2021北京房山高二（上）期末物理（教师版）

2021北京房山高二（上）期末

物    理

本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后，将答题纸交回，试卷自行保存。

一、单项选择题（每小题3分，共42分。）

1. 在下列物理量中，属于矢量的是

A．电势差   B．电场强度  C．电势能   D．电动势

2. 如图1所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。下列判断正确的是

A．1、2两点的场强相同  

B．2、3两点的场强相同

C．1、2两点的电势相同        

D．2、3两点的电势相同

3. 如图2是描述电容C、带电荷量Q、电势差U之间的相互关系的图线，对于给定的电容器，下列关系不正确的是

4. 下列说法是某同学对概念、公式的理解，其中正确的是

A．根据电场强度定义式，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量q无关

B．根据公式可知，磁感应强度 B 与通电导线所受到的磁场力 F 成正比，与电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 成反比

C．电荷在电场中某点所受静电力的方向就是这点电场强度的方向

D．磁场中某点磁感应强度 B 的方向，与通电导线在该点所受磁场力 F 的方向相同

5. 如图3所示，根据某实验作出关于金属导体A、B的伏安特性曲线。则从图像中可以看出

A．RA=RB      B．RA＞RB     C．RA＜RB       D．2RA=RB

6. 在如图4所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r。当滑动变阻器的滑片P向右移动时

A．电流表的示数变大，电压表的示数变大

B．电流表的示数变大，电压表的示数变小

C．电流表的示数变小，电压表的示数变大

D．电流表的示数变小，电压表的示数变小

7. 用控制变量法可以研究影响平行板电容器电容的因素，如图5所示，两极板间的距离为d，静电计指针偏角θ随极板间电压变化而变化。实验中极板所带电荷量不变

1. 若保持S不变，增大d，则θ变大      

B. 若保持S不变，增大d，则θ变小

C. 若保持d不变，减小S，则θ变小     

D. 若保持d不变，减小S，则θ不变

8. 如图6所示，等间距的平行实线表示电场线，虚线表示一个带负电的粒子在该电场中运动的轨迹，a、b 为运动轨迹上的两点。若不计粒子所受重力和空气阻力的影响，带电粒子仅在静电力作用下从a向b运动过程中，下列说法正确的是

A．场强方向一定是沿图中实线向左

B．该粒子运动过程中速度不断增大

C．静电力对该粒子做负功

D．该粒子在a点的电势能小于在b点的电势能

9. 通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图7所示，ab边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是

A. 线框有两边所受的安培力方向相同

B. 线框所受安培力的合力为零

C. 线框所受安培力的合力方向向右

D. 线框所受安培力的合力方向向左

10. 如图8所示，两平行金属板中有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，带正电的粒子（不计粒子的重力）从两板中央垂直电场、磁场入射。它在金属板间运动的轨迹为水平直线，如图中虚线所示。若使粒子飞越金属板间的过程中向上板偏移，则可以采取下列的正确措施为

A．使电场强度增大     

B．使粒子电量增大

C．使入射速度增大         

D．使磁感应强度减小

11. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图9所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是

A．回旋加速器是利用电场来加速带电粒子，利用磁场使带电粒子旋转的

B．带电粒子在回旋加速器中不断被加速，因而它做匀速圆周运动一周的时间越来越短

C．两D形盒间所加交变电压越大，同一带电粒子离开加速器时的动能就越大

D．交变电流的周期是带电粒子做匀速圆周运动周期的一半

12. 如图10所示是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹。云室旋转在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里。云室中横放的金属板对带电粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可知粒子

A. 带正电，由下往上运动    B. 带正电，由上往下运动

C. 带负电，由上往下运动   D. 带负电，由下往上运动

13. 如图11所示是洛伦兹力演示仪的实物图和示意图。电子枪可以发射电子束。玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。励磁线圈能够在两个线圈之间产生匀强磁场，磁场的方向与两个线圈中心的连线平行。

A．只增大电子枪的加速电压，轨道半径不变

B．只增大电子枪的加速电压，轨道半径变小

C．只增大励磁线圈中的电流，轨道半径不变

D．只增大励磁线圈中的电流，轨道半径变小

14. 麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图12所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是

A．电容器正在充电

B．两平行板间的电场强度E在减小

C．该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场

D．两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值

二、实验题（每空2分，共18分。）

15. 用图13所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：

a．安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。

b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图14中A、B、C、D、E、F……所示。

c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5……

d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图15所示。

结合上述实验步骤，请你完成下列任务：

（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有____________(填选项前的字母)。

A. 电压合适的50 Hz交流电源      B．刻度尺

C. 电压可调的直流电源 D. 秒表  E. 天平(含砝码)

（2）在图15中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v﹣t图像。

（3）观察v-t图像，判断小车做什么运动，并说明理由。

16. 在“测定金属的电阻率”的实验中，某同学进行了如下操作：

（1）用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度l。再用螺旋测微器测量金属丝的直径D，某次测量结果如图16所示，则这次测量的读数D=            mm。

