北京市西城区2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）

北京市西城区2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）

北京市西城区 2020 学年高二物理上学期期末考试试题（含解析） 一、选择题（16 个小题，每小题 3 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，只 有一个选项是符合题意的。） 1.在下列物理量中，属于矢量的是 A. 电场强度 B. 电势差 C. 电势能 D. 电动势 【答案】A 【解析】 【详解】A．电场强度有大小和方向，是矢量，选项 A 正确； B．电势差有大小无方向，是标量，选项 B 错误； C．电势能有大小无方向，是标量，选项 C 错误； D．电动势有大小无方向，是标量，选项 D 错误； 故选 A. 2.真空中有两个静止的点电荷 q1、q2 ，若保持它们之间的距离不变，而把它们的电 荷量都变为原来的 2 倍，则两电荷间的静电力将变为原来的 （ ） A. 2 倍 B. 4 倍 C. 8 倍 D. 16 倍 【答案】B 【解析】 【详解】由库仑定律可得： 变化前 1 2 2 q qF k r  ； 而变化后， 1 2 2 4 4kq qF Fr    A．2 倍，与结论不相符，选项 A 错误； B．4 倍，与结论相符，选项 B 正确； C．8 倍，与结论不相符，选项 C 错误； D．16 倍，与结论不相符，选项 D 错误； 3.图为描述某静电场的电场线，a、b、c 是同一条电场线上的三个点，其电场强度 大小分别为 Ea、Eb、Ec，关于 Ea、Eb、Ec 的比较，下列说法正确的是（ ） A. a b cE E E  B. a b cE E E  C. a b cE E E  D. a b cE E E  【答案】B 【解析】 【详解】电场线越密集则场强越大，a 点最稀疏，c 点最密集，可知 a b cE E E  ； A． a b cE E E  ，与结论不相符，选项 A 错误； B． a b cE E E  ，与结论相符，选项 B 正确； C． a b cE E E  ，与结论不相符，选项 C 错误； D． a b cE E E  ，与结论不相符，选项 D 错误； 4.下列现象中，属于静电利用的是 ( ) A. 在很高的建筑物顶端装上避雷针 B. 在高大的烟囱中安装静电除尘器 C. 油罐车后面装一根拖在地上的铁链条 D. 存放易燃品的仓库的工人穿上导电橡胶做的防电靴 【答案】B 【解析】 【详解】A．当打雷的时候，由于静电的感应，在高大的建筑物顶端积累了很多的静 电，容易导致雷击事故，所以在高大的建筑物顶端安装避雷针可以把雷电引入地下， 保护建筑物的安全，属于防止静电危害．故 A 错误； B．在高大的烟囱中安装静电除尘器，利用静电除去废气中的粉尘，这是对于静电的 应用，故 B 正确． C．油罐车在运动的过程中，由于里面的油再晃动，也会摩擦产生静电，后面拖一条 的铁链就可以以及时的把产生的静电导走，属于防止静电危害．故 C 错误； D．利用导电橡胶做的防电靴及时的把产生的静电导走，防止工人在走动中产生静电， 导致事故．属于防止静电危害．故 D 错误． 5.一个固定电容器在充电过程中，两个极板间的电压 U 随电容器所带电荷量 Q 的变 化而变化．下图中正确反映 U 和 Q 关系的图像是 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【分析】 明确电容器的电容由本身的性质决定，与 Q 和 U 无关，根据 Q=CU，知 U 与 Q 成正比． 【详解】根据 QC U  ，可知 QU C  ，由于电容器不变，因此电压 U 和电量 Q 成正比， 故 A 正确 BCD 错误． 【点睛】解决本题的关键掌握电容的定义式为 QC U  ，知道 C 与 Q 和 U 无关，根据 Q=CU，知 Q 与 U 成正比，同时根据电容器的决定式理解电容器电容大小与那些因素 有关 6.在一段导体两端加上电压，已知在 10s 内通过此导体横截面的电荷量是 4C，则通 过这段导体的电流是 （ ） A. 40A B. 2.5A C. 0.4A D. 14A 【答案】C 【解析】 【详解】在 10s 内通过此导体横截面的电荷量是 4C，则通过这段导体的电流为： 4 0.4A10 q CI t s  ＝ ＝ A．40A，与结论不相符，选项 A 错误； B．2.5A，与结论不相符，选项 B 错误； C．04A，与结论相符，选项 C 正确； D．14A，与结论不相符，选项 D 错误； 7.“电子伏特（ev）”属于下列哪一个物理量的单位 A. 能量 B. 电压 C. 电流 D. 