2023北京朝阳高二（上）期末物理（教师版）.pdf

2023北京朝阳高二（上）期末物 理一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。1.描述静电场空间分布强弱和方向的物理量是（）A.库仑力 B.电场强度 C.电势 D.电势能2.为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流/引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（）3.关于静电及其应用，下列说法正确的是（）A.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0B.处于静电平衡状态的导体，其表面没有电荷C.避雷针就是利用静电屏蔽实现了避免建筑物遭到雷击D.超高压带电作业的工作服要用包含金属丝的织物制成，这是利用了尖端放电保证安全4.某实验小组探究感应电流产生的条件，现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、安培表、开关、线圈 B、电流计分别连接组成回路，如图所示。线圈A 静置于线圈B 中，在开关保持闭合的状态下，同学发现安培表的指针发生偏转，电流计的指针没有偏转。关于线圈B 中未产生感应电流的原因，以下说法可能正确的是（）A.线圈A、B 之间是绝缘的 B.线圈B 中没有磁场C.穿过线圈B 的磁通量未发生变化 D.线圈A 中没有磁场5.关于电磁波的发现及其应用，下列说法不氐现的是（）A.麦克斯韦建立了经典电磁场理论B.赫兹通过实验证明了电磁波的存在C.电磁波可以传递能量和信息，但不能在真空中传播D.按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱6.某实验小组用量程为0 3A 电流表测量电流，通过试触发现被测电流超过量程。但是实验室提供的电流表规格都是相同的，为了测量出该电流值，小组中的同学分别设计了改装电流表的四种电路方案，其中一定不可行的是（）c r-1 r-1 r-（S =hA.M J（=1 B.n=C.-D.n n-L-（A-I I-a T7.如图所示，已知电路中电源电动势为1 2 V,内阻为1。，电阻R为1。，尺 为6 C,电动机额定电压为6 V,线圈电阻RM为0.5Q。开关闭合后，电动机恰好正常工作。下列选项正确的是（）A.电阻R1两端的电压为6V B.通过电动机的电流为3AC.通过电阻&的电流为1AD.电动机输出的机械功率为12W8.某同学用游标卡尺测量一个圆柱形导体的长度，游标尺上有10等分刻度，测量示数如图甲所示；用螺旋测微器测量该导体的直径，测量示数如图乙所示。下列选项中正确表示读数结果的是（）B.甲 13.70cm 乙 3.527mm1A.甲 1.37cm 乙 3.775mmC.甲 1.370cm 乙 0.327mmD.甲 1.37cm 乙 3.275mm9.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列选项正确的是（)A.电容器带电前，只用带正电玻璃棒接触电容器a 板，能使电容器带电B.电容器带电后，只将电容器b 板向上平移，静电计指针的张角变小C.电容器带电后，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D.电容器带电后，只将电容器6 板向左平移，静电计指针的张角变小1 0.如图所示，一根足够长的细棒均匀带负电，单位长度所带的电荷量大小为家 当细棒沿其所在直线向右做速度大小为v 的运动时，会形成等效电流。下列选项正确的是（）V-A.等效电流的方向向右B.等效电流的大小为4丫C.若从细棒左侧向右侧看，空间中的磁场方向为顺时针D.若保持细棒静止，细棒周围的电场为匀强电场1 1.中国大型太阳能无人机“启明星一50”翼展50米量级，9 月初顺利完成首飞引发高度关注，假定该无人机电池容量为2.0 xl04m A h，电机额定工作电压为20 V,无人机正常工作时电机总额定功率为400 W,下列说法正确的是（）A.“mAh”是能量的单位B.无人机的电机电阻是1QC.无人机正常工作时的电流是20 AD.无人机充满电后可持续飞行时间约2 小时1 2.半径为R 的均匀带正电球壳在球壳内部任意一点产生的电场强度为零，球壳外某点的电场强度大小E随该点到球心距离，变化关系如图所示。A、B、C 三点与球心的距离分别为R、2R、3 R,选取无穷远处为电势零点。下列选项正确的是（）A.球壳内部电势处处为零B.球壳外部距离球心为2R的球面上各点的电场强度相同C.