2021-2022学年江西省六校高二（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年江西省六校高二（上）期末物理试卷

1.     英国物理学家法拉第提出了“电场”和“磁场”的概念，并引入电场线和磁感线来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础。下列相关说法正确的是(    )

A. 电荷和电荷、通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过电场发生的
B. 电场线和电场线不可能相交，磁感线和磁感线可能相交
C. 磁体和磁体、磁体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的
D. 通过实验可以发现电场线和磁感线是客观存在的

2.     关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是(    )

A. 电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作
B. 真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流
C. 金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用

3.     雷雨天建筑物顶端一避雷针周围电场的等势面分布如图所示，A、B、C为空间电场中的三点，其中A、B两点位置关于避雷针对称，其中一电量大小为e的负电荷由C点移动到B点，下列说法中正确的是(    )

A. A、B两点的电场强度相同
B. 该负电荷在C点的电势能小于B点的电势能
C. 该负电荷从C点移动到B点，电场力做正功大小为2keV
D. C点场强大于B点场强
 

4.     如图所示，两根互相垂直的绝缘长直导线紧挨放置，导线中分别通有向上和向右的大小相等的电流。正方形abcd分别关于两导线对称，a、b、c、d四点的磁感应强度大小分别为、、、。下列说法正确的是(    )

A. 、大小相等
B. 、大小相等
C. 、大小相等
D. 、大小相等

5.     如图所示，一个绝缘半圆环上均匀分布有同种电荷，固定在绝缘水平面上，在圆弧的圆心处放有一个点电荷，点电荷受到的电场力为F，若截走圆弧的，则圆心处的点电荷受到的电场力大小变为(    )

A.  B.  C.  D.

6.     质量为m，电阻率为，横截面积为S，长度为L的粗细均匀的金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线悬挂，金属棒置于竖直方向的匀强磁场中，初始细线竖直，金属棒静止。现在MN两端加上大小为U的电压，使电流由M流向N，要使金属棒的绝缘细线静止时与竖直方向摆角成角，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是(    )
    

A. 磁场方向竖直向上或向下，大小为
B. 磁场方向竖直向上或向下，大小为
C. 增长绝缘细线长度，其余条件不变，金属棒摆角将小于
D. 增大金属棒长度，其余条件不变，金属棒摆角将大于

7.     如图所示，电路中E、r为电源的电动势和内电阻，、、为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。开关闭合时，水平放置的平行金属板中间带电小液滴P处于静止状态。当滑动变阻器的滑片向a端滑动时，则(    )

A. 电源的效率一定会减小
B. 电源的输出功率一定会增大
C. 小液滴一定会向下运动
D. 若电流表、电压表的示数变化量分别为和，则

8.     如图所示，三个灯泡、、规格相同，螺线管和二极管的导通电阻可以忽略。竖直悬挂的线圈中心轴线与螺线管的轴线水平共线。现突然断开开关S，将发生的现象是(    )

A. 逐渐熄灭，、逐渐熄灭
B. 逐渐熄灭，立即熄灭，先变亮后熄灭
C. 线圈向左摆动，并有收缩趋势
D. 线圈中的感应电流为逆时针从左向右看

9.     如图所示，ab是长为L电阻为R的金属杆，它处在大小为B方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S是以a为圆心位于纸面内的金属圆环。在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一端与a点良好接触。当杆沿顺时针方向以角速度转动时，某时刻ab杆的位置如图所示金属圆环的电阻可忽略不计，则此时刻(    )

A. 有电流通过电流表，方向由
B. 有电流通过电流表，方向由
C. 作用于ab的安培力向右，大小为
D. 作用于ab的安培力向左，大小为

10. 一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，其边界如图中虚线所示，三角形bce为等腰直角三角形，其中，，ab、bc与cd共线，ab间的距离等于l。一束质量均为m、电量均为q的带负电的粒子，在纸面内从a点垂直于ac以不同速度射入磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是(    )