电荷量 【答案】A 【解析】 “电子伏特（ev）”属于能量的单位，故选 A. 8.用电流表和电压表测量电阻的电路如图所示，其中 xR 为待测电阻．电表内阻对测 量结果的影响不能忽略，下列说法中正确的是( ) A. 电流表的示数小于通过 Rx 的电流 B. 电流表的示数大于通过 Rx 的电流 C. 电压表的示数小于 Rx 两端的电压 D. 电压表的示数大于 Rx 两端的电压 【答案】B 【解析】 【分析】 电压表测量的是与其并联电路的电压值，电流表测量的是与之串联电路的电流值， 据此分析问题同； 【详解】A、由电路图可知，实验采用电流表外接法，电流表所测电流等于通过电阻 的电流与通过电压表的电流之和，电流表的示数大于通过 xR 的电流，故 A 错误，B 正确； C、由电路图可知，电压表与待测电阻并联，测量待测电阻两端电压，电压表的示数 等于 xR 两端的电压，故 CD 错误． 9.电位器是一种可变电阻器，其内部结构如图所示。如果把电位器与灯泡和电源串 联起来，转动滑动触头可以改变灯泡的亮度。下列说法正确的是 A. 将 A、B 接入电路，滑动触头顺时针转动，灯泡变亮 B. 将 A、C 接入电路，滑动触头顺时针转动，灯泡变亮 C. 将 A、C 接入电路，滑动触头顺时针转动，灯泡变暗 D. 将 B、C 接入电路，滑动触头顺时针转动，灯泡变亮 【答案】D 【解析】 【详解】A．将 A、B 接入电路，滑动触头顺时针转动，电阻变大，则电流减小，灯 泡变暗，选项 A 错误； BC．将 A、C 接入电路，滑动触头顺时针转动，电阻不变，则电流不变，灯泡亮度不 变，选项 BC 错误； D．将 B、C 接入电路，滑动触头顺时针转动，电阻减小，电流变大，则灯泡变亮， 选项 D 正确； 故选 D. 10. 如图，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正 确的是（ ） A. 外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小 B. 外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变 C. 外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变 D. 外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小 【答案】D 【解析】 由并联电路总电阻小于任意支路电阻可知，并联的路段越多电阻越小，总电阻越小， 电流增大，内电阻分压增大，路端电压减小，D 对； 11.某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在 U-I 坐标系中描点，得到了如图所示的 a、b、c、d 四个点，其中电阻值最大的是 A. a 点对应的电阻 B. b 点对应的电阻 C. c 点对应的电阻 D. d 点对应的电阻 【答案】A 【解析】 【详解】根据 R=U/I 可知，某点与原点连线的斜率越大，则电阻越大，由图像可知 a 点与原点连线的斜率最大，电阻最大； A．a 点对应的电阻，与结论相符，选项 A 正确； B．b 点对应的电阻，与结论不相符，选项 B 错误； C．c 点对应的电阻，与结论不相符，选项 C 错误； D．d 点对应的电阻，与结论不相符，选项 D 错误； 故选 A. 12.下列各图中标出了匀强磁场中通电直导线受安培力的方向，正确的是( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据左手定值可知，A 图中的安培力应该垂直磁感线垂直于电流的方向指 向左上方．故 A 错误；B 图中磁场的方向向下，电流的方向向里，所以安培力的方 向向左．故 B 正确；C 图中磁场的方向向左，电流方向向上，所以安培力的方向向 里．故 C 错误；D 图中电流的方向与磁场的方向平行，不受安培力；故 D 错误．故 选 B. 【点睛】本题考查安培定则和左手定则综合应用能力，对于两个定则要注意应用条 件的不同：安培定则判断电流与磁场方向的两者关系；左手定则判断通电导线在磁 场所受安培力方向与磁场方向、电流方向三者的关系． 13.面积是 0.50m2 的导线环，处于磁感强度为 2.0×10-2T 的匀强磁场中，环面与磁 场垂直，穿过导线环的磁通量等于（ ） A. 2.5×10-2Wb B. 1.5×10-2Wb C. 1.0×10-2Wb D. 4.0×10-2Wb 【答案】C 【解析】 【详解】在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量： 2 22.0 10 0.5 1.0 10BS Wb Wb        ，故选项 C 正确，选项 ABD 错误． 