（2）为了合理选择实验方案和器材，首先使用欧姆表(1挡)粗测拟接入电路的金属丝的阻值R。欧姆调零后，将表笔分别与金属丝两端连接，某次测量结果如图17所示，则这次测量的读数R=_________Ω。

（3）使用电流表和电压表准确测量金属丝的阻值。为了安全、准确、方便地完成实验，除电源(电动势为4V，内阻很小)、待测电阻丝、导线、滑动变阻器R1（总阻值10Ω，额定电流2A）、开关外，电压表应选用        ， 电流表应选用        （选填器材前的字母）。

（4）若某次测量中，电压表和电流表读数分别为U和I，请用上述直接测量的物理量(D、l、U、I)写出电阻率ρ的计算式：ρ=          。

（5）若采用图18所示的电路测量金属丝的电阻，仅考虑电压表内阻的影响，将电压表的左端从a点换接到b点，电流表的示数______（填“变大”“变小”“不变”），请分析原因____________。

三、计算论证题（本题共4小题，共40分。）

解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位。

17. （9分）如图19所示，细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量q的小球，将它们放在水平方向的匀强电场中，小球静止时的位置为A点，小球静止时细线与竖直方向成θ角。

（1）画出小球的受力示意图；

（2）求该匀强电场的电场强度E的大小；

（3）若在图示位置将细绳剪断，说明并分析小球将做什么运动。

18.（9分）如图20所示为某公园的大型滑梯，滑梯长度L=10m，滑梯平面与水平面夹角θ=37°，滑梯底端与水平面平滑连接。一质量为60kg的同学从滑梯顶端由静止滑下，与倾斜接触面间的动摩擦因数μ=0.5。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2，求：

（1）该同学沿滑梯滑至底端过程中重力所做的功；

（2）该同学沿滑梯滑至底端过程中受到的摩擦力大小；

（3）该同学沿滑梯滑至底端时的速度大小。

19. （10分）如图21所示，两相同极板 A 与 B 的长度 l 为 6.0 cm， 相距d为2 cm，极板间的电压U为 200 V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度v0 =3.0×107 m/s，电子电荷量e=1.6×10-19C，质量m=9.1×10-31kg，g取10m/s2。把两板间的电场看作匀强电场，求：

（1）电子重力与所受静电力的比值；

（2）电子的加速度大小；

（3） 电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离 y的大小。

20. （12分）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行分析研究，宏观规律是由微观机理所决定，找出二者的内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。

如图22所示，一段横截面积为S的直导线，单位体积内有n个自由电子，自由电子电量为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。

（1）请根据电流的公式，推导电流微观表达式I；

（2）原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以速率 v 在半径为 r 的圆周轨道上绕核运动，电子的电荷量为 e，等效电流有多大？

（3）如图23所示，将图22所示导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为F安，导线内自由电子所受洛伦兹力的矢量和在宏观上表现为安培力，请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。

2021北京房山高二（上）期末物理

参考答案

一、单项选择题（每小题3分，共42分。）

二、填空题（每空2分，共12分）

15． (1)    AB             

(2)如图所示：

(3)   小车运动v-t图像是一条倾斜直线，加速度恒定，做匀加速直线运动                   

16.   (1) 0.436          (2)　   3         (3)  A  C    

(4)         

(5)  变大            电压表的分流作用影响               

三、计算论证题（本题共4小题，共40分。）

解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位。

17．（9分）

解：（1）受力分析如图所示：

……………………………………………………………………………  （3分）

（2）由三角形关系： ，则…………………………… （3分）

（3）剪断细绳后，小球受重力和静电力，均为恒力，则合力恒定不变，小球将做初速度为零的匀加速直线运动       …………………………………  （3分）

18.（9分）

解：（1）重力做功： ………………………………… （3分）

（2）滑至底端过程所受摩擦力

………………………………… （3分）

（3）由动能定理得：

可得： ……………………………………………………… （3分）

19.（10分）

解：（1）电子的重力：

电子受静电力：

二者比值：  ……………………………………………… （3分）

（2）忽略电子的重力，电子只在静电力作用下运动：

， …………………………………………（3分）

（3）电子在电场中运动的时间

偏转距离： ………………………………………… （4分）

20. （12分）

解：（1）通过导体横截面的电荷量：

由 得，电流微观表达式： ………………………………  （4分）

（2）电子绕核旋转一周时间：

等效电流： …………………………………………………… （4分）

（3）安培力：

通过导体横截面自由电子个数：

洛伦兹力的矢量和在宏观上表现为安培力，则洛伦兹力： （4分）