江苏省南京市 高二(上)期末物理试卷(含答案)

高二（上）期末物理试卷
一、单选题（本大题共5小题，共20.0分）
1.计算几个电阻的总电阻、电路的简化、引入平均速度、合力与分力等概念，这些处
理物理问题的方法，都属于（）
A. 类比的方法
B. 控制变量的方法
C. 等效替代的方法
D. 观察、实验的方法
2.关于磁感应强度，下列说法中正确的是（）
A. 磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的通电导线有关
B. 磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的通电导线所受磁场力方向一致
C. 在磁场中某点的通电导线不受磁场力作用时，该点磁感应强度大小一定为零
D. 在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大
3.如图所示，矩形线框在匀强磁场中做的各种运动中，能够产生感应电流的是（）
A. B. C. D.
4.如图所示，当变阻器R3的滑动触头P向b端移动时（）
A. 电压表示数变小，电流表示数变大
B. 电压表示数变小，电流表示数变小
C. 电压表示数变大，电流表示数变大
D. 电压表示数变大，电流表示数变小
5.如图所示，直角三角形导线框abc以速度v匀速进入匀强磁
场区域，则此过程中导线框内感应电流随时间变化的规律为
下列四个图象中的哪一个？（）
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）
6.关于电阻率，下列说法中正确的是（）
A. 有些材料的电阻率随温度的升高而减小
B. 电阻率大的导体，电阻一定大
C. 用来制作标准电阻的材料的电阻率几乎不随温度的变化而变化
D. 电阻率与导体的长度和横截面积无关
7.在匀强磁场中，一只矩形金属线框绕与磁感线垂直
的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所
示。

则（）
A. 交变电动势的频率为100 Hz
B. 线框转动的角速度为
C. 时线框平面与中性面重合
D. 线框产生的交变电动势有效值为311 V
8.如图所示为一速度选择器，两极板P、Q之间存在电场强度
为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场。

