2023北京朝阳高二（上）期末物理（教师版）

2023北京朝阳高二（上）期末

物    理

一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。

1. 描述静电场空间分布强弱和方向的物理量是（　　）

A. 库仑力 B. 电场强度 C. 电势 D. 电势能

2. 为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（  ）

A.  B.

C.  D.

3. 关于静电及其应用，下列说法正确的是（　　）

A. 处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0

B. 处于静电平衡状态的导体，其表面没有电荷

C. 避雷针就是利用静电屏蔽实现了避免建筑物遭到雷击

D. 超高压带电作业的工作服要用包含金属丝的织物制成，这是利用了尖端放电保证安全

4. 某实验小组探究感应电流产生的条件，现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、安培表、开关、线圈B、电流计分别连接组成回路，如图所示。线圈A静置于线圈B中，在开关保持闭合的状态下，同学发现安培表的指针发生偏转，电流计的指针没有偏转。关于线圈B中未产生感应电流的原因，以下说法可能正确的是（　　）

A. 线圈A、B之间是绝缘的 B. 线圈B中没有磁场

C. 穿过线圈B的磁通量未发生变化 D. 线圈A中没有磁场

5. 关于电磁波的发现及其应用，下列说法不正确的是（　　）

A. 麦克斯韦建立了经典电磁场理论

B. 赫兹通过实验证明了电磁波的存在

C. 电磁波可以传递能量和信息，但不能在真空中传播

D. 按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱

6. 某实验小组用量程为电流表测量电流，通过试触发现被测电流超过量程。但是实验室提供的电流表规格都是相同的，为了测量出该电流值，小组中的同学分别设计了改装电流表的四种电路方案，其中一定不可行的是（　　）

A.  B.  C.  D.

7. 如图所示，已知电路中电源电动势为，内阻为，电阻为，为，电动机额定电压为，线圈电阻为。开关闭合后，电动机恰好正常工作。下列选项正确的是（　　）

A. 电阻两端的电压为 B. 通过电动机的电流为

C. 通过电阻的电流为 D. 电动机输出的机械功率为

8. 某同学用游标卡尺测量一个圆柱形导体的长度，游标尺上有10等分刻度，测量示数如图甲所示；用螺旋测微器测量该导体的直径，测量示数如图乙所示。下列选项中正确表示读数结果的是（　　）

A. 甲  乙 B. 甲  乙

C. 甲  乙 D. 甲  乙

9. 研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列选项正确的是（　　）

A. 电容器带电前，只用带正电玻璃棒接触电容器a板，能使电容器带电

B. 电容器带电后，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小

C. 电容器带电后，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大

D. 电容器带电后，只将电容器b板向左平移，静电计指针的张角变小

10. 如图所示，一根足够长的细棒均匀带负电，单位长度所带的电荷量大小为q。当细棒沿其所在直线向右做速度大小为v的运动时，会形成等效电流。下列选项正确的是（　　）

A. 等效电流的方向向右

B. 等效电流的大小为

C. 若从细棒左侧向右侧看，空间中的磁场方向为顺时针

D. 若保持细棒静止，细棒周围的电场为匀强电场

11. 中国大型太阳能无人机“启明星—50”翼展50米量级，9月初顺利完成首飞引发高度关注，假定该无人机电池容量为，电机额定工作电压为20 V，无人机正常工作时电机总额定功率为400 W，下列说法正确的是（　　）

A. “mAh”是能量的单位

B. 无人机的电机电阻是1

C. 无人机正常工作时的电流是20 A

D. 无人机充满电后可持续飞行时间约2小时

12. 半径为R的均匀带正电球壳在球壳内部任意一点产生的电场强度为零，球壳外某点的电场强度大小E随该点到球心距离r变化关系如图所示。A、B、C三点与球心的距离分别为R、2R、3R，选取无穷远处为电势零点。下列选项正确的是（　　）

