高中物理（人教版）北京市西城區(qū)2020-2021學(xué)年高二年級(jí)上學(xué)期期末物理試題 參考答案

第=page11頁(yè)，共=sectionpages11頁(yè)第=page22頁(yè)，共=sectionpages22頁(yè)答案和解析1.【答案】B

【解析】解：A、磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針N極所受磁場(chǎng)力的方向相同，與S極受力方向相反，故A錯(cuò)誤；

B、根據(jù)左手定則，某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與運(yùn)動(dòng)正電荷所受磁場(chǎng)力的方向垂直，故B正確；

C、根據(jù)左手定則，磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與一小段通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向垂直，故C錯(cuò)誤；

D、正電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度方向是由外界因素決定的，和磁場(chǎng)方向無(wú)關(guān)，故磁場(chǎng)方向不一定與速度方向垂直，故D錯(cuò)誤。

故選：B。

明確磁場(chǎng)方向的定義，知道某點(diǎn)磁場(chǎng)方向與小磁針N極受力方向相同，同時(shí)根據(jù)左手定則可知，磁場(chǎng)方向與所受磁場(chǎng)力的方向垂直。

本題考查了磁場(chǎng)方向的規(guī)定以及左手定則的內(nèi)容，要注意明確安培力垂直于磁場(chǎng)和電流方向所決定的平面，同樣洛倫茲力垂直磁場(chǎng)和粒子速度所決定的平面。

2.【答案】D

【解析】解：從a到b再到c的過(guò)程中，電場(chǎng)強(qiáng)度方向先沿ab方向，后沿bc方向，電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，所以電場(chǎng)力一直做負(fù)功，電勢(shì)能一直增加，故ABC錯(cuò)誤，D正確；

故選：D。

由題，兩個(gè)等量同種電荷，它們?cè)赼b間產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度方向向右．bc連線上方的中垂線上每一點(diǎn)(除b點(diǎn))電場(chǎng)線方向向上．根據(jù)電場(chǎng)力做功正負(fù)，判斷電勢(shì)能的變化．

對(duì)等量同種電荷和等量異種電荷的電場(chǎng)線分布情況和特點(diǎn)要熟悉，考試常常做文章．

3.【答案】A

【解析】解：A、根據(jù)公式E=?v，可知量子的頻率越高，其能量越大，故A正確；

B、麥克斯韋最先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最先證實(shí)了電磁波的存在，故B錯(cuò)誤；

C、電磁波譜按照波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的順序依次是無(wú)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線和γ射線，故C錯(cuò)誤；

D、根據(jù)公式s=ct，可知從距離地面340km的天宮一號(hào)空間站發(fā)送信號(hào)到地面接收站，至少需要的時(shí)間為：t=sc=340×1033×108s=1.13×10?3s，故D錯(cuò)誤。

故選：A。4.【答案】C

【解析】解：開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，電容器充電，充電完畢，電流為零，再將開(kāi)關(guān)S撥向2位置，開(kāi)始反向放電，放電完畢后，電流為零，如C圖所示，故C正確，ABD錯(cuò)誤；

故選：C。

分析電路結(jié)構(gòu)，電容器充電結(jié)束后，電流為零，反向放電結(jié)束后，電流仍為零，從而即可判定。

此題考查了閉合電路的歐姆定律，解題的關(guān)鍵是明確電路結(jié)構(gòu)，確定充放電的過(guò)程。

5.【答案】D

【解析】解：A、根據(jù)圖象可知電源的電動(dòng)勢(shì)為E=8V，此時(shí)的電流I=2.4A，電源的功率為P=EI=8×2.4W=19.2W，故A錯(cuò)誤；

B、交點(diǎn)縱坐標(biāo)表示該元件兩端電壓，即為U=3.4V，則該元件的電阻為R=UI=3.42.4Ω=1.4Ω，故B錯(cuò)誤；

C、該元件的發(fā)熱功率為：P′=UI=3.4×2.4W=8.16W，故C錯(cuò)誤；

D、電源外電路與內(nèi)電路消耗功率之比為：P′：(P?P′)=8.16：(19.2?8.16)≈0.7

而2：3≈0.7，故電源外電路與內(nèi)電路消耗功率之比為2：3，故D正確。

故選：D6.【答案】A

【解析】解：由于本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)多組數(shù)據(jù)才能準(zhǔn)確描繪伏安特性曲線，并且要求電壓從零調(diào)節(jié)，所以變阻器應(yīng)用分壓式接法，由于小燈泡電阻較小，所以為了減小誤差，應(yīng)采用電流表外接法，故A正確，BCD錯(cuò)誤。

