2019-2020学年北京市西城区高二上学期期末考试物理试题 解析版 16页

‎2020北京西城高二（上）期末 物理 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 ‎；‎ 而变化后，‎ 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. B. ‎ C. D. ‎ ‎【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．，与结论不相符，选项A错误；‎ B．，与结论相符，选项B正确；‎ C．，与结论不相符，选项C错误；‎ D．，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，可知，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，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：‎ 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：‎ ‎，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．‎ ‎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 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. ‎ B. ‎ C ‎ D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】质子被加速时：‎ ‎ ‎ 由于 ‎ ‎ 解得 A．，与结论不相符，选项A错误；‎ B．，与结论不相符，选项B错误；‎ C．，与结论不相符，选项C错误；‎ D．，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). ‎ ‎【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，则电流表选择A1；滑动变阻器选择R1。‎ ‎（4）[5]．由图像可知：‎ ‎ ‎ ‎（5）[6]．由 ‎ ‎ 解得 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) (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:‎ ‎（2）将E=3V，r=1Ω，R=14Ω，代入上式得：‎ 电流表的示数 I==‎‎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) (2) ‎ ‎【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 ‎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 ‎）‎ ‎【答案】(1) 负电(2) (3) ‎ ‎【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 ‎（3）∵油滴P悬浮∴油滴P受到的重力和电场力平衡 即:‎ 而:‎ 联立以上各式，可得:‎ ‎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) (2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由动能定理 ‎（2）洛伦兹力提供向心力 ‎∴‎ ‎（3）由几何关系可得 ‎∴‎ ‎ ‎