负点电荷在8点的电势能大于在C点的电势能D.4、B两点的电势差大于8、C两点的电势差13.老师给小明一个密封盒，其表面可见一个灯泡和一个可调电阻器R（可读取电阻值）的旋钮。为了探究密封盒里灯泡和可调电阻器是如何连接的，小明连接了一个如图1所示的电路并进行如下实验。实 验1：将可调电阻器R在一定范围内减小，并将变化前后的结果记录下来，如图2所示。实验2：将电动势为1.5V的两节干电池（内阻不可忽略）串联来代替低压电源，重复实验。数据：内阻可忽略的低压电源电压。=3 VR的初始值4 =15。，电流表的初始读数4=0.5AR的最终值4=5 Q,电流表的最终读数，2=S 9 A观察结果：灯泡的亮度保持不变。图2下列选项正确的是（）A.可调电阻器和灯泡是串联关系B.两次实验中在调节可调电阻器R时，都不存在安全隐患C.实 验1中灯泡工作时的阻值可以计算：实验2中当R减小时，灯泡会变亮D.实验2中如果用10。的定值电阻代替灯泡，该装置可以测出干电池的内阻14.如图所示装置，某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，设单位时间从M板射出的电子个数不变，射出电子的速度具有不同的方向，大小也不相同。在M旁平行放置一个金属网N。如果用导线将M、N连起来，从 M射出的电子落到N上便会沿导线返回M,从而形成电流，虚线框内部分可看作电源。现在不把M、N直接相连，而按图中在M、N之间加电压U,调节电压U的大小观察电流表中的电流，发 现 加 上 某 一 电 压 时，电流表的读数恰好为零。已知电子的电荷量为e,质量为?，不计电子间相互作用及电子重力。下列选项正确的是（）A.所有电子从金属板M到金属网N均做直线运动B.该装置虚线框内部分作为电源时其电动势等于C.射出的电子刚脱离金属板M时的速度均大于D.将外加电压U的正负极反向，持续增大。时，电流表的读数随之增大二、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的位置上。15.利用如图1所示装置进行实验，闭合开关后发现小灯泡不发光，经检查接线均良好，现使用多用电表进一步检测电路故障：（1）使用多用电表的欧姆挡“义1挡”检测小灯泡是否发生故障。操作时，将电路断开，多用电表两表笔与小灯泡两端接触。若指针如图2中。历示，可 判 断 小 灯 泡 发 生 故 障 （填 写“短路”或“断路”）；若指针如图2中 b 所示，可判断小灯泡是完好的，电阻读数为 Q。图2（2）使用多用电表的“2.5 V 直流电压挡”检测电路故障。保持开关闭合，下列检测结果说明开关可能出现断路故障的是 oA.将多用电表红、黑表笔分别接触A、B,电压表读数接近1.5 VB.将多用电表红、黑表笔分别接触C、D,电压表读数接近L 5 VC.将多用电表红、黑表笔分别接触E、F,电压表读数接近1.5 V1 6.某实验小组用电阻箱和电压表（内阻可视为无穷大）测定一个水果电池的电动势和内阻，电路如图1所示。_X-/R（I）闭合开关S 后，调节电阻箱得到各组实验数据如下表，请 补 齐 表 中 空 格 的 数 据（保留两位有效数字）实验次数123456电阻箱的电阻片/（I O。）0.10.20.40.81.64.0电压表的示数U/V0.0 90.1 60.2 70.4 00.6 00.6 7通过电阻箱的电流/（1 0-3 A）0 9 00.8 00 6 80.3 80.1 7（2）根据上表中电压和电流的数据，请在图2中描上匕第4次数据点，手 M乍出U-/图像。（UN图2(3)根据。一/图像，可得到水果电池的电动势E =V,内阻，=C。(4)若仅将实验中的电压表换成“量程03V,内阻约为3 k O”的电压表，请评价换表后上述实验方案是否可行。()三、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。把解答过程填在答题纸相应的空白处。1 7.电流、电压、电阻是电路中三个基本的物理量。请完成如下几个实际问题：(1)手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在某次接通开关的1 0 s内通过电路某一横截面的电荷量为3 C,求通过小灯泡的电流/：(2)如图所示的某电路，4、B间的电压为UA B=9V,a=6。，&=3。，6=4。求电阻R2两端的电压3；(3)小鸟站在一条通过5 0 0 A电流的铜质裸导线上。假设这只小鸟的安全电压为3 0 V,请你通过计算判断小鸟能否安然无恙。已知小鸟两爪之间的距离约为6 c m,铜导线的横截面积为W O m m?，电阻率为1.7 x l O-8Q m oR&RA o R I i o B i i1 8.