2021北京朝阳高二（上）期末物理（教师版）

2021北京朝阳高二（上）期末

物    理

(考试时间90分钟满分100分)

第一部分

本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1．右图为某静电场的电场线，、、是同一条电场线上的三个点，这三个点的电势分别为、、下列关系式正确的是（    ）

A．    B．    C．    D．

2．用表示电容器的电容，表示电容器所带的电荷量，表示电容器两极板间的电势差。给一固定电容器充电，在下面四幅图中，能正确反映上述物理量之间关系的是（    ）

A．    B．    C．    D．

3．如图所示，取一对用绝缘柱支持的导体和，使它们彼此接触，起初它们不带电。现把带正电荷的物体移近导体，再把和分开，然后移去。则（    ）

A．带正电，带负电      B．带负电，带正电

C．、带同种电荷        D．、都不带电

4．法拉第最初发现电磁感应现象的实验装置如图所示，闭合铁芯上绕有、两个线圈，线圈与铁芯绝缘，线圈与直流电源相接，通过观察小磁针的偏转情况可判断线圈中是否有电流产生。下列说法正确的是（    ）

A．保持开关处于闭合状态，小磁针发生偏转    B．当开关闭合的瞬间，小磁针发生偏转

C．当开关断开的瞬间，小磁针不发生偏转    D．无论开关怎样改变，小磁针都不会发生偏转

5．如图所示，把一根柔软的金属弹簧悬挂起来，弹簧静止时，它的下端刚好跟棚中的水银接触。则通电后（    ）

A．弹簧始终不动              B．弹簧不断上下往复运动 

C．弹簧向上收缩后保持静止    D．弹簧向下伸长后保持静止

6．如图所示，一对平行金属板水平放置，板间电压为，一个电子沿以初速度从两板的左侧射人，经过时间从两板的右侧射出。若板间电压变为，另一个电子也沿以初速度的从两板的左侧射人，经过时间从两板右侧射出。不计电子的重力，平行于金属板。若要使，则必须满足的条件是（    ）

A．    B．    C．    D．

7．如图所示的电路，电源内阻不可忽略。开关闭合后，在变阻器的滑动端向上滑动的过程中（    ）

A．电压表与电流表的示数都增大           B．电压表与电流表的示数都减小   

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

8．如图所示，是等边三角形，在，两点各放入一个电荷批相等的点电荷，测得处的场强大小为，方向与边平行沿指向。若拿走点的点电荷，则点的电场强度（    ）

A．大小为，方向由指向

B．大小为，方向沿延长线方向

C．大小为二，方向由指向

D．大小为，方向沿延长线方向

9．图1中是某电场中的一条电场线。若将一正电荷从点处由静止释放，只在静电力的作用下，该电荷沿电场线从列运动过程中的速度-时间图像如图2所示。该电场可能是（    ）

A．勾强电场    B．正点电荷的电场    C．负点电荷的电场    D．带负电金属球的电场

10．图1为洛伦兹力演示仪的实物图，图2为结构示意图。演示仪中有一对彼此平行的共轴串联的圆形线圈(励磁线圈)，通过电流时，两线圈之间产生沿线圈轴向、方向乘直纸面向外的匀强磁场。圆球形玻璃泡内有电子枪，电子枪发射电子，电子在磁场中做匀速圆周运动。电子速度的大小可由电子枪的加速电压来调节，磁场强弱可由励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（    ）

A．仅使励磁线圈中电流为零，电子枪中飞出的电子将做匀加速直线运动 

B．仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的半径将变小

C．仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变小

D．仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变小

11．如图所示，在竖直虚线和之间区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子(不计重力)以水平初速度由点进人这个区域，带电粒子沿直线运动，并从点离开场区。如果撤去磁场，该粒子将从点离开场区；如果撤去电场，该粒子将从点离开场区。则下列判断正确的是（    ）