A. 可以经过三角形边界的粒子的速率最小值为
B. 可以经过三角形边界的粒子的速率最大值为
C. 在磁场中运动时间最短的粒子速率为
D. 在磁场中运动时间最短的粒子运动时间为

11. 某同学用螺旋测微器和游标卡尺分别测量一物体的直径和长度，读出图中的示数，图甲为______mm，图乙为______mm。
     
12. 在测量电源电动势和内电阻的实验中，实验室备有下列实验器材：
    A.电压表量程内阻约
    B.电压表量程，内阻约
    C.电流表量程，内阻约
    D.电流表量程，内阻约
    E.滑动变阻器最大电阻，允许最大电流
    G.一节干电池电动势约为
    H.电键、导线若干
    为提高实验的精确程度，电压表应选用______；电流表应选用______；以上均填器材前的序号
    为了较为精确的测定干电池的电动势和内阻，该同学用伏安法测电源电动势与内阻，请在图虚线框内画出实验所需的电路图；
    在实验中测得多组电压和电流值，得到如图所示的图线，由图可得该电源电动势______V，内阻______。结果均保留两位有效数字

13. 如图甲所示，匝的线圈图中只画了2匝，电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
    判断通过电阻R的电流方向和线圈产生的感应电动势E；
    求电阻R的热功率P。

14. 如图所示，长的轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在方向水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角。已知小球的质量，匀强电场的电场强度大小，取重力加速度大小，，。
    求小球所带电荷量及电性；
    若将电场强度方向突然改成竖直向下，大小不变，求小球运动到最低点时受到细绳的拉力大小。

15. 如图所示，MN、PQ为间距足够长的光滑平行导轨，导轨平面与水平面间的夹角，N、Q间连接有一个阻值的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为。将一根质量为的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度。已知金属棒沿导轨下滑过程中始终与NQ平行，不计金属棒和导轨的电阻。求：
    金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；
    金属棒到达cd处的速度大小；
    已知金属棒从ab运动到cd过程中，通过电阻的电荷量为10C，求此过程中电阻R产生的焦耳热。

16. 真空中有如图所示矩形区域，左边界MN、右边界CD的横坐标值分别是、，上、下边界的纵坐标值分别是、。该区域充满竖直向上的匀强电场，且y轴右侧充满水平方向的磁感应强度大小均为B的匀强磁场，匀强磁场以轴为分界，上、下的方向分别垂直于纸面向外、向内。一质量为m、电荷量为的带电质点从MN边界上的P点以与夹角为某值记为的方向对着坐标原点O以某速率记为进入矩形区域，能沿直线运动到O点，并恰好从D点沿与x轴平行的方向离开矩形区域。已知重力加速度为g，问：
    匀强电场的场强E多大？
    和各多大？
    若该带电质点从P点沿原方向以另一速率记为进入矩形区域，会从CD边上某点不包括端点C，离开矩形区域，且离开时速度方向仍与x轴平行，则该带电质点在矩形区域内总共运动的时间t多大？
    
    

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：A、电荷和电荷之间的相互作用是通过电场发生的，通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的，故A错误；
B、电场线和磁感线都不能相交，否则在交点处的电场或磁场的方向有两个，故B错误；
C、磁场和磁极、磁极和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，故C正确；
D、电场线和磁感线都是为了现象的描述场而引入的假象曲线，实际不存在，故D错误；
故选：C。
电荷和电荷之间的相互作用是通过电场发生的、通电导体和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，电场线和磁感线都不能相交，否则在交点处的电场或磁场的方向有两个，电场线和磁感线都是为了现象的描述场而引入的假象曲线。
本题要重点掌握电场磁场是客观存在的，但电场线和磁感线是不存在的，知道电荷、磁极和通电导体间的相互作用都是通过场完成的。
 

2.【答案】A 

【解析】解：A、电磁炉利用涡流工作，录音机在磁带上录制声音时，利用了电流的磁效应，故A错误；
B、真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属的，故B正确；
C、金属探测器在探测金属时，由于被测金属中产生的涡流从而使报警器工作，故C正确；
D、磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的作用，故D正确。
本题选不正确的，
故选：A。
电磁炉利用涡流工作，录音机利用了电流的磁效应；
电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，该感应电流看起来像水中的漩涡，所以叫做涡流；
金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理；
磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用；
明确涡流、电磁阻尼、电磁驱动在生活中的应用是解决问题的关键。
 