A. 球壳内部电势处处为零

B. 球壳外部距离球心为2R的球面上各点的电场强度相同

C. 负点电荷在B点的电势能大于在C点的电势能

D. A、B两点的电势差大于B、C两点的电势差

13. 老师给小明一个密封盒，其表面可见一个灯泡和一个可调电阻器R（可读取电阻值）的旋钮。为了探究密封盒里灯泡和可调电阻器是如何连接的，小明连接了一个如图1所示的电路并进行如下实验。

实验1：将可调电阻器R在一定范围内减小，并将变化前后的结果记录下来，如图2所示。

实验2：将电动势为的两节干电池（内阻不可忽略）串联来代替低压电源，重复实验。

下列选项正确的是（　　）

A. 可调电阻器和灯泡是串联关系

B. 两次实验中在调节可调电阻器R时，都不存在安全隐患

C. 实验1中灯泡工作时的阻值可以计算：实验2中当R减小时，灯泡会变亮

D. 实验2中如果用的定值电阻代替灯泡，该装置可以测出干电池的内阻

14. 如图所示装置，某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，设单位时间从M板射出的电子个数不变，射出电子的速度具有不同的方向，大小也不相同。在M旁平行放置一个金属网N。如果用导线将M、N连起来，从M射出的电子落到N上便会沿导线返回M，从而形成电流，虚线框内部分可看作电源。现在不把M、N直接相连，而按图中在M、N之间加电压U，调节电压U的大小观察电流表中的电流，发现加上某一电压时，电流表的读数恰好为零。已知电子的电荷量为e，质量为m，不计电子间相互作用及电子重力。下列选项正确的是（　　）

A. 所有电子从金属板M到金属网N均做直线运动

B. 该装置虚线框内部分作为电源时其电动势等于

C. 射出的电子刚脱离金属板M时的速度均大于

D. 将外加电压U的正负极反向，持续增大U时，电流表的读数随之增大

二、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的位置上。

15. 利用如图1所示装置进行实验，闭合开关后发现小灯泡不发光，经检查接线均良好，现使用多用电表进一步检测电路故障：

（1）使用多用电表的欧姆挡“×1挡”检测小灯泡是否发生故障。操作时，将电路断开，多用电表两表笔与小灯泡两端接触。若指针如图2中a历示，可判断小灯泡发生故障__________（填写“短路”或“断路”）；若指针如图2中b所示，可判断小灯泡是完好的，电阻读数为__________。

（2）使用多用电表的“直流电压挡”检测电路故障。保持开关闭合，下列检测结果说明开关可能出现断路故障的是______。

A．将多用电表红、黑表笔分别接触A、B，电压表读数接近

B．将多用电表红、黑表笔分别接触C、D，电压表读数接近

C．将多用电表红、黑表笔分别接触E、F，电压表读数接近

16. 某实验小组用电阻箱和电压表（内阻可视为无穷大）测定一个水果电池的电动势和内阻，电路如图1所示。

（1）闭合开关S后，调节电阻箱得到各组实验数据如下表，请补齐表中空格的数据__________（保留两位有效数字）

（2）根据上表中电压和电流的数据，请在图2中描出第4次数据点，并作出图像。（      ）

（3）根据图像，可得到水果电池的电动势______V，内阻______。

（4）若仅将实验中的电压表换成“量程，内阻约为”的电压表，请评价换表后上述实验方案是否可行。（      ）

三、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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。把解答过程填在答题纸相应的空白处。

17. 电流、电压、电阻是电路中三个基本的物理量。请完成如下几个实际问题：

（1）手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在某次接通开关的内通过电路某一横截面的电荷量为，求通过小灯泡的电流I：

（2）如图所示的某电路，A、B间的电压为，，，。求电阻两端的电压；

（3）小鸟站在一条通过电流的铜质裸导线上。假设这只小鸟的安全电压为，请你通过计算判断小鸟能否安然无恙。已知小鸟两爪之间的距离约为，铜导线的横截面积为，电阻率为。

18. 如图所示，相距为d的两平行金属板间存在匀强电场。一个电子从左极板O点处以速度沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回。已知O、A两点相距为，电子质量为m，电荷量为e，不计电子重力。