A．该粒子由、、三点离开场区时的动能相同 

B．该粒子由点运动到、、三点的时向均不相同

C．勾强电场的场强与匀强磁场的磁感应强度大小之比气

D．若该粒子带负电，则电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向外

12．如图所示，匀强磁场的上下边界水平，宽度为，方向垂直纸面向里。质量为、边长为的正方形导线框始终沿竖直方向穿过该磁场，已知边进人磁场时的速度为，边离开磁场时的速度也为，重力加速度的大小为。下列说法正确的是（    ）

A．线框进人和离开磁场时产生的感应电流方向相同

B．线框进人和离开磁场时受到的安培力方向相反

C．从边进人磁场到边离开磁场的过程中，安培力所做的功为

D．从边进人磁场到边离开磁场的过程中，线框可能先做加速运动后做减速运动

13．在如图所示的电路中，灯泡与一个带铁芯的电感线圈并联。闭合开关，稳定后通过灯泡的电流为，通过线圈的电流为。断开开关S，此后通过灯泡A的电流记为i，规定通过灯泡的电流向右为正，下面四幅图中能正确反映i随时间t变化关系的图像是（    ）

A．  B．  C．  D．

14．类比是学习和研究物理的一种重要思维方法。我们已经知道，在磁感应强度为的匀强磁场中，垂直于磁场方向放置一面积为的平面，穿过它的磁通量；与之类似，我们也可以定义电通量。在真空中有一电荷量为的点电荷，其电场线和等势面分布如图所示，等势面，到点电荷的距离分别为，，通过等势面，的电通量分别为，，已知，则为（    ）

A．    B．    C．    D．

第二部分

本部分共7题，共58分。

15．（8分）

在“测量金属丝的电阻率”实验中。

（1）用螺旋测微器侧量该金属丝的直径，某次测量结果如图1所示，其读数为_________。

（2）图2是测量金属丝电阻的电路图，请根据电路图补充完成图3中实物间的连线。

（3）以为纵坐标，为横坐标，利用实验数据做出如图4所示的图像。由图线得到金属丝的阻值___________(保留两位有效数字)。

（4）若该金属丝接人电路的长度为直径为阳值为，则其电阳率的表达式为__________．

16．（10分）

（1）某同学欲将如图1所示的微安表改装成量程为的电压表。已知微安表的内阻为，需要_____(选填“串联”或“并联”)________的电阻。

（2）该同学用改装后的电压表测量某段电路两端的电压时，指针所指位置如图2所示，则所测的电压为________。

（3）微安表在运输时需要用导体把正负两个接线柱连在一起，请说明这样做的理由。

17．（6分）

如图所示，平行金属导轨水平放置，宽度，一端连接的电阻。导轨所在空间存在竖直向下(垂直纸面向里)的匀强磁场，磁感应强度。导体棒垂直于导轨放置，并与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现使导体棒沿导轨向右匀速运动，速度。求：

（1）导体棒切割磁感线产生的感应电动势。

（2）电阻的功率

18．（6分）

如图所示，在竖直虚线和之间区域内存在垂直纸面向里匀强磁场，磁感应强度大小为，一个电子以水平初速度从点射人磁场，经过一段时间从点射出磁场，速度方向与初速度的夹角，已知磁场宽度为求:

（1）电子的比荷。

（2）电子穿越磁场的时间。

19（8分）

如图所示，长的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角。已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，取重力加速度，，。求：

（1）小球所受静电力的大小；

（2）小球的质量；

（3）将电场撤去，小球回到最低点时速度的大小。

20．（10分）

如图1所示，平行长直金属导轨置于水平面内，间距为。导轨左端接有电动势为、内阻为的电源。空间存在着竖直向下(匪直纸面向里)的匀强磁场，磁感应强度大小为。将一质量为电阻为的导体棒垂直于导轨固定放置，且接触良好导轨电阻不计。