【点睛】本题关键记住磁通量的计算公式Φ=BS，在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直 时，穿过线圈的磁通量Φ=BS，当线圈与磁场成θ角时，磁通量 BSsin  ． 14.在气候干燥的秋冬季节，人们常常会碰到这些现象：晚上脱衣时，常会听到噼啪 的声响；早上起来梳头时，头发常会“飘”起来。这就是发生在我们日常生活中的 静电现象。有一次，小明的手指靠近金属门把手时，突然有一种被电击的感觉。这 是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成的放电现象。若 放电前，小明的手指带负电。有关金属门把手的两端被感应带电的情况，下列图中 标示正确的是 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】人的手指带负电，则由于静电感应，门把手中离手指较近的一端感应出正 电，离手指较远的一端感应出负电，则图 A 是正确的。 A．该图与结论相符，选项 A 正确； B．该图与结论不相符，选项 B 错误； C．该图与结论不相符，选项 C 错误； D．该图与结论不相符，选项 D 错误； 故选 A. 15.一台直流电动机，其线圈的电阻值为 0.5Ω。当电动机两端所加电压为 6V 时， 电动机正常工作，通过线圈的电流是 2A。由此可知 A. 电动机消耗的电功率为 72W B. 电动机输出的机械功率为 12W C. 电动机线圈的发热功率为 2W D. 电动机的工作效率为 50% 【答案】C 【解析】 【详解】A. 电动机消耗的电功率为 P=IU=12W 选项 A 错误； C. 电动机线圈的发热功率为 P 热=I2R=22×0.5=2W 选项 C 正确； B. 电动机输出的机械功率为 P 出=P-P 热=10W 选项 B 错误； D. 电动机的工作效率为 0 00 0 10= 100 83.312 P P    出 选项 D 错误； 故选 C. 16.某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细 胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来 实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自 质子源的质子（初速度为零），经加速电压为 U 的加速器加速后，形成细柱形的质子 流。已知细柱形的质子流横截面积为 S，其等效电流为 I；质子的质量为 m，其电量 为 e.那么这束质子流内单位体积的质子数 n 是 A. 2I U eS m B. I m eS eU C 2I eU eS m D. 2 I m eS eU 【答案】D 【解析】 【详解】质子被加速时： 21 2Ue mv 由于 I neSv 解得 2 I mn eS eU  A． 2I U eS m ，与结论不相符，选项 A 错误； B． I m eS eU ，与结论不相符，选项 B 错误； C． 2I eU eS m ，与结论不相符，选项 C 错误； D． 2 I m eS eU ，与结论相符，选项 D 正确； 故选 D. 二、实验题（12 分） 17.某小组测量一金属丝的电阻率，除多用电表、刻度尺、螺旋测微器、开关、导线 外，还能提供的其它器材规格如下： 电流表 A1（量程 0~0.6A，内阻 r1 约为 0.125Ω） 电流表 A2（量程 0~3A，内阻 r2 约为 0.025Ω） 电压表 V（量程 0~3V，内阻约为 3kΩ） 滑动变阻器 R1（最大阻值为 20Ω） 滑动变阻器 R2（最大阻值为 1750Ω） 电源 E（电动势约为 3V） （1）在实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图所示，则该金属丝直 径的测量值 d=________mm。 （2）使用多用电表欧姆挡粗测金属丝的电阻，倍率选择“×1”挡，指针位置如图 所示，则该金属丝的电阻为_______Ω。 （3）若采用伏安法测量金属丝的电阻，为保证电表安全及测量准确、方便，那么电 流表应选择_______（选填 A1 或 A2）；滑动变阻器应选择_______（选填 R1 或 R2）。 （4）采用伏安法测电阻时，测得了多组 U、I 数据，根据这些数据作出如图所示的 U-I 图像。由此可得金属丝的电阻 R=_______Ω。（保留两位有效数字） （5）若通过实验测量获得了数据：金属丝的电阻 R，金属丝的长度 l，以及金属丝 的直径 d。那么本次实验得到金属丝电阻率ρ=_______。 【答案】 (1). 0.383（0.381～0.386 之间均可） (2). 