如图所示，相距为d的两平行金属板间存在匀强电场。一个电子从左极板。点处以速度%沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回。己知。、A两点相距为/?(/”),电子质量为，小 电荷量为e,不计电子重力。(1)求0、A两点间的电势差大小UO A；(2)求两平行金属极间电势差大小U；（3）设右极板电势为零，求 A点 电 势。+-O O1 9.如图所示，空间存在沿水平向右的匀强电场。一半径为R的竖直光滑圆弧轨道A8C和水平轨道Q4 在A点相切。8C为圆弧轨道的直径，。为圆心，Q4 和0B之间的夹角为。一质量为八带电量为+4 的小球沿水平轨道向右运动，经 A点沿圆弧轨道通过C点并脱离轨道，落至水平轨道上。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零，s i n a =0.6,co s a =0.8 ,重力加速度大小为g,不计空气阻力。（1）求匀强电场强度的大小民（2）求小球到达4 点时动能的大小EkA.（3）请分析说明小球离开C点后的运动特点。20.有些物理问题可以从宏观和微观两个角度来认识。如图所示，导 体 棒 与 电 源、开关、导线及平行导轨构成的回路，放在磁感应强度为3的匀强磁场中,磁场方向垂直于回路所在平面。已知导体棒的长度为L横截面积为S,导体棒中单位体积内自由电子数为，电子电荷量为e,质量为，”。（1）闭合开关，保持导体棒静止，导体棒中电子定向移动的速率为必a.求导体棒中的电流/：b.导体棒受到磁场的安培力作用，一般认为安培力是磁场对运动电荷作用力的矢量和的宏观表现。请你根据安培力的表达式尸=3，推导磁场对定向移动的电子作用力/的表达式。（2）仅将回路中的电源换成一个电流计，请你设计方案使电流计的指针发生偏转，并说明其原理。N参考答案一、本题共14小题，每小题3 分，共 42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。1.【答案】B【解析】【详解】描述静电场空间分布强弱和方向的物理量是电场强度。故选B。2.【答案】B【解析】【详解】地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向。故选Bo【点睛】3.【答案】A【解析】【详解】A.导体处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点，感应电荷产生的附加电场与外部电场与大小相等，方向相反，此时导体的内部场强处处为0,故 A 正确；B.导体处于静电平衡状态时，电荷只分布在导体的外表面，且整个导体是一个等势体，故 B 错误；C.当带电云层靠近建筑物时，由于越尖的地方的，电场强度越强，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电，故 C 错误；D.超高压带电作业的工人穿戴的工作服是用包含金属丝的织物制成的，这种工作服叫屏蔽服，其作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害，其原理是静电屏蔽，故 D 错误。故选Ao4.【答案】C【解析】【详解】A.线圈B 产生感应电流不需要A、B 之间直接存在“电”的联系，故 A 错误；B D.安培表指针发生了偏转，说明线圈A 中通有电流，则线圈A、B 中必有磁场，故 BD 错误；C.线圈B 中未产生感应电流的原因可能是因为穿过线圈B 的磁通量未发生变化，因此导致线圈B 中无感应电流，故 C 正确。故选C。5.【答案】C【解析】【详解】A.麦克斯韦建立了经典的电磁理论，预言了电磁波的存在，故 A 正确；B.德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波存在，并测定了电磁波传播速度等于光速，故 B 正确；C.电磁波可以传递能量和信息，且电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故 C 错误；D.各个频段的电磁波产生方式不尽相同，波长也不同，把它们按波长或频率顺序排列就构成了电磁波谱，故 D 正确。本题选不正确的，故选C。6.【答案】A【解析】【详解】A.串联电路分压但电流相同，则当用该电路继续测量超过量程的电流时，电流表流过的电流依然超过量程，故 A 错误；B C D.并联电路分流但电压相同，则当用并联电路测量超过量程的电流时，只要另外一并联支路分流适当，就能够使得流过电流表的电流在量程范围之内，故 BCD正确。故选Ao7.【答案】C【解析】【详解】A.