（1）判断导体棒所受安培力的方向，并求安培力的大小；

（2）小明同学尝试由安培力的表达式推导洛伦丝力的表达式。如图2所示．他选取一段长为的导线，以导线中做定向移动的自由电荷为研究对象。已知自由电荷的电荷量为，做定向移动的速度为。

a．请推导洛伦兹力的表达式；（注意：推导过程中需要用到，但题目没有给出的物理量，要做必要的说明）

b．小红同学认为：在上述推导过程中，只考虑了电子定向移动的速度，而没有考虑电荷无规则的热运动，所以推导过程是不合理的你是否同意小红的观点，并说明理由。

21．（10分）

现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。图乙为真空室的俯视图，电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生变化的磁场，变化的磁场在环形真空室内感生出同心环状的感生电场，电子在感生电场的作用下被加速，并在洛仑兹力的作用下做圆周运动。

已知电子的质量为、电荷量为，做圆周运动的轨道半径为。某段时间内，电磁体线圈产生的磁场方向向上，磁场分布如图甲所示，穿过电子圆形轨道平面的磁通量随时间变化的关系为（，且为已知量）。电子加速过程中忽略相对论效应。

（1）若在电子轨道上放置一等大的金属细圆环，求金属圆环的感生电动势；

（2）求电子运动轨道处感生电场的场强大小；

（3）求电子轨道处磁感应强度随时间的变化率。

2021北京朝阳高二（上）期末物理

参考答案

第一部分共14题，每题3分，共42分。

1．C  2．A  3．B  4．B  5．B  6．C  7．A

8．B  9．B  10．C  11．C  12．C  13．D  14．C

第二部分共7题，共58分。

15．（8分）

（1）0.400

（2）

（3）4.4～4.6

（4）

16．（10分）

（1）串联；

（2）1.70

（3）在运输过程中由于振动会使指针不停摆动，可能导致指针系统损坏。若将正负接线柱用导体连在一起，就相当于把电表的线圈电路组成闭合回路，当指针摆动时，产生感应电流，进而产生安培力，安培力会阻碍指针的摆动，保护指针系统。

17．（6分）

（1）导体棒MN切割磁感线产生的感应电动势

（2）电阻R的功率

18．（6分）

（1）电子在磁场做中匀速圆周运动，由几何关系可知，其轨道半径。

根据牛顿第二定律和圆周运动规律有

解得

（2）电子在磁场中做匀速圆周运动的周期

电子穿越磁场的时间

19．（8分）

（1）小球所受静电力

（2）小球受到重力mg、静电力F和细绳的拉力T，如图所示。因为小球静止，三个力的合力为零，由几何关系可知

解得

（3）根据动能定理有

解得

20．（10分）

（1）导体棒中电流I方向为，根据左手定则可知，安培力FA的方向水平向右。

根据闭合电路欧姆定律有

则导体棒所受的安培力

（2）a．导线最左端的自由电荷定向移动到右端的时间

设导体内自由电荷的数量为N。在时间t内，这段导线内的自由电荷全部通过右端横截面，通过横截面的电荷量

所以导线中的电流

这段长为L的导线所受的安培力

因为通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现，则有

b．不同意

通常情况下，自由电荷不断地做无规则的热运动，它们朝任何方向运动的机会都一样，从宏观上看，没有电荷的定向移动，因而也没有电流；此时，虽然每个自由电荷都受到洛伦兹力的作用，但在宏观上没有表现出力的作用，即所有自由荷因为热运动而受到的洛伦兹力的合力为零。

如果在导体两端有电势差，导体中的自由电荷在热运动的基础上又产生了一个定向移动，在推导洛伦兹力的表达式时，由于自由电荷的无规则运动所受的洛伦兹力依然相互抵消，所以只需考虑电荷的定向移动，因此推导是合理的。

21．（10分）

（1）根据法拉第电磁感应定律，圆环的感生电动势

（2）根据电动势的定义有

则有

解得

（3）电子在洛仑兹力的作用下做圆周运动，根据牛顿第二定律和圆周运动规律有

则有

任意取时间，则有

电子在感生电场的作用下被加速，根据牛顿第二定律有

所以