故選：A。

根據(jù)小燈泡規(guī)格求出額定電流來(lái)選擇電流表量程；根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求電壓從零調(diào)可知變阻器應(yīng)用分壓式接法；同時(shí)分析燈泡內(nèi)阻與電壓表和電流表電阻間的大小關(guān)系，從而明確電流表內(nèi)外接法的選擇。

本題考查描繪燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)原理圖，要注意明確本實(shí)驗(yàn)要采用滑動(dòng)變阻器分壓接法和電流表內(nèi)接法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

7.【答案】B

【解析】解：根據(jù)有效值的定義，則有：

方波：I02R?T2+(12I0)2R?T2=I2RT

解得有效值I=58I0

正弦交流電：電流有效值I′=I02

8.【答案】D

【解析】解：Ig=1mA=0.001A，使用A、B兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)電流表量程I1=1A，使用A、C兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)電流表量程I2=0.1A，

根據(jù)圖示電路圖，由歐姆定律得：

R1=Ig(Rg+R2)I1?Ig

9.【答案】B

【解析】解：用戶端消耗的功率為：P=(400×104)×116×(40×103)W+(500×104)×(4×103)W=3×1010W10.【答案】B

【解析】解：粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：

qvB=mv2r

代入數(shù)據(jù)解得，粒子的軌道半徑：r=2m

粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何知識(shí)得：

L=rsinα=2×sin37°=1.2m，故B正確，ACD錯(cuò)誤。

故選：B。

帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，應(yīng)有牛頓第二定律求出粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，求出磁場(chǎng)的寬度。

11.【答案】BD

【解析】解：AB、金屬導(dǎo)體處在正電荷的電場(chǎng)中，由于靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體B的右端要感應(yīng)出正電荷，在導(dǎo)體A的左端會(huì)出現(xiàn)負(fù)電荷，故A錯(cuò)誤，B正確；

CD、把A和B分開(kāi)，移去C，A仍帶負(fù)電，B仍帶正電，金屬箔仍張開(kāi)，故C錯(cuò)誤，D正確；

故選：BD。

當(dāng)導(dǎo)體A、B放在帶正電的附近時(shí)，出現(xiàn)感應(yīng)起電現(xiàn)象．電荷周圍有電場(chǎng)存在，從而導(dǎo)體A、B處于電場(chǎng)中，在電場(chǎng)力的作用下，使導(dǎo)體中的自由電子重新分布．而處于靜電平衡的導(dǎo)體．

理解物體靜電感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)，及靜電平衡狀態(tài)時(shí)，帶電體的電荷分布情況．

12.【答案】BC

【解析】解：AB、剛閉合S時(shí)，電源的電壓同時(shí)加到兩燈上，A、B同時(shí)亮，隨著L中電流增大，由于線圈L直流電阻可忽略不計(jì)，分流作用增大，B逐漸被短路直到熄滅，外電路總電阻減小，總電流增大，A燈更亮，故A錯(cuò)誤，B正確；

CD、穩(wěn)定后再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后，燈泡B與線圈L構(gòu)成閉合自感回路，燈泡B由暗變亮再逐漸熄滅，燈泡A立即熄滅，故C正確，D錯(cuò)誤。

故選：BC。

閉合S瞬間，A、B同時(shí)亮，隨著L中電流增大，線圈L直流電阻可忽略不計(jì)，分流作用增大，A逐漸被短路，總電阻減小，再由歐姆定律分析B燈亮度的變化。斷開(kāi)S，B燈立即熄滅，線圈中電流，根據(jù)楞次定律判斷A燈亮度如何變化。

對(duì)于通電與斷電的自感現(xiàn)象，它們是特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，可用楞次定律分析發(fā)生的現(xiàn)象。

13.【答案】AB

【解析】解：

A、用N極靠近閉合的鋁環(huán)A時(shí)，垂直環(huán)面向里的磁通量增大，所以A環(huán)中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向垂直環(huán)面向外，A環(huán)產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，故A正確；