电动机两端电压为6 V,开关闭合后，电动机恰好正常工作，所以电源内电压与电阻体两端电压之和为6 V,由欧姆定律有6=/,(/+/?,)解得：人=3A所以电阻飞 两端的电压为q =/阳=3V故 A 错误；BC.&与电动机并联，且并联部分电压为6 V,则流过R 的电流为Z,=-A =lA2 6由并联电路的电流特点可知，流过电动机的电流为7M=/-/2=2A故 B 错误,C 正确；D.电动机消耗的电功率4=UM/M=6X2W=12W电动机的发热功率为,=A U=22XO.5W=2W电动机产生的机械功率4=4-友=1OW故 D 错误。故选C。8.【答案】D【解析】【详解】游标卡尺为10等分度，则由主尺和游标尺读数可知I 13mm+0.1 x 7/72/T?=1.37 cm螺旋测微器测量导体的直径为d=3mm+27.5 x O.Oiirun=3.275mm由于读数造成的偶然误差的存在，3.275mm3.279mm皆可。故选D。9.【答案】A【解析】【详解】A.由于电容器带电量是某一极板的电量，再结合静电感应原理，可知，只用带电玻璃棒与电容器 板接触，方板能感应出等量异种电荷，即能使电容器带电，故 A 正确；B.将 b 板向上平移，正对面积S 减小，根据-sSC=-4兀kd可知电容减小，根据Q=CU可知，当。不变，电容减小则电势差增大，则静电计指针的张角变大，故 B 错误；C.在极板之间插入有机玻璃板，介电常数 增大，根据八 sSC=-4兀kd电容增大，根据Q=CU可知，当 Q 不变，电容增大则电势差减小，则静电计指针的张角变小，故 C 错误；D.将电容器人板向左平移，极板间距离d 增大，根据C=-4兀kd电容减小，根据Q=CU可知，当 Q 不变，电容减小则电势差增大，则静电计指针的张角变大，故 D 错误。故选Ao10.【答案】B【解析】P =U1/=20A【详解】A.细棒带负电，等效电流方向与v 的方向相反，因此等效电流方向方向向左，故 A 错误；B.设时间/内，细棒穿过的某一垂直截面的长度为3则由电流的定义式可得.Q LqI=qvt t故 B 正确；C.等效电流方向向左，由右手螺旋定则可知，若从细棒左侧向右侧看，空间中的磁场方向为逆时针，故C 错误；D.若细棒保持静止，则离细棒距离越远，细棒产生的电场大小越小，并不是匀强电场，故 D 错误。故选B。11.【答案】C【解析】【详解】A.由电荷量的表达式q=It可 知“mAh”是电荷量的单位。故 A 错误；C.根据可知电流为故 c 正确；B.根据欧姆定律，有由于不是纯电阻电路，所以无人机的电机电阻一定小于1 Q。故 B 错误；D.无人机充满电后可持续飞行时间为f=g=lhI故 D 错误。故选C。12.【答案】D【解析】【详解】A.由于均匀带正电球壳在球壳内部任意一点产生的电场强度为零，根据U =Ed可知，球壳内部任意一点的电势和球壳相同，而由图可知，均匀带正电球壳外部存在着由球壳指向无穷远处的电场，而无穷远处的电势为零，因此球壳的电势不为零，也即球壳内部电势处处不为零，故 A 错误；B.由对称性可知，球壳外部距离球心为2R的球面上各点的电场强度大小相同，方向均由球壳指向无穷远处，因此电场强度方向均不同，故 B 错误：/?=IQC.首先根据对称性可知距离球心处相同距离，电势大小相等，此外考虑球壳外，电场方向均由球壳指向无穷远处，而沿着电场线方向电势降低，因此在球壳外，距离球心越远，电势越低，因此8点电势大于C点电势，即负点电荷在8点的电势能小于在C点的电势能，故C错误；D.由于A、B两点之间 电场强度大于8、C两点之间的电场强度，且A、8和8、C之间距离相等，根据U=Ed可知，A、8两点的电势差大于8、C两点的电势差，故D正确。故选D。13.【答案】D【解析】【详解】A.分析实验结果可知，可调电阻器R的阻值鸟=15。时，电流4=0.5A,&=5。时，电流/2=0.9A,且灯泡的亮度保持不变，即通过灯泡的电流不变，可知灯泡与可调电阻不可能是串联关系，应是并联关系，故A错误；B.由题意，在第一次实验中，由于电源内阻可以忽略不计，且灯泡与可调电阻是并联关系，所以在第一次实验中在调节可调电阻器R时，不存在安全隐患；但在第二次实验中，由于干电池有内阻，所以若调节可调电阻器R的阻值过大，根据闭合电路欧姆定律可知，会导致干路电流过小，路端电压过大，从而使得流经灯泡的电流超过灯泡的额定电流，从而烧坏灯泡，故B错误；C.实 验1中灯泡工作时的阻值可以计算，为根据闭合电路欧姆定律可知，在实验2中当R减小时，总电阻将减小，干路电流增大，路端电压减小，则流经灯泡的电流减小，灯泡会变暗，故C错误；D.实验2中如果用=1()0的定值电阻代替灯泡，根据闭合电路欧姆定律有E1=RRR+R+r上述式子中，E=3.0 V,可调电阻器R的阻值可以读出，干路电流/可以通过电流表读出，所以该装置可以测出干电池的内阻厂，故D正确。