一束粒子流
（重力不计）以速度v从a沿直线运动到b，则下列说法中正
确的是（）
A. 粒子一定带正电
B. 粒子的带电性
质不确定
C. 粒子的速度一定等于
D. 粒子的速度一定等于
9.如图所示，a、b灯分别标有“3.6V 4.0W”和“3.6V 2.5W”，
闭合开关，调节R，能使a、b都正常发光．断开开关后重做
实验，则（）
A. 闭合开关，a将慢慢亮起来，b立即发光
B. 闭合开关，a、b同时发光
C. 闭合开关稳定时，a、b亮度相同
D. 断开开关，a逐渐熄灭，b灯闪亮一下再熄灭
三、实验题探究题（本大题共2小题，共26.0分）
10.为了研究某导线的特性，某同学所做部分实验如下：
（1）用螺旋测微器测出待测导线的直径，如图甲所示，则螺旋测微器的读数为______mm；
（2）用多用电表直接测量一段导线的阻值，选用“×10”倍率的电阻档测量，发现指针偏转角度太大，因此需选择______倍率的电阻档（选填“×1”或“×100”），欧姆调零后再进行测量，示数如图乙所示，则测量值为______Ω；
（3）另取一段同样材料的导线，进一步研究该材料的特性，得到电阻R随电压U 变化图象如图丙所示，则由图象可知，该材料在常温时的电阻为______Ω；当所加电压为3.00V时，材料实际消耗的电功率为______W．（结果保留两位有效数字）
11.在“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验中，提供的器材有：
A．干电池一节
B．电流表（量程0.6A）
C．电压表（量程3V）
D．开关S和若干导线
E．滑动变阻器R1（最大阻值20Ω，允许最大电流1A）
F．滑动变阻器R2（最大阻值200Ω，允许最大电流0.5A）
G．滑动变阻器R3（最大阻值2000Ω，允许最大电流0.1A）
（1）按图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选______（填“R1”、“R2”或“R3”）．
（2）图乙电路中部分导线已连接，请用笔画线代替导线将电路补充完整．要求变阻器的滑片滑至最左端时，其使用电阻值最大．
（3）闭合开关，调节滑动变阻器，读取电压表和电流表的示数．用同样方法测量多组数据，将实验测得的数据标在如图丙所示的坐标图中，请作出UI图线，由此求得待测电池的电动势E=______V，内电阻r=______Ω．（结果保留两位有效数字）所得内阻的测量值与真实值相比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）
四、计算题（本大题共4小题，共54.0分）
12.如图甲所示的螺线管的匝数n=1500，横截面积S=20cm2，电阻r=1.5Ω，与螺线管
串联的外电阻R1=10Ω，R2=3.5Ω．若穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化，计算R1上消耗的电功率．
13.如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，
并从另一侧射出．已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距离为d．
（1）忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度v0；
（2）求电子从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离△y；
（3）分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决（1）问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因．已知U=2.0×102V，d=4.0×10-2m，m=9.1×10-31kg，e=1.6×10-19C，g=10m/s2．
14.在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向
垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示．一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出．
（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷；
（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？
15.如图所示，在一光滑水平的桌面上，放置一质量为M，宽为L的足够长“U”型框
架，其ab部分电阻为R，框架其它部分的电阻不计．垂直框架两边放一质量为m、电阻为R的金属棒cd，它们之间的动摩擦因数为μ，棒通过细线跨过一定滑轮与劲度系数为k的另一端固定的轻弹簧相连．开始弹簧处于自然状态，框架和棒均静
止．现在让框架在大小为2μmg的水平拉力作用下，向右做加速运动，引起棒的运动可看成是缓慢的．水平桌面位于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B．问：（1）框架和棒刚开始运动的瞬间，框架的加速度为多大？
（2）框架最后做匀速运动（棒处于静止状态）时的速度多大？
（3）若框架通过位移S后开始匀速，已知弹簧的弹性势能的表达式为kx2（x为弹簧的形变量），则在框架通过位移s的过程中，回路中产生的电热为多少？
答案和解析
1.【答案】C
【解析】
解：求几个电阻的总电阻、把一个复杂的电路简化，都用到了等效替代的方法，合力与分力的作用效果是等效的，故C正确，A、B、D错误．
故选：C．
中学物理中经常用的研究方法有：控制变量法，微小变量放大法，等效替代法等，要明确这些方法在具体实验中的应用．
理解各种物理方法的应用，提高学科思想，为将来独立研究问题打下基础．
2.【答案】D
【解析】
【分析】
磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定义磁感应强度．比值与磁场力及电流元均无关．电
流元所受磁场力是由左手定则来确定．
本题关键知道磁感应强度是通过比值定义得来，例如电场强度也是这种定义，电场强度与电场力及电荷量均没有关系．再如密度也是，密度与物体的质量
及体积均无关．同时电流元放入磁场中不一定有磁场力，还受放置的角度有关，难度不大。

【解答】
A.磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，跟放在该点的通电导线无关。

故A 错误；
B.根据左手定则可知，磁感应强度的方向与电流受到的安培力的方向垂直。

故B错误；
C.一小段通电导线平行放在某处不受磁场力作用，可能是电流的方向与磁场平行，该处的磁感应强度不一定为零，故C错误；
D.磁感线的疏密表示磁场的强弱，在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强
度越大，故D正确。