B、N極靠近斷開(kāi)的鋁環(huán)B，因環(huán)B是斷開(kāi)的，沒(méi)有感應(yīng)電流，則環(huán)B不動(dòng)，但由楞次定律“增反減同”，則環(huán)B中有逆時(shí)針?lè)较虻母猩妶?chǎng)，故B正確；

C、S極靠近閉合的鋁環(huán)A時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，環(huán)受力，由楞次定律可知A環(huán)會(huì)遠(yuǎn)離磁鐵，且環(huán)A中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎蔆錯(cuò)誤；

D、S極靠近斷開(kāi)的鋁環(huán)B，B環(huán)不閉合，磁鐵靠近B環(huán)時(shí)，環(huán)內(nèi)不產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此環(huán)不受磁場(chǎng)的作用，B環(huán)不動(dòng)，由上分析可知，環(huán)B中有順時(shí)針?lè)较虻母猩妶?chǎng)，故D錯(cuò)誤；

故選：AB。

穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受到磁場(chǎng)力的作用，橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)；

如果金屬環(huán)不閉合，穿過(guò)它的磁通量發(fā)生變化時(shí)，只產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不產(chǎn)生感應(yīng)電流，環(huán)不受力的作用，桿不轉(zhuǎn)動(dòng)。

本題難度不大，是一道基礎(chǔ)題，知道感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，分析清楚圖示情景即可正確解題，并掌握楞次定律的應(yīng)用，理解感應(yīng)電場(chǎng)與電路存在與否，或是否閉合均無(wú)關(guān)。

14.【答案】AC

【解析】解：AB、電子在加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理有

eU1=12mv02

電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有

l=v0t

電子在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有

y=12at2

根據(jù)牛頓第二定律得

a=eEm=eU2md

聯(lián)立以上各式解得：y=U2l24U1d，故A15.【答案】S

T

0刻線

1900

【解析】解：①S為機(jī)械調(diào)零旋鈕，測(cè)量前應(yīng)旋動(dòng)部件S，使指針指在電流“0”刻線；

③歐姆調(diào)零時(shí)，應(yīng)旋動(dòng)部件T，使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的“0刻線”；

④根據(jù)讀數(shù)可知擋位選擇為×100，所以歐姆表的讀數(shù)為：R=19×100Ω=1900Ω。

故答案為：①S；③T，0刻線；④1900。

①測(cè)量前應(yīng)旋動(dòng)部件S，使指針指在電流“0”刻線；

③T為歐姆調(diào)零旋鈕，每選擇一次擋位，都需要紅黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零，測(cè)量時(shí)指針靠近中值電阻較準(zhǔn)確；

④根據(jù)歐姆表讀數(shù)等于刻度盤讀數(shù)×倍率求解。

本題考查了歐姆表的工作原理和使用方法，掌握基礎(chǔ)知識(shí)即可正確解題；使用歐姆表測(cè)電阻時(shí)，要選擇合適的擋位，使指針指在中央刻度線附近。

16.【答案】電壓U和電流I、陶瓷管的長(zhǎng)度L、陶瓷管的直徑D

d=ρILπUD

【解析】解：①根據(jù)電阻定律R=ρLS知，已經(jīng)電阻率ρ、若測(cè)量出電阻R、導(dǎo)體長(zhǎng)度L后，能求出電阻膜的橫截面積S，那么電阻膜厚度d=SπD。而伏安法測(cè)量電阻R=UI，所以應(yīng)測(cè)定的物理量有：電壓U和電流I、導(dǎo)線的長(zhǎng)度L、陶瓷管的直徑D等；

②伏安法測(cè)電阻時(shí)用外接法，滑動(dòng)變阻器阻值較大采用限流接法，按此思路設(shè)計(jì)電路圖如圖所示，

③根據(jù)歐姆定律和電阻定律有：R=UI=ρLπD×d，所以厚度d=ρILπUD；

④螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為固定刻度與可動(dòng)刻度之和，故d=0.5mm+17.2×0.01mm=0.672mm。