故选D。14.【答案】B【解析】【详解】A.M板接电源正极，金属网N接电源正极，MN间的电场方向向右，从金属板M逸出电子速度方向若不沿MN方向，电子所受静电力方向向左，将做曲线运动。A错误；B.该装置虚线框内部分作为电源时其电动势等于。0,B正确。C.设射出的电子刚脱离金属板M时的最大速度为，由动能定理得n1 ,故射出的电子刚脱离金属板M时的速度均不大于3 4mD.将外加电压U的正负极反向，持续增大U时，电流表的读数随之增大，达到饱和电流后，电流表的读数又不变。D错误。故选B o二、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的位置上。1 5.【答案】.短路.6 .A B【解析】【详解】（1）口上多用电表指针如图2中 a所示，则代表所测电阻阻值为零，则可知小灯泡短路。（1）2 多用电表指针如图2中 b时，且倍率又为“X 1 挡”，则读数为H=6xlQ=6Q（2）3 A.红、黑表笔分别接触A、B,电压表接近1.5 V,说明干电池是好的，故 A正确;B.红、黑表笔分别接触C、D,电压表读数接近1.5 V,如果开关没有断路，电压表被短路，读数应为零，而此时却有读数，说明开关可能出现断路，故 B正确;C.红、黑表笔分别接触E、F,电压表读数接近1.5 V,说明点和电源之间是通路，则此时开关不可能断路，故 C错误。故选B。1 6.【答案】.0.5 0.7/(xlO3A).0.8#0.8 0,8 0 0 .不可行【解析】【详解】(1)根据内阻A=0.50 xl(r3 AE=0.8VV=TQ=800Q(4)若仅将实验中的电压表换成“量程0 3V，内阻约为3k。”的电压表，则电压表的分流作用不能忽略，因电压表内阻不确定，则通过电压表的电流不能确定，则通过电源的电流也不能确定，则不能做出U-/图像，该方案不可行。三、本题共4 小题，共 40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。把解答过程填在答题纸相应的空白处。1 7.【答案】(1)0.3A；(2)3V；(3)小鸟能安然无恙【解析】【详解】(1)根据电流大小的定义=f$A=0.3A(2)由电路图可知，Ri、&先并联，再和R串联，则A、8间总的电阻为则流过A、B之间的总电流为设 流 过R、&之 间 的 电 流 大 小 分 别 为4、Ii,则有II+12=IAB，1禺=124解得12 1 A所 以R 2两端的电压=/2邑=3 V（3）与鸟并联的导线电阻为=夕人=6、1 0。S因此与并联导线相比，小鸟的电阻远大于并联导线，故小鸟的电阻可视为无穷大，因此流过并联导线部分的电流即为Io=5 0 0 A所以小鸟两爪之间的电压为。（）=/（/=0.0 0 3 V 3 0 V故小鸟能安然无恙。1 8.【答 案】（1）U=皿；（2）也 由；（3）（小 力 就2e leh 2eh【解 析】【详 解】（1）由题意，根据动能定理有可得（2）两平行金属极间电势差大小（3）设右极板电势为零，则有（pA=E（d -）=且（d -h）=一.?.A d leh3mg 2 31 9 .【答 案】（1）；（2）m g R：（3）小球 离 开C点后将做类平抛运动W 8【解 析】【详解】（I）小球到达c点时有qEtan a=-mg场强大小为mg tan a _ 3mgq 4q（2）小球到达C点时的速度大小为叱，由牛顿第二定律得2m g,-rtvlccos a-R小球A f C过程，由动能定理有-mg(R+Rcos a)-qER sin a=mv-解得o（3）小球在离开C点的瞬间，速度方向与半径OC垂直，所受合外力的方向指向圆心（后续合力大小和方向均不变），即合力和C点的速度方向垂直，因此可知小球离开C点后将做类平抛运动。2 0.【答案】（1）a.女5丫，b.Bev；（2）见解析【解析】【详解】（1）a.根据题意可知，时间，内通过导体某一横截面的电子数为N。=nSvt该时间内通过导体某一横截面的电荷量为q=Ne由电流的定义式可得，导体棒中的电流为/=幺当导体棒移动时，导体棒内的电子随着导体棒一起运动，由左手定则可知，导体中的自由电子受到沿导体棒联立解得1=neSvb.根据题意可知，导体棒中的电子数为N=nSL又有N f=BIL联立解得f =Bev（2）仅将回路中的电源换成一个电流计，让导体棒向左（或向右）移动，电流计的指针发生偏转，理由:方向的洛伦兹力，在这个力的作用下，自由电子沿导体棒的运动方向一致，从导体的一端运动到另一端，则导体的一端多余正电荷，另一端多余负电荷，也就产生电压，如果电路闭合，形成电流。