故选D。

3.【答案】B
【解析】
解：A、线框在匀强磁场中运动的过程中，面积不变、磁感应强度不变，穿过线框的磁通量不变，不产生感应电流，故A错误；
B、在线框转动过程中，穿过闭合线框的磁通量发生变化，能产生感应电流，故B正确；
C、线框与磁场平行，线框在运动过程中，穿过线框的磁通量始终为零，不发生变化，没有感应电流产生，故C错误；
D、线框与磁场平行，线框在运动过程中，穿过线框的磁通量始终为零，不发生变化，没有感应电流产生，故D错误．
故选：B．
产生感应电流的条件：闭合回路的磁通量发生变化或闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流．对照此条件分析．
本题考查了感应电流产生的条件，分析清楚图示情景、明确磁通量是否发生变化，即可正确解题．
4.【答案】A
【解析】
解：当变阻器R3的滑动触头P向b端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流增大，内电压增大，因此路端电压减小，故电压表示数变小；
将R1等效为内阻，则可知并联部分电压一定减小，故流过R2的电流减小，因总电流增大，故电流表示数变大；故A正确，BCD错误；
故选：A
由图可知R2与R3并联后与R1串联，电压表测量路端电压；由滑片的移动可
得出滑动变阻器接入电阻的变化，则由闭合电路的欧姆定律可得出总电流的变化，由U=E-Ir可得出路端电压的变化；将R1作为内阻处理，则可得出并联部分电压的变化，求得R2中电流的变化，由并联电路的电流规律可得出电流表示数的变化．
闭合电路的欧姆定律一般按先分析外电路，再分析内电路，最后再分析外电
路的思路进行；若电阻与电源串联，可以等效为内阻处理．
5.【答案】A
【解析】
解：在ac段切割磁感线的过程中，由楞次定律判断可知，感应电流方向沿abca。

线框有效的切割长度均匀增大，由E=BLv知感应电动势均匀增大，感应电流均匀增大；
在ab段也切割磁感线的过程中，由楞次定律判断可知，感应电流方向沿abca。

线框有效的切割长度均匀减小，由E=BLv知感应电动势均匀减小，感应电流均匀减小。

故A图正确。

故选：A。

本题分两段时间计算感应电动势，由欧姆定律得到感应电流．感应电动势公
式E=Blv，是有效的切割长度．根据楞次定律判断感应电流的方向
本题是图象问题，根据楞次定律和法拉第电磁感应定律、欧姆定律判断感应
电流的方向，得到电流的解析式，再选择图象．
6.【答案】ACD
【解析】
解：A、有些材料的电阻率随温度的升高而减小，如半导体材料，故A正确；B、电阻率由材料决定，电阻与材料、长度和截面积都有关，故电阻率大的导体，电阻不一定大；故B错误；
C、有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可以用来制成标准电阻；故
C正确；
D、电阻率是描述材料导电能力的物理量，材料的电阻率由材料本身性质决定，与材料长度和横截面积无关，受温度影响；故D正确；
故选：ACD。

电阻率是描述材料导电能力的物理量，材料的电阻率由材料本身性质决定，与材料长度和横截面积无关，受温度影响．
明确电阻率是描述材料导电能力的物理量，材料的电阻率由材料本身性质决定，与材料长度和横截面积无关，受温度影响，基础问题．
7.【答案】BC
【解析】
解：A、周期为T=0.02s，故频率为：f==50Hz，故A错误；
B、线框转动的角速度为=100π rad/s，故B正确；
C、t=0.01s时，产生的感应电动势为零，线框平面与中性面重合，故C正确；
D、由图象可知，交流电的最大值E m=311V，有效值E=，故D错误故选：BC。

由图乙可知特殊时刻的电动势，根据电动势的特点，可判处于各个时刻的磁通量；
由图可得周期，由周期可得角速度，依据角速度可得转速；
由图象还可知电动势的峰值和周期，根据有效值和峰值的关系便可求电动势的有效值
本题考查的是有关交变电流的产生和特征的基本知识，要具备从图象中获得
有用信息的能力
8.【答案】BD
【解析】
解：A、B、粒子受洛伦兹力和电场力；假设粒子带负电，则受到向下的洛伦兹力，电场力向上；若粒子带正电，洛伦兹力向上，电场力向下；均可以平衡；故A粒子可以带正电，也可以带负电；故A错误，B正确；
C、D、为使粒子不发生偏转，粒子所受到电场力和洛伦兹力是平衡力，即为
qvB=qE，所以;粒子速度为：v=，故C错误，D正确；
故选：BD。