3.【答案】C 

【解析】解：根据对称性可知A、B两点电场强度大小相同，但根据电场强度方向垂直于等势面可知A、B两点电场强度方向不同，故A错误；
B.负电荷在电势越低的位置电势能越高，所以负电荷在C点的电势能大于B点的电势能，故B错误；
C.该负电荷从C点移动到B点，电场力做正功大小为，代入数据解得，，故C正确；.
D.等势面越稀疏的位置电场强度小，所以C点场强小于B点场强，故D错误。
故选：C。
由对称性分析电场强度，负电荷在电势越低的位置电势能越高，由求解电场力做功大小，由等势面越稀疏的位置电场强度小判断CB点场强。
本题考查静电力，学生需深刻理解电场强度与电势的关系。
 

4.【答案】A 

【解析】解：由于导线中分别通有向上和向右的大小相等的电流，且a、b、c、d四个点到通电导线的距离相等，故每根通电导线在四个点产生磁感应强度大小相等，设为B，根据安培定则可知，两根通电导线在a点的磁感应强度都是垂直纸面向外，故有

两根通电导线在c点的磁感应强度都是垂直纸面向里，故有
两根通电导线在b点的磁感应强度正好抵消，故有
两根通电导线在d点的磁感应强度正好抵消，故有
BCD错误，A正确。
故选：A。
根据导线周围磁场分布可知，与导线等距离地方磁感应强度大小相等，根据安培定则判断出两导线在a、b、c、d点形成磁场方向，磁感应强度B是矢量，根据矢量分解合成的平行四边形定则求解。
此题考查了磁感应强度的计算，磁感应强度为矢量，合成时要用平行四边形定则，因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提。
 

5.【答案】A 

【解析】解：将绝缘半圆环等分，如图所示

根据力的合成可知，
整理可得
根据对称性和电场的叠加原理可知，若截走圆弧的，则圆心处的点电荷受到的电场力大小变为
故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据对称性和电场的叠加原理，结合题意求出若截走圆弧的时圆心处的点电荷受到的电场力大小。
在本题中，要注意电场的叠加原理，另外要注意对称法的应用，在平常练习中要注意训练。
 

6.【答案】B 

【解析】解：AB、根据电阻定律可知金属棒的电阻为：
通过金属棒的电流为：
当磁场方向竖直向上或向下时，金属棒所受安培力水平向右或向左，都可以使金属棒与竖直方向成一定角度，金属棒所受安培力大小为：
当摆角为时，根据平衡条件可知，
联立解得：，故A错误，B正确；
CD、根据上述分析可知，
由上述表达式可知与绝缘细线的长度无关，与金属棒的质量成反比，所以增大绝缘细线长度，其余条件不变，金属棒摆角将不变；
增大金属棒长度，其余条件不变，则金属棒质量增大，摆角将小于，故CD错误；
故选：B。
对金属棒进行受力分析，结合电阻定律和安培力公式分析出磁场的大小和方向；
根据角的表达式，分析出不同物理量对摆角的影响。
本题主要考查了共点力的平衡，解题的关键点是根据安培力的公式结合电阻定律分析出磁场的大小，根据角度的表达式分析出不同物理量对摆角的影响。
 

7.【答案】D 

【解析】解：由图可知，与滑动变阻器串联后与并联，再与串联接在电源两端；电容器与并联；当滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可知，干路中电流减小；路端电压增大，但两端的电压减小，故并联部分的电压增大，也即电压表的示数增大，由欧姆定律可知流过的电流增大，故电流表的示数减小。
A.由于路端电压增大，根据可知电源效率增大，故A错误；
B.由于不知道电源内电阻与外电阻的大小关系，所以当滑动变阻器的滑片向a端滑动时，不能判断电源输出功率的变化情况，故B错误；
C.由分析知电压表的示数增大，金属板板间的电场增大，电场力增大，电场力大于小液滴的重力，则小液滴向上运动，故C错误；
D.根据电路可知，干路电流减小，流过的电流增大，流过的电流减小，则干路电流减小量小于的电流减小量，即；由于，有则，故D正确。
故选：D。
根据电路串并联知识和闭合电路欧姆定律得到各个部分电路电流和电压的变化，判断电阻功率的变化，确定电容器两端电压变化情况，油滴受力变化和运动情况。将电阻和r等效为内阻，研究电压和电流变化之比。
本题结合了电路分析和静电场知识，及等效电路方法，关键在于将电阻和r等效为内阻去研究电压和电流变化之比。
 