5.0 (3). A1 (4). R1 (5). 4.8（4.6～5.0 之间均可） (6). 2 4 R d l  【解析】 【详解】（1）[1]．该金属丝直径的测量值 d=0.01mm×38.3=0.383mm。 （2）[2]．该金属丝的电阻为 5×1Ω=5.0Ω。 （3）[3][4]．电路中可能出现的最大电流 3 A 0.6A5 EI R    ，则电流表选择 A1； 滑动变阻器选择 R1。 （4）[5]．由图像可知： 2.9 4.80.6 UR I      （5）[6]．由 21 4 l lR S d      解得 2 = 4 R d l  三、计算题（4 个小题，共 40 分） 18.在如图所示的电路中，电阻箱的阻值 R 是可变的，电源的电动势为 E，电源的内 阻为 r，其余部分的电阻均可忽略不计。 （1）闭合开关 S，写出电路中的电流 I 和电阻箱的电阻 R 的关系表达式； （2）若电源的电动势 E 为 3V，电源的内阻 r 为 1Ω，闭合开关 S，当把电阻箱 R 的 阻值调节为 14Ω时，电路中的电流 I 为多大？此时电源两端的电压（路端电压）U 为多大？ 【答案】(1) EI R r   (2)0.2A 2.8V 【解析】 【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式: EI R r   （2）将 E=3V，r=1Ω，R=14Ω，代入上式得： 电流表的示数 I= 3 A14 1 =0.2A 电源两端的电压 U=IR=2.8V 19.如图甲所示，表示三块相同的蹄形磁铁并列放在水平桌面上，可以认为磁极间的 磁场是匀强磁场。将一根直导体棒水平悬挂在磁铁的两极之间，导体棒与磁感应强 度的方向垂直。导体棒的重力为 G，导体棒在匀强磁场中的有效长度为 L。当导体棒 中通过的电流为 I 时，导体棒向外侧偏转（但仍在磁极之间），静止时悬线与竖直方 向的夹角为θ，此时的导体棒在其横截面上的受力图如图乙所示，其中安培力 F 水 平向右。求： （1）导体棒所受的安培力 F 的大小； （2）该匀强磁场的磁感应强度 B 的大小。 【答案】(1) Gtan (2) tanG IL  【解析】 【详解】（1）如图所示，导体棒所受的安培力： F=Gtanθ （2）匀强磁场的磁感应强度大小 tanF GB IL IL = = 20.密立根用如图所示的实验装置来测定很小的带电油滴所带的电荷量。油滴从喷雾 器喷出时由于摩擦而带电，并落入两块相互平行的极板 M、N 之间的区域（M 板带正 电、N 板带负电），透过显微镜寻找那些刚好悬浮在极板间的油滴。根据观测数据算 出油滴的质量，再根据油滴悬浮时受到的电场力和重力平衡，可计算出油滴所带的 电荷量。 （1）若 P 为从显微镜中观察到的悬浮油滴，则可推知 P 带哪种电荷？ （2）已知极板 M、N 之间的距离为 d，电压为 U，求两板之间的电场强度 E 的大小； （3）油滴 P 可视为球体，并测得其半径为 R。已知油的密度为ρ，重力加速度为 g， 极板 M、N 之间的距离为 d，电压为 U。求该油滴的电荷量 q。（提示：球的体积公式 34 π3V R ） 【答案】(1) 负电(2) UE d  (3) 34 3 R gdq U   【解析】 【详解】（1）油滴受向上的电场力，而上极板带正电，可知 P 带负电. （2）两板之间的电场强度 UE d  （3）∵油滴 P 悬浮∴油滴 P 受到的重力和电场力平衡 即: mg qE 而: 34 3m R   UE d  联立以上各式，可得: 34 3 R gdq U   21.质量为 m、电荷量为 e 的电子，由静止从 P 点出发，经电压为 U 的电场加速后， 沿两块正对的平行极板 M、N 正中间的直线 PQ 方向射入两板间。已知极板 M、N 间只 存在着磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里且具有理想边界的匀强磁场，如图所示。 不计电子所受重力。求： （1）电子射出电场时的速度υ的大小； （2）粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径 R； （3）当极板 M、N 的间距恰好等于极板长时，电子恰好能从极板的右边缘射出磁场， 则极板的长度 L 是多少？ 【答案】(1) 2eUv m  (2) 1 2mU B e (3) 4 2 5 mU B e 【解析】 【详解】（1）由动能定理 21 2eU mv 2eUv m  （2）洛伦兹力提供向心力 2vevB m R  ∴ 2 1 2mv meU mUR eB eB B e    （3）由几何关系可得 2 2 2 1 2R L R L      ∴ 4 4 2 5 5 R mUL B e  