首先根据粒子做匀速直线运动，可判断粒子的电场力和洛伦兹力相等，即可得知电场强度和磁场强度的关系。

再分别假设粒子带正电或负电，可知粒子受力的方向，并发现速度选择器与粒子电性无关。

在速度选择器中，粒子的受力特点：同时受到方向相反的电场力和洛伦兹力作用；粒子能匀速通过选择器的条件：电场力和洛伦兹力平衡，即qvB=qE，v=
，只有速度为的粒子才能沿直线匀速通过选择器；若粒子从反方向射入选择器，所受的电场力和磁场力方向相同，粒子必定发生偏转。

9.【答案】AD
【解析】
解：A、闭合瞬间，L相当于断路，b立刻变亮，a逐渐变亮，A正确B错误．C、闭合开关稳定时，a的亮度比b的大，因为根据I=知通过a的电流大，C 错误
D、电键断开，L相当于电源与两个灯泡串联，逐渐熄灭，由于稳定后a灯的电流大于b灯，所以电键断开瞬间b灯的电流比稳定时的电流大，b灯闪亮一下再熄灭，D正确
故选：AD
闭合开关的瞬间，L相当于断路，稳定后自感作用消失，结合欧姆定律分析电流大小．
对自感线圈来讲，重点掌握开关闭合瞬间，断路稳定后和开关断开的瞬间，线圈对电流突变的阻碍作用．
10.【答案】1.731；×1；22；1.5；0.78
【解析】
解：（1）由图可知，螺旋测微器的示数为：d=1.5+23.0×0.01=1.730mm；
（2）角度偏转太大，则说明示数太小，故应换用小档位；故选用×1档；
由图可知，电阻值为：22×1=22Ω；
（3）由图可知，常温不加电压时，电阻为1.5Ω；
加电压为3V时，电阻为：11.5Ω；则功率P===0.78W；
故答案为：（1）1.730；×1；22；（3）1.5；0.78．
（1）根据螺线管的读数方法进行读数；
（2）明确多用电表的测量电阻的方法及读数方法进行换档和读数；
（3）由图象可明确常温下的电阻；同理可知当电压为3V时的电流，由功率公
式可求得电功率．
本题要注意明确伏安特性曲线的性质，明确图象的坐标，再结合图象的性质
即可明确电压值及电阻值．
11.【答案】R1 1.5 1.9 偏小
【解析】
解：（1）为方便实验操作，滑动变阻器应选择R1．
（2）根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：
（3）根据坐标系内描出的点作出电源的U-I图象，图象如图所示，
由图示电源U-I图象可知，图象与纵轴交点坐标值为1.5，电源电动势E=1.5V，
电源内阻：r==≈1.9Ω．
相对于电源来说，电流表采用外接法，电流表的测量值小于通过电源的电流，电动势和内阻的测量值均小于真实值．
故答案为：（1）R1；（2）电路图如图所示；（3）图象如图所示；1.5；1.9；偏小．
（1）为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）根据电路图连接实物电路图．
（3）根据坐标系内描出的点作出电源的U-I图象，然后由图示图象求出电源电动势与内阻．
本题考查了实验器材的选择、连接实物电路图、求电源电动势与内阻、判断电池的新旧，知道实验原理、掌握实验器材的选择原则、会应用图象法处理实验数据即可正确解题．
12.【答案】解：由法拉第电磁感应定律，线圈产生的电动势为：△
△ =△
△
=
=6V
电路中的电流为：
故电阻R1上消耗的电功率为：=0.42×10W=1.6W
答：R1上消耗的电功率为1.6W
【解析】
由法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律及功率表达式，综合即可求解；重点掌握：法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、功率及电压与电流关系式，
13.【答案】解：（1）根据功能关系，可得：，
电子射入偏转电场的初速度为：；
