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)

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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  
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