（1）求O、A两点间的电势差大小；

（2）求两平行金属极间电势差大小U；

（3）设右极板电势为零，求A点电势。

19. 如图所示，空间存在沿水平向右的匀强电场。一半径为R的竖直光滑圆弧轨道和水平轨道在A点相切。为圆弧轨道的直径，O为圆心，和之间的夹角为。一质量为m、带电量为的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点并脱离轨道，落至水平轨道上。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零，，，重力加速度大小为g，不计空气阻力。

（1）求匀强电场强度的大小E；

（2）求小球到达A点时动能的大小；

（3）请分析说明小球离开C点后的运动特点。

20. 有些物理问题可以从宏观和微观两个角度来认识。

如图所示，导体棒与电源、开关、导线及平行导轨构成的回路，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于回路所在平面。已知导体棒的长度为L，横截面积为S，导体棒中单位体积内自由电子数为n，电子电荷量为e，质量为m。

（1）闭合开关，保持导体棒静止，导体棒中电子定向移动的速率为v。

a.求导体棒中的电流I：

b.导体棒受到磁场的安培力作用，一般认为安培力是磁场对运动电荷作用力的矢量和的宏观表现。请你根据安培力的表达式，推导磁场对定向移动的电子作用力f的表达式。

（2）仅将回路中的电源换成一个电流计，请你设计方案使电流计的指针发生偏转，并说明其原理。

参考答案

一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。

1. 【答案】B

【解析】

【详解】描述静电场空间分布强弱和方向的物理量是电场强度。

故选B。

2. 【答案】B

【解析】

【详解】地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向。

故选B。

【点睛】

3. 【答案】A

【解析】

【详解】A．导体处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点，感应电荷产生的附加电场与外部电场与大小相等，方向相反，此时导体的内部场强处处为0，故A正确；

B．导体处于静电平衡状态时，电荷只分布在导体的外表面，且整个导体是一个等势体，故B错误；

C．当带电云层靠近建筑物时，由于越尖的地方的，电场强度越强，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电，故C错误；

D．超高压带电作业的工人穿戴的工作服是用包含金属丝的织物制成的，这种工作服叫屏蔽服，其作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害，其原理是静电屏蔽，故D错误。

故选A。

4. 【答案】C

【解析】

【详解】A．线圈B产生感应电流不需要A、B之间直接存在“电”的联系，故A错误；

BD．安培表指针发生了偏转，说明线圈A中通有电流，则线圈A、B中必有磁场，故BD错误；

C．线圈B中未产生感应电流的原因可能是因为穿过线圈B的磁通量未发生变化，因此导致线圈B中无感应电流，故C正确。

故选C。

5. 【答案】C

【解析】

【详解】A．麦克斯韦建立了经典的电磁理论，预言了电磁波的存在，故A正确；

B．德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波存在，并测定了电磁波传播速度等于光速，故B正确；

C．电磁波可以传递能量和信息，且电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故C错误；

D．各个频段的电磁波产生方式不尽相同，波长也不同，把它们按波长或频率顺序排列就构成了电磁波谱，故D正确。

本题选不正确的，故选C。

6. 【答案】A

【解析】

【详解】A．串联电路分压但电流相同，则当用该电路继续测量超过量程的电流时，电流表流过的电流依然超过量程，故A错误；

BCD．并联电路分流但电压相同，则当用并联电路测量超过量程的电流时，只要另外一并联支路分流适当，就能够使得流过电流表的电流在量程范围之内，故BCD正确。

故选A。

7. 【答案】C

【解析】

【详解】A．电动机两端电压为6V，开关闭合后，电动机恰好正常工作，所以电源内电压与电阻R1两端电压之和为6V，由欧姆定律有

解得：

所以电阻两端的电压为

故A错误；

BC．与电动机并联，且并联部分电压为6V，则流过R2的电流为

由并联电路的电流特点可知，流过电动机的电流为

故B错误,C正确；

D．电动机消耗的电功率

电动机的发热功率为

电动机产生的机械功率

故D错误。

故选C。

8. 【答案】D

【解析】

【详解】游标卡尺为10等分度，则由主尺和游标尺读数可知

螺旋测微器测量导体的直径为

由于读数造成的偶然误差的存在，3.275mm~3.279mm皆可。

故选D。

9. 【答案】A

【解析】

【详解】A．由于电容器带电量是某一极板的电量，再结合静电感应原理，可知，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，b板能感应出等量异种电荷，即能使电容器带电，故A正确；

