联立解得：。
答：电子进入偏转电场时的速度大小为；
若将电荷在示波管中射出偏转电场时的偏移量h与偏转电压的比值定义为示波管灵敏度，该示波管的灵敏度D为。 

【解析】在加速电场中，对电子由动能定理求解电子进入偏转电场时的速度；
电子在偏转电场中做类平抛运动，根据类平抛运动的规律进行解答。
有关带电粒子在匀强电场中的运动，可以从两条线索展开：其一，力和运动的关系。根据带电粒子受力情况，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度和位移等；其二，功和能的关系。根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理进行解答。
 

16.【答案】解：粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期由公式解得

粒子在磁场中做匀速圆周根据


解得粒子在磁场中做圆周运动的半径


由图可知，从a端射出的粒子当速度水平向左时，到达EF时的位置是粒子所能到达的左边缘，由几何关系可知

粒子达到EF边界的最右边缘点为H点，由几何关系，b点到A点的距离为

可知粒子从磁场上边EF上射出的范围的长度

答：粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为；
粒子从磁场上边界EF上射出的范围的长度为。 

【解析】由周期由公式代入速度表达式求周期；
做出粒子运动轨迹图，根据几何关系求粒子从磁场上边界EF上射出的范围的长度。
本题考查了带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和从磁场上边界EF上射出的范围的长度，关键是做出粒子运动轨迹的临界。
 

17.【答案】解：对金属棒从开始到金属棒的速度为v，根据动能定理：
由功能关系有：
根据焦耳定律和题意有：，
联立解得：
根据电流的定义：
根据闭合电路欧姆定律：
根据法拉第电磁感应定律：
又因为：
联立解得：
根据动量定理：
解得：
答：与间的距离s为；
金属棒从到的过程中通过金属棒的电荷量q为，该过程所需的时间t为。 

【解析】根据动能定理、焦耳定律、能量守恒定律等和题设已知条件求金属棒移动的距离；
由法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势，由欧姆定律求出平均感应电流，再根据动量定理列式，结合位移的公式，可求出时间。
本题思路是常规题，求解电量要有推导过程，求金属棒运动时间时关键导体棒正确受力分析、应用牛顿动量定理列式是正确解题的关键，金属棒做的是变加速运动，常用平均值法求解。