8.【答案】BD 

【解析】解：AB、电感L的电阻可忽略，D为理想二极管，闭合时，通过灯泡的电流大于通过的电流；断开电键，原来通过和的电流立即消失，通过的电流由于线圈对电流的变化有阻碍作用，阻碍电流的变化，且与构成回路，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过，则立即熄灭，由于开始通过的电流大于通过的电流，所以先变亮然后逐渐变暗。逐渐变暗。故B正确，A错误；
C、电流的减小时，螺线管产生的磁场减弱，根据楞次定律可知，线圈向右摆动，并有面积扩大的趋势，以阻碍磁通量的减小，故C错误；
D、由图，电流从左向右流过螺线管，根据安培定则，螺线管内产生的磁场方向向左，则穿过线圈的磁场方向向左；由于电流的减小，所以螺线管产生的磁场减弱，则处线圈的磁通量变小，根据楞次定律可得，铝环上的感应电流逆时针方向从左向右看，故D正确。
故选：BD。
根据线圈对电流有阻碍作用，以及二极管具有单向导电性进行分析．根据安培定则判断螺线管内产生的磁场的方向，然后根据楞次定律判断线圈内的感应电流的方向以及受力。
解决本题的关键知道线圈对电流的变化有阻碍作用，以及知道二极管特性．
 

9.【答案】AC 

【解析】解：AB、图示位置时，ab杆向左运动，根据右手定则，判断出ab杆中感应电流方向，电流通过电流表，方向由，故A正确，B错误；
CD、根据左手定则，作用于ab的安培力向右；
根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势
感应电流大小为：
根据安培力的计算公式可得ab的安培力为：，故C正确、D错误。
故选：AC。
根据右手定则判断电流方向，根据左手定则判断安培力的方向，根据法拉第电磁感应定律结合闭合电路的欧姆定律、安培力的计算公式求解安培力大小。
本题主要是考查了法拉第电磁感应定律、右手定则、左手定则；对于导体切割磁感应线产生的感应电动势情况有两种：一是导体平动切割产生的感应电动势，可以根据来计算；二是导体棒转动切割磁感应线产生的感应电动势，可以根据来计算。
 

10.【答案】BC 

【解析】解：设粒子在磁场中运动的半径为r、速率为v，根据牛顿第二定律有

解得


可以经过三角形边界的粒子的最小半径为

所以可以经过三角形边界的粒子的速率最小值为

可以经过三角形边界的粒子的最大半径为

所以可以经过三角形边界的粒子的速率最大值为

故A错误，B正确；
根据几何关系可知，打在b、c两点的粒子运动时时间最长，为半个周期，而打在bc边上的粒子的运动时间随到b点的距离增大而减小，打在ec边上的粒子的运动时间随到e点的距离增大而增大，因此打在e点的粒子运动时间最短，此时粒子的运动半径为l，所以速率为，其运动时间为
故C正确，D错误。
故选：BC。
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据题意作出粒子运动轨迹，求出粒子的轨道半径与转过的圆心角，然后分析答题。
根据题意分析清楚粒子运动过程、作出粒子运动轨迹，应用牛顿第二定律即可解题。
 

11.【答案】 

【解析】解：螺旋测微器的固定刻度为1mm，可动刻度为，所以最终读数为；
20分度的游标卡尺，精确度是，游标卡尺的主尺读数为20mm，游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为，所以最终读数为：；
故答案为：，；
解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读。螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读。
对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，要能正确使用这些基本仪器进行有关测量。
 

12.【答案】 

【解析】解：待测干电池的电动势约为，电压表应选择A；由于电流表D内阻较大，若选用D，通过调节滑动变阻器只能使电路中电流大约在_75mA范围内变化，电流变化范围较小，不利于数据的获取，因此电流表应选择C。
如图所示
图像的纵截距表示电源电动势，斜率的绝对值表示内阻，即
，
故答案为：，如图所示，
测定电源的电动势和内阻，认识电源输出电压随电流变化的图象。
本题考查测量电源电动势、内阻，以及实验器材的选择。本实验的难点在于实验器材的选择，涉及到实验器材的选择需要从器材安全、实验的可操作性以及电表示数合理等三方面结合考虑，切不可只注重了器材安全而忽略其他两个方面。
 