B．将b板向上平移，正对面积S减小，根据

可知电容减小，根据

可知，当Q不变，电容减小则电势差增大，则静电计指针的张角变大，故B错误；

C．在极板之间插入有机玻璃板，介电常数增大，根据

电容增大，根据

可知，当Q不变，电容增大则电势差减小，则静电计指针的张角变小，故C错误；

D．将电容器b板向左平移，极板间距离d增大，根据

电容减小，根据

可知，当Q不变，电容减小则电势差增大，则静电计指针的张角变大，故D错误。

故选A。

10. 【答案】B

【解析】

【详解】A．细棒带负电，等效电流方向与v的方向相反，因此等效电流方向方向向左，故A错误；

B．设时间t内，细棒穿过的某一垂直截面的长度为L，则由电流的定义式可得

故B正确；

C．等效电流方向向左，由右手螺旋定则可知，若从细棒左侧向右侧看，空间中的磁场方向为逆时针，故C错误；

D．若细棒保持静止，则离细棒距离越远，细棒产生的电场大小越小，并不是匀强电场，故D错误。

故选B。

11. 【答案】C

【解析】

【详解】A．由电荷量的表达式

可知“mAh”是电荷量的单位。故A错误；

C．根据

可知电流为

故C正确；

B．根据欧姆定律，有

由于不是纯电阻电路，所以无人机的电机电阻一定小于1。故B错误；

D．无人机充满电后可持续飞行时间为

故D错误。

故选C。

12. 【答案】D

【解析】

【详解】A．由于均匀带正电球壳在球壳内部任意一点产生的电场强度为零，根据

可知，球壳内部任意一点的电势和球壳相同，而由图可知，均匀带正电球壳外部存在着由球壳指向无穷远处的电场，而无穷远处的电势为零，因此球壳的电势不为零，也即球壳内部电势处处不为零，故A错误；

B．由对称性可知，球壳外部距离球心为2R的球面上各点的电场强度大小相同，方向均由球壳指向无穷远处，因此电场强度方向均不同，故B错误；

C．首先根据对称性可知距离球心处相同距离，电势大小相等，此外考虑球壳外，电场方向均由球壳指向无穷远处，而沿着电场线方向电势降低，因此在球壳外，距离球心越远，电势越低，因此B点电势大于C点电势，即负点电荷在B点的电势能小于在C点的电势能，故C错误；

D．由于A、B两点之间电场强度大于B、C两点之间的电场强度，且A、B和B、C之间距离相等，根据

可知，A、B两点的电势差大于B、C两点的电势差，故D正确。

故选D。

13. 【答案】D

【解析】

【详解】A．分析实验结果可知，可调电阻器R的阻值时，电流，时，电流，且灯泡的亮度保持不变，即通过灯泡的电流不变，可知灯泡与可调电阻不可能是串联关系，应是并联关系，故A错误；

B．由题意，在第一次实验中，由于电源内阻可以忽略不计，且灯泡与可调电阻是并联关系，所以在第一次实验中在调节可调电阻器R时，不存在安全隐患；但在第二次实验中，由于干电池有内阻，所以若调节可调电阻器R的阻值过大，根据闭合电路欧姆定律可知，会导致干路电流过小，路端电压过大，从而使得流经灯泡的电流超过灯泡的额定电流，从而烧坏灯泡，故B错误；