（2）在偏转电场中，电子的运动时间为：△，
偏转距离为：△ △；
（3）考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力为：G=mg≈10-29N，
电场力为：，
由于F＞＞G，因此不需要考虑电子所受的重力；
答：（1）忽略电子所受重力，电子射入偏转电场时初速度，
（2）从电场射出时沿垂直版面方向的偏转距离；
≈10-14，从而可以忽略了电子所受重力．
（3）根据
电
【解析】
（1）（2）根据动能定理，即可求得加速的速度大小，再依据类平抛运动处理规律，结合运动学公式，及运动的合成与分解，从而即可求解；
（3）依据提供的数据，从而计算出重力与电场力，并求得它们的比值，即可求解；
对于带电粒子在电场中的运动问题，关键是注意区分不同的物理过程，弄清在不同的物理过程中物体的受力情况及运动性质，并选用相应的物理规律．在解决问题时，主要可以从两条线索展开：
其一，力和运动的关系．根据带电粒子受力情况，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度位移等．这条线索通常适用于在恒力作用下做匀变速运动的情况．
其二，功和能的关系．根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理研究全过程中能的转化，研究带电粒子的速度变化、位移等．这条线索不但适用于匀强电场，也适用于非匀强电场．
14.【答案】解：（1）由粒子的飞行轨迹，利用左手定
则可知，该粒子带负电荷．
粒子由A点射入，由C点飞出，其速度方向改变了 90°，
则粒子轨迹半径R=r
由qvB=m，得粒子的比荷
（2）粒子从D点飞出磁场速度方向改变了 60°角，
故AD弧所对圆心角 60°，粒子做圆周运动的半径
′
又′′
得′
粒子在磁场中飞行时间
′
答：（1）该粒子带负电荷，其比荷；
（2）磁感应强度′，粒子在磁场中飞行时间t=；
【解析】
（1）粒子向上偏转，在A点受到的洛伦兹力方向向上，根据左手定则可判断粒子的电性．画出轨迹可知，粒子轨迹半径等于r，根据牛顿第二定律求解比荷．（2）根据粒子速度的偏向角等于轨迹的圆心角，求出轨迹的圆心角，来确定时间与周期的关系，求出时间．
本题是带电粒子在磁场中运动的轨迹问题，关键运用几何知识画轨迹、求半径．要注意区别轨迹半径与磁场范围半径．
15.【答案】解：（1）设水平拉力为F，则F=2μmg，对框架由牛顿第二定律：F-μmg=Ma，解出．
（2）设框架做匀速运动的速度大小为v，则感应电动势E=BLv，回路中的电流，对框架由力的平衡得F=BIL+μmg，联立以上各式解出
（3）在框架滑过S的过程中，设产生的电热为Q l，摩擦生热为Q2，
由功能关系，其中Q2=μmg（S-x），
在框架匀速后，对棒由力的平衡得BIL+μmg=Kx，
联立以上各式并结合F=BIL+μmg，F=2μmg，解出．
答：（1）框架和棒刚开始运动的瞬间，框架的加速度为；
（2）框架最后做匀速运动（棒处于静止状态）时的速度；
（3）回路中产生的电热．
【解析】
（1）对框架分析，运用牛顿第二定律求出框架的加速度．
（2）当框架所受合力为零时，框架做匀速运动，根据平衡，结合切割产生的感
应电动势公式、闭合电路欧姆定律和安培力公式求出稳定时速度大小．
（3）根据功能关系以及框架和棒子都平衡求出回路产生的电热．
本题是一条学科内综合题，同时又是一条新情景试题，本题物理过程较复杂，涉及弹性力、磁场力、摩擦力、牛顿第二定律、感应电动势、全电路欧姆定律、功能关系、力的平衡等众多知识点，考查考生多角度探究问题的能力．
解题关键：理清物理过程，分析各个物理过程中的受力时，不要漏掉力；正确把握各个物理量的关系，在各个过程中选用合适的规律求解．，特别要关注
各个力所对应的能量．。