故答案為：①電壓U和電流I、陶瓷管的長(zhǎng)度L、陶瓷管的直徑D；②③d=ρILπUD；④0.672

①17.【答案】4.98

0.07

U1I2【解析】解：(1)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，讓盡可能多的點(diǎn)過(guò)直線，不能過(guò)直線的點(diǎn)對(duì)稱分布在直線兩側(cè)，根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象如圖所示；

由圖1所示電路圖，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，路端電壓U=E?Ir

由圖示電源U?I圖象可知，充電寶電動(dòng)勢(shì)E≈4.98V，充電寶內(nèi)阻r=△U△I=4.98?4.842.00Ω=0.07Ω

(2)由閉合電路的歐姆定律得：E=U1+I1r，E=U2+I2r，

解得：E=U1I2?U2I1I18.【答案】解：(1)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，R的初始值R1=5Ω，電流表示數(shù)I1=0.9A，R的值為R2=15Ω，電流表示數(shù)I2=0.5A，燈泡的亮度不變，即通過(guò)燈泡的電流不變，可知燈泡和可調(diào)電阻器并聯(lián)。

電源內(nèi)阻可以忽略，當(dāng)電阻R1=5Ω時(shí)，通過(guò)電阻R的電流為：IR=ER1=35A=0.6A，

則通過(guò)燈泡的電流：IL=I1?IR=0.9A?0.6A=0.3A，燈泡的電阻：RL=E【解析】(1)抓住R電阻變化后，通過(guò)燈泡的電流不變，確定R與燈泡的串、并聯(lián)方式；根據(jù)歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)求出燈泡的電阻；

(2)電池有內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路歐姆定律，總阻值變化，干路電流變化，燈泡兩端電壓變化，確定燈泡亮度的變化。

此題考查了閉合電路歐姆定律和串并聯(lián)電路特點(diǎn)的基本運(yùn)用，解題的關(guān)鍵是明確第(1)問(wèn)中電源內(nèi)阻忽略不計(jì)，第(2)問(wèn)中，電池有內(nèi)阻。

19.【答案】解：(1)俯視(從上向下看)線框逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線框的磁通量變大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，由安培定則可知，感應(yīng)電流方向是KNMLK，線框的俯視圖只能看到NM邊，俯視圖如圖所示；

(2)線框轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值：Em=BSω

由題意可知，t=0時(shí)刻線框平面與中性面的夾角α=60°=π3

經(jīng)過(guò)時(shí)間t線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：

e=Emsin(ωt+α)=BSωsin(ωt+π3)

答：【解析】(1)根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流方向，然后作出俯視圖。

(2)求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，然后根據(jù)題意求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。

本題考查了正弦式交變電流的產(chǎn)生，考查了求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的順時(shí)值表達(dá)式問(wèn)題，掌握基礎(chǔ)知識(shí)是解題的前提；解決本題的關(guān)鍵掌握感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式的求解方法，應(yīng)用楞次定律可以判斷出感應(yīng)電流方向。

20.【答案】解：(1)根據(jù)E=Fq和F=kQqr2，

可得電荷量為Q的點(diǎn)電荷在與之相距x處電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式為E=kQx2，電場(chǎng)線和等勢(shì)面分布如圖所示：

(2)電容器內(nèi)部為勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，故E?x圖為：

因?yàn)殡娙萜髡龢O板的電勢(shì)為零，電場(chǎng)強(qiáng)度向右，可知隨著x增大，φ逐漸減小，圖象如圖所示：

答：電荷量為Q的點(diǎn)電荷在與之相距x處電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式為E=kQx2，電場(chǎng)線和等勢(shì)面分布如解析所示；

(2)電場(chǎng)強(qiáng)度E【解析】聯(lián)立電場(chǎng)強(qiáng)度定義式和庫(kù)侖定律即可求得點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式，分析勻強(qiáng)電場(chǎng)當(dāng)中電場(chǎng)強(qiáng)度E、電勢(shì)φ沿x軸的變化。

本題主要考察點(diǎn)電荷和勻強(qiáng)電場(chǎng)的相關(guān)知識(shí)，整體難度較低。

21.【答案】解：導(dǎo)體內(nèi)電流的大小為：I=qt，假設(shè)t時(shí)間內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度為vt，則其通過(guò)的導(dǎo)體的體積為Svt，通過(guò)導(dǎo)體某一截面的自由電子數(shù)為nS