C．实验1中灯泡工作时的阻值可以计算，为

根据闭合电路欧姆定律可知，在实验2中当R减小时，总电阻将减小，干路电流增大，路端电压减小，则流经灯泡的电流减小，灯泡会变暗，故C错误；

D．实验2中如果用的定值电阻代替灯泡，根据闭合电路欧姆定律有

上述式子中，，可调电阻器R的阻值可以读出，干路电流可以通过电流表读出，所以该装置可以测出干电池的内阻，故D正确。

故选D。

14. 【答案】B

【解析】

【详解】A．M板接电源正极，金属网N接电源正极，MN间的电场方向向右，从金属板M逸出电子速度方向若不沿MN方向，电子所受静电力方向向左，将做曲线运动。A错误；

B．该装置虚线框内部分作为电源时其电动势等于，B正确。

C．设射出的电子刚脱离金属板M时的最大速度为，由动能定理

得

故射出的电子刚脱离金属板M时的速度均不大于。

D．将外加电压U的正负极反向，持续增大U时，电流表的读数随之增大，达到饱和电流后，电流表的读数又不变。D错误。

故选B。

二、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的位置上。

15. 【答案】    ①. 短路    ②. 6    ③. AB

【解析】

【详解】（1）[1]多用电表指针如图2中a所示，则代表所测电阻阻值为零，则可知小灯泡短路。

（1）[2]多用电表指针如图2中b时，且倍率又为“×1挡”，则读数为

（2）[3]A．红、黑表笔分别接触A、B，电压表接近1.5V，说明干电池是好的，故A正确；

B．红、黑表笔分别接触C、D，电压表读数接近 1.5V，如果开关没有断路，电压表被短路，读数应为零，而此时却有读数，说明开关可能出现断路，故B正确；

C．红、黑表笔分别接触E、F，电压表读数接近 1.5V，说明E点和电源之间是通路，则此时开关不可能断路，故C错误。

故选B。

16. 【答案】    ①. 0.50    ②.     ③. 0.8##0.80    ④. 800    ⑤. 不可行

【解析】

【详解】（1）[1]根据

则空格的数据为0.50；

（2）[2]做出U-I图像如图

（3）[3][4]由图像可得电动势

E=0.8V

内阻

（4）[5]若仅将实验中的电压表换成“量程，内阻约为”的电压表，则电压表的分流作用不能忽略，因电压表内阻不确定，则通过电压表的电流不能确定，则通过电源的电流也不能确定，则不能做出U-I图像，该方案不可行。

三、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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。把解答过程填在答题纸相应的空白处。

17. 【答案】（1）0.3A；（2）3V；（3）小鸟能安然无恙

【解析】

【详解】（1）根据电流大小的定义

（2）由电路图可知，R1、R2先并联，再和R3串联，则A、B间总的电阻为

则流过A、B之间的总电流为

设流过R1、R2之间的电流大小分别为I1、I2，则有

解得

所以R2两端的电压

（3）与鸟并联的导线电阻为

因此与并联导线相比，小鸟的电阻远大于并联导线，故小鸟的电阻可视为无穷大，因此流过并联导线部分的电流即为

所以小鸟两爪之间的电压为

故小鸟能安然无恙。

18. 【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由题意，根据动能定理有

可得

（2）两平行金属极间电势差大小

（3）设右极板电势为零，则有

19. 【答案】（1）；（2）：（3）小球离开C点后将做类平抛运动

【解析】

【详解】（1）小球到达C点时有

场强大小为

（2）小球到达C点时的速度大小为vC，由牛顿第二定律得

小球过程，由动能定理有

解得

（3）小球在离开C点的瞬间，速度方向与半径OC垂直，所受合外力的方向指向圆心（后续合力大小和方向均不变），即合力和C点的速度方向垂直，因此可知小球离开C点后将做类平抛运动。

20. 【答案】（1）a.，b.；（2）见解析

【解析】

【详解】（1）a.根据题意可知，时间内通过导体某一横截面的电子数为

该时间内通过导体某一横截面的电荷量为

由电流的定义式可得，导体棒中的电流为

联立解得

b.根据题意可知，导体棒中的电子数为

又有

联立解得

（2）仅将回路中的电源换成一个电流计，让导体棒向左（或向右）移动，电流计的指针发生偏转，理由：当导体棒移动时，导体棒内的电子随着导体棒一起运动，由左手定则可知，导体中的自由电子受到沿导体棒方向的洛伦兹力，在这个力的作用下，自由电子沿导体棒的运动方向一致，从导体的一端运动到另一端，则导体的一端多余正电荷，另一端多余负电荷，也就产生电压，如果电路闭合，形成电流。