13.【答案】解：线圈相当于电源，由楞次定律可知a相当于电源的正极，b相当于电源的负极；
通过电阻R的电流方向；
由法拉第电磁感应定律得：；
由闭合电路的欧姆定律得：
根据电功率的计算公式可得：。
答：通过电阻R的电流方向为，线圈产生的感应电动势为10V；
电阻R的热功率为。 

【解析】根据楞次定律判断感应电流的方向，由图求出磁通量的变化率，根据法拉第电磁感应定律求出回路中感应电动势；
根据闭合电路的欧姆定律求解感应电流，再根据电功率的计算公式求解电功率。
此题根据法拉第电磁感应定律求感应电动势，由楞次定律判断感应电动势的方向，掌握法拉第电磁感应定律、电功率的计算公式是关键。
 

14.【答案】解：对小球受力分析如图所示，

小球静止，根据共点力的平衡条件可得

代入数据可得
小球受力方向与场强方向相同，故小球带正电；
若将电场强度方向突然改成竖直向下，大小不变，则小球受到的等效重力
小球运动到最低点时过程中，只有等效重力做功，根据动能定理有

在最低点，绳的拉力和等效重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有

代入数据可得小球受到细绳的拉力大小
答：小球所带电荷量为；带正电；
小球运动到最低点时受到细绳的拉力大小为。 

【解析】对小球受力分析，根据共点力的平衡条件结合题意求出小球所带电荷量及电性；
利用等效重力，结合动能定理和牛顿第二定律求出小球在最低点时受到的细绳的拉力。
在处理复合场问题时，若有效的利用等效重力，可以使问题更为简便；另外要注意等效重力大小等于物体平衡时受到的合力。
 

15.【答案】解：金属棒刚开始下滑时，受重力、支持力作用，由牛顿第二定律得：
代入数据解得加速度大小为：；
当金属棒达到稳定速度时，感应电动势：，
根据闭合电路的欧姆定律可得：，
安培力
对金属棒根据平衡条件可得：
代入数据解得：；
根据电荷量的计算公式可得：
设金属棒从ab运动到cd过程中的位移为x，则
代入数据解得：
从开始释放到到达cd，若克服安培力做功为，由动能定理得：
根据功能关系知，产生的热量：
代入数据得：。
答：金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小为；
金属棒到达cd处的速度大小为；
已知金属棒从ab运动到cd过程中，通过电阻的电荷量为10C，此过程中电阻R产生的焦耳热为24J。 

【解析】当刚释放时，导体棒中没有感应电流，不受安培力，只受重力、支持力，由牛顿第二定律可求刚释放的加速度的大小；
当金属棒速度稳定时，则受到重力、支持力、安培力达到平衡，根据平衡条件列出平衡方程可求出最大速度；
根据电荷量的计算公式求解金属棒下滑的位移，金属棒滑行至cd处的过程中，由动能定理可求出安培力做的功，根据功能关系求解产生的热。
本题主要是考查电磁感应现象，关键是弄清楚导体棒的运动情况和受力情况，要知道当金属棒速度达到稳定时，则一定是处于平衡状态；本题还巧妙用磁通量的变化去求出面积，从而算出棒运动的距离。
 

16.【答案】解：质点从P到O做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得：
解得匀强电场的电场强度
质点从O到D过程电场力与重力合力为零，质点所受合力等于洛伦兹力，
做匀速圆周运动，运动轨迹如图1所示，设质点的轨道半径为r，
由几何知识得：，解得：，
洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得：
由几何知识得：，解得：

质点从P到O点的运动时间
质点从CD边上某点不包括端点C，离开矩形区域，质点在磁场中转过的圆心角，、2、3……
质点做匀速圆周运动的周期
质点做匀速圆周运动的时间
质点总的运动时间  、2、3……

答：匀强电场的场强E大小是。
是，大小是；
该带电质点在矩形区域内总共运动的时间t是  、2、3……。 

【解析】带电质点在y轴左侧做匀速直线运动，所受合力为零，由平衡条件求出电场强度。
质点在y轴右侧区域做匀速圆周运动，求出粒子轨道半径，应用牛顿第二定律求出质子的速度，应用几何知识求出角度。
求出质子在y轴左侧区域与右侧区域的运动时间，然后求出总的运动时间。
本题考查了带电质点在混合场中的运动，根据题意分析清楚质点的运动过程与受力情况是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律、平衡条件、运动学公式与几何知识即可解题。